專利名稱：基于plc控制的自動(dòng)物料搬送系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備及控制方法，尤其是指一種基于PLC控制的自動(dòng)物料搬送系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的自動(dòng)物料搬送系統(tǒng)(AMHS-AutomaticMaterial Handling System)的各生產(chǎn)商大部分是用工控機(jī)對(duì)各級(jí)設(shè)備和機(jī)臺(tái)(Cluster-tool)分系統(tǒng)以及制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES-Manufacturing Execution System)進(jìn)行架構(gòu),控制網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)聯(lián)通各級(jí)設(shè)備。制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES-Manufacturing Execution System)系統(tǒng)及各機(jī)臺(tái)(Cluster-tool)分系統(tǒng)控制軟件需要從底層開(kāi)發(fā)，因此開(kāi)發(fā)和調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)，影響加工廠投產(chǎn)時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服了上述缺陷，提供一種基于PLC控制的自動(dòng)物料搬送系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種基于PLC控制的自動(dòng)物料搬送系統(tǒng)，它包括制造執(zhí)行分系統(tǒng)、總控PLC、高架天車分系統(tǒng)、天車分系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)分系統(tǒng)及、加工單元分系統(tǒng)、及加工單元分系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)；所述高架天車分系統(tǒng)包括多個(gè)高架天車及一一對(duì)應(yīng)的高架天車PLC控制器；所述天車分系統(tǒng)包括多個(gè)天車及一一對(duì)應(yīng)的天車PLC控制器；所述倉(cāng)儲(chǔ)分系統(tǒng)包括多個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器；所述機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)包括多個(gè)機(jī)臺(tái)PLC控制器；所述總控PLC分別連接高架天車分系統(tǒng)的高架天車PLC控制器、天車分系統(tǒng)的天車PLC控制器、倉(cāng)儲(chǔ)分系統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器及機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)的機(jī)臺(tái)PLC控制器；所述制造執(zhí)行分系統(tǒng)連接總控PLC，通過(guò)總控PLC控制高架天車分系統(tǒng)、天車分系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)分系統(tǒng)及機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)。一種基于PLC控制的自動(dòng)物料搬送控制方法，它包括步驟，A)、判斷工作模式，操作觸發(fā)后總控PLC通過(guò)梯形圖程序采集制造執(zhí)行分系統(tǒng)的工作模式；B)、判斷安全回路，總控PLC采集高架天車PLC控制器、天車PLC控制器、倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器及機(jī)臺(tái)PLC控制器的安全狀態(tài)；C)、獲取高架天車數(shù)量，總控PLC通過(guò)計(jì)算該高架天車所在區(qū)域，獲取加工單元內(nèi)部(Intrabay)、加工單元之間(Interbay)的高架天車數(shù)量；D)、高架天車車型指定，總控PLC對(duì)加工單元內(nèi)部(Intrabay)、加工單元之間(Interbay)的高架天車車型指定；E)、高架天車需求解析，總控PLC對(duì)高架天車的需求進(jìn)行解析，根據(jù)機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)的某一取晶圓傳送盒處理完畢信號(hào)，接下來(lái)需要進(jìn)行哪個(gè)加工單元的工藝處理信息，總控PLC收到信號(hào)后進(jìn)行路徑規(guī)劃，把機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)的需要求進(jìn)行起始位置目的位置與原先存儲(chǔ)的路徑位置進(jìn)行比對(duì)，選擇從取晶圓傳送盒位置到下一工藝處理單元的機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)放取晶圓傳送盒位置路徑程序，解析后根據(jù)情況執(zhí)行下述步驟，El)、天車任務(wù)調(diào)度，總控PLC讀取天車在軌道上的位置并計(jì)算哪個(gè)天車離有需求的機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)距離最近，然后判斷車型，而后根據(jù)其車型調(diào)度天車；E2)、加工單元內(nèi)部、加工單元之間的高架天車的調(diào)度，總控PLC計(jì)算加工單元內(nèi)部距離需要搬運(yùn)的晶圓傳送盒距離最近的車，找到該型車后，計(jì)算剩下的高架天車的數(shù)量，對(duì)其按類型調(diào)度；E3)、倉(cāng)儲(chǔ)任務(wù)調(diào)度，總控PLC在掉電保存數(shù)據(jù)塊中保存?zhèn)}儲(chǔ)所有位置坐標(biāo)值，每個(gè)坐標(biāo)值對(duì)應(yīng)一個(gè)標(biāo)志位，在執(zhí)行調(diào)度任務(wù)時(shí)，總控PLC把需要到的位置的標(biāo)志位直接發(fā)給倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器，然后把走到該目標(biāo)位置的速度和位置值的參數(shù)通道發(fā)送給倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器，完成后倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器給總控PLC回發(fā)到位信號(hào)；F)、是否退出自動(dòng)，否則回到步驟E，是則返回步驟A。本發(fā)明的有益效果在于在現(xiàn)有的AMHS控制結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，把原來(lái)自動(dòng)物料搬送系統(tǒng)的各級(jí)控制器由可編程邏輯控制器(PLC-Programmable Logic Controller)控制系統(tǒng)替代，同時(shí)結(jié)合WinCC開(kāi)發(fā)的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES-Manufacturing Execution System),高架天車(OHT-Over Head Hoist Transports)分系統(tǒng)的調(diào)度算法上采用對(duì)高架天車(OHT-OverHead Hoist Transports)分系統(tǒng)按功能類別定型,對(duì)加工單元內(nèi)部(Intrabay)、加工單元之間(Interbay)中的高架天車(OHT-Over Head Hoist Transports)分系統(tǒng)的數(shù)量分別按照上限法進(jìn)行數(shù)量限制，調(diào)度按適型適用和類型更替法進(jìn)行。對(duì)每個(gè)高架天車(OHT-OverHead Hoist Transports)分系統(tǒng)的類型分成四種類型從而在調(diào)度中對(duì)該四種類型采用輪轉(zhuǎn)方式定型，以滿足對(duì)機(jī)臺(tái)(Cluster-tool)分系統(tǒng)的及時(shí)響應(yīng)。


下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)整體架構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的控制方法流程圖。
具體實(shí)施例方式為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明涉及一種基于可編程邏輯控制器(PLC-Programmable LogicController)控制的自動(dòng)物料搬送系統(tǒng)，它包括制造執(zhí)行分系統(tǒng)(MES-ManufacturingExecution System)、總控PLC、高架天車(OHT-Over Head Hoist Transports)分系統(tǒng)、天車(OHS-Over Head Shuttles)分系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker)分系統(tǒng)、加工單元分系統(tǒng)、及加工單元分系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)，其中，高架天車(OHT-Over Head Hoist Transports)分系統(tǒng):包括多個(gè)高架天車(OHT)及一一對(duì)應(yīng)的高架天車(OHT) PLC控制器；
天車(OHS-Over Head Shuttles)分系統(tǒng):包括多個(gè)天車(OHS)及——對(duì)應(yīng)的天車(OHS)PLC控制器；倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker)分系統(tǒng):包括多個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker) PLC控制器；機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)包括多個(gè)機(jī)臺(tái)(Cluster-tool)分系統(tǒng)(Cluster-tools) PLC 控制器；總控PLC分別連接高架天車(OHT)分系統(tǒng)的高架天車(OHT)PLC控制器、天車(OHS)分系統(tǒng)的天車(OHS)PLC控制器、倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker)分系統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker) PLC控制器及機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)的機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)PLC控制器；所述制造執(zhí)行分系統(tǒng)(MES)連接總控PLC，通過(guò)總控PLC控制高架天車(OHT)分系統(tǒng)、天車(OHS)分系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker)分系統(tǒng)及機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)。與傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)比起來(lái)，使用PLC作為控制器比采用工控機(jī)作為控制器具有體積更小，占用潔凈室潔凈空間更小。PLC作為通用工業(yè)級(jí)控制器具有更高的可靠性，抗干擾性。對(duì)各種工業(yè)通信協(xié)議具有很好的支持，可以針對(duì)不同工業(yè)通信協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的通信模塊擴(kuò)展。PLC的梯形圖程序結(jié)構(gòu)，可以實(shí)時(shí)執(zhí)行多任務(wù)監(jiān)控，調(diào)度，結(jié)構(gòu)明確便于開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行程序二次開(kāi)發(fā)和維護(hù)。PLC的結(jié)構(gòu)化文本編程功能可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較高的算法和邏輯控制功倉(cāng)泛。作為一實(shí)施例，上述總控PLC為西門子400系列PLC;所述高架天車(OHT)PLC控制器、天車(OHS)PLC控制器、倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker)PLC控制器及機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)PLC控制器為西門子300系列PLC。進(jìn)而制造執(zhí)行分系統(tǒng)(MES)可通過(guò)Profinet總線與總控PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；所述總控PLC與天車(OHS)PLC控制器、倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker)PLC控制器及機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)PLC控制器通過(guò)Profibus-DP方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。此處采用西門子300、400系列PLC具有實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)，可靠性高，支持通信標(biāo)準(zhǔn)多的優(yōu)勢(shì)，且其支持結(jié)構(gòu)化文本編程語(yǔ)言。所以在系統(tǒng)初始運(yùn)行時(shí)，先檢測(cè)加工單元(bay)內(nèi)和加工單元(bay)間的高架天車(OHT)位置和狀態(tài)，然后對(duì)高架天車(OHT)進(jìn)行定型，然后按照機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)的需求對(duì)分好類的高架天車(OHT)和天車(OHS)、無(wú)人搬運(yùn)車(AGV-Automated Guided Vehicle)進(jìn)行調(diào)度。本系統(tǒng)有效利用了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性好和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)西門子400系列PLC具有強(qiáng)大的邏輯處理能力，保證了對(duì)高架天車(OHT)工作狀態(tài)處理的實(shí)時(shí)性。而采用Profinet和Profibus-DP這兩種成熟的現(xiàn)場(chǎng)總線通信技術(shù)，可以保證通信網(wǎng)絡(luò)的高可靠性。利用PLC系統(tǒng)的架構(gòu)形式方便的優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)不同需求選擇不同的模塊配置。因此，作為另一實(shí)施例，上述總控PLC、高架天車(OHT)PLC控制器、天車(OHS)PLC控制器、倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker)PLC控制器及機(jī)臺(tái)(Cluster-tools) PLC控制器也可采用三菱系列PLC。對(duì)應(yīng)的總控PLC、高架天車(OHT) PLC控制器、天車(OHS) PLC控制器、倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker) PLC控制器及機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)PLC控制器間通過(guò)CC-LINK網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。上述中所述制造執(zhí)行分系統(tǒng)(MES)采用WinCC軟件平臺(tái)。采用WinCC和西門子400系列PLC配合可為制造執(zhí)行分系統(tǒng)(MES)有利于減少開(kāi)發(fā)和調(diào)試時(shí)間。綜上所述，本專利由于使用PLC作為自動(dòng)物料搬送系統(tǒng)(AMHS)的各級(jí)控制系統(tǒng)，所以在控制網(wǎng)絡(luò)上結(jié)構(gòu)比較清晰。扁平化的結(jié)構(gòu)，有助于制造執(zhí)行分系統(tǒng)(MES)命定的快速下達(dá)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備及時(shí)的上傳工作狀態(tài)。PLC本身的高可靠性、易維護(hù)性對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)人員的工作及培訓(xùn)的工作量有很大的減小，使得加工廠的投產(chǎn)速度更加快。本發(fā)明還涉及一種專用于上述系統(tǒng)的控制方法，它包括步驟:A)、判斷工作模式，由操作員觸發(fā)后總控PLC通過(guò)梯形圖程序采集制造執(zhí)行分系統(tǒng)(MES)的工作模式，保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。B)、判斷安全回路，總控PLC通過(guò)Profibus-DP總線采集高架天車(OHT)PLC控制器、天車(OHS)PLC控制器、倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker)PLC控制器及機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)PLC控制器的安全狀態(tài)。C)、獲取高架天車數(shù)量，高架天車(OHT)上的一維條碼閱讀器讀取該車當(dāng)前所處位置的軌道條碼信息后通過(guò)Profibus-DP發(fā)送給該車的高架天車(OHT)PLC控制器與該天車定義的通信數(shù)據(jù)塊中，發(fā)送完畢后給該車的高架天車(OHT)PLC控制器發(fā)送完成信號(hào)，該車的高架天車(OHT)PLC控制器通過(guò)梯形圖方法捕捉該信號(hào)后，開(kāi)始讀取該數(shù)據(jù)塊中的條碼信息，把數(shù)據(jù)塊中各個(gè)通信字與預(yù)先存儲(chǔ)的所有軌道的條碼值進(jìn)行比較，遇到相同值時(shí)給相同值的標(biāo)志位置1，觸發(fā)該值所在區(qū)域的加計(jì)數(shù)模塊，總控PLC通過(guò)計(jì)算該高架天車(OHT)所在區(qū)域,最終獲取加工單元內(nèi)部(Intrabay)、加工單元之間(Interbay)的高架天車數(shù)量。D)、高架天車車型指定，總控PLC首先計(jì)算加工單元內(nèi)部(Intrabay)高架天車(OHT)的數(shù)量，例如，若數(shù)量是3，則從最接近倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker)的位置的高架天車(OHT)開(kāi)始依次分為A、C、D三種類型，完成分類后把A型車的Profibus-DP地址轉(zhuǎn)到A型車調(diào)度子程序的通信通道模塊14、通信通道模塊15的地址值中，按照此方法，把剩下三類車的地址分別轉(zhuǎn)入C、D調(diào)度子程序中，把加工單元之間(Interbay)的所有車均指定為B型車。從而完成對(duì)加工單元內(nèi)部(Intrabay)、加工單元之間(Interbay)的高架天車車型指定。E)、高架天車需求解析，總控PLC對(duì)每個(gè)高架天車分系統(tǒng)的類型分成A、B、C、D四種類型，A是對(duì)應(yīng)加工單元內(nèi)機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)間的搬運(yùn)；B是加工單元間倉(cāng)儲(chǔ)分系統(tǒng)到倉(cāng)儲(chǔ)分系統(tǒng)間的搬運(yùn)；C是跨加工單元的機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)到倉(cāng)儲(chǔ)分系統(tǒng)間的搬運(yùn)；D是跨加工單元的機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)到機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)間的搬運(yùn)；所述調(diào)度內(nèi)容包括對(duì)高架天車分系統(tǒng)的類型輪轉(zhuǎn)的改變之A\B\C\D方式，以滿足對(duì)機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)的及時(shí)響應(yīng)。總控PLC對(duì)高架天車(OHT)的需求進(jìn)行解析,根據(jù)機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)的某一取晶圓傳送盒(FOUP)處理完畢信號(hào)，接下來(lái)需要進(jìn)行哪個(gè)加工單元(bay)的工藝處理信息。總控PLC收到信號(hào)后進(jìn)行路徑規(guī)劃，把機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)的需要求進(jìn)行起始位置目的位置與原先存儲(chǔ)的路徑位置進(jìn)行比對(duì)，選擇從取晶圓傳送盒(FOUP)位置到下一工藝處理單元(bay)的機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)放取晶圓傳送盒(FOUP)位置路徑程序。El)、高架天車任務(wù)調(diào)度，總控PLC通過(guò)讀取高架天車(OHT)在軌道上的位置，計(jì)算出哪個(gè)高架天車(OHT)離有需求的機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)距離最近,然后根據(jù)其Profibus-DP地址判斷車型，如果是A型車距離最近，則啟動(dòng)A型車調(diào)度程序，讓A型車運(yùn)行到取取晶圓傳送盒(FOUP)點(diǎn)，取到取晶圓傳送盒(FOUP)后進(jìn)行握手信號(hào)交互，保證動(dòng)作完成。讓A型車把取晶圓傳送盒(FOUP)運(yùn)到倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker)中，然后關(guān)閉A型車調(diào)度程序，啟動(dòng)B型車調(diào)度程序；待B型車完成任務(wù)后，關(guān)閉B型車調(diào)度程序，打開(kāi)下一個(gè)工藝加工單元的A型車調(diào)度子程序，然后在下一加工單元中尋找最近的天車完成把取晶圓傳送盒(FOUP)運(yùn)送到機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)的任務(wù)。該調(diào)度方法可以保證以最快的速度最短的時(shí)間保證高架天車到達(dá)需要取FOUP的機(jī)臺(tái)；不同類型的調(diào)度程序根據(jù)實(shí)際需要運(yùn)行，暫時(shí)不需要運(yùn)行的調(diào)度程序進(jìn)行關(guān)閉處理，這樣盡可能的節(jié)省總控PLC的內(nèi)存，保證PLC程序在掃描周期內(nèi)的實(shí)時(shí)性響應(yīng)足夠快。E2)、加工單元內(nèi)部(Intrabay)、加工單元之間(Interbay)的高架天車(OHT)的調(diào)度，總控PLC計(jì)算加工單元內(nèi)部(Intrabay)距離需要搬運(yùn)的晶圓傳送盒(FOUP)距離最近的車，找到該型車后，計(jì)算剩下的高架天車(OHT)的數(shù)量，如果剩下2臺(tái)車，且需進(jìn)行下一步加工的產(chǎn)品不能等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則把該型車無(wú)論是哪種型號(hào)都改為D型車，然后執(zhí)行D型車調(diào)度任務(wù)，按照預(yù)先的軌跡規(guī)劃程序運(yùn)行。然后把剩下的兩臺(tái)高架天車(OHT)型依次改為A、C并且把車輛少于正常值標(biāo)志位置為I。對(duì)于加工單元之間(Interbay)運(yùn)行的B型車進(jìn)行任務(wù)分析，無(wú)任務(wù)的高架天車(OHT)直接調(diào)入車輛少于正常值指標(biāo)的加工單元(bay)，型號(hào)根據(jù)該加工單元(bay)中缺少的型號(hào)進(jìn)行修改，把該加工單元(bay)車輛少于正常值標(biāo)志位復(fù)位，把所有車型及地址均存入總控PLC相應(yīng)的掉電保存的數(shù)據(jù)塊中，防止系統(tǒng)掉電后任務(wù)及地址丟失。該調(diào)度方法可以保證加工單元內(nèi)部高架天車數(shù)量最少值可以滿足正常生產(chǎn)需要，防止出現(xiàn)加工單元內(nèi)部高架天車數(shù)降為零，機(jī)臺(tái)上有FOUP運(yùn)輸要求時(shí)無(wú)高架天車可用；與E1的調(diào)度程序緊密聯(lián)系，互相補(bǔ)充。E3)、倉(cāng)儲(chǔ)任務(wù)調(diào)度，總控PLC在掉電保存數(shù)據(jù)塊中保存?zhèn)}儲(chǔ)(Stocker)所有位置坐標(biāo)值，每個(gè)坐標(biāo)值對(duì)應(yīng)一個(gè)標(biāo)志位，在執(zhí)行調(diào)度任務(wù)時(shí)，總控PLC把需要到的位置的標(biāo)志位直接發(fā)給倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker)PLC控制器，然后把走到該目標(biāo)位置的速度和位置值通過(guò)Profibus-DP的參數(shù)通道發(fā)送給倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker) PLC控制器,完成后倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker) PLC控制器給總控PLC回發(fā)到位信號(hào)；該結(jié)構(gòu)中倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker)PLC只負(fù)責(zé)底層信號(hào)中轉(zhuǎn)和回發(fā)，所有調(diào)度由總控PLC完成，這樣可以保證倉(cāng)儲(chǔ)(Stocker) PLC控制器和驅(qū)動(dòng)器直接執(zhí)行需要到達(dá)的位置而不需要再進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，另外需要修改每個(gè)位置值時(shí)，直接在總控PLC上進(jìn)行參數(shù)修改就可以，這樣可以更好的實(shí)現(xiàn)控制調(diào)度的集中性。F)、是否退出自動(dòng)，否則回到步驟E，是則返回步驟A。上述控制方法在結(jié)構(gòu)上采用多分支，從程序入口進(jìn)入主程序后，對(duì)每個(gè)子設(shè)備都對(duì)應(yīng)專屬的子程序，且這些程序都是可以并行執(zhí)行的，這在工控機(jī)中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，工控機(jī)是采用進(jìn)程的方式來(lái)處理任務(wù)，一個(gè)進(jìn)程不退出無(wú)法進(jìn)入別的進(jìn)程，而PLC的程序結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)就是可以并行執(zhí)行很多子程序，有效的解決了子設(shè)備多卻需要同時(shí)進(jìn)行調(diào)度的問(wèn)題，此外對(duì)每個(gè)高架天車的地址和類型用單獨(dú)的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行存儲(chǔ)，對(duì)A、B、C、D四種類型的高架天車分為四種調(diào)度程序，實(shí)時(shí)更新各個(gè)天車的類型，防止出現(xiàn)類型錯(cuò)誤。扁平化程序結(jié)構(gòu)由程序入口進(jìn)入程序開(kāi)始，直接進(jìn)入對(duì)各個(gè)子設(shè)備的控制子程序，總控PLC和各個(gè)子設(shè)備之間進(jìn)行信號(hào)交互可以直接在子程序中進(jìn)行，而無(wú)需在回到子程序的上一層程序進(jìn)行交互，具體體現(xiàn)在對(duì)每個(gè)加工單元中的機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)采用專屬的程序進(jìn)行垂直調(diào)度，省去了加工單元再單獨(dú)配有邏輯控制設(shè)備采集各個(gè)機(jī)臺(tái)(Cluster-tools)分系統(tǒng)信號(hào)的任務(wù)處理的繁瑣性，在物理實(shí)現(xiàn)上總調(diào)度PLC的CPU下達(dá)命令后通信數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)打包處理后從DP-耦合器上轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)通過(guò)2芯Profibus-DP電纜連接到從設(shè)備PLC的DP-耦合器上，經(jīng)過(guò)解包把數(shù)據(jù)送入從設(shè)備PLC的CPU，從設(shè)備CPU根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容可以直接進(jìn)行動(dòng)作，動(dòng)作完成后經(jīng)過(guò)相同的鏈路和通信模式回發(fā)完成信號(hào)給總控PLC。這種的通信是總控PLC對(duì)從設(shè)備PLC之間的直接通信，不需要通過(guò)其他設(shè)備進(jìn)行中轉(zhuǎn)，有效減少命令下達(dá)時(shí)間，提高了設(shè)備工作節(jié)拍。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于PLC控制的自動(dòng)物料搬送系統(tǒng)，其特征在于:它包括制造執(zhí)行分系統(tǒng)、總控PLC、高架天車分系統(tǒng)、天車分系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)分系統(tǒng)及、加工單元分系統(tǒng)、及加工單元分系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)； 所述高架天車分系統(tǒng)包括多個(gè)高架天車及一一對(duì)應(yīng)的高架天車PLC控制器； 所述天車分系統(tǒng)包括多個(gè)天車及一一對(duì)應(yīng)的天車PLC控制器； 所述倉(cāng)儲(chǔ)分系統(tǒng)包括多個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器； 所述機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)包括多個(gè)機(jī)臺(tái)PLC控制器； 所述總控PLC分別連接高架天車分系統(tǒng)的高架天車PLC控制器、天車分系統(tǒng)的天車PLC控制器、倉(cāng)儲(chǔ)分系統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器及機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)的機(jī)臺(tái)PLC控制器；所述制造執(zhí)行分系統(tǒng)連接總控PLC，通過(guò)總控PLC控制高架天車分系統(tǒng)、天車分系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)分系統(tǒng)及機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于PLC控制的自動(dòng)物料搬送系統(tǒng)，其特征在于:所述總控PLC為西門子400系列PLC ;所述高架天車PLC控制器、天車PLC控制器、倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器及機(jī)臺(tái)PLC控制器為西門子300系列PLC。
3.如權(quán)利要求2所述的基于PLC控制的自動(dòng)物料搬送系統(tǒng)，其特征在于:所述制造執(zhí)行分系統(tǒng)通過(guò)Profinet總線與總控PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；所述總控PLC與高架天車PLC控制器、天車PLC控制器、倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器及機(jī)臺(tái)PLC控制器 通過(guò)Profibus-DP方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
4.如權(quán)利要求1所述的基 于PLC控制的自動(dòng)物料搬送系統(tǒng)，其特征在于:所述總控PLC、高架天車PLC控制器、天車PLC控制器、倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器及機(jī)臺(tái)PLC控制器為三菱系列PLC。
5.如權(quán)利要求4所述的基于PLC控制的自動(dòng)物料搬送系統(tǒng)，其特征在于:所述總控PLC、高架天車PLC控制器、天車PLC控制器、倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器及機(jī)臺(tái)PLC控制器間通過(guò)CC-LINK網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的基于PLC控制的自動(dòng)物料搬送系統(tǒng),其特征在于:所述制造執(zhí)行分系統(tǒng)采用WinCC軟件平臺(tái)。
7.一種基于PLC控制的自動(dòng)物料搬送控制方法，其特征在于:它包括步驟， A)、判斷工作模式，操作觸發(fā)后總控PLC通過(guò)梯形圖程序采集制造執(zhí)行分系統(tǒng)的工作模式； B)、判斷安全回路，總控PLC采集高架天車PLC控制器、天車PLC控制器、倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器及機(jī)臺(tái)PLC控制器的安全狀態(tài)； C)、獲取高架天車數(shù)量，總控PLC通過(guò)計(jì)算該高架天車所在區(qū)域，獲取加工單元內(nèi)部(Intrabay)、加工單元之間(Interbay)的高架天車數(shù)量； D)、高架天車車型指定，總控PLC對(duì)加工單元內(nèi)部(Intrabay)、加工單元之間(Interbay)的高架天車車型指定； E)、高架天車需求解析，總控PLC對(duì)高架天車的需求進(jìn)行解析，根據(jù)機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)的某一取晶圓傳送盒處理完畢信號(hào)，接下來(lái)需要進(jìn)行哪個(gè)加工單元的工藝處理信息，總控PLC收到信號(hào)后進(jìn)行路徑規(guī)劃，把機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)的需要求進(jìn)行起始位置目的位置與原先存儲(chǔ)的路徑位置進(jìn)行比對(duì)，選擇從取晶圓傳送盒位置到下一工藝處理單元的機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)放取晶圓傳送盒位置路徑程序，解析后根據(jù)情況執(zhí)行下述步驟， El)、天車任務(wù)調(diào)度，總控PLC讀取天車在軌道上的位置并計(jì)算哪個(gè)天車離有需求的機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)距離最近，然后判斷車型，而后根據(jù)其車型調(diào)度天車； E2)、加工單元內(nèi)部、加工單元之間的高架天車的調(diào)度，總控PLC計(jì)算加工單元內(nèi)部距離需要搬運(yùn)的晶圓傳送盒距離最近的車，找到該型車后，計(jì)算剩下的高架天車的數(shù)量，對(duì)其按類型調(diào)度； E3)、倉(cāng)儲(chǔ)任務(wù)調(diào)度，總控PLC在掉電保存數(shù)據(jù)塊中保存?zhèn)}儲(chǔ)所有位置坐標(biāo)值，每個(gè)坐標(biāo)值對(duì)應(yīng)一個(gè)標(biāo)志位，在執(zhí)行調(diào)度任務(wù)時(shí)，總控PLC把需要到的位置的標(biāo)志位直接發(fā)給倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器，然后把走到該目標(biāo)位置的速度和位置值的參數(shù)通道發(fā)送給倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器，完成后倉(cāng)儲(chǔ)PLC控制器給總控PLC回發(fā)到位信號(hào)； F)、是否退出自動(dòng)，否則回到步驟E，是則返回步驟A。
8.如權(quán)利要求7所述的基于PLC控制的自動(dòng)物料搬送控制方法，其特征在于:所述步驟E包括，總控PLC對(duì)每個(gè)高架天車分系統(tǒng)的類型分成A、B、C、D四種類型， A是對(duì)應(yīng)加工單元內(nèi)機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)間的搬運(yùn)； B是加工單元間倉(cāng)儲(chǔ)分系統(tǒng)到倉(cāng)儲(chǔ)分系統(tǒng)間的搬運(yùn)； C是跨加工單元的機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)到倉(cāng)儲(chǔ)分系統(tǒng)間的搬運(yùn)； D是跨加工單元的機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)到機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)間的搬運(yùn)； 所述調(diào)度內(nèi)容包括對(duì)高架天車 分系統(tǒng)的類型輪轉(zhuǎn)的改變之A\B\C\D方式，以滿足對(duì)機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)的及時(shí)響應(yīng)。
9.如權(quán)利要求8所述的基于PLC控制的自動(dòng)物料搬送控制方法，其特征在于:所述步驟El包括，總控PLC判斷車型，如果是A型車距離最近，則啟動(dòng)A型車調(diào)度程序，讓A型車運(yùn)行到取晶圓傳送盒點(diǎn)，取到取晶圓傳送盒后進(jìn)行握手信號(hào)交互，保證動(dòng)作完成；讓々型車把取晶圓傳送盒運(yùn)到倉(cāng)儲(chǔ)中，然后關(guān)閉A型車調(diào)度程序，啟動(dòng)B型車調(diào)度程序；待B型車完成任務(wù)后，關(guān)閉B型車調(diào)度程序，打開(kāi)下一個(gè)工藝加工單元的A型車調(diào)度子程序，然后在下一加工單元中尋找最近的天車完成把取晶圓傳送盒運(yùn)送到機(jī)臺(tái)分系統(tǒng)的任務(wù)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的基于PLC控制的自動(dòng)物料搬送控制方法，其特征在于:所述步驟E2包括，總控PLC找到距離最近的車后，計(jì)算剩下的高架天車的數(shù)量，如果剩下2臺(tái)車，且需進(jìn)行下一步加工的產(chǎn)品不能等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則把該型車無(wú)論是哪種型號(hào)都改為D型車，然后執(zhí)行D型車調(diào)度任務(wù)，按照預(yù)先的軌跡規(guī)劃程序運(yùn)行；然后把剩下的兩臺(tái)高架天車型依次改為A、C并且把車輛少于正常值標(biāo)志位置為I，對(duì)于加工單元之間運(yùn)行的B型車進(jìn)行任務(wù)分析，無(wú)任務(wù)的高架天車直接調(diào)入車輛少于正常值指標(biāo)的加工單元，型號(hào)根據(jù)該加工單元中缺少的型號(hào)進(jìn)行修改，把該加工單元車輛少于正常值標(biāo)志位復(fù)位，把所有車型及地址均存入總控PLC相應(yīng)的掉電保存的數(shù)據(jù)塊中，防止系統(tǒng)掉電后任務(wù)及地址丟失。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于PLC控制的自動(dòng)物料搬送系統(tǒng)及其控制方法，在現(xiàn)有的AMHS控制結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，把原來(lái)自動(dòng)物料搬送系統(tǒng)的各級(jí)控制器由PLC控制系統(tǒng)替代，同時(shí)結(jié)合WinCC開(kāi)發(fā)的MES，OHT分系統(tǒng)的調(diào)度算法上采用對(duì)OHT分系統(tǒng)按功能類別定型，對(duì)Intrabay、Interbay中的OHT分系統(tǒng)的數(shù)量分別按照上限法進(jìn)行數(shù)量限制，調(diào)度按適型適用和類型更替法進(jìn)行。對(duì)每個(gè)OHT分系統(tǒng)的類型分成四種類型從而在調(diào)度中對(duì)該四種類型采用輪轉(zhuǎn)方式定型，以滿足對(duì)tool的及時(shí)響應(yīng)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK103197614SQ20121000596
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者褚明杰, 曲道奎, 徐方, 賈凱, 劉一恒, 楊奇峰, 劉世昌, 陳廷輝 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司