自动控制系统个人认知分享.doc

我们设备的自动控制系统有两大部分组成：网络通信系统和电气控制系统。下面我就针对两个典型的模组（INPUT,T22N）进行概述。一、网络通讯系统1）INPUT Module INPUT模组网络通讯系统，相对于其他的模组来说比较简单。整个网络通讯系统主要由Robot控制器和Robot Vision和T22S电脑的通讯。他们之间的通讯采用以太网通讯（TCP/IP）协议。以太网通讯协议的通讯介质一般有双绞线（网线）、同轴电缆、光纤和无线通讯，我们设备上用的是双绞线和光纤。一般局域网的IP地址由四位组成（192.168.0.1），两个设备在通讯的时候要求前三位是相同的，最后一位不能相同。前三位相同代表我的两个设备在同一个IP段，第四位代表设备的通讯地址。所以当我们的电脑和Robot控制器连接不上的时候我们可以通过以下步骤去解决：1.我们可以通过USB通讯电缆和Robot控制器建立通讯连接，找到通讯设定界面确定Robot的IP地址（一般我们IP地址可以在GUI里面看到，而且是已经确定好的，所以这步可以省略）。2.打开电脑的Network Center,看看Robot和电脑硬件连接是否正常。3.硬件连接正常后，我们要打开Robot 端口的属性看看Robot和电脑之间是否有数据传输或可以在运行里直接ping Robot的IP地址。4.如果不能正常ping到Robot的IP地址，这时你就要检查Robot连接的网络端口的设置和Robot自身的IP地址是否在一个网段，若IP段不同我们可以通过插拔网线寻找正确的网络端口或更改IP段，但为了保证我们设备的一致性和设备以后维护的方便性，尽量不要修改设备的IP段，设备地址是否不同。2）T22N Mdoule T22N与T22L，T22S的网络通讯的组成基本相同，只是XG控制器，LJ控制器及CCD、激光头的数量不同，但整体框架大概是相同的。整个网络的网络拓扑图如图1.1。图1.1 T22N设备网络拓扑图从图中我们可以看出，电脑和Gail控制器,LJ控制器以及XG控制器主要采用以太网通讯，以及XG控制器和LJ控制之间的通讯也是采用的以太网通讯。为了保证我们工控机和控制器之间数据传输的实时性和稳定性，他们之间的通讯采用了点对点的通讯模式（我们每个控制器和电脑的各个网口一一对应）而没有使用交换机构成局域网。以太网通讯故障的排除方式和ROBOT一样，在这就不过多描述。XG控制器和CCD及LJ控制器和LJ激光头通讯协议未查到相关资料，所以就先不概述了，等以后查到相关资料了，在分享。电脑和VIEW SWITCH之间的通讯采用的是串口通讯协议，一般通讯需要设定的为：通讯端口、设备地址、校验方式（奇校验，偶校验，无校验）、数据位、停止位、波特率等。二、电气控制系统1）INPUT Module INPUT模组的电气控制回路主要由两大部分组成，一次回路和二次回路。一次回路主要是给各个设备进行供电。电源OUTPUT UPS拉出经过3P断路器后，经过滤波器进入到我们2P断路器的汇流排，同时也经过一个超压检测报警元器件。经过2P断路器给我们设备进行供电，例如：电脑，DC24V开关电源，变频器等。二次回路主要由安全回路和Robot控制器的信号采集及信号输出回路组成。安全回路按照国际安全回路等级划分属于四级安全回路。INPUT模组上有两个急停开关，每个急停按钮里有三组常闭触点。其中两对触点和其他模组上的两个急停按钮的常闭触点进行串联连接分别进入安全继电器的两个输入端。最后一组常闭触点是模组本身的两个触点串联作为LOCAL E-Stop OK信号给Robot控制器。安全继电器的输出分别触发了三个中间继电器，分别为故障复位回路信号和两个E-stop中间继电器。Robot控制器的信号采集及信号输出回路，主要是DI/DO(数字量输入，数字量输出)。输入信号采集的主要是设备及传感器的运行状态（E-Stop OK，Vacuum OK等），数字量输出主要是控制设备的各个动作（打开灯，吸料等动作）。控制电机的动作信号是属于高速脉冲输出，电机位置信号反馈是高速脉冲输入。具体每个DI/DO端子的定义，大家可以通过图纸详细了解。不管数字量输入和数字量输出信号都是高电平信号有效（DC24V）。 在INPUT模组中传送带使用了变频控制。变频器简单的工作原理：交-直-交，首先它将工频交流电源通过整流回路转成直流电源，然后在经过逆变回路将直流电源转换为不同频率、宽度、幅度的方波，经过控制器计算转换为近似正弦波的交流电去驱动电机。变频器主要是通过调频达到节能的效果，另外他也相当于一个软启动器可以减少电机启动时电流过大对电网造成冲击。在使用变频器时，一般主要设定以下参数：1. 命令给定源：端子控制，面板控制，通讯控制，我们的设备采用的是端子控制。2. 频率给定源：面板给定，模拟量通道给定，通讯给定，我们采用面板给定。3. 电机的额定电压：230V，额定频率：60HZ，额定电流：单个传送带为1.9A，两个为3.0A等参数，这些参数可以在电机铭牌上看到。4. 加减速时间0.2S，加减速方式：斜坡。5. 继电器输出功能定义，这个主要反映了变频器的运行参数，我们的设备将它定义为运行反馈信号。变频器在使用过程中会报一些故障，一般变频器都会显示故障代码，可以根据故障代码提示解决问题。下面是一些常见的故障代码，大家可以通过以下方法进行分析。1） 过流：若变频器报过流故障，1.我们要确定我们设定的额定电流和电机的额定电流是相匹配的。2.可能是因为电机过载造成的，如传动带被卡着导致电机过载。3可能是因为电机接地，例如在安装过程中不小心让电机电源线缆破皮，使电机接地。（正常情况下电机的三相之间的电阻是相等的，并且每一相对地之间的电阻是无穷大）。4.加速时间过短。2） 过压：工厂供电超出了额定电压，这个可以用万用表量。3） 缺相;会是因为电机在运行过程中产生振动，导致接线端子松动引起。2）T22N Module T22N模组的电气控制回路主要由两大部分组成，一次回路和二次回路。一次回路主要是给各个设备进行供电。电源从OUTPUT Module 引入到2P断路器的汇流排，经过2P断路器给我们设备进行供电，例如：电脑，DC24V开关电源等。二次回路也主要是由安全回路和Gail信号采集和控制回路。安全回路：T22N模组的控制回路的组成和Robot一样，另外E5P1和E6P1分别触发两个中间继电器，用这两个中间继电器的常开触点控制Gail控制器的DC48V电源。所以我们在单模组调试时需要将E5P1与LSCM2，E5P2与E6P2短接，主要是为了将DC24V电源连接到这两个中间继电器上，使Gail能够正常供电。Gail控制器的信号采集回路，Gail控制器主要是由CPU、RAM、ROM、输入输出等组成。（以下关于模拟量处理方法的举例，由于没有得到Gail实际的模拟量输入输出信号为电压还是电流信号，以及模拟量转为数字量后的实际值，所以运算过程中的数字为举例，不为真实值，但整个数据的处理过程是正确的）。输入包含：1、 数字量输入：数字量输入主要用于采集设备的运行状态，比如：Vacuum OK，E-stop OK ，Door OK等信号。数字量输入信号高电平信号有效，DC24V。2、 模拟量输入：模拟量指的是在一定范围内连续变化的量，如：温度，压力等。模拟量输入信号一般为：DC0-10V、DC0-5V、DC0-20ma、DC4-20ma等，一般控制器处理的主要是数字量信号，所以模拟量信号会通过模数转换电路变成控制器认可的数字量。假如Gail的模拟量输入通道为4-20ma。系统压力的量程为0-1.0Mpa，传感器输出信号为4-20ma。模拟量转换为数字量后在Gail中占用一个字的存储区。那么整个数据运算过程为：首先传感器通过变送器将0-1.0Mpa的信号通过数模转换器转换为4-20ma输出，之后通过Gail的模拟量输入通道采集到控制器中，经过模数转换通道将4-20ma转换为数字量信号6400-32000，之后再通过等比例转换，将6400-32000转换为0-1.0Mpa。3、 高速脉冲输入：主要用于记录编码器，光栅尺的输入信号，如：Stage位置信号，XFER位置信号。输出信号主要包含：1、 开关量输出：用于控制设备的各个动作，如：NEST夹紧，吸气 。开关量输出也是DC24V高电平信号有效。2、 模拟量输出：模拟量输出主要用于设定一些连续变化的量：比如CCD的灯光强度。假如CCD的灯光强度的设置信号为0-10V，亮度范围为0-250。那么整个运算过程为：首先在Gail控制器中我们通过等比例运算将0-250转换为0-32000的数字量，之后通过数模转换电路将0-32000转换为0-10V的模拟量信号，之后将0-10V的模拟量信号给灯光控制器，从而达到控制灯光强度的效果。3、 高速脉冲输出：高速脉冲输出主要用控制Stage电机，XFER电机的动作。所以当我们通过GUI强制我们的设备动作时，设备无动作可以通过以下步骤进行解决（以NEST Vacuum 为例且与该设备相关的气路是正常的）：1、当我们强制NEST VACUUM动作时，若设备无动作，我们首先要测量Gail控制该动作的输出点是否有输出，我们可以在Gail控制器的操作软件的变量表中监控该输出点是否为1，之后我们应该检查在我们Gail输出端有一个200ma的熔断器是否OK；如果上述动作都正常，我们可