面向全自动贴片机的安全上电控制方法与流程

本发明属于安全上电技术领域。

背景技术：

全自动贴片机是表面贴装技术生产线上的重要设备。全自动贴片机的结构比较复杂，它由多种依靠电力驱动的部件构成。这些部件的供电电源存在着多种形式，同时各部件对上电顺序也有一定的要求。

具体来说，全自动贴片机依靠电力驱动的部件及其功能如下：

1.气泵，它依靠380V三相交流电源供电，负责给整个贴片机系统提供气源；

2.X轴电机、Y轴电机、摆镜电机和板宽电机的驱动器，它们依靠380V三相交流电源供电，负责驱动相应的电机运动以完成电路板的贴装工作；

3.散热风扇、前后显示器等辅助装置，它们依靠220V交流电源供电，为贴片机系统的可靠工作提供帮助；

4.Z轴电机、R轴电机和传送带驱动电机的驱动器，它们依靠24V直流电源供电，负责驱动相应的电机；

5.运动控制板、辅助控制板等控制电路板，它们由24V直流电源供电，负责对贴片机各个功能模块进行控制；

6.工控机，它由24V直流电源供电，负责提供人机接口和对整个贴装流程进行控制。

为了全自动贴片机系统的安全可靠工作，这些部件之间的上电操作要满足以下条件：

1.各种控制板的上电时刻要早于相对应的被控对象的上电时刻，并且给控制板留有足够的时间进行程序的初始化，以避免被控对象的失控；

2.在工控机的软件完全打开之后才能对380V电源驱动的相关部件进行上电，以保证系统的安全；

3.用到380V电源的部件的上电操作还应该受到人工控制，以使操作员做好生产准备。

在现有的控制上电顺序的方法中，面对全自动贴片机这样复杂的系统，常用的方法是利用可编程控制器对各个部件的上电顺序进行控制。这种集中控制的方案在安全性方面有明显的不足，一旦可编程控制器出现故障，整个系统的安全将会受到很大影响，可靠性低。同时，由于可编程控制器的价格较贵，这种控制方法的成本较高。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有的利用可编程控制器对上电顺序进行控制的方法可靠性低的问题，现提供面向全自动贴片机的安全上电控制方法。

面向全自动贴片机的安全上电控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：利用全自动贴片机对380V工业电压进行变压，分别获得380V三相工频电压和220V两相工频电压；

步骤二：将220V两相工频电压分为两路，一路220V两相工频电压用于为辅助部件供电，对另一路220V两相工频电压进行整流，获得24V直流电压；

步骤三：利用24V直流电压为安全控制板、运动控制板卡、工控机、Z轴电机驱动器、R轴电机驱动器和传送带电机驱动器供电，使得安全控制板、运动控制板卡和工控机能够开机工作，同时执行步骤四和步骤五；实际应用时，通过控制继电器的开关给工控机供电或断电。

步骤四：利用工控机向安全控制板发送READY OUT信号，READY OUT信号为READY OUT高电平信号或READY OUT低电平信号，然后执行步骤六；

步骤五：向安全控制板载入READY信号，然后执行步骤六；

步骤六：当安全控制板接收到READY OUT低电平信号和READY信号时，380V三相工频电压为X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器、摆镜电机驱动器、板宽电机驱动器和气泵供电，完成全自动贴片机的安全上电工作。

步骤四的具体步骤如下：

步骤11：设迭代次数为i，i的初始值为0，然后执行步骤12；

步骤12：判断是否i＞10，是则执行步骤13，否则执行步骤15；

步骤13：利用工控机向安全控制板发送READY OUT高电平信号，然后执行步骤14；

步骤14：进行查询错误报警，并结束信号发送；

步骤15：利用工控机向运动控制板卡发送查询信号，然后执行步骤16；

步骤16：判断工控机是否收到运动控制板卡发送的返回信号，是则执行步骤17，否则使i＝i+1，然后返回步骤12；

步骤17：利用工控机向安全控制板发送READY OUT低电平信号，并结束信号发送。

安全控制板由多个可控开关器件完成控制逻辑，不需要采用任何的可编程控制器，具体的机构如下：

安全控制板包括：一号开关Ka、READY开关Kb、一号继电器、二号继电器、三号继电器、一号接触器和二号接触器；

24V直流电压分为两个正极接入端与安全控制板相连接，

二号继电器被控触头K21的一端与24V直流电压的一个正极接入端连接，

负载接入二号继电器被控触头K21的另一端与电源负极之间；

一号开关Ka的一端、READY开关Kb的一端、三号继电器被控触头K31的一端和三号继电器线圈K3的一端均与24V直流电压的另一个正极接入端连接，

三号继电器线圈K3的另一端作为安全控制板的READY OUT信号输入端，

一号继电器线圈K1的一端与电源负极相连，

一号继电器的一个被控触头K11串联在一号开关Ka与一号继电器线圈K1之间，

一号接触器的一个被控触头MC11和二号接触器的一个被控触头MC21相互串联，并共同串联在READY开关Kb与一号继电器线圈K1之间，

一号接触器的另一个被控触头MC11一端和二号接触器的另一个被控触头MC21一端均接入380V三相工频电压，一号接触器的另一个被控触头MC11另一端作为X轴电机、Y轴电机、摆镜电机和板宽电机的供电端，二号接触器的另一个被控触头MC21另一端作为气泵的供电端，

一号接触器线圈MC1、二号接触器线圈MC2和二号继电器线圈K2相互并联在一号继电器的另一个被控触头K11与电源负极之间，

一号继电器的另一个被控触头K11与三号继电器被控触头K31串联，

步骤五中向安全控制板载入READY信号的具体方法为：闭合READY开关Kb。

本发明针对集中控制上电方案可靠性低的缺点，紧密结合全自动贴片机的结构特征，提出全新的全自动贴片机安全上电的控制方法。

本发明的优点：

1、本发明避免了利用可编程控制器设计上电顺序控制板，全部采用继电器的控制方案，节约了成本。

2、继电器电路结构可靠性更高，提高了上电系统的安全性。

3、本发明将各个部分的上电时间进行了分散控制，从后续的分析中可以看出，这种控制方式具有一定的容错性，提高了系统的可靠性。

附图说明

图1为全自动贴片机系统安全上电控制方法的信号流程图；

图2为安全控制板内的信号流程图；

图3为安全控制板的电气结构图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1和图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的面向全自动贴片机的安全上电控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：利用全自动贴片机对380V工业电压进行变压，分别获得380V三相工频电压和220V两相工频电压；

步骤二：将220V两相工频电压分为两路，一路220V两相工频电压用于为辅助部件供电，对另一路220V两相工频电压进行整流，获得24V直流电压；

步骤三：利用24V直流电压为安全控制板、运动控制板卡、工控机、Z轴电机驱动器、R轴电机驱动器和传送带电机驱动器供电，使得安全控制板、运动控制板卡和工控机能够开机工作，同时执行步骤四和步骤五；实际应用时，通过控制继电器的开关给工控机供电或断电。

步骤四：利用工控机向安全控制板发送READY OUT信号(准备输出信号)，READY OUT信号为READY OUT高电平信号或READY OUT低电平信号，然后执行步骤六；

步骤五：向安全控制板载入READY信号(准备信号)，然后执行步骤六；

步骤六：当安全控制板接收到READY OUT低电平信号和READY信号时，380V三相工频电压为X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器、摆镜电机驱动器、板宽电机驱动器和气泵供电，完成全自动贴片机的安全上电工作。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的面向全自动贴片机的安全上电控制方法作进一步说明，本实施方式中，步骤一中利用全自动贴片机的内设变压器对380V工业电压进行变压，全自动贴片机的内设变压器的变压比为1:1。

变压器只有一组原边和副边。副边的三相电输出电压为380V，从副边的三相电中引出两相作为220V电源。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的面向全自动贴片机的安全上电控制方法作进一步说明，本实施方式中，步骤四的具体步骤如下：

步骤11：设迭代次数为i，i的初始值为0，然后执行步骤12；

步骤12：判断是否i＞10，是则执行步骤13，否则执行步骤15；

步骤13：利用工控机向安全控制板发送READY OUT高电平信号，然后执行步骤14；

步骤14：进行查询错误报警，并结束信号发送；

步骤15：利用工控机向运动控制板卡发送查询信号，然后执行步骤16；

步骤16：判断工控机是否收到运动控制板卡发送的返回信号，是则执行步骤17，否则使i＝i+1，然后返回步骤12；

步骤17：利用工控机向安全控制板发送READY OUT低电平信号，并结束信号发送。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的面向全自动贴片机的安全上电控制方法作进一步说明，本实施方式中，安全控制板由多个可控开关器件完成控制逻辑，不需要采用任何的可编程控制器，具体的机构如下：

安全控制板包括：一号开关(EMG开关)Ka、READY开关Kb、一号继电器、二号继电器、三号继电器、一号接触器和二号接触器；

24V直流电压分为两个正极接入端与安全控制板相连接，

二号继电器被控触头K21的一端与24V直流电压的一个正极接入端连接，

负载接入二号继电器被控触头K21的另一端与电源负极之间；

一号开关Ka的一端、READY开关Kb的一端、三号继电器被控触头K31的一端和三号继电器线圈K3的一端均与24V直流电压的另一个正极接入端连接，

三号继电器线圈K3的另一端作为安全控制板的READY OUT信号输入端，

一号继电器线圈K1的一端与电源负极相连，

一号继电器的一个被控触头K11串联在一号开关Ka与一号继电器线圈K1之间，

一号接触器的一个被控触头MC11和二号接触器的一个被控触头MC21相互串联，并共同串联在READY开关Kb与一号继电器线圈K1之间，

一号接触器的另一个被控触头MC11一端和二号接触器的另一个被控触头MC21一端均接入380V三相工频电压，一号接触器的另一个被控触头MC11另一端作为X轴电机、Y轴电机、摆镜电机和板宽电机的供电端，二号接触器的另一个被控触头MC21另一端作为气泵的供电端，

一号接触器线圈MC1、二号接触器线圈MC2和二号继电器线圈K2相互并联在一号继电器的另一个被控触头K11与电源负极之间，

一号继电器的另一个被控触头K11与三号继电器被控触头K31串联，

步骤五中向安全控制板载入READY信号的具体方法为：闭合READY开关Kb。

安全控制板的设计考虑了系统的容错性，具体阐述如下：

1.安全控制板的供电电路由CN1和CN2两个接口独立引入，防止继电器感性电路通断引起Z轴电机、R轴电机和传送带电机驱动器供电电路和控制板供电电路电压的波动；

2.一号开关Ka位于控制面板上，它可以在出现危险时被按下，用来实现紧急切断动力电的功能；

3.一号接触器和二号接触器的常闭触头和常开触头是一对联动触头，常闭触头引入安全控制板，它在一号接触器和二号接触器控制线圈通电时断开，防止出现因READY开关Kb不正常接通导致的一号开关Ka失效的危险情况；

4.READY OUT信号由工控机发来，低电平有效，一旦上位机软件发生故障，故障处理程序迅速将此信号拉高，切断被控的动力电。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式四所述的面向全自动贴片机的安全上电控制方法作进一步说明，本实施方式中，一号开关Ka为两个相互串联的开关，两个开关分别位于安全控制板的前操作面板和后操作面板。

具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式四所述的面向全自动贴片机的安全上电控制方法作进一步说明，本实施方式中，READY开关Kb为两个并联的开关，两个开关分别位于安全控制板的前操作面板和后操作面板。

基于上述具体实施方式四至六，在实际应用时，安全控制板的电路由接口CN1和CN2引入，均为24V直流电。操作员按下前操作面板或者后操作面板的任意一个READY开关，一号继电器的线圈通电，一号继电器的被控触头闭合。此时即使READY按键弹开，一号继电器的线圈也会通过另一路电源继续通电。工控机发来低电平的READY OUT信号，三号继电器的线圈被通电，三号继电器的被控触头闭合。由于一号继电器和三号继电器的触头都已经闭合，一号接触器、二号接触器和二号继电器的线圈均接通。一号接触器和二号接触器的常闭触头断开、常开触头闭合，X轴电机、Y轴电机、摆镜电机、板宽电机的驱动器和气泵上电。二号继电器的触头闭合，Z轴、R轴、传送带电机驱动器和控制板上电。

具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式四所述的面向全自动贴片机的安全上电控制方法作进一步说明，本实施方式中，负载为Z轴电机驱动器、R轴电机驱动器、传送带电机驱动器和运动控制板。