專利名稱：一種天車全自動調(diào)度系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)車間的天車全自動調(diào)度系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)車間內(nèi)，天車需負(fù)責(zé)待加工材料在多個工作點(diǎn)間的運(yùn)送。現(xiàn)有天車的控制方式一種是手動控制，即人工在現(xiàn)場根據(jù)具體生產(chǎn)情況操作相應(yīng)功能按鍵，實(shí)現(xiàn)天車的前進(jìn)、后退、吊起、放下等控制；另一種為駕駛員在天車駕駛室，現(xiàn)場工作人員根據(jù)天車運(yùn)行的需要，口頭或通過對講機(jī)向駕駛員傳送天車前進(jìn)、后退、吊起、放下等指令，天車駕駛員對天車進(jìn)行相應(yīng)的控制操作；但上述兩種情況下，一是由于生產(chǎn)車間工作環(huán)境一般比較惡劣，天車駕駛員人身安全難以保證，二是依靠駕駛員工作經(jīng)驗(yàn)或反饋工人經(jīng)驗(yàn)控制天車的運(yùn)行，控制精度難以保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出了一種天車全自動調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)車間內(nèi)多臺天車按系統(tǒng)調(diào)度自動化精確運(yùn)行，相應(yīng)提高了車間生產(chǎn)效率、節(jié)省人工成本。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明創(chuàng)造采用如下技術(shù)方案一種天車全自動調(diào)度系統(tǒng)，包括調(diào)度模塊、通信模塊和控制執(zhí)行模塊；其中，調(diào)度模塊運(yùn)行在車間控制室的上位機(jī)上，根據(jù)天車既定的生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)相應(yīng)的調(diào)度算法，自動計(jì)算哪一臺天車在何時應(yīng)該運(yùn)行到何地做何動作，以及計(jì)算某個動作的執(zhí)行時間；并通過通信模塊發(fā)送調(diào)度命令至控制執(zhí)行模塊；控制執(zhí)行模塊安裝在每臺天車上，接收調(diào)度模塊發(fā)送的調(diào)度命令，進(jìn)行命令解析， 根據(jù)解析出的具體的命令控制天車執(zhí)行相應(yīng)的動作；并反饋執(zhí)行結(jié)果至調(diào)度模塊；通信模塊分上位機(jī)通信模塊和控制執(zhí)行通信模塊，上位機(jī)通信模塊運(yùn)行在上位機(jī)上，完成由上位機(jī)上的調(diào)度模塊向控制執(zhí)行模塊發(fā)送調(diào)度命令和接收控制執(zhí)行模塊反饋的執(zhí)行結(jié)果；控制執(zhí)行通信模塊運(yùn)行在控制執(zhí)行模塊上，接收調(diào)度模塊發(fā)送的調(diào)度命令，并向上位機(jī)發(fā)送控制執(zhí)行模塊的執(zhí)行結(jié)果。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，還包括運(yùn)行在上位機(jī)上的仿真顯示模塊，其根據(jù)調(diào)度模塊發(fā)送的調(diào)度命令和控制執(zhí)行模塊反饋的執(zhí)行結(jié)果信息，仿真顯示現(xiàn)場天車的運(yùn)行情況。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，所述通信模塊將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號實(shí)現(xiàn)通信線路上穩(wěn)定傳輸?shù)目垢蓴_信號。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，所述控制執(zhí)行模塊還包括天車動作控制模塊，天車防撞模塊和誤差補(bǔ)償模塊；其中，天車動作控制模塊進(jìn)一步包括天車行進(jìn)模塊、天車鉤子開合模塊和天車鉤子升降模塊。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，所述控制執(zhí)行模塊接收天車防撞模塊探測到的防撞信息，并接收天車動作控制模塊的動作執(zhí)行結(jié)果信息。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，調(diào)度系統(tǒng)開始運(yùn)行時，需確定車間內(nèi)天車數(shù)量以及每臺天車的零點(diǎn)位置，確定每臺天車的零點(diǎn)與實(shí)際0位置相差距離；確定生產(chǎn)線中共有多少個需要?？康奈恢命c(diǎn)，以及每個位置點(diǎn)距離實(shí)際0位置的距離；根據(jù)處理工藝確定天車需要?？窟M(jìn)行處理的點(diǎn)，以及在處理點(diǎn)需要處理的時間。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，調(diào)度模塊通過通信模塊向控制執(zhí)行模塊發(fā)送控制命令時，上位機(jī)通信模塊電流源TO的電流輸出連接上位機(jī)通信模塊的端子J_Slave，通過J_ Slave連接到控制執(zhí)行通信模塊光耦U4的1針，控制執(zhí)行通信模塊光耦U4的4針接控制執(zhí)行模塊的18針；上位機(jī)通信模塊電流源U6的電流輸出同時連接光耦U7的4針，U7的2針連接發(fā)光二極管HTX_LED2的正向，HTX_LED2的另一端接光耦U3的4針，U3的2針接調(diào)度模塊發(fā)送端J_Com的HTX針。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，調(diào)度模塊接收控制執(zhí)行模塊的反饋信息時，上位機(jī)通信模塊電流源Ul的電流輸出連接發(fā)光二極管HRX_LED的正向，HRX_LED另一端接上位機(jī)通信模塊光耦U2的1針，上位機(jī)通信模塊光耦U2的4針接+12V電壓，上位機(jī)通信模塊光耦 U2的3針接調(diào)度模塊接收端J_Com的HRX針，R3的一端同時通過R4接-12V電壓；上位機(jī)通信模塊電流源Ul的電流輸出同時連接上位機(jī)通信模塊的端子J_Host，通過JJtost連接到控制執(zhí)行通信模塊的發(fā)光二極管TX_LED正向，TX_LED另一端接控制執(zhí)行通信模塊光耦 U2的4針，控制執(zhí)行通信模塊光耦U2的1針接控制執(zhí)行模塊的17針。由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明創(chuàng)造具有如下優(yōu)越性1、系統(tǒng)開始工作后，天車按照既定路線尋找自己的零點(diǎn)，當(dāng)臺天車找到零點(diǎn)后機(jī)停在零點(diǎn)位置，系統(tǒng)進(jìn)入自動調(diào)度狀態(tài)。2、由于防撞模塊的設(shè)置，解決了一個車間內(nèi)多臺天車工作之間相互協(xié)調(diào)時的碰撞問題。3、該自動調(diào)度方案的實(shí)施，使每臺天車處于最高效的工作方式，從而提高了車間的生產(chǎn)效率。4、由于自動調(diào)度的實(shí)施，相應(yīng)節(jié)省了人工成本。


圖1是本發(fā)明調(diào)度系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明通信模塊的電路原理圖；圖3是本發(fā)明控制執(zhí)行模塊的電路原理圖；圖4是本發(fā)明天車前后運(yùn)動處理程序流程圖；圖5是本發(fā)明天車鉤子升降處理程序流程圖；圖6是本發(fā)明天車鉤子開合處理程序流程具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)一步說明結(jié)合圖1，本實(shí)施例的天車全自動調(diào)度系統(tǒng)，具體包括以下模塊上位機(jī)有全自動調(diào)度模塊和上位機(jī)監(jiān)控模塊，其中全自動調(diào)度模塊根據(jù)既定生產(chǎn)工藝產(chǎn)生相應(yīng)調(diào)度命令；上位機(jī)監(jiān)控模塊根據(jù)控制執(zhí)行模塊反饋的執(zhí)行結(jié)果仿真顯示車間實(shí)際生產(chǎn)狀況；通信模塊負(fù)責(zé)上位機(jī)與天車間的通信，通信采用統(tǒng)一編碼形式；天車上裝有控制執(zhí)行模塊、動作控制模塊、防撞控制模塊和誤差補(bǔ)償模塊，其中防撞控制模塊自動探測影響天車運(yùn)行的障礙物，并反饋給控制執(zhí)行模塊，由控制執(zhí)行模塊進(jìn)行處理；控制執(zhí)行模塊接收全自動調(diào)度模塊發(fā)送的調(diào)度命令，進(jìn)行命令解析后，根據(jù)具體命令控制動作控制模塊做出相應(yīng)動作；誤差補(bǔ)償模塊根據(jù)不同情況下對天車動作進(jìn)行誤差補(bǔ)償。調(diào)度模塊根據(jù)天車的既定的生產(chǎn)工藝流程決定的運(yùn)動軌跡，采用多維預(yù)約表調(diào)度算法，自動計(jì)算哪一臺天車在什么時間應(yīng)該到什么地方做什么動作，并且計(jì)算某個動作做長時間。下面以4臺天車為例介紹。天車的數(shù)量及位差、位置點(diǎn)、工藝流程均有配置文件給出①天車數(shù)量及位差配置文件的作用是給出生產(chǎn)線中天車的數(shù)量，自動調(diào)度時需要知道每個天車的準(zhǔn)確位置，因此開始前需要每天天車尋找各自的零點(diǎn)。都停在零點(diǎn)開始工作，位差是各臺天車的實(shí)際0位置差值。格式如下40 20000 40000 60000第一行表示生產(chǎn)線有4臺天車。第二行0表示第一臺天車的零點(diǎn)與實(shí)際0位置相差是0米，20表示第二臺天車的零點(diǎn)與實(shí)際0位置相差20米，40表示第三臺天車的零點(diǎn)與實(shí)際0位置相差40米，60表示第四臺天車的零點(diǎn)與實(shí)際0位置相差60米。配置文件中的單位為毫米。②位置點(diǎn)表示生產(chǎn)線中共有多少個需要?？康奈恢命c(diǎn)，配置文件格式如下150 7000 15000 20000 26000 32000 35000 39000 46000 50000 58000 6700075000 80000 90000第一行15表示生產(chǎn)線共有15個位置點(diǎn)。第二行的第i個數(shù)值χ表示第i個位置點(diǎn)距離實(shí)際0位置的距離為χ米。配置文件中的單位為毫米。③工藝流程給出一個特定處理工藝的信息，配置文件格式如下1 5 7 9 13 15300 600 450 900 240 300第一行表示處理工藝需要停在1、5、7、9、13、15個處理點(diǎn)第二行表示在1、5、7、9、13、15處理點(diǎn)需要處理的時間，單位秒。仿真顯示模塊在控制室反應(yīng)顯示天車運(yùn)行情況。結(jié)合圖2，通信模塊通信模塊分上位機(jī)通信模塊和控制執(zhí)行通信模塊。上位機(jī)通信模塊主要完成上位機(jī)向控制執(zhí)行模塊發(fā)送信息、接收控制執(zhí)行模塊反饋的信息，端子J_com的HTX連接監(jiān)控機(jī)Com 口得TX針，HRX連接RX針。端子J_Power提供+12V 和-12V 電源(+5V、-5V 也可)。J_Powerl 提供 12V 電源。J_Host 的 1、2、3、4 針分別連接接收控制執(zhí)行通信模塊的發(fā)送端，接收控制執(zhí)行模塊發(fā)送的反饋信息。采用輪詢方式，4個控制執(zhí)行模塊不會同時反饋信息，因此在上位機(jī)通信模塊中將1、2、3、4針連接在一起。J_Slave的1、2、3、4針分別接1、2、3、4號天車控制執(zhí)行通信模塊的接收端，J_Slave的 5針和控制執(zhí)行通信模塊的地線連接在一起。上位機(jī)通信模塊通過J_Slave的1、2、3、4針向各臺天車發(fā)送控制命令信息。UU U4、U6、U8、UlO為LM317，在LM317的3端輸入12V電壓，則在其1、2端輸出核定的1.25V電壓，在1、2端連接一個200歐的電阻，則產(chǎn)生恒定電流，目的是將串口產(chǎn)生的電壓信號轉(zhuǎn)變成電流信號，以提高通信的傳輸距離和抗干擾能力。每個天車的控制執(zhí)行模塊具有該通信模塊，接收控制命令，并向上位機(jī)發(fā)送反饋和其它信息。1號天車Headl的1針連接上位機(jī)通信模塊JJtost的1針；1號天車Headl的 2針連接上位機(jī)通信模塊J_Slave的1針，Headl的3針上位機(jī)通信模塊J_Slave的5針。下面介紹電路上位機(jī)通信信號和控制執(zhí)行通信模塊通信信號的轉(zhuǎn)變過程。結(jié)合圖2，如果上位機(jī)通過串口的RX端發(fā)送“1”，則在J_com的HTX端產(chǎn)生-3 -15V電壓，U3(光耦PC817)的1、2端導(dǎo)通，則U3的4、3端也導(dǎo)通。于是TO的1、 2端導(dǎo)通，于是U4產(chǎn)生的電流從TO的4、3端消耗掉，不會通過J_Slave的1針向外流出。 于是，控制執(zhí)行通信模塊的Headl的2針沒有電流，于是U4的1、2端不導(dǎo)通，則4、3端不導(dǎo)通，于是PIC16F873A的18針接收到5V，即為“ 1 ”。如果上位機(jī)通過串口的RX端發(fā)送“0”， 則在J_com的HTX端產(chǎn)生3-15V電壓，U3(光耦PC817)的1、2端不導(dǎo)通，則U3的4、3端也不導(dǎo)通。于是TO的1、2端不導(dǎo)通，U5的4、3也不導(dǎo)通，于是U4產(chǎn)生的電流從J_Slave的 1針向外流出。于是，控制執(zhí)行通信模塊的Headl的2針有電流，于是U4的1、2端導(dǎo)通，則 4、3端導(dǎo)通，于是PIC16F873A的18針接收到低電壓，即為“0”。如果控制執(zhí)行通信模塊通過PIC16F873A的17針發(fā)送“1”，則U2的1、2端導(dǎo)通， 4、3端也導(dǎo)通。上位機(jī)通信模塊的Ul產(chǎn)生的電流從JJtost的1針流出，U2的1、2端不導(dǎo)通，U2的4、3端不導(dǎo)通，J_Com的HRX端輸入-12V，即為接收到“1”。如果控制執(zhí)行通信模塊通過PIC16F873A的17針發(fā)送“0”，則U2的1、2端不導(dǎo)通，4、3端也不導(dǎo)通。上位機(jī)通信模塊的Ul產(chǎn)生的電流不能從JJtost的1針流出，U2的1、2端導(dǎo)通，U2的4、3端導(dǎo)通，J_ Com的HRX端輸入3V以上電壓，即為接收到“0”。結(jié)合圖3 控制執(zhí)行模塊，用于接收調(diào)度模塊發(fā)出的控制命令，進(jìn)行命令解析，并根據(jù)解析出的具體命令控制天車進(jìn)行相應(yīng)動作；同時向調(diào)度模塊反饋動作執(zhí)行結(jié)果；模塊 1是控制執(zhí)行通信模塊，接收調(diào)度模塊發(fā)送的調(diào)度命令；模塊2是電源模塊，為控制執(zhí)行模塊提供標(biāo)注+5V電壓；模塊3是時鐘電路，為模塊4提供時鐘信號；模塊4是控制核心；模塊5是復(fù)位電路；模塊6是動作執(zhí)行模塊，完成天車具體動作的控制。結(jié)合圖4 天車前后運(yùn)動處理流程，模塊等待天車動作控制模塊發(fā)送的控制命令， 當(dāng)接收到命令后對命令進(jìn)行解析，命令是1001表示天車A端前進(jìn)，1002表示A端后退，1003 表示B端前進(jìn)，1004表示B端后退，1005表示兩端前進(jìn)，1006表示兩端后退；確定運(yùn)動方式后，再計(jì)算運(yùn)動距離、控制時間等，接著向A、B端伺服電機(jī)發(fā)送控制命令，則本次動作控制結(jié)束，如果系統(tǒng)工作結(jié)束，則停止，否則繼續(xù)等待下一命令。結(jié)合圖5 天車鉤子升降處理流程，模塊等待天車動作控制模塊發(fā)送的控制命令， 當(dāng)接收到命令后對命令進(jìn)行解析，命令是2001表示天車A端升，2002表示A端降，2003表示B端升，2004表示B端降，2005表示兩端升降，2006表示兩端降；確定升降方式后，再計(jì)算升降距離、控制時間等，接著向A、B端變頻電機(jī)發(fā)送控制命令，則本次升降動作控制結(jié)束， 如果系統(tǒng)工作結(jié)束，則停止，否則繼續(xù)等待下一命令。結(jié)合圖6 天車鉤子開合處理流程，模塊等待天車動作控制模塊發(fā)送的控制命令， 當(dāng)接收到命令后對命令進(jìn)行解析，命令是3001表示兩端開，3002表示兩端合；確定開合方式后，獲取控制時間，發(fā)送控制命令，則本次開合動作控制結(jié)束，如果系統(tǒng)工作結(jié)束，則停止，否則繼續(xù)等待下一命令。
權(quán)利要求
1.一種天車全自動調(diào)度系統(tǒng)，其特征是包括調(diào)度模塊、通信模塊和控制執(zhí)行模塊；其中，調(diào)度模塊運(yùn)行在車間控制室的上位機(jī)上，根據(jù)天車既定的生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)相應(yīng)的調(diào)度算法，自動計(jì)算哪一臺天車在何時應(yīng)該運(yùn)行到何地做何動作，以及計(jì)算某個動作的執(zhí)行時間；并通過通信模塊發(fā)送調(diào)度命令至控制執(zhí)行模塊；控制執(zhí)行模塊安裝在每臺天車上，接收調(diào)度模塊發(fā)送的調(diào)度命令，進(jìn)行命令解析，根據(jù)解析出的具體的命令控制天車執(zhí)行相應(yīng)的動作；并反饋執(zhí)行結(jié)果至調(diào)度模塊；通信模塊分上位機(jī)通信模塊和控制執(zhí)行通信模塊，上位機(jī)通信模塊運(yùn)行在上位機(jī)上， 完成由上位機(jī)上的調(diào)度模塊向控制執(zhí)行模塊發(fā)送調(diào)度命令和接收控制執(zhí)行模塊反饋的執(zhí)行結(jié)果；控制執(zhí)行通信模塊運(yùn)行在控制執(zhí)行模塊上，接收調(diào)度模塊發(fā)送的調(diào)度命令，并向上位機(jī)發(fā)送控制執(zhí)行模塊的執(zhí)行結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天車全自動調(diào)度系統(tǒng)，其特征是還包括運(yùn)行在上位機(jī)上的仿真顯示模塊，其根據(jù)調(diào)度模塊發(fā)送的調(diào)度命令和控制執(zhí)行模塊反饋的執(zhí)行結(jié)果信息，仿真顯示現(xiàn)場天車的運(yùn)行情況。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天車全自動調(diào)度系統(tǒng)，其特征是所述通信模塊將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號實(shí)現(xiàn)通信線路上穩(wěn)定傳輸?shù)目垢蓴_信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天車全自動調(diào)度系統(tǒng)，其特征是所述控制執(zhí)行模塊還包括天車動作控制模塊，天車防撞模塊和誤差補(bǔ)償模塊；其中，天車動作控制模塊進(jìn)一步包括天車行進(jìn)模塊、天車鉤子開合模塊和天車鉤子升降模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天車全自動調(diào)度系統(tǒng)，其特征是所述控制執(zhí)行模塊接收天車防撞模塊探測到的防撞信息，并接收天車動作控制模塊的動作執(zhí)行結(jié)果信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天車全自動調(diào)度系統(tǒng)，其特征是調(diào)度系統(tǒng)開始運(yùn)行時，需確定車間內(nèi)天車數(shù)量以及每臺天車的零點(diǎn)位置，確定每臺天車的零點(diǎn)與實(shí)際0位置相差距離；確定生產(chǎn)線中共有多少個需要停靠的位置點(diǎn)，以及每個位置點(diǎn)距離實(shí)際0位置的距離； 根據(jù)處理工藝確定天車需要?？窟M(jìn)行處理的點(diǎn)，以及在處理點(diǎn)需要處理的時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天車全自動調(diào)度系統(tǒng)，其特征是調(diào)度模塊通過通信模塊向控制執(zhí)行模塊發(fā)送控制命令時，上位機(jī)通信模塊電流源U6的電流輸出連接上位機(jī)通信模塊的端子J_Slave，通過J_Slave連接到控制執(zhí)行通信模塊光耦U4的1針，控制執(zhí)行通信模塊光耦U4的4針接控制執(zhí)行模塊的18針；上位機(jī)通信模塊電流源U6的電流輸出同時連接光耦U7的4針，U7的2針連接發(fā)光二極管HTX_LED2的正向，HTX_LED2的另一端接光耦U3 的4針，U3的2針接調(diào)度模塊發(fā)送端J_Com的HTX針。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天車全自動調(diào)度系統(tǒng)，其特征是調(diào)度模塊接收控制執(zhí)行模塊的反饋信息時，上位機(jī)通信模塊電流源Ul的電流輸出連接發(fā)光二極管HRX_LED的正向， HRX.LED另一端接上位機(jī)通信模塊光耦U2的1針，上位機(jī)通信模塊光耦U2的4針接+12V 電壓，上位機(jī)通信模塊光耦U2的3針接調(diào)度模塊接收端J_Com的HRX針，R3的一端同時通過R4接-12V電壓；上位機(jī)通信模塊電流源Ul的電流輸出同時連接上位機(jī)通信模塊的端子 J_Host，通過JJtost連接到控制執(zhí)行通信模塊的發(fā)光二極管TX_LED正向，TX_LED另一端接控制執(zhí)行通信模塊光耦U2的4針，控制執(zhí)行通信模塊光耦U2的1針接控制執(zhí)行模塊的 17針。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種天車全自動調(diào)度系統(tǒng)，應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)車間，包括調(diào)度模塊、通信模塊和控制執(zhí)行模塊；其中，調(diào)度模塊運(yùn)行在車間控制室的上位機(jī)上，根據(jù)天車既定的生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)相應(yīng)的調(diào)度算法，自動計(jì)算天車運(yùn)行軌跡；并通過通信模塊發(fā)送調(diào)度命令至控制執(zhí)行模塊；控制執(zhí)行模塊安裝在每臺天車上，接收調(diào)度模塊發(fā)送的調(diào)度命令，進(jìn)行命令解析，根據(jù)解析出的具體的命令控制天車執(zhí)行相應(yīng)的動作；并反饋執(zhí)行結(jié)果至調(diào)度模塊；通信模塊分上位機(jī)通信模塊和控制執(zhí)行通信模塊，完成兩者間的通信；該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)車間內(nèi)多臺天車按系統(tǒng)調(diào)度自動化精確運(yùn)行，相應(yīng)提高了車間生產(chǎn)效率、節(jié)省人工成本。
文檔編號G05B19/418GK102354188SQ20111025759
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者吳慶濤, 張明川, 李冠峰, 王紅藝, 白秀玲, 鄭瑞娟, 魏汪洋, 黃濤 申請人:河南科技大學(xué)