长距离移动料车的自动定位解决方案

长距离移动料车的自动定位解决方案

黄环

中航工程集成设备有限公司，北京 100011

摘要：本文主要介绍长距离移动设备的自动定位解决方案，简要说明了退火炉生产线料车与其他生产设备、上位机之间无线通讯及自动定位基于西门子PLC的解决方法

关键词：两根编码尺连接；料车自动定位；无线通讯;西门子梯形图

随着生产加工企业不断扩大其生产规模，料车能自动定位，这大大提高了生产效率，节省了人员成本，但是一台料车需要与多台退火炉组的生产线进行通讯和定位，并且随着生产线新增炉体使得定位距离增加，原编码尺的距离不，但是新换一根费用较大，这样就用到了两根绝对值编码尺连接。本文将就长距离移动料车的通讯和自动定位解决方案进行讨论说明。

1. 功能要求

退火炉控制系统相互独立，料车分别和各炉子建立通讯连接并传输控制命令及状态信息，需要建立从长距离移动料车的PLC与各退火炉控制PLC及中控室上位机之间的通讯链路。

现在增加10台退火炉和一台三维复合移动料车。智能移动料车根据指令将储料台上的物料取出并自动运送到指定的退火炉中，退火炉自动进行热处理工艺，处理完成后智能移动料车将物料从炉内取出并送至储料台，但是原来的绝对值编码尺距离不够，导致新增加的10台退火炉料车无法自动定位。现需增加一根绝对值编码尺，来时实现自动定位。生产线设备布局如图1。

图1 生产线设备布局图

2. 方案与实施

   1. 方案设计

各退火炉及移动料车作为单体设备，拥有自己独立的PLC控制系统，但生产线控制系统又需要移动料车与各台炉子之间进行数据交换。由于存在移动设备，因此常规的通过网线连接设备的方法无法实现。本方案采用无线通讯技术，选用西门子w700系列产品为通讯核心设备，可以较好的满足系统通讯要求。

移动料车是通过编码尺精确自动定位，但是由于距对值编码尺在物理直接连接，工程量值不能叠加。因新加工程的定位距离增加的原因，原编码尺的距离不够，新换一根费用较大，这样就用到了两根绝对值编码尺连接。但是这时PLC在设备运动的过程中会读取两个相同的工程量数值，这样导致PLC无法判断同一个数值具体在哪个位置。现在可以通过设置两个区位来判断是哪个编码尺的位置工程量值

1. 2. 具体实施

长距离料车无线通讯方案中配置一台SCALANCE W788无线模块作为接入点，它能够通过有线连接交换机与整个控制系统形成统一的以太网网络；另外配置一台SCALANCE W748无线模块作为客户端跟随料车一起在无线覆盖范围内移动。通过无线模块W788、W748相互配对，实现移动料车PLC控制系统与整个控制系统通讯传输。

长距离料车自动定位两条绝对值编码尺连接问题的解决方案，是通过PLC定位程序来判断的。现在可以通过设置两个区位来判断是哪个编码尺的位置工程量值。当在二区设备向一区移动，工程量小于编码尺工程量最小值时一区导通，在一区向二区移动，工程量大于一区编码尺工程量最大值时二区导通。如图2所示

图2 PLC程序判断区位

但是这样就是涉及到设备如何判断应该向哪个区位移动的问题，我们可以通过工位（每个工位赋值编码尺工程量）判断移动方向，当在两根编码尺连接的位置时会报错，这样还需要给具体的位置工程量，如图3所示

图3 PLC程序规避连接位置报错

料车在根据编码尺定位时，因为惯性的原因，在达到设定的位置时，不能立即停止，这样定位就会有较大的偏差。现在通过提前减速来减少惯性，但是减速距离又不能过长，否则料车定位时间过长，影响料车使用效率。如图4所示。

图4 PLC程序定位减速

但是在调试中发现一段减速使定位精确了许多，但是变频器从有变成零也是有斜率的，时间大小和频率有关，这点时间延迟也是定位有些误差，为了解决这个问题，在程序里设置了二段减速。如图5所示。

图4 PLC程序二段减速

3. 测试与结论

该方案经在项目中实施应用，运行稳定、通讯可靠，无线覆盖半径70米，能够很好的满足自动控制工艺要求。长距离料车定位精确度在±3毫米之内，实现了精确定位。

参考文献：

[1]《西门子工业网络通信指南》 机械工业出版社，2005.6

[2] 《西门子S7-1500 PLC 从入门到精通》电子工业出版社，2018.7

作者信息：黄环，13911105043，13911105043@163.com