本发明属于汽车自动化焊装技术中的高速输送设备技术领域，具体涉及一种高速输送装置的自动化控制系统及控制方法。
背景技术：
现阶段汽车制造领域中，汽车焊装生产线广泛采用机器人自动焊接技术，这就要求工件的定位精度满足机器人自动焊接精度的要求。高速输送设备在焊装线上主要是用来进行白车身在焊装工位间的快速、精确传输，其传输速度直接影响生产节拍，传输精度直接影响车身焊接质量。
国内现有汽车流线式焊装生产线通常采用滑撬装载工件，应用滚床进行滑撬的传输，采用滚床升降的方式将工件升降，从而将工件与滑撬分离，将工件放入工位夹具中，以保证工件的定位精度。但是，工件的升降过程增加了工件输送的工作时间，降低了自动生产线的工作效率。
技术实现要素：
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种高速输送装置的自动化控制系统及控制方法，以实现白车身在焊装工位间的快速、精确传输，并且停止精度高，设备运行稳定可靠。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：
一种高速输送装置的自动化控制系统，由plc控制柜、变频器控制柜、驱动电机组件和位置编码组件组成；
所述plc控制柜由网络通讯主站模块、cpu处理器和安全控制器组成；
所述变频器控制柜由变频器单元、电机安全接触器和电机抱闸接触器组成，其中，所述变频器单元包含变频器处理器、网络通讯板卡、电机编码器板卡、位置编码器板卡和io板卡；
所述驱动电机组件由驱动电机、电机抱闸和电机编码器组成；
所述位置编码组件由编码尺和位置编码器组成；
cpu处理器依次通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡与变频器处理器双向信号传递，cpu处理器通过网络通讯主站模块接收变频器单元发送的驱动电机运行状态信号以及台车在滚床上的运行状态信号，并通过网络通讯主站模块接收包括出车工位和入车工位处各设备的运行状态信号在内的现场状态信号；
所述cpu处理器对接收到的信号数据进行包括普通逻辑运算在内的分析和处理，并依次通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡向变频器处理器输出驱动电机控制指令；
所述网络通讯主站模块用于连接变频器单元的网络通讯板卡，网络通讯板卡用于实现cpu处理器与变频器处理器之间数据信息交互；
所述安全控制器接收现场安全信号，通过对现场安全信号数据进行相应的逻辑运算，向电机安全接触器输出电机安全接触器控制指令，进而控制电机安全接触器吸合或打开；
所述变频器处理器通过io板卡与电机抱闸接触器控制连接，变频器处理器对接收到的驱动电机控制指令进行数据转化后生成电机抱闸接触器控制指令，并将电机抱闸接触器控制指令通过io板卡发送至电机抱闸接触器，进而控制电机抱闸接触器吸合或打开；
所述电机编码器板卡与电机编码器信号传递，电机编码器板卡采集电机编码器的数值，进而采集驱动电机运行状态信号，电机编码器板卡将采集到的驱动电机运行状态信号发送给变频器处理器进行数据处理后反馈给cpu处理器；
所述位置编码器板卡与位置编码组件中的位置编码器信号传递，位置编码器板卡采集位置编码器数值，进而采集台车在滚床上的运行状态信号，位置编码器板卡将采集到的台车在滚床上的运行状态信号发送给变频器处理器进行数据处理后反馈给cpu处理器；
所述驱动电机组件有若干组，分别对应各个工位的滚床，驱动电机组件包括驱动电机、电机抱闸和电机编码器；所述电机抱闸和电机编码器集成在驱动电机上，驱动电机与对应工位处滚床的主动辊驱动连接，当电机抱闸供电回路接通，电机抱闸打开，驱动电机转动，当电机抱闸供电回路断开，电机抱闸闭合，驱动电机停止转动；
所述位置编码器有若干个，分别对应各个工位的滚床，位置编码器固定安装在对应工位的滚床处且位置相对固定，所述编码尺有若干个，分别一一对应地固定安装在台车上，一个台车上的编码尺与对应的一个工位处的编码器构成一组位置编码组件，当一组位置编码组件中的编码尺与对应工位的位置编码器在同一感应区域范围内时，则判断传输编码尺有效，当一组位置编码组件中的编码尺与对应工位的位置编码器不在同一感应区域范围内时，则判断传输编码尺无效；
所述电机编码器所采集到的驱动电机运行状态信号与位置编码组件采集的台车在滚床上的运行状态信号相配合形成变频器控制驱动电机运行的速度环和位置环，从而实现对驱动电机的闭环控制。
进一步地，所述cpu处理器向变频器处理器输出的驱动电机控制指令包括：驱动电机启动或驱动电机停止指令，以及驱动电机驱动对应工位滚床的运行速度设定值和驱动电机驱动对应工位滚床的运行目标位设定值。
进一步地，所述安全控制器接收的现场安全信号包括：滚床急停信号、安全门状态信号和光幕状态信号。
进一步地，所述电机安全接触器包含电机安全接触器线圈及电机安全接触器触点两部分，其中，电机安全接触器线圈与安全控制器相连，电机安全接触器触点连接在驱动电机供电回路中，安全控制器输出电机安全接触器控制指令控制电机安全接触器线圈接吸合或打开，进而控制电机安全接触器触点执行相应的通或断动作，从而实现控制驱动电机供电回路的通或断状态。
进一步地，所述电机抱闸接触器包含电机抱闸接触器线圈及电机抱闸接触器触点两部分，其中，电机抱闸接触器线圈通过io板卡与变频器处理器相连，电机抱闸接触器触点连接在电机抱闸供电回路中，当变频器处理器接收到cpu处理器发来的驱动电机控制指令后，变频器处理器将驱动电机控制指令进行数据处理后输出电机抱闸接触器控制指令控制电机抱闸接触器线圈吸合或打开，进而控制电机抱闸接触器触点执行相应的通或断动作，从而实现控制电机抱闸供电回路的通或断状态。
一种高速输送装置的自动化控制系统的控制方法，所述控制方法具体如下：
s1：具备前进出车条件的出车工位向入车工位发送前进出车允许信号；
本步骤中，所述具备前进出车条件，需同时满足：1、出车工位满足工位传输动作条件，即出车工位传输无干涉；2、出车工位上有台车在位，且出车工位所有工作已完成；
判断出车工位传输无干涉的过程为：通过cpu处理器采集出车工位各设备的状态信号，经cpu处理器内部程序逻辑运算结果显示：台车所在的出车工位当前区域及台车向前方运行将路过区域内没有会与台车发生碰撞干涉的障碍物；
判断出车工位上有台车在位的过程为：出车工位滚床上固定的位置编码器读取台车上的编码尺数值，变频器单元通过位置编码器板卡采集编码尺数值，进行数据处理后，通过网络通讯板卡将编码尺数值发送给cpu处理器，经cpu处理器处理得出台车在位信号；
s2：具备前进入车条件的入车工位接收到前进出车允许信号后，入车工位开始入车传输并向出车工位发送前进出车请求信号；
本步骤中，所述具备前进入车条件，需同时满足：1、入车工位满足工位传输动作条件，即入车工位传输无干涉；2、入车工位上无台车在位，或者入车工位的驱动电机正向运转并驱动入车工位台车前进运行中；
判断入车工位传输无干涉的过程为：通过cpu处理器采集入车工位各设备的状态信号，经cpu处理器内部程序逻辑运算结果显示：台车将要进入的入车工位所在的当前区域及后方台车进入入车工位过程中将要路过的区域内没有会与台车发生碰撞干涉的障碍物；
判断入车工位上无台车在位的过程为：入车工位对应的位置编码器检测到入车工位对应的滚床上没有能够读取的编码尺信号，并将该信号经变频器处理器处理后发送给cpu处理器，使cpu处理器经内部程序逻辑运算得出入车工位上无台车在位信号；
判断入车工位的驱动电机正向运转的过程为：变频器处理器通过电机编码器板卡采集驱动电机运行数据，并将驱动电机运行数据处理后反馈给cpu处理器，cpu处理器经内部程序逻辑运算得出驱动电机正向运转信号；
所述入车工位开始入车传输的具体过程为：入车工位对应的驱动电机正向转动进而带动入车工位台车正向运行；入车工位的驱动电机正向转动通过入车工位前进入车记忆信号实现，即cpu处理器对采集到的输入条件信号进行入车逻辑运算后，置位一个信号为，称之为前进入车记忆信号，并使前进入车记忆信号在入车动作未完成之前一直保持为置位状态，cpu处理器将前进入车记忆信号及速度设定值、目标位设定值通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡发送给入车工位的变频器处理器，变频器处理器再将数据处理后，输出电机抱闸接触器控制信号控制入车工位对应的电机抱闸接触器吸和，进而使电机抱闸通电打开，变频器处理器控制入车工位对应的驱动电机持续正向运转；
s3：出车工位接收到前进出车请求信号后，出车工位开始出车传输；
所述出车传输过程为：出车工位对应的驱动电机正向转动带动出车工位对应的滚床正向运行，进而带动出车工位上的台车向前运动逐渐离开出车工位；
出车工位的驱动电机正向转动控制过程为：cpu处理器对采集到的输入条件信号进行出车逻辑运算后，置位一个信号，称之为前进出车记忆信号，并使前进出车记忆信号在出车动作未完成之前一直保持为置位状态，cpu处理器将前进出车记忆信号及速度设定值通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡发送给出车工位的变频器处理器，变频器处理器再将数据处理后，输出电机抱闸接触器控制信号控制出车工位对应的电机抱闸接触器吸和，进而使电机抱闸通电打开，变频器处理器控制出车工位对应的驱动电机持续正向运转；
s4：通过台车与入车工位的相对位置关系判断出入车状态；
所述台车与入车工位的相对位置是通过台车上的编码尺与入车工位对应的编码器配套使用实现的；
当台车开始被传输至入车工位区域范围时，入车工位对应的位置编码器与台车上的编码尺配合读取到的位置编码值，位置编码值经变频器处理器处理后发送至cpu处理器，当cpu处理器接收的位置编码值大于cpu处理器内置逻辑程序设定的出车完成目标值时，cpu处理器内置的程序逻辑运算结果为：此时台车已完全脱离出车工位，并向出车工位发送前进出车完成信号；
当台车开始被传输至入车工位区域范围时，入车工位对应的位置编码器与台车上的编码尺配合读取到的编码值等于cpu处理器内置逻辑程序设定的入车完成目标值时，cpu处理器内置的程序逻辑运算结果：此时台车到达入车工位的目标位，输出前进入车完成信号；
s5：出车工位与入车工位停止传输或进入下一个传输循环；
出车工位停止传输的过程为：当出车工位接收到前进出车完成信号后，出车工位对应的驱动电机停止转动，出车工位的驱动电机停止转动通过复位出车工位前进出车记忆信号实现，即当出车工位接收到入车工位发来的出车完成信号，将前进出车记忆信号复位，cpu处理器将前进出车记忆信号复位信号通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡发送给出车工位的变频器处理器，变频器处理器将数据处理后控制出车工位对应的驱动电机停止运转，输出电机抱闸接触器控制信号控制出车工位对应的电机抱闸接触器打开，使电机抱闸抱死；
入车工位停止传输的过程为：当入车工位接收到前进入车完成信号后，入车工位对应的驱动电机停止转动，入车工位的驱动电机停止转动通过复位入车工位前进入车记忆信号实现，即当入车工位接收入车完成信号，将前进入车记忆信号复位，cpu处理器将前进入车记忆信号复位信号通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡发送给出车工位的变频器处理器，变频器处理器将数据处理后控制入车工位对应的驱动电机停止运转，输出电机抱闸接触器控制信号控制入车工位对应的电机抱闸接触器打开，使电机抱闸抱死；
进入下一个传输循环的过程中，出车工位作为新的入车工位，而与出车工位相邻的上一工位作为新的出车位，重复上述步骤s1～s4，实现下一传输循环。
步骤s2和s3中，所述速度设定值是指驱动电机驱动对应工位滚床的运行速度设定值；
步骤s2中，所述目标位设定值是指驱动电机驱动对应工位滚床的台车入车到位目标设定值。
所述步骤s3和步骤s2中，通过cpu处理器采集台车运行轨迹范围内各种设备的运行状态，同时实时监控出车及入车工位台车的传输状态，所述传输状态包括传输动作条件、控制模式和驱动电机转动状态，确保入车传输过程中台车不会出现碰撞。
所述步骤s3和步骤s2中，入车传输和出车传输的控制模式相同，即同时采用手动控制或同时采用自动控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明所述高速输送装置的自动化控制系统及控制方法能够应用于焊装生产线各个工位滚床控制上，能够满足高节拍焊装线生产的需求，实现白车身在焊装工位间的快速、精确传输，达到工位间距6米时，工位间6秒的传输，并且停止精度高，设备运行稳定可靠。
附图说明
图1为本发明所述一种高速输送装置的自动化控制系统的结构组成及信号传递框图；
图2为本发明所述一种高速输送装置的自动化控制系统的控制方法的流程图；
图3为本发明所述一种高速输送装置的自动化控制系统的控制方法的具体运行流程图。
具体实施方式
为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
本发明提供了一种高速输送装置的自动化控制系统及控制方法，所述自动化控制系统及控制方法应用于汽车自动化焊装生产线中的高速输送装置上。其中，高速输送装置主要由滚床和台车组成，所述滚床划分有若干个工位，每个工位对应一组驱动电机组件，通过驱动电机组件驱动相应工位的滚床运行，所述台车配合安装在滚床上，并在其位置对应的滚床带动下在滚床的相邻工位之间进行切换；台车前进离开的工位为出车工位，台车前进进入的工位为入车工位，如：当台车从020工位向前运行至030工位时，020工位即为出车工位，030工位即为入车工位。本发明所要实现的就是控制相邻工位的滚床对应的驱动电机组件的运动状态，使滚床有序高效运行，进而将台车从出车工位顺利输送至入车工位。
如图1所示，本发明所述的高速输送装置的自动化控制系统包括：plc控制柜、变频器控制柜、驱动电机组件和位置编码组件。其中：
所述plc控制柜设置在滚床一侧，其内主要设置有网络通讯主站模块、cpu处理器和安全控制器；
所述变频器控制柜主要包括变频器单元、电机安全接触器和电机抱闸接触器；其中，所述变频器单元包含变频器处理器、网络通讯板卡、电机编码器板卡、位置编码器板卡和io板卡；
所述驱动电机组件包括驱动电机、电机抱闸和电机编码器；
所述位置编码组件包括编码尺和位置编码器。
所述plc控制柜中：
所述cpu处理器依次通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡与变频器处理器双向信号传递，cpu处理器通过网络通讯主站模块接收变频器单元发送的驱动电机运行状态信号以及台车在滚床上的运行状态信号，并通过网络通讯主站模块接收包括出车工位和入车工位处各设备的运行状态信号在内的现场状态信号；所述cpu处理器存储有数据分析处理程序，实现对接收到的信号数据进行包括普通逻辑运算在内的分析和处理，并依次通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡向变频器处理器输出包括驱动电机启动或驱动电机停止指令，以及驱动电机驱动对应工位滚床的运行速度设定值和驱动电机驱动对应工位滚床的运行目标位设定值等数据信息在内的驱动电机控制指令数据；
所述网络通讯主站模块用于连接变频器单元的网络通讯板卡，网络通讯板卡通过cpu处理器软件组态，实现cpu处理器与变频器处理器之间数据信息交互；
所述安全控制器接收包括滚床急停信号、安全门状态信号、光幕状态信号在内的现场安全信号，安全控制器内存储有安全逻辑运算程序，安全控制器通过对现场安全信号数据进行相应的逻辑运算，向电机安全接触器输出电机安全接触器控制指令，进而控制电机安全接触器吸合或打开；
所述变频器控制柜中：
所述变频器处理器依次通过网络通讯板卡和网络通讯主站模块与cpu处理器双向信号传递，变频器处理器通过网络通讯板卡接收cpu处理器发送的驱动电机控制指令数据，并通过网络通讯板卡向cpu处理器发送驱动电机运行状态信号以及台车在滚床上的运行状态信号；
所述变频器处理器通过io板卡与电机抱闸接触器控制连接，变频器处理器对接收到的驱动电机控制指令进行数据转化后生成电机抱闸接触器控制指令，并将电机抱闸接触器控制指令通过io板卡发送至电机抱闸接触器，进而控制电机抱闸接触器吸合或打开；
所述电机编码器板卡与电机编码器信号传递，电机编码器板卡采集电机编码器的数值，进而采集驱动电机运行状态信号，电机编码器板卡将采集到的驱动电机运行状态信号发送给变频器处理器进行数据处理后，反馈给cpu处理器做进一步分析处理；
所述位置编码器板卡与位置编码组件中的位置编码器信号传递，位置编码器板卡采集位置编码器数值，进而采集台车在滚床上的运行状态信号，位置编码器板卡将采集到的台车在滚床上的运行状态信号发送给变频器处理器进行数据处理后，反馈给cpu处理器做进一步分析处理；
所述电机安全接触器包含电机安全接触器线圈及电机安全接触器触点两部分，其中电机安全接触器线圈与安全控制器相连，电机安全接触器触点连接在驱动电机供电回路中，安全控制器输出电机安全接触器控制指令控制电机安全接触器线圈接吸合或打开，进而控制电机安全接触器触点执行相应的通/断动作，从而实现控制驱动电机供电回路的通/断；
所述电机抱闸接触器包含电机抱闸接触器线圈及电机抱闸接触器触点两部分，其中电机抱闸接触器线圈通过io板卡与变频器处理器相连，电机抱闸接触器触点连接在电机抱闸供电回路中，当变频器处理器接收到cpu处理器发来的驱动电机控制指令后，变频器处理器将驱动电机控制指令进行数据处理后输出电机抱闸接触器控制指令控制电机抱闸接触器线圈吸合或打开，进而控制电机抱闸接触器触点执行相应的通/断动作，从而实现控制电机抱闸供电回路的通/断。
所述驱动电机的运行是受电机安全接触器与电机抱闸接触器共同控制的，只有当电机安全接触器触点与电机抱闸接触器触点均执行通动作时，即驱动电机供电回路与电机抱闸供电回路同时导通时，驱动电机才可以运行，否则驱动电机不执行运行指令。
所述驱动电机组件中：
所述驱动电机组件有若干组，分别对应滚床上的各个工位，驱动电机组件包括驱动电机、电机抱闸和电机编码器；其中，滚床各工位所对应的各驱动电机组件的组成结构相同，所述电机抱闸和电机编码器集成在驱动电机上，驱动电机与对应工位处滚床的主动辊驱动连接，进而带动对应工位处的滚床运行；当驱动电机安全接触器接通，此时现场状态处于安全状态，驱动电机主线路接通，驱动电机处于安全待机状态，当驱动电机安全接触器断开，说明此时现场状态处于危险故障状态，驱动电机主线路断开，驱动电机处于停机等待状态；当电机抱闸供电回路接通，电机抱闸打开，电机可以转动，当电机抱闸供电回路断开，电机抱闸闭合，电机抱死，保证电机不会转动；
如前所述，所述驱动电机的运行是受电机安全接触器与电机抱闸接触器共同控制的，只有当电机安全接触器触点与电机抱闸接触器触点均执行接通动作时，即驱动电机供电回路与电机抱闸供电回路同时导通时，驱动电机才可以运行，否则驱动电机不执行运行指令。
所述电机编码器所采集到的驱动电机运行状态信号为驱动电机运行圈数，电机编码器采集的驱动电机运行圈数与位置编码组件采集的台车在滚床上的运行状态信号相配合形成变频器控制驱动电机运行的速度环和位置环，从而实现对驱动电机的闭环控制。
所述位置编码组件中：
所述位置编码器有若干个，分别对应各个工位的滚床，各个位置编码器分别固定安装在对应工位的滚床处，且位置编码器位置相对固定，即不随滚床的运行而运动，所述编码尺有若干个，分别一一对应地固定安装在台车上，一个台车上的编码尺与对应的一个工位处的编码器构成一组位置编码组件，当一组位置编码组件中的编码尺与对应工位的位置编码器在同一感应区域范围内时，则判断传输编码尺有效，反之，当一组位置编码组件中的编码尺与对应工位的位置编码器不在同一感应区域范围内时，即编码尺与位置编码器之间无感应信号时，则判断传输编码尺无效；所述位置编码组件采集到的台车在滚床上的运行状态信号即滚床上各个工位对应的台车运行位置信号，滚床上各个工位对应的台车运行位置信号与电机编码器采集的驱动电机运行圈数信号相配合形成变频器控制驱动电机运行的的速度环和位置环，从而实现对驱动电机的闭环控制。
根据上述高速输送装置的自动化控制系统的组成结构，本发明还提供了高速输送装置的自动化控制方法，如图2所示，所述控制方法具体如下：
s1：具备前进出车条件的出车工位向入车工位发送前进出车允许信号；
本步骤中，所述具备前进出车条件，需同时满足：1出车工位满足工位传输动作条件，即出车工位传输无干涉；2、出车工位上有台车在位，且出车工位所有工作已完成；
其中，判断出车工位传输无干涉的过程为：通过cpu处理器采集出车工位各种设备的状态信号，经cpu处理器内部程序逻辑运算结果显示：台车所在的出车工位当前区域及台车向前方运行将路过区域内没有会与台车发生碰撞干涉的障碍物；
判断出车工位上有台车在位的过程为：通过位置编码器读取到的编码尺数值等于cpu处理器内部程序设定的台车在位数值，具体过程为：出车工位滚床上固定的位置编码器读取台车上的编码尺数值，变频器单元通过位置编码器板卡采集编码尺数值，进行数据处理后，通过网络通讯板卡将编码尺数值发送给cpu处理器，经cpu处理器内程序逻辑处理得出台车在位信号；
本步骤中，出车工位向入车工位发送前进出车允许信号表示当前出车工位符合出车条件，允许台车前进离开；
s2：具备前进入车条件的入车工位接收到前进出车允许信号后，入车工位开始入车传输并向出车工位发送前进出车请求信号；
本步骤中，所述具备前进入车条件，需同时满足：1、入车工位满足工位传输动作条件，即入车工位传输无干涉；2、入车工位上无台车在位，或者入车工位的驱动电机正向运转并驱动入车工位台车前进运行中；也就是说，此时入车工位有两种状态满足其一即可，一种是入车工位上并无台车，另一种是入车工位上有台车，但是由于入车工位上的台车在相应滚床的带动下正在向前运行，当台车从出车工位运行至入车工位时，原来入车工位上的台车正在或已经离开入车工位，并不会与即将进入入车工位的台车发生碰撞。
其中，判断入车工位传输无干涉的过程为：通过cpu处理器采集入车工位各种设备的状态信号，经cpu处理器内部程序逻辑运算结果显示：台车将要进入的入车工位所在的当前区域及后方台车进入入车工位过程中将要路过的区域内没有会与台车发生碰撞干涉的障碍物；
判断入车工位上无台车在位的过程为：入车工位对应的位置编码器检测到入车工位对应的滚床上没有能够读取的编码尺信号，并将该信号经变频器处理器处理后发送给cpu处理器，使cpu处理器经内部程序逻辑运算得出入车工位上无台车在位信号；
判断入车工位的驱动电机正向运转的过程为：变频器处理器通过电机编码器板卡采集驱动电机运行数据，并将驱动电机运行数据处理后反馈给cpu处理器，cpu处理器经内部程序逻辑运算得出驱动电机正向运转信号；
本步骤中，所述入车工位开始入车传输的具体过程为：入车工位对应的驱动电机正向转动进而带动入车工位台车正向运行；入车工位的驱动电机正向转动是通过入车工位前进入车记忆信号实现的，即cpu处理器对采集到的输入条件信号进行入车逻辑运算后，置位一个信号为1，称之为前进入车记忆信号，并使前进入车记忆信号在入车动作未完成之前一直保持为置位状态，cpu处理器将前进入车记忆信号及速度设定值、目标位设定值等数据通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡发送给入车工位的变频器处理器，变频器处理器再将数据处理后，输出电机抱闸接触器控制信号控制入车工位对应的电机抱闸接触器吸和，进而使电机抱闸通电打开，变频器处理器控制入车工位对应的驱动电机持续正向运转。
所述速度设定值是指驱动电机驱动对应工位滚床的运行速度设定值；
目标位设定值是指驱动电机驱动对应工位滚床的台车入车到位目标设定值；
本步骤中，入车工位向出车工位发送前进出车请求信号表示当前入车工位符合入车条件，请求台车前进进入；
s3：出车工位接收到前进出车请求信号后，出车工位开始出车传输；
本步骤中，所述出车传输是指：出车工位对应的驱动电机正向转动带动出车工位对应的滚床正向运行，进而带动出车工位上的台车向前运动逐渐离开出车工位；出车工位的驱动电机正向转动是通过出车工位前进出车记忆信号实现的，即cpu处理器对采集到的输入条件信号进行出车逻辑运算后，置位一个信号为1，称之为前进出车记忆信号，并使前进出车记忆信号在出车动作未完成之前一直保持为置位状态，cpu处理器将前进出车记忆信号及速度设定值等数据通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡发送给出车工位的变频器处理器，变频器处理器再将数据处理后，输出电机抱闸接触器控制信号控制出车工位对应的电机抱闸接触器吸和，进而使电机抱闸通电打开，变频器处理器控制出车工位对应的驱动电机持续正向运转；
所述速度设定值是指驱动电机驱动对应工位滚床的运行速度设定值；
所述步骤s3和步骤s2中，通过cpu处理器采集台车运行轨迹范围内各种设备的运行状态，同时实时监控出车及入车工位台车的传输状态，所述传输状态包括传输动作条件、控制模式和驱动电机转动状态，确保入车传输过程中台车不会出现碰撞；
所述步骤s3和步骤s2中，入车传输和出车传输的控制模式相同，即同时采用手动控制或同时采用自动控制；
s4：通过台车与入车工位的相对位置关系判断出入车状态；
本步骤中，台车与入车工位的相对位置是通过台车上的编码尺与入车工位对应的编码器配套使用实现的；当台车开始被传输至入车工位区域范围时，入车工位对应的位置编码器与台车上的编码尺配合读取到的位置编码值，位置编码值经变频器处理器处理后发送至cpu处理器，当cpu处理器接收的位置编码值大于cpu处理器内置逻辑程序设定的出车完成目标值时，cpu处理器内置的程序逻辑运算结果为：此时台车已完全脱离出车工位，并向出车工位发送前进出车完成信号；当台车开始被传输至入车工位区域范围时，入车工位对应的位置编码器与台车上的编码尺配合读取到的编码值等于cpu处理器内置逻辑程序设定的入车完成目标值时，cpu处理器内置的程序逻辑运算结果：此时台车到达入车工位的目标位，输出前进入车完成信号；
s5：出车工位与入车工位停止传输或进入下一个传输循环；
在本步骤中，出车工位停止传输的过程为：当出车工位接收到前进出车完成信号后，出车工位对应的驱动电机停止转动，出车工位的驱动电机停止转动是通过复位出车工位前进出车记忆信号实现的，即与前述出车工位前进出车记忆信号置位相对应的，当出车工位接收到入车工位发来的出车完成信号，将前进出车记忆信号复位为0，cpu处理器将前进出车记忆信号复位信息等相关数据通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡发送给出车工位的变频器处理器，变频器处理器再将数据处理后，变频器处理器控制出车工位对应的驱动电机停止运转，输出电机抱闸接触器控制信号控制出车工位对应的电机抱闸接触器打开，进而使电机抱闸抱死；
入车工位停止传输的过程为：当入车工位接收到前进入车完成信号后，入车工位对应的驱动电机停止转动，入车工位的驱动电机停止转动是通过复位入车工位前进入车记忆信号实现的，即与前述入车工位前进出车记忆信号置位相对应的，当入车工位接收入车完成信号，将前进入车记忆信号复位为0，cpu处理器将前进入车记忆信号复位信息等相关数据通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡发送给出车工位的变频器处理器，变频器处理器再将数据处理后，变频器处理器控制入车工位对应的驱动电机停止运转，输出电机抱闸接触器控制信号控制入车工位对应的电机抱闸接触器打开，进而使电机抱闸抱死；
在本步骤中，进入下一个传输循环的过程，此时出车工位作为新的入车工位，而与出车工位相邻的上一工位作为新的出车位，重复上述步骤s1～s4，实现下一传输循环；
为进一步说明本发明的具体工作过程，如图3所示，以020工位作为出车工位，以030工位作为入车工位，对台车从020工位离开，进入030工位的过程简述如下：
s1：020工位同时满足：1、020工位满足传输动作条件；2、020工位上有台车在位且020工位的工作已完成；此时020工位满足出车条件，020工位向030工位发出前进出车允许信号；
s2：030工位同时满足：1、030工位满足传输动作条件；2、030工位上无台车在位，或030工位正在前进(正向)运行中；此时030工位满足入车条件，030工位前进出车记忆信号置位为1，030工位开始入车传输，且030工位向020工位发出前进出车请求信号；
s3：020工位接收到前进出车请求信号后，020工位前进出车记忆信号置位为1，出车工位开始出车传输；与此同时，实时检测030工位与020工位对应的滚床动作条件，保证台车传输过程无干涉，且030工位与020工位的控制模式相同；
s4：通过监测030工位对应的编码器读取到的台车上的编码尺的编码值，当读取到的编码值大于cpu处理器内设的设定值时，则此时030工位向020工位发送前进出车完成信号，当读取到的编码值等于cpu处理器内设的设定值时，则向030工位输出前进入车完成信号；
s5：当020工位接收到前进出车完成信号后，020工位前进出车记忆信号复位为0，020工位对应的驱动电机停止转动，当030工位收到前进入车完成信号后，030工位前进出车记忆信号复位为0，030工位对应的驱动电机停止转动；
或者：
当020工位没有台车，或者020工位对应的驱动电机正向转动中，020工位将作为新的前进入车工位，与020工位相邻的上一工位010工位作为新的出车工位，重复上述步骤s1～s4进入下一个传输循环。
技术特征：
1.一种高速输送装置的自动化控制系统，其特征在于：
由plc控制柜、变频器控制柜、驱动电机组件和位置编码组件组成；
所述plc控制柜由网络通讯主站模块、cpu处理器和安全控制器组成；
所述变频器控制柜由变频器单元、电机安全接触器和电机抱闸接触器组成，其中，所述变频器单元包含变频器处理器、网络通讯板卡、电机编码器板卡、位置编码器板卡和io板卡；
所述驱动电机组件由驱动电机、电机抱闸和电机编码器组成；
所述位置编码组件由编码尺和位置编码器组成；
cpu处理器依次通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡与变频器处理器双向信号传递，cpu处理器通过网络通讯主站模块接收变频器单元发送的驱动电机运行状态信号以及台车在滚床上的运行状态信号，并通过网络通讯主站模块接收包括出车工位和入车工位处各设备的运行状态信号在内的现场状态信号；
所述cpu处理器对接收到的信号数据进行包括普通逻辑运算在内的分析和处理，并依次通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡向变频器处理器输出驱动电机控制指令；
所述网络通讯主站模块用于连接变频器单元的网络通讯板卡，网络通讯板卡用于实现cpu处理器与变频器处理器之间数据信息交互；
所述安全控制器接收现场安全信号，通过对现场安全信号数据进行相应的逻辑运算，向电机安全接触器输出电机安全接触器控制指令，进而控制电机安全接触器吸合或打开；
所述变频器处理器通过io板卡与电机抱闸接触器控制连接，变频器处理器对接收到的驱动电机控制指令进行数据转化后生成电机抱闸接触器控制指令，并将电机抱闸接触器控制指令通过io板卡发送至电机抱闸接触器，进而控制电机抱闸接触器吸合或打开；
所述电机编码器板卡与电机编码器信号传递，电机编码器板卡采集电机编码器的数值，进而采集驱动电机运行状态信号，电机编码器板卡将采集到的驱动电机运行状态信号发送给变频器处理器进行数据处理后反馈给cpu处理器；
所述位置编码器板卡与位置编码组件中的位置编码器信号传递，位置编码器板卡采集位置编码器数值，进而采集台车在滚床上的运行状态信号，位置编码器板卡将采集到的台车在滚床上的运行状态信号发送给变频器处理器进行数据处理后反馈给cpu处理器；
所述驱动电机组件有若干组，分别对应各个工位的滚床，驱动电机组件包括驱动电机、电机抱闸和电机编码器；所述电机抱闸和电机编码器集成在驱动电机上，驱动电机与对应工位处滚床的主动辊驱动连接，当电机抱闸供电回路接通，电机抱闸打开，驱动电机转动，当电机抱闸供电回路断开，电机抱闸闭合，驱动电机停止转动；
所述位置编码器有若干个，分别对应各个工位的滚床，位置编码器固定安装在对应工位的滚床处且位置相对固定，所述编码尺有若干个，分别一一对应地固定安装在台车上，一个台车上的编码尺与对应的一个工位处的编码器构成一组位置编码组件，当一组位置编码组件中的编码尺与对应工位的位置编码器在同一感应区域范围内时，则判断传输编码尺有效，当一组位置编码组件中的编码尺与对应工位的位置编码器不在同一感应区域范围内时，则判断传输编码尺无效；
所述电机编码器所采集到的驱动电机运行状态信号与位置编码组件采集的台车在滚床上的运行状态信号相配合形成变频器控制驱动电机运行的速度环和位置环，从而实现对驱动电机的闭环控制。
2.如权利要求1所述一种高速输送装置的自动化控制系统，其特征在于：
所述cpu处理器向变频器处理器输出的驱动电机控制指令包括：驱动电机启动或驱动电机停止指令，以及驱动电机驱动对应工位滚床的运行速度设定值和驱动电机驱动对应工位滚床的运行目标位设定值。
3.如权利要求1所述一种高速输送装置的自动化控制系统，其特征在于：
所述安全控制器接收的现场安全信号包括：滚床急停信号、安全门状态信号和光幕状态信号。
4.如权利要求1所述一种高速输送装置的自动化控制系统，其特征在于：
所述电机安全接触器包含电机安全接触器线圈及电机安全接触器触点两部分，其中，电机安全接触器线圈与安全控制器相连，电机安全接触器触点连接在驱动电机供电回路中，安全控制器输出电机安全接触器控制指令控制电机安全接触器线圈接吸合或打开，进而控制电机安全接触器触点执行相应的通或断动作，从而实现控制驱动电机供电回路的通或断状态。
5.如权利要求1所述一种高速输送装置的自动化控制系统，其特征在于：
所述电机抱闸接触器包含电机抱闸接触器线圈及电机抱闸接触器触点两部分，其中，电机抱闸接触器线圈通过io板卡与变频器处理器相连，电机抱闸接触器触点连接在电机抱闸供电回路中，当变频器处理器接收到cpu处理器发来的驱动电机控制指令后，变频器处理器将驱动电机控制指令进行数据处理后输出电机抱闸接触器控制指令控制电机抱闸接触器线圈吸合或打开，进而控制电机抱闸接触器触点执行相应的通或断动作，从而实现控制电机抱闸供电回路的通或断状态。
6.如权利要求1所述一种高速输送装置的自动化控制系统的控制方法，其特征在于：
所述控制方法具体如下：
s1：具备前进出车条件的出车工位向入车工位发送前进出车允许信号；
本步骤中，所述具备前进出车条件，需同时满足：1、出车工位满足工位传输动作条件，即出车工位传输无干涉；2、出车工位上有台车在位，且出车工位所有工作已完成；
判断出车工位传输无干涉的过程为：通过cpu处理器采集出车工位各设备的状态信号，经cpu处理器内部程序逻辑运算结果显示：台车所在的出车工位当前区域及台车向前方运行将路过区域内没有会与台车发生碰撞干涉的障碍物；
判断出车工位上有台车在位的过程为：出车工位滚床上固定的位置编码器读取台车上的编码尺数值，变频器单元通过位置编码器板卡采集编码尺数值，进行数据处理后，通过网络通讯板卡将编码尺数值发送给cpu处理器，经cpu处理器处理得出台车在位信号；
s2：具备前进入车条件的入车工位接收到前进出车允许信号后，入车工位开始入车传输并向出车工位发送前进出车请求信号；
本步骤中，所述具备前进入车条件，需同时满足：1、入车工位满足工位传输动作条件，即入车工位传输无干涉；2、入车工位上无台车在位，或者入车工位的驱动电机正向运转并驱动入车工位台车前进运行中；
判断入车工位传输无干涉的过程为：通过cpu处理器采集入车工位各设备的状态信号，经cpu处理器内部程序逻辑运算结果显示：台车将要进入的入车工位所在的当前区域及后方台车进入入车工位过程中将要路过的区域内没有会与台车发生碰撞干涉的障碍物；
判断入车工位上无台车在位的过程为：入车工位对应的位置编码器检测到入车工位对应的滚床上没有能够读取的编码尺信号，并将该信号经变频器处理器处理后发送给cpu处理器，使cpu处理器经内部程序逻辑运算得出入车工位上无台车在位信号；
判断入车工位的驱动电机正向运转的过程为：变频器处理器通过电机编码器板卡采集驱动电机运行数据，并将驱动电机运行数据处理后反馈给cpu处理器，cpu处理器经内部程序逻辑运算得出驱动电机正向运转信号；
所述入车工位开始入车传输的具体过程为：入车工位对应的驱动电机正向转动进而带动入车工位台车正向运行；入车工位的驱动电机正向转动通过入车工位前进入车记忆信号实现，即cpu处理器对采集到的输入条件信号进行入车逻辑运算后，置位一个信号为，称之为前进入车记忆信号，并使前进入车记忆信号在入车动作未完成之前一直保持为置位状态，cpu处理器将前进入车记忆信号及速度设定值、目标位设定值通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡发送给入车工位的变频器处理器，变频器处理器再将数据处理后，输出电机抱闸接触器控制信号控制入车工位对应的电机抱闸接触器吸和，进而使电机抱闸通电打开，变频器处理器控制入车工位对应的驱动电机持续正向运转；
s3：出车工位接收到前进出车请求信号后，出车工位开始出车传输；
所述出车传输过程为：出车工位对应的驱动电机正向转动带动出车工位对应的滚床正向运行，进而带动出车工位上的台车向前运动逐渐离开出车工位；
出车工位的驱动电机正向转动控制过程为：cpu处理器对采集到的输入条件信号进行出车逻辑运算后，置位一个信号，称之为前进出车记忆信号，并使前进出车记忆信号在出车动作未完成之前一直保持为置位状态，cpu处理器将前进出车记忆信号及速度设定值通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡发送给出车工位的变频器处理器，变频器处理器再将数据处理后，输出电机抱闸接触器控制信号控制出车工位对应的电机抱闸接触器吸和，进而使电机抱闸通电打开，变频器处理器控制出车工位对应的驱动电机持续正向运转；
s4：通过台车与入车工位的相对位置关系判断出入车状态；
所述台车与入车工位的相对位置是通过台车上的编码尺与入车工位对应的编码器配套使用实现的；
当台车开始被传输至入车工位区域范围时，入车工位对应的位置编码器与台车上的编码尺配合读取到的位置编码值，位置编码值经变频器处理器处理后发送至cpu处理器，当cpu处理器接收的位置编码值大于cpu处理器内置逻辑程序设定的出车完成目标值时，cpu处理器内置的程序逻辑运算结果为：此时台车已完全脱离出车工位，并向出车工位发送前进出车完成信号；
当台车开始被传输至入车工位区域范围时，入车工位对应的位置编码器与台车上的编码尺配合读取到的编码值等于cpu处理器内置逻辑程序设定的入车完成目标值时，cpu处理器内置的程序逻辑运算结果：此时台车到达入车工位的目标位，输出前进入车完成信号；
s5：出车工位与入车工位停止传输或进入下一个传输循环；
出车工位停止传输的过程为：当出车工位接收到前进出车完成信号后，出车工位对应的驱动电机停止转动，出车工位的驱动电机停止转动通过复位出车工位前进出车记忆信号实现，即当出车工位接收到入车工位发来的出车完成信号，将前进出车记忆信号复位，cpu处理器将前进出车记忆信号复位信号通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡发送给出车工位的变频器处理器，变频器处理器将数据处理后控制出车工位对应的驱动电机停止运转，输出电机抱闸接触器控制信号控制出车工位对应的电机抱闸接触器打开，使电机抱闸抱死；
入车工位停止传输的过程为：当入车工位接收到前进入车完成信号后，入车工位对应的驱动电机停止转动，入车工位的驱动电机停止转动通过复位入车工位前进入车记忆信号实现，即当入车工位接收入车完成信号，将前进入车记忆信号复位，cpu处理器将前进入车记忆信号复位信号通过网络通讯主站模块和网络通讯板卡发送给出车工位的变频器处理器，变频器处理器将数据处理后控制入车工位对应的驱动电机停止运转，输出电机抱闸接触器控制信号控制入车工位对应的电机抱闸接触器打开，使电机抱闸抱死；
进入下一个传输循环的过程中，出车工位作为新的入车工位，而与出车工位相邻的上一工位作为新的出车位，重复上述步骤s1～s4，实现下一传输循环。
7.如权利要求6所述一种高速输送装置的自动化控制系统的控制方法，其特征在于：
步骤s2和s3中，所述速度设定值是指驱动电机驱动对应工位滚床的运行速度设定值；
步骤s2中，所述目标位设定值是指驱动电机驱动对应工位滚床的台车入车到位目标设定值。
8.如权利要求6所述一种高速输送装置的自动化控制系统的控制方法，其特征在于：
所述步骤s3和步骤s2中，通过cpu处理器采集台车运行轨迹范围内各种设备的运行状态，同时实时监控出车及入车工位台车的传输状态，所述传输状态包括传输动作条件、控制模式和驱动电机转动状态，确保入车传输过程中台车不会出现碰撞。
9.如权利要求6所述一种高速输送装置的自动化控制系统的控制方法，其特征在于：
所述步骤s3和步骤s2中，入车传输和出车传输的控制模式相同，即同时采用手动控制或同时采用自动控制。
技术总结
本发明公开了一种高速输送装置的自动化控制系统及控制方法，所述系统中PLC控制柜与变频器控制柜进行信号传递控制驱动电机组件工作，变频器控制柜采集位置编码组件和驱动电机组件信号进而向PLC控制柜反馈电机运行状态及台车的运行状态信号。所述控制方法包括：具备前进出车条件的出车工位向入车工位发送前进出车允许信号；入车工位开始入车传输并向出车工位发送前进出车请求信号；出车工位接收到前进出车请求信号后，出车工位开始出车传输；通过台车与入车工位的相对位置关系判断出入车状态；出车工位与入车工位停止传输或进入下一个传输循环。本发明能够实现白车身在焊装工位间的快速、精确传输，并且停止精度高，设备运行稳定可靠。
技术研发人员：李超;汉俊梅;沈明;陈卓;安宇;刘晓东
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司;一汽模具制造有限公司
技术研发日：.09.25
技术公布日：.01.14
