一种插片机分区域控制系统及控制方法
技术领域
本发明主要涉及插片机技术领域，特指一种插片机分区域控制系统及控制方法。
背景技术
十管插片机是针对十管PECVD的配套设备，功能主要有两个，进料和出料。进料过程为花篮取片→机器人取片→石墨舟插片→送石墨舟进PE；出料过程为石墨舟出PE→石墨舟取片→机器人插片→花篮插片。
整个工艺的完成需要四个工位，花篮流转，硅片流转，机器人插取片，石墨舟横移。花篮流转工位由进满花篮，出满花篮，手动补空花篮，NG片进空花篮，NG片出满花篮，空花篮循环网带和缓存构成，设计的主要依据是针对客户是人工上料，还是AGV送料；硅片流转工位上层由花篮升降，伸缩传片，传片缓存，进出缓存升降，插取升降，NG片横移构成，下层有满花篮循环；机器人插取片由机器人和舟传输机构构成。石墨舟横移由横移机构和舟传输机构构成。
在整套式控制系统组装调试时，需整套设备供电、网络都组装完成后才能进行设备对点，以及测试工作；如果某工位出现故障会造成整台设备停机，切换到手动，处理完故障再开自动，大大降低了生产效率。同时某工位设备故障会造成设备整体停机，影响到正常工位的工作，降低了工作效率，产量大大折扣，如果出现需重新初始化的故障，耽误的时间会更多，还需人工清理整台设备的当前状态，费时费力，严重影响设备产能。另外整体停机后，可能需要对设备整体初始化，费时费人工。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种运行效率高的插片机分区域控制系统及控制方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种插片机分区域控制系统，包括花篮流转工位控制单元、硅片流转工位控制单元、机器人工位控制单元和横移工位控制单元；其中一个工位的控制单元为主控制单元，所述主控制单元的供电电源的输入端用于连接外部电源，所述主控制单元的供电电源的输出端则分别与其它各工位控制单元的电源相连；各工位控制单元之间相互通讯连接以形成环网。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述主控制单元的供电电源的输入端与外部电源之间设置有总急停开关；所述主控制单元的供电电源的输出端与其它各工位控制单元的电源之间设置有独立急停开关。
所述主控制单元连接有触摸屏。
各工位控制单元之间通过PN网线连接。
本发明还公开了一种基于如上所述的插片机分区域控制系统的控制方法，包括：
在初始状态下，一键启动各个工位控制单元；
在某个工位控制单元出现故障时，故障的工位控制单元跳出自动，进入故障状态，其他工位控制单元则不受影响；
故障处理完成后，重新启动此工位控制单元，进入自动模式。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述花篮流转工位控制单元、硅片流转工位控制单元、机器人工位控制单元和横移工位控制单元各自对应独立的控制指令以及独立的运行状态显示。
所述花篮流转工位控制单元、硅片流转工位控制单元、机器人工位控制单元和横移工位控制单元之间有软件手自动互锁。
所述主控制单元连接有触摸屏，触摸屏包含整套系统的信号反馈显示，报警记录，手自动按钮，分段模式控制按钮，一键启动，设备运行状态；
当处于初始状态时，可以按触摸屏上的一键启动按钮，设备初始化，然后进入自动状态；
运行的过程中，某工位控制单元出现故障，该工位控制单元会停止运行，进入故障状态，其他区域正常运行，同时触摸屏会显示故障代码；
待故障处理完成后，可以选择分段模式控制按钮重启故障工位控制单元，正常运行。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明采用分工位(区域)控制单元，可以分工位(区域)进行调试工作，各工位控制单元组装完成后可以单独进行对点，以及功能性测试，与其它工位控制单元组装进度无关，大大提高了调试进度；各工位控制单元均采用工位分布式供电网络和通讯网络，只需要确保总电源有电，其中任意一个工位急停或者断电跳闸，此工位可以单独停机，切换手自动，处理完成故障，可以从新进入自动，未出现故障的工位可以正常工作，不受故障工位的影响，有效提高了整体设备的生产效率问题；分工位控制单元针对故障的处理更具有容错性，大大提高了设备运行效率，减少了人工介入的次数和繁琐的操作流程。
本发明在硬件上强电的分区域供电，防止其中某工位出现过流导致掉电，影响其他工位的正常工作；硬件上组态的分布式安装，有利于就近接入现场传感器信号，减少走线；网络上环型组网，防止出现系统掉网影响其他工位的正常工作；软件上结合硬件设计，对不同区域进行独立模式定义，实现设备的分区域控制。
本发明的分区域控制在调试的过程中，也有很大好处，平时设备在组装时可以有针对性组装，集中人力物力组装好某个工位后，此工位就可以开始进行硬件与软件调试，可以测试硬件的可靠性和软件的逻辑性；当每个工位都组装测试完成以后，再对设备整体组装，做好每个工位的信号对接以及软件互锁保护，就能对设备的整体性能进行测试，大大提高了测试效率，节约了时间。针对分区域控制，在硬件上和软件上都比较容易做标准化设计。
附图说明
图1为本发明的控制系统在实施例的结构示意图。
图2为本发明的控制方法在实施例的控制框图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1和图2所示，本实施例的插片机分区域控制系统，包括花篮流转工位控制单元、硅片流转工位控制单元、机器人工位控制单元和横移工位控制单元；其中一个工位的控制单元为主控制单元，主控制单元的供电电源的输入端用于连接外部电源，主控制单元的供电电源的输出端则分别与其它各工位控制单元的电源相连；各工位控制单元之间通过PN网线相互通讯连接以形成环网，即各工位控制单元组成一个圆形，当其中有断线情况，整个网络也是通畅的，降低了故障率，提升了设备连续运转时间。本发明采用分工位(区域)控制单元，可以分工位(区域)进行调试工作，各工位控制单元组装完成后可以单独进行对点，以及功能性测试，与其它工位控制单元组装进度无关，大大提高了调试进度；各工位控制单元均采用工位分布式供电网络和通讯网络，只需要确保总电源有电，其中任意一个工位急停或者断电跳闸，此工位可以单独停机，切换手自动，处理完成故障，可以从新进入自动，未出现故障的工位可以正常工作，不受故障工位的影响，有效提高了整体设备的生产效率问题；分工位控制单元针对故障的处理更具有容错性，大大提高了设备运行效率，减少了人工介入的次数和繁琐的操作流程。
本实施例中，主控制单元的供电电源的输入端与外部电源之间设置有总急停开关；主控制单元的供电电源的输出端与其它各工位控制单元的电源之间设置有独立急停开关。其中总急停开关控制整个插片机执行系统供电，各独立急停开关则对应控制各工位控制单元执行系统的供电，各工位控制单元内的PLC和远程模块信号采集系统则不受急停开关的影响。
本实施例中，主控制单元连接有触摸屏。触摸屏包含信号反馈显示、报警记录、手自动按钮、分段模式控制按钮、一键启动、运行状态等。当设备处于初始状态时，可以按一键启动按钮，设备初始化，然后进入自动状态；设备运行的过程中，某区域出现故障，该区域会停止运行，进入故障状态，其他区域正常运行，同时触摸屏会显示故障代码，待故障处理完成后，可以选择分段模式控制按钮重启故障区域，设备正常运行。其他区域不停机大大提高了运行效率，提高了产能。
本发明还公开了一种基于如上所述的插片机分区域控制系统的控制方法，包括：
在初始状态下，一键启动各个工位控制单元；
在某个工位控制单元出现故障时，故障的工位控制单元跳出自动，进入故障状态，其他工位控制单元则不受影响；
故障处理完成后，重新启动此工位控制单元，进入自动模式。
本实施例中，花篮流转工位控制单元、硅片流转工位控制单元、机器人工位控制单元和横移工位控制单元各自对应独立的控制指令以及独立的运行状态显示；花篮流转工位控制单元、硅片流转工位控制单元、机器人工位控制单元和横移工位控制单元之间有软件手自动互锁。
下面结合一完整的具体实施例对本发明的系统及方法做进一步说明：
由于十管插片机系统比较庞大，伺服、变频器、传感器比较多。现场走线比较复杂，简化走线，减少走线数量，同时方便设拆卸，运输，电柜做成嵌入式形式。
如图1所示，以整个系统划分为三个区域(即工位)为例进行说明，整个系统供电柜分为A#区域电柜、B#区域电柜、C#区域电柜；其中A#区域电柜对应花篮流转工位控制单元，B#区域电柜对应硅片流转工位控制单元，C#区域电柜对应机器人工位控制单元和横移工位控制单元。各电柜中包含了PLC控制器，伺服，变频器，远程模块，独立电源，独立安全继电器等，其中PLC控制器处于A#区域电柜，各个电柜内通讯通过PN网线链接。各电柜分别采用远程模块进行信号点的采集，各电柜通过交换机进行连接，并组成环网。采用环网的好处在于，当某个区域断电或者网络掉线时，其他区域都能与PLC控制器正常通讯，不会造成设备全部停机。
强电采用A#区域电柜外部进入，通过塑壳断路器分为三路进入端子，B#区域电柜和C#区域电柜的供电从A#区域电柜端子引入。各电柜与安全相关的执行系统供电均经过了各自的安全继电器，各安全继电器的控制由对应的急停开关控制。设备安全回路由总急停开关和三路独立急停开关控制，三路独立急停开关分别控制该路的执行系统供电。总急停开关控制整个设备的执行系统供电，PLC控制系统和远程模块信号采集系统不受急停开关的影响。
其中触摸屏包含整套系统的信号反馈显示，报警记录，手自动按钮，分段模式控制按钮，一键启动，设备运行状态等。当设备处于初始状态时，可以按一键启动按钮，设备初始化，然后进入自动状态。设备运行的过程中，某区域出现故障，该区域会停止运行，进入故障状态，其他区域正常运行，同时触摸屏会显示故障代码，待故障处理完成后，可以选择分段模式控制按钮重启故障区域，设备正常运行。其他区域不停机大大提高了运行效率，提高了产能。
整个硬件设计考虑全面，不管是硬件故障还是停电故障，只要PLC控制器能运行，设备就不会停机。某个区域的停电故障，PLC面板会有红灯闪烁，在组态中也会出现该区域的掉线，但其他控制网络会畅通，控制命令依旧会及时传达，不会导致整机瘫痪。硬件的合理设计，给软件的分区域控制提供了基础。
对应地，软件分为上位机系统和下位机系统，上下位机相互联系。系统控制如图2所示。ABC#区域的控制都是独立的，对应有三套独立的控制指令，互不影响。当然为保证设备运行安全，ABC#区域之间会有软件手自动互锁，不满足条件，设备无法运行。ABC#区域有独立运行状态显示，信息来自PLC控制系统信号反馈。
设备在初始状态下，一键启动ABC#三个区域，省去单独启动各个区域，方便操作。当然，在某个区域出现故障，故障区域模式会跳出自动，进入故障状态，但其他区域不受影响，故障处理完成后，重新启动该区域，进入自动模式。
本发明在硬件上强电的分区域供电，防止其中某工位出现过流导致掉电，影响其他工位的正常工作；硬件上组态的分布式安装，有利于就近接入现场传感器信号，减少走线；网络上环型组网，防止出现系统掉网影响其他工位的正常工作；软件上结合硬件设计，对不同区域进行独立模式定义，实现设备的分区域控制。
本发明的分区域控制在调试的过程中，也有很大好处，平时设备在组装时可以有针对性组装，集中人力物力组装好某个工位后，此工位就可以开始进行硬件与软件调试，可以测试硬件的可靠性和软件的逻辑性；当每个工位都组装测试完成以后，再对设备整体组装，做好每个工位的信号对接以及软件互锁保护，就能对设备的整体性能进行测试，大大提高了测试效率，节约了时间。针对分区域控制，在硬件上和软件上都比较容易做标准化设计。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
