[发明专利]基于安全可编程逻辑控制器的焊装线控制系统

说明书

技术领域:

本发明涉及电学领域，尤其涉及电气控制技术，特别涉及自动化柔性焊装生产线的控制技术，具体的是一种基于安全可编程逻辑控制器的焊装线控制系统。 

背景技术：

在汽车制造工业中，汽车焊装线将各车身冲压件装配、焊接成白车身。汽车焊装线由机器人系统集成构成。汽车焊装线在结构上包括地板线、侧围线、门盖线和总拼线，地板线将前底板总成、后底板总成、发动机舱总成焊接拼合成车身下部地板，总拼线是将地板线、车身左右侧围、前后顶横梁、顶盖组合成一个完整的白车身。各工位设置有相应的焊装夹具、点焊设备、输送系统、点焊机器人、电气控制系统和机器人控制系统。车身拼接完成后，通过在线测量工位完成关键点精度检测和质量检查，然后车身下线送至调整线进行外观检查、车门、发动机仓盖、行李箱盖及其他工件的安装，完成整个汽车焊装的过程。 

现有技术中，汽车厂采用大中型PLC控制系统及大量焊接机器人系统构成自动化柔性焊装生产线。该自动化生产线结构复杂，涉及设备繁多，为了协调各个设备与机器人，以及设备之间的动作时序，保证焊装线安全、可靠运行，所需的控制硬件系统和PLC程序十分庞大。特别是该生产线对安全防护的要求较高，因其执行机构都是如机器人、升降机、夹具等大型设备，一旦安全系统出现问题，将直接出现操作人员死伤的后果。因而，焊装生产线的安全系统非常复杂，控制的安全设备非常多，如安全光栅、急停按钮、双手按钮、安全地毯、安全激光扫描器等。 

目前的安全系统由安全继电器和硬接线回路与所有安全设备连接构成，其接线繁杂，不便于维修及快速排查故障。 

例如，在主流焊装线的控制系统中，主控安全可编程控制器1一般采用RockWell公司的ControlLogix、或Siemen公司的S7-300等大型PLC，安全系统采用传统的安全继电器，把急停、光栅、安全地毯等安全设备，通过硬接线的方式串联到一起，形成整个系统的安全回路。这种方式在生产中存在以下不足之处： 

（一）对安全控制回路中出现的短路和断路无法检测。当安全回路中出现短路和断路时，不能及时的显示故障，需要对每个工位进行排查，给维修人员检修带来很多不便。 

（二）采用普通的安全继电器比如Pilz系列组成安全回路，不能进行编程控制，需要手工搭接安全回路，安全互锁导致硬件接线复杂、繁琐，体积庞大，不利于维修人员进行维修。 

（三）通过硬接线方式组成的安全回路，使系统故障点增加，不方便维修人员快速查找故障，增加故障处理时间。 

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于安全可编程逻辑控制器的焊装线控制系统，所述的这种基于安全可编程逻辑控制器的焊装线控制系统要解决现有技术中由安全继电器和硬接线回路连接的生产线安全系统接线繁杂、不便于维修及快速排查故障的技术问题。 

本发明的这种基于安全可编程逻辑控制器的焊装线控制系统，包括一个主控安全可编程控制器和一个以上数目的安全输入输出模块，其中，任意一个所述的安全输入输出模块均连接到一个安全通讯总线上，所述的主控安全可编程控制器也连接在所述的安全通讯总线上，任意一个安全输入输出模块各自连接有一个以上数目的工位安全设备，所述的工位安全设备包括急停装置、或者安全光栅、或者安全地毯。 

进一步的，所述的安全通讯总线中包括有安全以太网络。 

进一步的，所述的主控安全可编程控制器包括有一个主安全处理器和一个配对安全处理器。 

本发明的工作原理是：主控安全可编程控制器执行标准控制和安全控制程序，一些特殊的安全任务，包括TUV认证的安全指令、数据、逻辑和访问保护都被用于这些功能。对各种设备进行安全控制，所有的安全设备，例如急停、安全光栅和安全地毯等均通过单一通讯电缆连接在安全输入输出模块，主控安全可编程控制器通过安全总线来控制和监视安全回路并检查输入输出及工厂配线层面错误。 

主控安全可编程控制器包括一个由主安全处理器和配对安全处理器构成的双处理器架构，配对安全处理器是系统的一部分，可自动配置。 

安全输入输出模块上包括有4个脉冲测试端，4个脉冲测试端输出电压为24V的测试脉冲，用以检测外部线路断路故障。当外部线路通的时候，测试脉冲发出测试信号来检测内部线路。当输入和电源端发生短路、两个电源端发生短路或者某一输入断路时，安全输出信号数据及其状态将会被关闭。 

安全总线的优先级高于普通总线，安全数据不受普通总线中信息交换的影响。安全信息确保到达功能和信息到达之后进行反复校对功能，确保数据的准确性。