《一种天车一体化控制系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种天车一体化控制系统.pdf（11页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102358572 A (43)申请公布日 2012.02.22 CN 102358572 A *CN102358572A* (21)申请号 201110257998.X (22)申请日 2011.09.01 B66C 13/22(2006.01) B66C 13/23(2006.01) B66C 13/30(2006.01) (71)申请人 河南科技大学 地址 471003 河南省洛阳市涧西区西苑路 48 号 (72)发明人 张明川 吴庆涛 郑瑞娟 赵海霞 杨春蕾 魏汪洋 李冠峰 王红艺 (74)专利代理机构 洛阳市凯旋专利事务所 41112 代理人 陆君 (54)。
2、 发明名称 一种天车一体化控制系统 (57) 摘要 本发明公开的一种天车一体化控制系统， 应 用于工业生产车间， 包括通信模块， 用于一体化控 制模块与外界进行通信， 并将电压信号转换为电 流信号实现通信线路上稳定传输的抗干扰信号 ； 一体化控制模块， 用于接收外界发出的控制命令， 进行命令解析， 并将解析出的具体命令发送至控 制电路 ； 同时向外界反馈动作执行结果 ； 控制电 路， 用于执行一体化控制模块解析出的调度命令， 根据一体化控制模块特定端口的不同输出状态控 制特定的执行设备动作 ； 该系统能够将现有天车 各个独立的功能模块进行组合， 使之按照统一的 命令格式进行一体化控制。 (51。
3、)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 5 页 CN 102358585 A1/1 页 2 1. 一种天车一体化控制系统， 其特征是 ： 包括通信模块、 一体化控制模块和控制电路， 一体化控制模块， 用于接收外界发出的控制命令， 进行命令解析， 并将解析出的具体命 令发送至控制电路 ； 同时向外界反馈动作执行结果 ； 所述一体化控制模块设置在每台天车 控制柜中 ； 通信模块， 用于一体化控制模块与外界进行通信， 并将电压信号转换为电流信号实现 通信线路上稳定传输的抗干扰信号 ； 所述通信模块安装在每台天车控制柜中 。
4、； 控制电路， 用于执行一体化控制模块解析出的调度命令， 根据一体化控制模块特定端 口的不同输出状态控制特定的执行设备动作 ； 所述控制电路安装在每台天车控制柜中。 2. 根据权利要求 1 所述的天车一体化控制系统， 其特征是 ： 还包括电源模块， 用于向整 个电路提供所需的稳定可靠的电源。 3. 根据权利要求 1 所述的天车一体化控制系统， 其特征是 ： 还包括时钟电路， 用于向一 体化控制模块提供基准时钟信号。 4. 根据权利要求 1 所述的天车一体化控制系统， 其特征是 ： 还包括复位电路， 用于在调 试时对一体化控制模块进行复位操作。 5. 根据权利要求 1 所述的天车一体化控制系统，。
5、 其特征是 ： 所述控制电路根据接收到 的不同控制命令控制天车的伺服电机从而实现天车的前后行走， 控制天车钩子升降变频器 从而实现天车钩子的升降运动以及天车钩子的开合电机从而实现天车钩子的开合运动。 6. 根据权利要求 1 所述的天车一体化控制系统， 其特征是 ： 所述通信模块分为 A 模块、 B 模块， 外界向天车一体化控制系统发送控制命令时， A 模块电流源 U6 的电流输出连接 A 模 块的端子 J_Slave， 通过 J_Slave 连接到 B 模块光耦 U4 的 1 针， B 模块光耦 U4 的 4 针接一 体化控制模块的 18 针 ； A 模块电流源 U6 的电流输出同时连接光耦 。
6、U7 的 4 针， U7 的 2 针连 接发光二极管 HTX_LED2 的正向， HTX_LED2 的另一端接光耦 U3 的 4 针， U3 的 2 针接外界发 送端 J_Com 的 HTX 针。 7. 根据权利要求 1 所述的天车一体化控制系统， 其特征是 ： 所述通信模块分为 A 模块、 B模块， 外界接收天车一体化控制系统的通信反馈信息时， A模块电流源U1的电流输出连接 发光二极管 HRX_LED 的正向， HRX_LED 另一端接 A 模块光耦 U2 的 1 针， A 模块光耦 U2 的 4 针接 +12V 电压， A 模块光耦 U2 的 3 针接外界接收端 J_Com 的 HRX 。
7、针， R3 的一端同时通过 R4 接 -12V 电压 ； A 模块电流源 U1 的电流输出同时连接 A 模块的端子 J_Host， 通过 J_Host 连接到 B 模块的发光二极管 TX_LED 正向， TX_LED 另一端接 B 模块光耦 U2 的 4 针， B 模块光 耦 U2 的 1 针接一体化控制模块的 17 针。 权 利 要 求 书 CN 102358572 A CN 102358585 A1/4 页 3 一种天车一体化控制系统 技术领域 0001 本发明涉及自动化运行控制技术领域， 具体涉及一种应用于工业生产车间的天车 一体化控制系统。 背景技术 0002 在工业生产车间内， 天车。
8、需负责待加工材料在多个工作点间的运送。现有天车的 各种模块为分离设置， 相互之间的协作性能差， 如需执行天车的升降、 前进、 后退及吊钩开 合的运行， 需首先借助人工进行判断然后操作相应功能按键， 实现天车的前进、 后退、 吊起、 放下、 吊钩开合等运行动作， 本质上为一种手动控制方式 ； 这种控制方式一是受生产车间工 作环境影响， 天车驾驶员人身安全难以保证， 二是依靠驾驶员工作经验或反馈工人经验控 制天车的运行， 控制精度难以保证。 发明内容 0003 为了解决背景技术中所遇到的问题， 本发明提出了一种天车一体化控制系统， 该 系统能够将现有天车各个独立的功能模块进行组合， 使之按照统一的。
9、命令格式进行一体化 控制。实现天车按设定工艺流程的自动化精确运行， 相应提高生产效率、 节省人工成本。 0004 为实现上述发明目的， 本发明创造采用如下技术方案 ： 0005 一种天车一体化控制系统， 包括通信模块、 一体化控制模块和控制电路， 0006 一体化控制模块， 用于接收外界发出的控制命令， 进行命令解析， 并将解析出的具 体命令发送至控制电路 ； 同时向外界反馈动作执行结果 ； 所述一体化控制模块设置在每台 天车控制柜中 ； 0007 通信模块， 用于一体化控制模块与外界进行通信， 并将电压信号转换为电流信号 实现通信线路上稳定传输的抗干扰信号 ； 所述通信模块安装在每台天车控制。
10、柜中 ； 0008 控制电路， 用于执行一体化控制模块解析出的调度命令， 根据一体化控制模块特 定端口的不同输出状态控制特定的执行设备动作 ； 所述控制电路安装在每台天车控制柜 中。 0009 所述的天车一体化控制系统， 还包括电源模块， 用于向整个电路提供所需的稳定 可靠的电源。 0010 所述的天车一体化控制系统， 还包括时钟电路， 用于向一体化控制模块提供基准 时钟信号。 0011 所述的天车一体化控制系统， 还包括复位电路， 用于在调试时对一体化控制模块 进行复位操作。 0012 所述的天车一体化控制系统， 所述控制电路根据接收到的不同控制命令控制天车 的伺服电机从而实现天车的前后行走。
11、， 控制天车钩子升降变频器从而实现天车钩子的升降 运动以及天车钩子的开合电机从而实现天车钩子的开合运动。 0013 所述的天车一体化控制系统， 所述通信模块分为 A 模块、 B 模块， 外界向天车一体 说 明 书 CN 102358572 A CN 102358585 A2/4 页 4 化控制系统发送控制命令时， A 模块电流源 U6 的电流输出连接 A 模块的端子 J_Slave， 通过 J_Slave 连接到 B 模块光耦 U4 的 1 针， B 模块光耦 U4 的 4 针接一体化控制模块的 18 针 ； A 模块电流源 U6 的电流输出同时连接光耦 U7 的 4 针， U7 的 2 针连。
12、接发光二极管 HTX_LED2 的 正向， HTX_LED2 的另一端接光耦 U3 的 4 针， U3 的 2 针接外界发送端 J_Com 的 HTX 针。 0014 所述的天车一体化控制系统， 所述通信模块分为 A 模块、 B 模块， 外界接收天车一 体化控制系统的通信反馈信息时， A 模块电流源 U1 的电流输出连接发光二极管 HRX_LED 的 正向， HRX_LED 另一端接 A 模块光耦 U2 的 1 针， A 模块光耦 U2 的 4 针接 +12V 电压， A 模块 光耦 U2 的 3 针接外界接收端 J_Com 的 HRX 针， R3 的一端同时通过 R4 接 -12V 电压 ；。
13、 A 模块 电流源 U1 的电流输出同时连接 A 模块的端子 J_Host， 通过 J_Host 连接到 B 模块的发光二 极管 TX_LED 正向， TX_LED 另一端接 B 模块光耦 U2 的 4 针， B 模块光耦 U2 的 1 针接一体化 控制模块的 17 针。 0015 本发明创造的一体化控制， 一是体现在对输入的不同信号的统一控制， 即通过通 信模块向一体化控制模块传输经过编码的数字信号 ； 二是天车接收到命令后， 自动解析命 令、 分析、 执行相应动作， 整个过程无需人工干预。 0016 由于采用如上所述的技术方案， 本发明创造具有如下优越性 ： 0017 1、 天车接到命令后。
14、， 由一体化控制模块进行命令解析， 然后根据具体命令控制天 车完成相应的动作， 将现有天车各个独立的功能模块进行组合， 使之按照统一的命令格式 进行一体化控制 ； 从而实现天车按设定工艺流程的自动化精确运行。 0018 2、 该天车一体化控制系统可以反馈动作执行结果， 并通过反馈的动作执行结果确 定当前天车的位置和状态信息， 为下面进一步的操作提供准确可稳的信息支持。 0019 3、 在同时有多个天车运行的情况下， 还可以通过反馈的动作执行结果， 有效的防 止天车撞车事故的出现。 附图说明 0020 图 1 是本发明一体化控制系统的电路原理图 ； 0021 图 2 是本发明通信模块的电路原理图。
15、 ； 0022 图 3 是本发明一体化控制程序流程图 ； 0023 图 4 是本发明天车前后运动处理程序流程图 ； 0024 图 5 是本发明天车钩子升降处理程序流程图 ； 0025 图 6 是本发明天车钩子开合处理程序流程图 ； 具体实施方式 0026 以下结合附图对本发明创造进一步说明 ： 0027 结合图 1， 本实施例的天车一体化控制系统， 具体包括以下模块 ： 0028 模块 1 ： 通信 B 模块， 与外界通信时需要与通信 A 模块配套使用。 0029 模块 2 ： 电源模块， 对 L7805 的 IN 端输入 12V 电压， 在 L7805 的 OUT 和 GND 端输入 标注 。
16、5V 电压， 作为标准电压。电容 C4、 C5 起到滤波作用， 继电器 JDQ_Power 起到对 L7805 的保护作用。 0030 模块 3 ： 时钟电路， 采用晶振 XTAL 产生系统需要的时钟信号， 频率为 4MH， 电容 C1， 说 明 书 CN 102358572 A CN 102358585 A3/4 页 5 C2 起到滤波保护作用。 0031 模块 4 ： 一体化控制模块作为控制核心， 采用单片机 PIC16F873A。 0032 模块 5 ： 复位电路， 测试阶段使用， 通过复位按钮 SW-N 可使系统复位。 0033 模块 6 ： 控制电路， 端子 head2 的 1、 2。
17、 针控制天车一端的伺服电机， 3、 4 针控制天 车另一端的伺服电机。5、 6 端控制天车一端的钩子升降变频器， 7、 8 端控制天车另一端的升 降变频器， 9、 10 端控制天车的钩子开合电机， 天车两端钩子同时开合， 因此只用一个控制电 机。五组控制原理相同， 以 1、 2 针控制为例介绍 ： JDQ1 是 5 针常开型继电器， 2、 5 针与外部 被控电机串联， 常态下， 2、 5 断开， 外部电机不工作， 如果需要外部电机工作， 模块 4 的 21 针 输出 5V， 则光耦 PC817(U12) 的 1、 2 针导通， 则 PC817(U12) 的 4、 3 针也导通， JDQ1 的线。
18、圈加 电产生电磁感应， 将其 2、 5 针吸合， 外部电机工作。 0034 结合图 2， 外界与天车一体化控制系统通信时需通过通信 A 模块与天车一体化控 制系统的通信 B 模块连接， 由通信 A 模块和通信 B 模块共同完成通信任务 ； 通信 B 模块通过 端子 head1 与通信 A 模块连接。通信 B 模块 head1 的 toHost、 toSlave 传送的是电流信号。 通信 A 模块向一体化控制模块发送信息时， 通信 A 模块将串口电压信号转换成电流信号。 当外界发送 “0” 时， 通信 B 模块 toSlave 针有电流过来， 光耦 PC817(U4) 的 1、 2 端导通， 则。
19、 PC817(U4) 的 4、 3 端也导通， 通信 B 模块的模块 4 的 18 针 (RC7/RX/DT) 输入低电压， 即接 收到 “0” ； 当外界发送 “1” 时， 通信 B 模块的 toSlave 针没有电流过来， 光耦 PC817(U4) 的 1、 2 端不导通， 则 PC817(U4) 的 4、 3 端也不导通， 通信 B 模块的模块 4 的 18 针 (RC7/RX/DT) 输入 5V， 即接收到 “1” 。一体化控制模块向外界发送信息时， 通过模块 4 的 17 针 (RC6/TX/ CK) 发送信息。当发送 “1” 时， 模块 4 的 17 针输出 5V， PC817(U。
20、2) 的 1、 2 端导通， 通信模块 A 模块的电流信号可以通过 PC817(U2) 的 4、 3 端消耗， 外界获得 “1” ； 当发送 “0” 时， 通信 B 模块的模块 4 的 17 针输出 0V， PC817(U2) 的 1、 2 端不导通， 通信 A 模块的电流信号不能通 过 PC817(U2) 的 4、 3 端消耗， 外界获得 “0” 。 0035 结合图 3， 天车一体化控制系统流程为 ： 系统等待外界发送的控制命令， 当接收到 命令后对命令进行解析， 命令格式为4位数字， 1开头的为运动命令， 2开头的为升降命令， 3 开头的为开合命令 ； 根据接收到的不同命令， 一体化控制。
21、模块分别做出不同的处理， 处理结 束后， 如果系统仍在运行， 则继续接收命令， 否则系统结束。 0036 结合图 4 ： 天车前后运动处理流程， 模块等待天车动作控制模块发送的控制命令， 当接收到命令后对命令进行解析， 命令是1001表示天车A端前进， 1002表示A端后退， 1003 表示 B 端前进， 1004 表示 B 端后退， 1005 表示两端前进， 1006 表示两端后退 ； 确定运动方式 后， 再计算运动距离、 控制时间等， 接着向 A、 B 端伺服电机发送控制命令， 则本次动作控制 结束， 如果系统工作结束， 则停止， 否则继续等待下一命令。 0037 结合图 5 ： 天车钩子。
22、升降处理流程， 模块等待天车动作控制模块发送的控制命令， 当接收到命令后对命令进行解析， 命令是 2001 表示天车 A 端升， 2002 表示 A 端降， 2003 表 示B端升， 2004表示B端降， 2005表示两端升降， 2006表示两端降 ； 确定升降方式后， 再计算 升降距离、 控制时间等， 接着向 A、 B 端变频电机发送控制命令， 则本次升降动作控制结束， 如果系统工作结束， 则停止， 否则继续等待下一命令。 0038 结合图 6 ： 天车钩子开合处理流程， 模块等待天车动作控制模块发送的控制命令， 当接收到命令后对命令进行解析， 命令是 3001 表示两端开， 3002 表示。
23、两端合 ； 确定开合方 说 明 书 CN 102358572 A CN 102358585 A4/4 页 6 式后， 获取控制时间， 发送控制命令， 则本次开合动作控制结束， 如果系统工作结束， 则停 止， 否则继续等待下一命令。 说 明 书 CN 102358572 A CN 102358585 A1/5 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102358572 A CN 102358585 A2/5 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 102358572 A CN 102358585 A3/5 页 9 图 4 说 明 书 附 图 CN 102358572 A CN 102358585 A4/5 页 10 图 5 说 明 书 附 图 CN 102358572 A CN 102358585 A5/5 页 11 图 6 说 明 书 附 图 CN 102358572 A 。