一種道岔控制板及其搬運天車道岔控制系統的制作方法

一種道岔控制板及其搬運天車道岔控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及自動控制領域，提出了一種道岔控制板，所述道岔控制板包括主控制部件、氣動式道岔變換控制部件和電動式道岔變換控制部件。本發明還提出了一種搬運天車道岔控制系統。本發明解決了現有技術中可編程邏輯器件（PLC）作為道岔控制器體積大、擴展不方便的問題。
【專利說明】一種道岔控制板及其搬運天車道岔控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及自動控制領域，尤其涉及一種道岔控制板及其搬運天車道岔控制系統。
【背景技術】
[0002]現有的液晶工廠潔凈空中搬運車系統的軌道為單軌，對于軌道的各個環路之間的連接靠變換道盆來完成。道盆的控制一般通過PLC (Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)實現。PLC可靠性較高，通常由電源模塊、CPU模塊、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、以太網通信模塊、定位模塊和串口通信模塊組成。PLC通過數字量輸入輸出模塊控制氣動道岔變換機構，或者通過定位模塊控制電機驅動道岔變換機構來實現道岔變換。這種使用PLC作為控制器的方法需占用較大空間。
[0003]道岔控制器除了控制道岔外，還需要與道岔分歧、合流傳感器進行通信，以完成對天軌上各天車在道岔附近的控制。分歧、合流傳感器一般通過串行通信與道岔控制器連接。因此，道岔控制器需要具備串行通信能力，這就要進行通信擴展，增加一個串口通信模塊來實現。道盆控制器的另一個任務是與上層MCS(Material Control System,物料管控系統)通過以太網進行通信，接受MCS下發的任務，并回傳給MCS任務執行狀態。所以，作為道岔控制器的PLC又需要擴展以太網通信模塊來完成此功能。
[0004]綜上所述，采用PLC作為潔凈環境中的道岔控制器不僅占用空間，而且功能擴展很不方便。

【發明內容】

[0005]為了解決上述問題，本發明提出了一種道岔控制板，所述道岔控制板包括主控制部件、氣動式道岔變換控制部件和電動式道岔變換控制部件；
[0006]所述主控制部件，用于發出脈沖發送指令，控制氣動式道岔變換或電動式道岔變換，所述主控制部件分別與氣動式道岔變換控制部件和電動式道岔變換控制部件連接；
[0007]所述氣動式道岔變換控制部件，用于接收來自道岔氣缸傳感器的反饋信號，通過地址總線和數據總線把數字量輸入和數字量輸出實時傳輸給所述主控制部件，實現主控制部件對道岔氣缸電磁閥的控制；
[0008]所述電動式道岔變換控制部件，用于接收來自主控制部件的脈沖發送指令以產生差分脈沖，輸出道岔伺服驅動器的控制脈沖；對所述道岔伺服驅動器反饋的碼盤信息進行解碼，接收道岔伺服驅動器的編碼器信號；對所述道岔伺服驅動器進行數字量邏輯控制。
[0009]優選地，所述主控制部件采用DSP，所述氣動式道岔變換控制部件采用CPLD，所述電動式道岔變換控制部件采用FPGA。
[0010]優選地，所述主控制部件通過外圍的以太網物理層模塊擴展以太網通信，實現與主控站上位機之間的通信。
[0011]本發明還提出了一種搬運天車道岔控制系統，所述道岔控制系統包括道岔控制機構和軌道分歧點傳感器，所述道岔控制機構包括氣動式道岔變換機構或者電動式道岔變換機構、以及上述的道岔控制板。
[0012]優選地，所述氣動式道岔變換機構包括道岔氣缸電磁閥和道岔氣缸傳感器，所述道岔氣缸電磁閥和道岔氣缸傳感器分別通過I/o接口與所述道岔控制板相連。
[0013]優選地，所述電動式道岔變換機構包括道岔伺服驅動器和道岔伺服電機，所述道岔控制板通過控制線纜與所述道岔伺服驅動器進行信息交互，所述道岔伺服驅動器通過動力線和碼盤線與所述道岔伺服電機相連。
[0014]優選地，通過有線連接或無線連接的方式將所述道岔控制板與所述軌道分歧點傳感器連接。
[0015]優選地，通過有線連接或無線連接的方式將所述軌道分歧點傳感器的收發探頭與搬運天車控制器連接。
[0016]優選地，所述有線連接為使用RS 232協議的連接。
[0017]優選地，所述搬運天車道岔控制系統為晶圓工廠搬運天車道岔控制系統、汽車行業總裝生產線搬運天車道岔控制系統或者液晶面板行業單軌天車道岔控制系統。
[0018]本發明的有益效果是:把主控制部件、氣動式道岔變換控制部件和電動式道岔變換控制部件集成在一塊道岔控制板上，集成了道岔伺服驅動器的控制、數字量輸入和數字量輸出的采集與控制、串行通信、以太網通信等功能，尺寸小，且對于各類通信的支持只需更改或增加芯片就可以完成擴展，功能擴展方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為根據本發明的實施例的潔凈空中搬運車道岔控制系統的結構框圖；
`[0020]圖2為根據本發明的實施例的道岔控制板的結構框圖。
[0021]附圖中的標記說明:
[0022]1、道岔控制機構，11、道岔控制板，
[0023]111、主控制部件，112、氣動式道岔變換控制部件，
[0024]113、電動式道岔變換控制部件，12、氣動式道岔變換機構，
[0025]121、道岔氣缸電磁閥，122、道岔氣缸傳感器，
[0026]13、電動式道岔變換機構，131、道岔伺服驅動器，
[0027]132、道岔伺服電機，2、軌道分歧點傳感器，
[0028]21、軌道分歧點傳感器收發探頭，3、潔凈搬運天車控制器，
[0029]4、主控站上位機。
【具體實施方式】
[0030]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0031]本發明實施例是在現有的晶圓工廠中的潔凈空中搬運車及其行進軌道(以下簡稱天軌)的機械構型和功能需求的基礎上設計的一款針對空中搬運車的軌道道岔控制系統，該設計解決了 PLC作為道岔控制器體積大、擴展不方便等問題。[0032]本實施例為潔凈空中搬運車的天車道岔控制系統，道岔控制系統有用氣缸驅動道岔變換機構和用伺服電機驅動道岔變換機構兩種形式。所以本實施例兼顧了兩種道岔變換方式，即氣動變換和電動變換。以下為本實施例的具體實現方式。
[0033]如圖1所示，本實施例的潔凈空中搬運車道岔控制系統包括道岔控制機構I和軌道分歧點傳感器2，本實施例的軌道分歧點傳感器2采用HOKUYO (北洋)的軌道分歧點傳感器。道岔控制機構I包括道岔控制板11、氣動式道岔變換機構12或者電動式道岔變換機構13。氣動式道岔變換機構12包括道岔氣缸電磁閥121和道岔氣缸傳感器122，道岔氣缸電磁閥121和道岔氣缸傳感器122分別通過I/O接口與道岔控制板11相連。電動式道岔變換機構13包括道岔伺服驅動器131和道岔伺服電機132，其中道岔控制板11通過控制線纜與道岔伺服驅動器131進行信息交互，道岔伺服驅動器131通過動力線和碼盤線與道岔伺服電機132相連。通過有線連接或無線連接的方式將道岔控制板11與軌道分歧點傳感器2連接，同時，通過有線連接或無線連接的方式將軌道分歧點傳感器收發探頭21與搬運天車控制器3連接，本實施例中采用有線連接方式，使用RS 232協議連接。
[0034]如圖2所示，并請同時參閱圖1，本實施例的道岔控制板11包括主控制部件111(也稱為主控制器)、氣動式道岔變換控制部件112和電動式道岔變換控制部件113，該主控制部件111用于發出脈沖發送指令，控制氣動式道岔變換或電動式道岔變換，氣動式道岔變換控制部件112用于接收來自道岔氣缸傳感器122的反饋信號，通過地址總線和數據總線把數字量輸入和數字量輸出實時傳輸給主控制部件111，實現主控制部件111對道岔氣缸電磁閥121的控制。電動式道岔變換控制部件113用于接收來自主控制部件111的脈沖發送指令以產生差分脈沖，輸出道岔伺服驅動器131的控制脈沖，對道岔伺服驅動器131反饋的碼盤信息進行解碼，接收道岔伺服驅動器131的編碼器信號，并對道岔伺服驅動器131進行數字量邏輯控制。
[0035]道盆控制板11的主控制部件111可采用DSP (Digital Signal Processing,數字信號處理器)，氣動式道盆變換控制部件112可米用CPLD (ComplexProgrammable LogicDevice,復雜可編程邏輯器件)，電動式道岔變換控制部件113可采用FPGA (Field 一Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)。本實施例中主控制部件111選用德州儀器的DSP 2812，氣動式道岔變換控制部件112選用EPM240CPLD，電動式道岔變換控制部件113選用EP2C8Q208Cyclone-1I FPGA，但不限于此。首先，對道岔氣動變換，通過EP2C8Q208Cyclone-1I FPGA實現差分脈沖發生，接收DSP 2812的脈沖發送指令，輸出控制脈沖；對道岔伺服驅動器131反饋的碼盤信息進行解碼，接收道岔伺服驅動器131的編碼器信號A、B、Z相信號；對道岔伺服驅動器131進行數字量邏輯控制。通過上述方式可以實現對通用伺服驅動器的控制以完成道岔變換時對道岔位置精確控制的要求。此外，對道岔氣動變換，主要被控制對象是道岔氣缸電磁閥121，需要采集的信號是道岔氣缸傳感器122，該道盆氣缸傳感器122為磁環傳感器,道盆氣缸電磁閥121的輸入一般為直流24伏,而道岔氣缸傳感器122也是直流24伏，本實施例針對道岔氣缸電磁閥121和道岔氣缸傳感器122選擇了 CPLD來作為輸入輸出的控制，CPLD通過輸入片選、輸出片選、輸出使能控制輸出和輸入鎖存器，最后經過光耦隔離完成輸入、輸出。CPLD通過地址總線和數據總線把數字量輸出和數字量輸入實時的傳輸給DSP。DSP通過自帶的SCI串行通信模塊以及外圍的MAX232收發模塊完成對RS232串行通信的支持，從而可以直接連接HOKUYO軌道分歧點傳感器。DSP通過外圍的以太網物理層模塊擴展以太網通信，實現與主控站上位機4 (MCS PC)之間的通信。
[0036]本發明實施例利用DSP的強大功能和豐富接口，把主控制部件111、氣動式道岔變換控制部件112和電動式道岔變換控制部件113集成在一塊道岔控制板11上，集成了道岔伺服驅動器131的控制、數字量輸入和數字量輸出的采集與控制、串行通信、以太網通信等功能，尺寸上比PLC節省很多，對于各類通信的支持的擴展能力只需更改或增加芯片就可以完成擴展，功能擴展方便，降低了成本。
[0037]本發明除可以用于晶圓工廠搬運天車外，還可用于汽車行業總裝生產線和液晶面板行業單軌天車的道岔控制系統。
[0038]以上描述了本發明的優選實施例。盡管在特定實施例中描述了本發明，本發明也可以以硬件、軟件、固件或其結合的形式實現，并可以應用在系統、子系統及其部件或子部件中。當以軟件實現時，本發明的元件基本上是代碼段以完成必要的任務。
【權利要求】
1.一種道岔控制板，其特征在于:所述道岔控制板包括主控制部件、氣動式道岔變換控制部件和電動式道岔變換控制部件，所述主控制部件分別與氣動式道岔變換控制部件和電動式道岔變換控制部件連接；所述主控制部件，用于發出脈沖發送指令，控制氣動式道岔變換或電動式道岔變換；所述氣動式道岔變換控制部件，用于接收來自道岔氣缸傳感器的反饋信號，通過地址總線和數據總線把數字量輸入和數字量輸出實時傳輸給所述主控制部件，實現主控制部件對道岔氣缸電磁閥的控制；所述電動式道岔變換控制部件，用于接收來自主控制部件的脈沖發送指令以產生差分脈沖，輸出道岔伺服驅動器的控制脈沖；對所述道岔伺服驅動器反饋的碼盤信息進行解碼，接收道岔伺服驅動器的編碼器信號；對所述道岔伺服驅動器進行數字量邏輯控制。
2.如權利要求1所述的道岔控制板，其特征在于:所述主控制部件采用DSP，所述氣動式道岔變換控制部件采用CPLD，所述電動式道岔變換控制部件采用FPGA。
3.如權利要求1所述的道岔控制板，其特征在于:所述主控制部件通過外圍的以太網物理層模塊擴展以太網通信，實現與主控站上位機之間的通信。
4.一種搬運天車道岔控制系統，其特征在于:所述道岔控制系統包括道岔控制機構和軌道分歧點傳感器，所述道岔控制機構包括氣動式道岔變換機構或者電動式道岔變換機構、以及權利要求1?3任一項所述的道岔控制板。
5.如權利要求4所述的搬運天車道岔控制系統，其特征在于:所述氣動式道岔變換機構包括道盆氣缸電磁閥和道盆氣缸傳感器，所述道盆氣缸電磁閥和道盆氣缸傳感器分別通過I/O接口與所述道岔控制板相連。
6.如權利要求4所述的搬運天車道岔控制系統，其特征在于:所述電動式道岔變換機構包括道岔伺服驅動器和道岔伺服電機，所述道岔控制板通過控制線纜與所述道岔伺服驅動器進行信息交互，所述道岔伺服驅動器通過動力線和碼盤線與所述道岔伺服電機相連。
7.如權利要求4所述的搬運天車道岔控制系統，其特征在于:通過有線連接或無線連接的方式將所述道岔控制板與所述軌道分歧點傳感器連接。
8.如權利要求8所述的搬運天車道岔控制系統，其特征在于:通過有線連接或無線連接的方式將所述軌道分歧點傳感器的收發探頭與搬運天車控制器連接。
9.如權利要求8或9所述的搬運天車道岔控制系統，其特征在于:所述有線連接為使用RS 232協議的連接。
10.如權利要求8或9所述的搬運天車道岔控制系統，其特征在于:所述搬運天車道岔控制系統為晶圓工廠搬運天車道岔控制系統、汽車行業總裝生產線搬運天車道岔控制系統或者液晶面板行業單軌天車道岔控制系統。
【文檔編號】G05B19/418GK103809533SQ201210445543
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月8日 優先權日:2012年11月8日
【發明者】劉一恒, 曲道奎, 徐方, 褚明杰, 楊奇峰, 董俊良 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司