A06B0333B288  #7000驅動器

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1 引言

    工業控制中，許多場合要應用順序控制的方式進行控制，即時序邏輯的控制方式。但對于控制對象較多，工藝復雜的生產過程，編制PLC程序時，編程人員需要針對生產進程，分析各個對象的狀態，用各種邏輯互鎖完成編程。當采用設備階段控制方式編程時，將使編程變得十分簡潔。直接面對設備的狀態進程去完成控制。將傳統的互鎖邏輯關系，演化成設備狀態的關系，對設備的待機、運行、保持、重啟、中止、放棄、停止、完成、復位等狀態進程進行管理，這對于整個生產過程中設備運行狀態決定動作程序，且設備的動作相對獨立的需求是極為方便的，也成為當前推廣的編程方式。

2 設備階段控制方式的實現

    在進行設備階段控制編程時，首先根據生產工藝和動作順序，將整個生產過程分成正常工作階段和非正常工作階段。正常工作階段由待機、運行、完成、復位組成，非正常工作階段由暫停、重啟、停止和放棄階段組成，如圖1所示。設備的階段控制由主程序來控制，每一個時刻設備只能處于一個狀態。對每一個狀態，根據控制要求編制相應的程序模塊。在程序編制中，采用結構化的編程方法，以面向對象的方式，編制相應的功能塊，完成控制要求。

圖1 設備階段控制組成圖

3 設備階段控制在倉庫控制的應用

    3．1 生產線立體倉庫系統組成

    生產線立體倉庫由原料庫和成品庫、提升機和控制系統組成。通過生產線上工裝板的裝載情況完成出庫和入庫操作，系統構成如圖2所示，系統的控制如圖3所示。

圖2 生產線立體倉庫結構圖

圖3生產線立體倉厙控制系統圖

    立體倉儲庫，每個倉儲位都裝有檢測傳感器，實時監控貨物的有無，此立體倉儲庫包含原材料區、成品區，具體位號由程序設定。提升機X／y軸無刷電機實現貨物的定位。Z軸和R軸步進電機及氣缸實現貨物的自動存取。控制程序要完成貨物出庫、入庫判斷，倉庫貨位號判斷。定位、貨物的存放和限位保護等功能。如果按照常規的順序功能圖來編程，在每一個狀態都要考慮各個設備在正常和異常時控制，將十分復雜。如使用設備階段控制編程方法，將使編程變得十分簡潔。

   3．2 立體倉庫的設備階段控制

   按照設備階段控制的方法，根據立體倉庫控制要求，將立體倉庫控制分為設備待機、運行、異常故障、停止、復位等階段。

    設備待機階段是指提升機各軸處于零點位置，且X軸和y軸旋轉編碼器置零時狀態。

    設備運行階段是指根據庫位和生產線的來料狀態，完成出入庫過程，當出現異常時轉入異常處理狀態。

    設備異常階段指生產過程中出現異常時，按下“停止”按鍵或“急停”，用手動方式，排除故障。按下“復位”鍵，轉入復位進入設備待機狀態。設備復位階段指巷道提升機完成零點歸位及編碼器清零的過程。設備停止階段指將運動的電機停止，等待指令過程。立體倉庫的階段控制在主程序中通過“按鍵”或狀態量實現，其階段控制流程圖見圖4。

圖4 立體倉厙的設備階段控制圖

    3．3 各個階段的控制實現

    3．3．1 設備運行階段

   根據系統控制要求及設備狀態，設備運行階段要完成：1)出入庫判斷及倉庫狀態的掃描，確定相應的庫位及X軸、y軸坐標；2)根據坐標，各軸電機經加減速定位；3)根據時序關系，確定狀態，成貨物出入庫。系統主要I／0地址分配見表1。

表1 立體倉庫系統主耍l／o地址

    倉位狀態的確定。為了節省I／O輸入點數，采用矩陣掃描的方式。將倉位狀態開關一端接在矩陣的行線上，另一端接在矩陣的列線上，每個行線分別接PLC輸出端，列線分別接PLC輸入端，通過定時掃描，確定倉位的狀態。

    定位。在立體倉庫中提升機X軸和y軸直流無刷電機通過EM235輸出的o～5V電壓值控制電機的速度。通過目標位置的坐標轉換成的脈沖值與各軸絲杠上的編碼器值比較，確定速度的加減及運動的方向，以梯形速度曲線，保證定位。編碼器采用增量式編碼器，對編碼器的高速脈沖采用HSCl和HSC2高速計數器，用模式9，A／B相正交計數器模式完成編碼器脈沖的計數。

    編碼器設置程序如下：

    直流無刷電機的控制程序流程圖如圖5所示。

圖5 直流無刷電機控制流程圖

  步進電機的定位，采用目標坐標轉換成脈沖數控制。當步進電機連接絲杠時，PLC發出N個脈沖，工作臺面移動的距離為

    式中：d為步進電機驅動器的脈沖細分數；0為步進電機的步距角；行為絲杠的螺紋距。

    PLC脈沖輸出使用脈沖串(PTO)功能在輸出端Q0.0或Q0.1輸出周期和脈沖數可變的脈沖串，控制步進電機速度與距離。在立體倉庫提升機的步進電機控制中，使用圖6程序流程圖完成步進電機的定位。步進電機定位中加減速控制功能塊如圖7所示。

圖6 步進電機定位控制流程圖

圖7 步進電機速度控制圖

    步進電機速度控制模塊中加速勻速減速設定程序如下，其寄存器定義見表2。

表2 步進電機加減速控制寄存器表

    貨物的出庫入庫控制模塊，是標準的按時間先后順序執行的程序，首先判斷出庫還是入庫，采用順序功能圖的方式，利用狀態轉移的方式，將位置及庫位采用相對坐標或坐標的方式，調用電機定位程序模塊，完成貨物出庫或入庫控制。

    3．3．2 設備的復位待機階段

    將所有軸歸零，等待指令進入設備運行階段。首先將X軸和y軸目標坐標設為零。Z軸和R軸目標坐標固定，調用編碼器設置程序，使電機各軸運動。當各軸接觸到零位開關時，復位程序寄存器及編碼器，完成歸零過程。

    3．3．3 設備停止階段

    當“停止”按鍵按下，X軸和y軸直流無刷電機通過模擬量模塊EM232輸出零，電機速度變為零，使電機停止。Z軸和R軸步進電機通過調用功能塊完成。其程序如下：

    3．4 設備階段的控制

    將設備復位待機狀態、設備運行狀態、設備故障狀態和設備停止狀態使用順序功能圖中順序控制繼電器(SCR)指令及置位／復位(S／R)指令完成控制。其順序功能圖如圖8所示。

圖8 立體倉厙設備階段控制順序功能圖

4 結論

    立體倉庫的進出庫控制，涉及出入庫倉位，電機的定位控制等方面，通過運用設備階段編程的方式，用順序功能圖中狀態將生產過程與非生產過程的設備階段控制聯系起來，使編程思路清晰。編程十分容易，將此種編程方式推廣到各種復雜控制中，將能大大節約編程時間，提高編程效率。

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