做座采用编码器控制定位

采用编码器控制定位

移载设备（见图1）在汽车厂常用于汽车部件以及车身在2台传送设备之间的转移，典型的移载系统是伸缩叉式移载机（简称移载机），利用电机通过皮带或链条带动移载叉，在其两侧的传送设备间穿梭、接收和释放工件。该设备的特点是定位精度要求高，移载机上下件两侧的伸出和缩回位置的重复定位精度必须小于±3mm，并且随着当代汽车厂生产节拍的不断提高（通常为90～120s/台车），要求该设备同时具备具有高速运行和精准定位的特性，并具有根据车型和应用场合自动调节位置的柔性功能，传统控制方案中往往采取接近开关或行程开关定位，开关安装不便，且精度不易保证。针对这种情况，我们采取绝对值编码器完成对移载机位置的判断和控制。

图1 移载设备

设备选型和连接

完成移载机的位置控制首先必须正确地选择编码器。对于旋转编码器的选择应当特别注意其输出方式、最大转数NOR和单转分辨率STR（每转步数），以便于PLC通讯和保证控制精度。由于选用的主控PLC为罗克韦尔自动化的Contrologix5000系列PLC，而且编码器和PLC之间的距离较远，为避免信号衰减和偏差，我们在设计中采用了具有DeviceNet接口的绝对值型编码器，直接连接在总线上，通过总线配置和I/O映射将编码器步数据采集到程序中来。

通过对产品的各方面比较，最终选用了罗克韦尔自动化的842D绝对值编3、MPPO为PPO与HIPS共混制得的改性材料码器，该产品具有DeviceNet接口，最大转数8192转，单转分辨率可自由配置（1～8192步）。

该产品总步数ASP＝NOR×STR8192×8 192＝（226）步，由于移载设备行程通常在3m以内，不需要使用过大的分辨率，因此在编码器的配置中选择了1024步/转。实际总步数：NOR×STR＝8 192×1 024＝8 388 608（223）步。

编码器通过联轴器与电机减速机后出轴连接，与其同步转动；编码器总线通过带有M12快速插头的分支电缆连接在总线干缆上，并通过拨码开关设定地址和通讯速率。我们将编码器通讯速率设定在125bps，节点地址为50号。连接总线后编码器状态灯显示绿色闪烁，如图2所示。

图2 编码器硬件连接

通讯设定

由于采用DeviceNet总线协议，首先需要使用Rockwell Networkx for DeviceNet软件对编码器进行配置，编码器的总线配置信息如图3所示。总线连通后通过Networkx for DeviceNet软件读取编码器参数并设置单转分辨率STR（每转步数）为1 024转，其他参数不需要调整。

图3 编码器的总线配置信息

在设定分辨率之后，上述参数表中的第6个参数Position Value即为当前位置的计步值，待PLC运行后，该数值将会随着电机的转动实时变化，并通过总线上传至PLC中（见图4）。

图4 移载机距离计算

PLC工程量转换和PLC逻辑

由PLC采集的编码器计步值在程序中不能直接使用，必须转化为实际工程量，以便于控制和观察校对。我们在具体应用中以厘米作为工程变量，通过用实际测量移载机的相对则会由于磨擦产生热量而产生样品中位的位移尺寸（上件侧距离为L1，下件侧距离为L2）与计步值之差相除，可以得到每厘米的分辨率（m，单位cm/stp），并以此为系数与运行计步差（上件侧计步差为Rstp1，下件侧计步差为Rstp2）相乘得到实际PLC工程量（上件侧RsL1，下件侧RsL2）。

上件侧PLC工程量：RsL1＝Rstp1×m；

下件侧PLC工是提高国防设备水平不可或缺的“战略金属”程量：RsL2＝Rstp2×m。

当PLC完成实际工程量转换后，即可根据此参数判断移载机伸缩装置的实际位置，以上件侧到位和减速为例（见图4）：

当Lb≤RsL1＜La时：移载机减速运行；

当RsL1＝La时：移载机停止；

当RsL1＞La时：移载机停止，并报过位故障。

PLC中的逻辑即根据上述原理编制，所有位置的判断和动作逻辑只在RsL1的极限值设定方面有所不同，经过实际运行检验，各位置定位状态良好。

结束语

移载机采用编码器控制定位后使整机性能有很大改善，重复定位精度明显提高，普立万(polyone)与农用薄膜制造商合作具有柔性控制的特点；可根据工件交接位置的不同，设定不同的减速和到位距离值；能适应多种不同车型和应用场合；通过大规模实际生产的考验，为车间将来的扩展和柔性化生产打下良好的基础。(end)