一種用於自動化設備安全控制的模塊系統的製作方法
2023-05-06 07:13:36
本發明涉及電學領域，尤其涉及自動化設備安全控制技術，尤其是一種用於自動化設備安全控制的模塊系統。
背景技術：
汽車儀表行業中，隨著測試設備自動化的推進，原有測試設備在EHS安全、人機工程、製造工藝方面都提出了更高的要求。大量設備具有運動部件，如產品部件壓裝、部件打螺絲、儀表產品指針安裝及設備多工位轉臺等等，在這些設備上，存在著機械傷害可能；技術人員在維修維護這類設備時，會進入設備機械運動部位，若設備無法對外部安全觸發進行鎖存，安全隱患將非常大。
由此，現有技術中迫切要求一種統一的安全控制板，因為可編程IC可能存在控制延遲及程序Bug問題，所以不允許使用智能IC通過編程來實現，通過PLC編程實現的安全控制輸入，由於編程的問題，導致在某些特定的條件下輸出無法鎖存。
技術實現要素：
為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明提供一種用於自動化設備安全控制的模塊系統。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：
一種用於自動化設備安全控制的模塊系統，包括有安全電路板，所述安全電路板上設有高電平信號輸入、低電平信號輸入、信號電平轉換、門電路信號調整、狀態鎖存、解鎖輸入和狀態輸出指示；所述高電平信號輸入和所述低電平信號輸入依次共同連接於所述信號電平轉換，門電路信號調整、狀態鎖存和狀態輸出指示；所述狀態鎖存連接於解鎖輸入。所述安全電路板設有16路輸入埠，其中CON&REJ和Reset埠作為操作輸入埠，其餘13個輸入埠滿足常規安全控制輸入，任何輸入埠的有效輸入都將立即觸發所述安全電路板；所述安全電路板通過使用二路ULN2803切換實現所有輸入端埠能支持NPN或PNP輸入；所述安全電路板任何有效輸入狀態，必須鎖存輸出，僅在觸發Reset輸入後解鎖；所述安全電路板所有輸入狀態布局LED指示燈以方便查看工作狀態。
本發明還具有以下附加技術特徵：
作為進一步具體優化的，所述安全電路板具有三色燈輸入埠，所述三色燈輸入埠直連三色燈以顯示工作狀態；所述三色燈為常規聲光報警三色燈，所述常規聲光報警三色燈在安全電路板上直接接入；設備上電運行時，黃燈代表設備待機狀態；綠燈代表運行狀態；紅燈及蜂鳴代表故障狀態。
作為進一步具體優化的，所述16路輸入埠連接設備外部各類安全控制部件輸出端；或在輸入不足時多塊安全電路板串並聯使用。
作為進一步具體優化的，所述安全電路板設有每個通路使用二路ULN2803實現高低電平的切換，實現安全件輸出NPN與PNP的兼容，以適合所有部件的接入；所述安全電路板通過板上DM74LS375N晶片，實現對輸入端有效信號的鎖存，防止信號的丟失，通過晶片級對信號的直接處理，避免軟體編程的Bug及延遲。
作為進一步具體優化的，所述安全電路板的16路輸入埠包括有獨立的電機剎車控制輸出端，Z軸下壓式電機帶剎車功能，電機供電問題導致Z軸會下降，所述電機剎車輸出端在產生安全觸發後會輸出剎車電壓。
作為進一步具體優化的，所述安全電路板的16路輸入埠包括有+24V電源控制輸出端，在安全電路板未被觸發時，+24V電源信號將一直輸出，當觸發後，切斷該電壓；該電壓用於控制外部電磁閥，其外接部件直接受所述安全電路板控制。
本發明和現有技術相比，其優點在於：
1)三色燈顯示+報警。黃燈：初態；紅燈：任何故障點亮；綠燈：設備正常運行。EHS安全：以顏色和聲音的形式，清晰告之維修人員安全裝置被觸發，及時快速處理。
2)光柵、聯鎖門及所有故障觸發，點亮紅燈，故障自鎖。EHS安全：未有安全電路板之前，觸發聯鎖門和光柵，只要移除障礙物，機械運動部件又恢復動作，帶來2次傷害等一系列隱患，現在有自鎖功能，只有排除故障並復位後才能繼續，極大減少隱患再生。
3)按Reset解鎖，為了避免正常取放產品觸發，CON&REJ也解鎖。EHS人機工程：之前未採用安全聯鎖和光幕控制時，絕大多數採用的是雙手長按式方式，操作員在一天8小時快節奏下來，手部很勞累，現在採用安全控制板，員工每次只要<1s的操作時間，其餘時間可以做其他事，解放雙手。
4)電機剎車自動控制。EHS安全：部分電機馬達在突然斷電情況下，Z軸會由於失去能源掉落。採用安全控制板在電機失電情況下，觸發安全控制，鎖定電機Z軸，控制掉落風險。
5)任何外圍觸發&故障，立即斷開+24V電源控制輸出端。EHS安全：任何形式的觸發安全裝置，基本能做到瞬間切斷能源供應。
6)輸入信號兼容NPN與PNP，所有外部安全部件輸出都能兼容，利於設備改造而不需要更換安全部件。多塊安全電路板串並聯使用，並聯使用可以分區控制，串聯使用滿足埠不足時的擴展。純電子電路設計，觸發自鎖，純電子電路設計，不通過編程控制，避免軟體Bug可能造成的隱患，觸發任何一路輸入即自鎖輸出狀態，無延遲。
本發明通過純電子部件，運用ULN2803實現輸入信號的轉換，以滿足電平需求，通過DM74LS375N對輸入信號進行鎖存，僅通過外部Reset信號進行解鎖；這樣，將設備使用的機櫃門、光柵等安全控制部件接入安全電路板，當設備門被打開或光柵等被觸發時，安全電路板電路立即會對輸出進行鎖存，後續則所有相關的運動部件將全部停止工作，保持在原狀態，避免人員進入設備內部可能造成的運動機械傷害。
附圖說明
圖1為本發明整體結構示意圖。
圖2為本發明安全電路板示意圖。
附圖標記說明：
1高電平信號輸入接口；2低電平信號輸入接口；3信號電平轉換器；4門電路信號調整器；5狀態鎖存器；6解鎖輸入電路；7狀態輸出指示電路。
具體實施方式
下面將參照附圖1和2更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這裡闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，並且能夠將本公開的範圍完整的傳達給本領域的技術人員。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
一種用於自動化設備安全控制的模塊系統，包括有安全電路板，所述安全電路板上設有高電平信號輸入接口1、低電平信號輸入接口2、信號電平轉換器3、門電路信號調整器4、狀態鎖存器5、解鎖輸入電路6和狀態輸出指示電路7；所述高電平信號輸入接口1和所述低電平信號輸入接口2依次共同連接於所述信號電平轉換器3，門電路信號調整器4、狀態鎖存器5和狀態輸出指示電路7；所述狀態鎖存器5連接於解鎖輸入電路6；所述安全電路板設有16路輸入埠，其中CON&REJ和Reset埠作為操作輸入埠，其餘13個輸入埠滿足常規安全控制輸入，任何輸入埠的有效輸入都將立即觸發所述安全電路板；所述安全電路板通過使用二路ULN2803切換實現所有輸入端埠能支持NPN或PNP輸入；所述安全電路板任何有效輸入狀態，必須鎖存輸出，僅在觸發Reset輸入後解鎖；所述安全電路板所有輸入狀態布局LED指示燈以方便查看工作狀態。
所述安全電路板具有三色燈輸入埠，所述三色燈輸入埠直連三色燈以顯示工作狀態；所述三色燈為常規聲光報警三色燈，所述常規聲光報警三色燈在安全電路板上直接接入；設備上電運行時，黃燈代表設備待機狀態；綠燈代表運行狀態；紅燈及蜂鳴代表故障狀態。
所述16路輸入埠連接設備外部各類安全控制部件輸出端；或在輸入不足時多塊安全電路板串並聯使用。
所述安全電路板設有每個通路使用二路ULN2803實現高低電平的切換，實現安全件輸出NPN與PNP的兼容，以適合所有部件的接入；所述安全電路板通過板上DM74LS375N晶片，實現對輸入端有效信號的鎖存，防止信號的丟失，通過晶片級對信號的直接處理，避免軟體編程的Bug及延遲。
所述安全電路板的16路輸入埠包括有獨立的電機剎車控制輸出端，Z軸下壓式電機帶剎車功能，電機供電問題導致Z軸會下降，所述電機剎車輸出端在產生安全觸發後會輸出剎車電壓。
所述安全電路板的16路輸入埠包括有+24V電源控制輸出端，在安全電路板未被觸發時，+24V電源信號將一直輸出，當觸發後，切斷該電壓；該電壓用於控制外部電磁閥，其外接部件直接受所述安全電路板控制。
Reset輸入與CON&REJ按鍵輸入解鎖。正常安全電路板的觸發可能是技術人員維修設備時將設備的安全門打開，設備運行過程中安全光柵被非操作人員觸發等，當設備被鎖存後，需要使用Reset鍵以恢復設備運行；但有一種情況，在設備外圍安裝的安全光柵，由於設備操作人員需要往設備內部投放產品，這時操作人員會觸發光柵，設備也同樣進入鎖存狀態，常態也需要通過按Reset鍵解鎖，但由於這樣的產品投放操作屬於正常操作流程，後續操作人員會同時按下CON&REJ鍵繼續運行設備，為了避免操作人員同時操作二次(按Reset鍵後按CON&REJ鍵)，將CON&REJ鍵同時按下也作為Reset操作，避免操作人員多餘操作。
本發明和現有技術相比，其優點在於：
1)三色燈顯示+報警。黃燈：初態；紅燈：任何故障點亮；綠燈：設備正常運行。EHS安全：以顏色和聲音的形式，清晰告之維修人員安全裝置被觸發，及時快速處理。
2)光柵、聯鎖門及所有故障觸發，點亮紅燈，故障自鎖。EHS安全：未有安全電路板之前，觸發聯鎖門和光柵，只要移除障礙物，機械運動部件又恢復動作，帶來2次傷害等一系列隱患，現在有自鎖功能，只有排除故障並復位後才能繼續，極大減少隱患再生。
3)按Reset解鎖，為了避免正常取放產品觸發，CON&REJ也解鎖。EHS人機工程：之前未採用安全聯鎖和光幕控制時，絕大多數採用的是雙手長按式方式，操作員在一天8小時快節奏下來，手部很勞累，現在採用安全控制板，員工每次只要<1s的操作時間，其餘時間可以做其他事，解放雙手。
4)電機剎車自動控制。EHS安全：部分電機馬達在突然斷電情況下，Z軸會由於失去能源掉落。採用安全控制板在電機失電情況下，觸發安全控制，鎖定電機Z軸，控制掉落風險。
5)任何外圍觸發&故障，立即斷開+24V電源控制輸出端。EHS安全：任何形式的觸發安全裝置，基本能做到瞬間切斷能源供應。
6)輸入信號兼容NPN與PNP，所有外部安全部件輸出都能兼容，利於設備改造而不需要更換安全部件。多塊安全電路板串並聯使用，並聯使用可以分區控制，串聯使用滿足埠不足時的擴展。純電子電路設計，觸發自鎖，純電子電路設計，不通過編程控制，避免軟體Bug可能造成的隱患，觸發任何一路輸入即自鎖輸出狀態，無延遲。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。