EMS中的小车控制和监控

EMS 中中的的小小车车控控制制和和监监控控 2006 8 18 11 32 18 文章字体 大 中 小 打印 收藏 关闭 随着大规模集约化生产在国内的广泛采用 各类先进的自动控制输送系统不断出现 自动轨道 运行小车输送系统 EMS 就是其中一种先进实用的系统并已在实际使用过程中体现出了非常明 显的优点 故障率低 现场维护简单易行 能根据不同的需要实现不同的运行速度和动作 可以大大提高生产效率 实现柔性化生产的扩展 运行小车的组成及功能运行小车的组成及功能 与其他输送系统相比较 自动轨道运行小车输送系统中的每台小车能根据要求在不同的位 置实现以不同的输送速度运行 在不同的工作位置实现对所输送的物件安装高度和角度的调节 以满足生产对输送工件的节拍和位置要求 在输送系统上的运行小车由传送电源和信号源的组件 控制器和电气元件以及驱动系统 载物输送架组成 自动运行小车传送电源和信号源组件主要是由电刷及其支架组成 通过电刷和安装在导轨 上的电排接触 使每台小车的控制器获得电源和速度信号以及实现小车控制器与中央控制柜的 通信 小车的控制器是小车运行的大脑 用来向小车的驱动系统发送信号和实现每台小车和整 个自动导轨系统中央控制柜的通信 同样在小车上的电器元件用来监控每台小车的运行状态 并传送回小车的控制器 然后由小车控制器反馈给中央控制柜 小车的驱动系统由马达 变速 箱和驱动轮组成 小车上的载物输送架用于放置被输送的物件 从组件来说 输送线由轨道 安装在轨道上的电排和沿线的感应开关或感应片组成 从功 能来说 由输送段 工位段和诊断 维修段组成 电排安装在小车运行的轨道上 电排一般有 6 根 其中三根为电源排 L1 L2 和 L3 一根 为接地排 PE 一根用于中央控制柜向小车控制器传送信号的 S1 排 一根用于小车向中央控制 柜反馈信号的 S2 排 小车通过安装在小车上的电刷和电排接触来获得电源和信号 输送线的输送段纯粹用于物件搬运 输送速度较快 一般可达每分钟几十米甚至上百米 工位段的速度为慢速 一般最快为每分钟几米 并且是无级可调的 诊断 维修段是为了保证在 输送系统中运行的小车能无故障运行 每当小车在系统中完成一个回路的运行后 对小车各个 主要性能进行监控 如发现不正常状态可及时送入维修段进行维修后再投入系统运行 运动控制运动控制 从图 1 中我们可以初步了解小车控制器与中央控制柜之间的关系 图 1 小车控制器与中央控制柜之间的关系 根据自行小车输送系统的特点 电排是沿着小车的运行导轨而布置的 系统的信号排 S1 用 来加载不同的脉冲波 使小车控制器接收到脉冲信号后 能控制自行小车运行马达以不同的速 度运行 而沿着小车的运行路线根据要求也布置一些感应开关 这是用来确定小车的位置 感 应片用来感应安装在小车上的感应开关 使小车能进行翻转 图 1 中的开关 1 和开关 2 是安装 在自行小车上的 当小车运行到一定的位置接触到感应片后将控制信号送到中央控制柜或小车 控制器 以实现小车的其余功能 在图 1 中可以看到 在中央控制柜中有一台脉冲发生器产生 不同的脉冲信号 假设脉冲波 1 与速度 V1 脉冲波 2 与 V2 以及脉冲波 3 与 V3 分别对应 根据 设计要求 小车需要在 AB BC 和 CD 段分别以 V1 V2 和 V3 的运行速度运行 所以将信号排 S1 分割成 AB BC 和 CD 段 通过电缆将脉冲发生器中的不同脉冲波分别通过电缆传送到电排 S1 上 根据预先确定的通信协议 当小车上的控制器根据所接受的脉冲信号来控制运行马达以相应的 速度运行 如果假设小车是从 A 运行到 B 中间以两种速度 V1 和 V2 运行 但是当小车从一种 速度段运行到另一种速度段时是怎样实现平稳过渡的呢 从中我们可以看出 其实将 AB BC 分割成 AB1 B1B2 和 B2C 段 在 AB1 段一直加载 V1 速 度的脉冲波 1 在 B2C 段一直加载 V2 速度的脉冲波 2 而 B1B2 段被称为 速度交换段 在该 交换段加载的脉冲波信号随着小车在不同的位置而不同 那么怎样确定小车的位置呢 在小车 的运行路线上安装有感应开关 3 开关 4 和开关 5 他们的位置关系将根据小车的长度来确定 如果后面的小车已在 AB 段开关 3 的位置 此时需要等待开关 5 检测前面的小车是否已离开速度 交换段 如果检测到开关 5 为空 那么后面的小车将可以进入该交换段 如果位满 那么后面 的小车需要在感应开关 3 的位置等待 直到开关 5 为空 而在 B1B2 段上的脉冲信号在小车进入 感应开关 4 以前一直保持和 AB1 段的相同 即 V1 的脉冲信号 而当小车感应开关 4 检测到小车 的时候 说明小车已完全进入速度交换段 B1B2 并且感应开关 4 将信号传送到中央控制柜中的 脉冲信号发生器上 脉冲信号器将 V1 速度的脉冲信号切换成 V2 速度的脉冲信号并加载到 B1B2 段上 这样当小车上的控制器接收到该脉冲信号后 小车的运行速度就从 V1 切换到了 V2 V2 的脉冲信号一直保持到小车被开关 5 检测到 说明小车已完全离开 B1B2 段 进入 B2C 段 这时 开关 5 再向中央控制柜中的脉冲发生器反馈一个信号 将加载在 B1B2 段的脉冲恢复到 V1 的脉 冲信号 小车除了在系统中以不同的速度运行外 根据生产工艺要求 小车上的载物架有升降或翻 转功能 现以小车的载物架在 EF 间翻转为例介绍其控制的实现 见图 2 在小车上安装有感 应开关 1 和 2 并且与小车上的控制器相连接 而在小车的运行线路 EF 上的 E 和 F 的位置分别 安装有感应片 当小车运行到 E 时 触发感应开关 1 并通过小车控制器启动翻转马达使载物 架开始翻转 翻转的角度由安装在马达输出轴上的角度编码器监控 当达到预设的角度时 角 度编码器同样将信号传送到小车控制器 使翻转马达停止运行 这时小车上的载物架将以一定 的翻转角度输送物件到位置 F 在位置 F 处的感应片将触发感应开关 2 并将信号传送给小车控 制器 并控制翻转马达将载物架向相反方向运转 翻转的角度同样由角度编码器监控 直到载 物架回到原点 并将信号反馈给控制器 使翻转马达停止运行 其中监控载物架的编码器可以 由两个限位开关代替 以达到监控载物架翻转角度的目的 对于小车上载物架的升降功能 其电气控制原理与翻转运动同理 运行状态监控运行状态监控 由于输送系统中同时有多台或几十台小车同时运行 为了维修方便和及时 我们需要知道 小车在输送线中的运行状态 有时一条输送线长达几百米 小车在任何一个地方发生故障就会引起整个输送线不能正常 运行 所以为了能及时发现小车发生故障的区域和具体故障原因 需要对小车在输送线的区域 和故障原因进行定义 从图 1 和图 2 中可知 每台小车上的控制器对小车的运行状态始终进行着监控 一旦小车 在输送线中发生故障 将由小车上的控制器发出一个故障脉冲 并通过电刷传送到电排 S2 通 常该排上是没有信号的 而根据输送线的功能和长短 对 S2 排进行必要的分割 以定义不同 的区域 并通过电缆再传送到中央控制柜的 PLC 中 这样就能在中央控制柜上显示出小车在哪 个区域发生了故障 并停止向该区域的输送线提供动力电源 这样 维修人员就能很快确定故 障区域 同时 小车上的控制器依靠内置的电源和预先设定在控制器上显示故障代码 以便维 修人员方便地知道具体的故障原因 快速排除故障 为了能有效降低信息传送量和 PLC 的信息处理量 由小车控制器检测到的各种故障被归纳 到一个故障脉冲信号后被加载到信号排 S2 上 所以在中央控制室只能显示在某区域段有小车发 生故障 而不能显示具体的故障原因 具体的故障原因需要到现场后 通过小车控制器才能知 道 为了最大限度地保证生产线的正常运行 当自行小车在输送线中每完成一个周期运行 空 载的小车将进入自动诊断站对小车的刹车距离 启动速度时间是否正常 电刷是否过度磨损以 及小车的接地等功能检测 如果检测结果为正常 则进入下一周期的运行 如果不正常 则自 动进