用PLC實(shí)現(xiàn)對物流系統(tǒng)輥道部分的控制
1 引言
物流控制系統(tǒng)集現(xiàn)代物流技術(shù)、倉儲(chǔ)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)于一體，是CIMS中的重要環(huán)節(jié)，在國外已經(jīng)得到較廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)也正在逐漸地應(yīng)用于我國許多行業(yè)中。在美國、德國和日本，逐漸成為機(jī)械制造業(yè)中最大的分枝之一。整個(gè)系統(tǒng)的主要設(shè)備有:全自動(dòng)堆垛機(jī)、四自由度機(jī)械手、立體倉庫、輥道輸送機(jī)。
2 硬件組成
本系統(tǒng)共采用3臺(tái)輥道輸送機(jī)，其傳動(dòng)采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)(分別由西門子420系列交流變頻器控制)。每條輥道的前后皆裝有光電傳感器，其作用是確認(rèn)控制對象(以小實(shí)心物塊代替)的所在位置。當(dāng)有物體通過時(shí)，傳感器所連接的繼電器瞬間收到脈沖信號(hào)，從而確認(rèn)其位置。皮帶設(shè)計(jì)為既可正轉(zhuǎn)也可逆轉(zhuǎn)，速度也分為高速及低速兩檔，在輥道中間我們還接入了各種傳感器作為自動(dòng)識(shí)別信息元件，如條碼讀入器、鐵/非鐵識(shí)別傳感器、顏色識(shí)別傳感器等。在物體傳送過程中，物體的質(zhì)地直接在鐵/非鐵識(shí)別傳感器上顯示，顏色識(shí)別也是直接顯示，而讀入的條碼將輸入至計(jì)算機(jī)或PLC中，作為物體區(qū)別于其他物體的代碼存入物流信息系統(tǒng)。在此設(shè)計(jì)中，采用VB編寫一段程序以實(shí)現(xiàn)條碼信息與PC相連接。其中變頻器是整個(gè)輥道控制中最重要的環(huán)節(jié)。
2.1 變頻器的控制方式及參數(shù)設(shè)定
變頻器MICROMASTER420 是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器，具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性，其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲，全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)護(hù)特性。
性能特性:
l 磁通電流控制FCC改善了動(dòng)態(tài)響應(yīng)和電動(dòng)機(jī)的控制特性
l 快速電流限制FCL功能實(shí)現(xiàn)正常狀態(tài)下的無跳閘運(yùn)行
l 內(nèi)置的直流注入制動(dòng)
l 復(fù)合制動(dòng)功能改善了制動(dòng)特性 l 多點(diǎn)V/f 特性
l 加速/減速斜坡特性具有可編程的平滑功能
l 具有比例積分PI控制功能的閉環(huán)控制
其安裝圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)連線圖
(1) 用基本操作板BOP進(jìn)行調(diào)試
利用基本操作面板BOP(如圖2所示)可以改變變頻器的各個(gè)參數(shù)，BOP具有7段顯示的五位數(shù)字，可以顯示參數(shù)的序號(hào)和數(shù)值報(bào)警和故障信息以及設(shè)定值和實(shí)際值參數(shù)的信息，不能用BOP存儲(chǔ)。
圖2 操作面板BOP外形
表1表示由BOP操作時(shí)的工廠缺省設(shè)置值。
表1 BOP操作時(shí)的工廠缺省設(shè)置值|
參數(shù) 說明 缺省值
P0100 運(yùn)行方式歐洲/北美 50 Hz kW 60Hz hp
P0307 功率(電動(dòng)機(jī)額定值) kW Hp
P0310 電動(dòng)機(jī)的額定頻率 50 Hz (60Hz)
P0311 電動(dòng)機(jī)的額定速度 1395(1680)rpm [決定于變量]
P1082 最大電動(dòng)機(jī)頻率 50 Hz(60Hz)
控制方式(P1300)
MICROMASTER420變頻器的所有控制方式都是基于V/f控制特性下面各種不同的控制關(guān)系適用于各種不同的應(yīng)用對象:
l 線性V/f 控制 P1300=0，可用于可變轉(zhuǎn)矩和恒定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載例如帶式運(yùn)輸機(jī)和正排量泵類。
l 帶磁通電流控制FCC的線性V/f控制P1300=1，這一控制方式可用于提高電動(dòng)機(jī)的效率和改善其動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
l 拋物線平方V/f控制P1300=2，這一方式可用于可變轉(zhuǎn)矩負(fù)載例如風(fēng)機(jī)和水泵。
l 多點(diǎn)V/f控制P1300=3
(2) PLC控制系統(tǒng)
除了用面板控制外，也可以采用用PLC直接編程進(jìn)行對輥道啟停、正反轉(zhuǎn)、及皮帶轉(zhuǎn)速的控制。用PLC控制輥道的接線圖如圖3所示。
圖3 PLC與輥道的接線圖
作者采用OMRON公司生產(chǎn)的C200HE型PLC，在這項(xiàng)設(shè)計(jì)中采用一個(gè)ID212直流輸入單元模塊，一個(gè)OD212晶體管輸出單元模塊和兩個(gè)D/A模擬量輸出模塊。模擬輸入信號(hào)源采用輸入電壓:0至10V，分別通過D/A模塊的輸出端接到變頻器的3、4端子上控制輥道輸送帶的轉(zhuǎn)速。具體軟件編程見以下部分。
(3) 光電傳感器
光電傳感器是外部觸發(fā)開關(guān)或者說是經(jīng)過夾襲經(jīng)過輻射來感應(yīng)的開關(guān)，具體的說，光電傳感器受激后由一透光元件變成不透光元件。它不但性能優(yōu)越,而且非常容易安裝,設(shè)定/調(diào)整, 操作和維護(hù)。它包括微小的電子元件，在簡單的高質(zhì)量監(jiān)控應(yīng)用場合, 能夠通過它的模擬輸出很快地刷新數(shù)據(jù)提交給PLC處理。當(dāng)有物體通過時(shí)，利用光的反射性質(zhì)產(chǎn)生信號(hào)通過控制柜送到PLC的輸入模塊，通過上位機(jī)編程來控制貨物的運(yùn)行。
3 軟件部分
3.1 貨物進(jìn)出的控制流程
首先介紹一下要完成的進(jìn)出貨物控制的流程:當(dāng)輥道1上的進(jìn)貨側(cè)光電開關(guān)有信號(hào)的時(shí)候，自動(dòng)開啟輥道電源，選擇自動(dòng)手動(dòng)開關(guān)，啟動(dòng)輥道1運(yùn)行(選擇正/反轉(zhuǎn)，選擇高/低速)。貨物經(jīng)過條碼掃描傳感器(選擇輥道2時(shí)經(jīng)過金屬/非金屬識(shí)別傳感器和顏色識(shí)別器)時(shí)，將條碼值(或金屬/非金屬識(shí)別信號(hào)，顏色識(shí)別信號(hào))讀入PLC，通過DP網(wǎng)絡(luò)分別送到機(jī)械手控制﹑堆垛機(jī)控制PLC中，機(jī)械手和堆垛機(jī)根據(jù)條碼信號(hào)(或金屬/非金屬識(shí)別信號(hào)，顏色識(shí)別信號(hào))運(yùn)行，完成貨物的入庫識(shí)別(或金屬/非金屬識(shí)別信號(hào)，顏色識(shí)別信號(hào))定位操作。
下面以一個(gè)輥道為例介紹一下軟件編程，表2是輥道1輸送機(jī)部分高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下的I/O(輸入/輸出)表，其它輥道以及低速運(yùn)轉(zhuǎn)的控制與之相同。
用cx-programmer軟件對此流程進(jìn)程編程，程序如圖4所示。
圖4 輥道1輸送機(jī)梯形圖
4 結(jié)束語
本文以武漢大學(xué)物流控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置為例，簡要介紹了基于PLC控制網(wǎng)絡(luò)的一種自動(dòng)化立體倉庫物流管理輥道部分的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，整個(gè)物流系統(tǒng)現(xiàn)已投入使用，它對于網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代企事業(yè)計(jì)算機(jī)集成制造過程以及網(wǎng)絡(luò)銷售領(lǐng)域等物流自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。
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