CN101837885B - 一种输料小车控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种输料小车控制系统及控制方法，所述系统由上位管理计算机、下位机、增量编码器、制动器、输料小车、变频器、钢丝绳卷筒、电机和减速器组成。所述方法如下：下位机实时采集增量编码器的脉冲信号，先保存脉冲信号状态，根据保存的脉冲信号状态、计数的倍率、脉冲信号的跳变顺序，决定计数器是进行加计数还是减计数，计数器的计数达到设定的小车的变速位、停车位时，下位机发出变速、停车指令，控制小车的运行。本发明采用三种倍率计数方式，控制精确。
Description
技术领域
本发明涉及各种往返式输料小车的检测和控制，尤其适合沥青混凝土搅拌站成品料输送小车的检测和控制。
背景技术
目前，沥青混凝土搅拌站成品料输送小车实时位置检测多用增量编码器，小车运行信号发出后，计数器开始计数，根据输料小车的上行、下行信号和计数判断输料小车的位置。此方法不能准确地监测输料小车的实时位置，因为，小车启动时的瞬间，输料小车出现了下滑，即输料小车上行命令发出后，制动器松开，同时计数器开始计数。此时，电机的牵引力矩还小于小车的反作用力，所以，出现了瞬间的下滑，然后上行。下滑时编码器产生的脉冲也认为是上行的脉冲并记入到计数器中，输料小车实际上并没有走这么长的距离。监测出现了误差，同样，输料小车制动时也出现类似的问题。
发明内容
本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种输料小车控制系统及控制方法。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
本发明一种输料小车控制系统，由上位管理计算机、下位机、变频器、电机和减速器、钢丝绳卷筒组成，上位管理计算机的输出端接下位机的输入端，下位机的输出端通过变频器接电机和减速器的输入端，电机和减速器的输出端通过钢丝绳卷筒与输料小车连接，
还包括增量编码器，所述下位机上还设置计数器，所述增量编码器设置于钢丝绳卷筒上，增量编码器的输出端接计数器的输入端。
优选地，所述增量编码器采用型号为EC58H15R-P6PR 0020的增量编码器。
优选地，所述变频器采用型号为CIMR-G7B4045的变频器。
优选地，所述下位机采用可编程控制器(PLC)。
输料小车控制系统的控制方法，采用上位管理计算机设置与控制输料小车有关的参数信号并下载到下位机中，所述有关的参数信号包括输料小车变速时计数器的设定值、输料小车停车时计数器的设定值以及计数倍率；采用下位机采集增量编码器输出脉冲信号至计数器中，计数器根据计数倍率进行计数得到输料小车实时位置信号，当输料小车运行时，则采用下位机输出小车运行信号依次经过变频器、电机和减速器、钢丝绳卷筒控制输料小车运行，同时下位机输出小车制动器松闸信号至输料小车制动器控制小车制动器松闸；当下位机计数器的输料小车实时位置信号大于所述输料小车变速时计数器的设定值时，则采用下位机输出小车变速信号依次经过变频器、电机和减速器、钢丝绳卷筒控制输料小车变速；当下位机计数器的输料小车实时信号大于所述输料小车停车时计数器的设定值时，则采用下位机停止输出小车运行信号依次经过变频器、电机和减速器、钢丝绳卷筒控制输料小车停车，同时下位机停止输出小车制动器松闸信号至输料小车制动器控制小车制动器制动。
优选地，采用下位机采集增量编码器的A、B两列脉冲信号，用于判断小车的运行方向，并判断增量编码器是否缺相：
若A信号正常，要检测B信号是否正常，可检测在A信号相邻的两次跳变之间，B信号是否有一次跳变，如没有检测到B信号变化，这判定B信号不正常，即出现了缺相现象，同理，可用此方法检测A信号是否正常；
在小车的运行轨迹内任选一点作为参考零点，设定小车上行计数器进行加计数，方向为正向，则小车下行计数器进行减计数，方向为反向。
优选地，所述计数倍率包括一倍、二倍和四倍率计数。
优选地，所述一倍率计数方法如下：正转时只取A信号的正跳变即上升延，每周期A信号只有一次正跳变，正跳变一次，计数器加1，每周期只计一个数即为一倍率计数；反转时只取B信号的正跳变即上升延，每周期B信号只有一次正跳变，正跳变一次，计数器减1。
优选地，所述二倍率计数方法如下：正转时只取A信号的正跳变和负跳变，每周期A信号只有两次跳变，每次跳变计数器加1，每周期计数器加两个数即为二倍率计数；反转时只取B信号的正跳变和负跳变，每周期B信号只有两次跳变，每次跳变计数器减1。
优选地，所述四倍率计数方法如下：正转时取A、B信号的正跳变和负跳变，每周期A、B信号共有四次跳变，每次跳变计数器加1，每周期计数器加四个数即为四倍率计数；反转时也取A、B信号的正跳变和负跳变，每周期A、B信号共有四次跳变，每次跳变计数器减1。
只需采集增量编码器的信号，就能判断小车的运行方向，判断增量编码器是否缺相，能选择所需要的计数倍率。
本发明采用根据增量编码器信号，用PLC编程，可实现三种倍率计数，控制精确。
附图说明
图1是本发明专利结构示意图。
图2是增量编码器的脉冲信号示意图。
图3是本发明专利具体实施流程图。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：
本发明由上位管理计算机、下位机可编程控制器(PLC)、增量编码器、制动器、输料小车、变频器。钢丝绳及卷筒、电机减速器组成。流程见附图1。上位机设置好与控制输料小车有关的参数，传送到下位机可编程控制器中，可编程控制器控制小车制动器松闸、并通过变频器控制输料小车的运行，此时编码器输出脉冲信号到可编程控制器计数器中，可编程控制器根据计数器的值判断小车的实时位置，控制小车变速、停车。
在附图2中，A、B为编码器的两路方波信号，其相位差为90°，利用增量编码器这一特性，不需要根据运行的正反向信号，即可判定小车的运行方向，还可设置缺相保护，设置一倍率计数、二倍率计数、四倍率计数。C为A和B异或得到的方波信号。即C＝AXOR B。C为增量编码器可达到最高分辨率时的方波信号。
假设A超前B 90°为正转，则B超前A 90°为反转。小车正转计数器取加法运算，小车反转计数器取减法运算。所以，通过判断计数器的值是不断增加还是减小就可以确定小车是正传还是反转。
小车运行的方向是正向还是反向、计数器取加法运算还是取减法运算由A、B跳变之前A、B的信号状态决定。
表1为一倍率计数的逻辑关系表。正转时只取A信号的正跳变(上升延)，每周期A信号只有一次正跳变，正跳变一次，计数器加1，每周期只计一个数即为一倍率计数。反转时只取B信号的正跳变(上升延)，每周期B信号只有一次正跳变，正跳变一次，计数器减1。
表1：一倍率计数的逻辑关系表
| A信号状态 | B信号状态 | 先跳变信号 | 倍率设置 | 计数器运算 | 小车运行方向 |
| 0 | 0 | A | 1 | +1 | 正向 |
| 0 | 0 | B | 1 | -1 | 反向 |
表2为二倍率计数的逻辑关系。正转时只取A信号的正跳变和负跳变，每周期A信号只有两次跳变，每次跳变计数器加1，每周期计数器加两个数即为二倍率计数。反转时只取B信号的正跳变和负跳变，每周期B信号只有两次跳变，每次跳变计数器减1。
表2：二倍率计数的逻辑关系表
| A信号状态 | B信号状态 | 先跳变信号 | 倍率设置 | 计数器运算 | 小车运行方向 |
| 0 | 0 | A | 2 | +1 | 正向 |
| 0 | 0 | B | 2 | -1 | 反向 |
| 1 | 1 | A | 2 | +1 | 正向 |
| 1 | 1 | B | 2 | -1 | 反向 |
表3为四倍率计数的逻辑关系。正转时取A、B信号的正跳变和负跳变，每周期A、B信号共有四次跳变，每次跳变计数器加1，每周期计数器加四个数即为四倍率计数。反转时也取A、B信号的正跳变和负跳变，每周期A、B信号共有四次跳变，每次跳变计数器减1。
表3：四倍率计数的逻辑关系表
| A信号状态 | B信号状态 | 先跳变信号 | 倍率设置 | 计数器运算 | 小车运行方向 |
| 0 | 0 | A | 4 | +1 | 正向 |
| 0 | 0 | B | 4 | -1 | 反向 |
| 0 | 1 | A | 4 | -1 | 反向 |
| 0 | 1 | B | 4 | +1 | 正向 |
| 1 | 0 | A | 4 | -1 | 反向 |
| 1 | 0 | B | 4 | +1 | 正向 |
| 1 | 1 | A | 4 | +1 | 正向 |
| 1 | 1 | B | 4 | -1 | 反向 |
判断编码器是否缺相的方法如下：
如图2所示，若A信号正常，要检测B信号是否正常，可检测在A信号相邻的两次跳变之间，B信号是否有一次跳变，如没有检测到B信号变化，这判定B信号不正常，即出现了缺相现象。同理，也可判定A信号是否正常。
上位计算机设置好控制小车有关的参数，如：小车变速时计数器的值，小车停车时计数器的值，采用一倍、二倍还是四倍率计数，设置好参数后，下载到下位机(PLC)。在小车的运行轨迹内任选一点作为参考零点，设定小车上行计数器进行加计数，方向为正向，则小车下行计数器进行减计数，方向为反向。
小车运行时，PLC实时采集增量编码器的A、B两列脉冲信号，先保存A、B两列脉冲信号状态，根据保存的A、B两列脉冲信号状态、计数的倍率、A、B两列脉冲信号的跳变顺序，决定计数器是进行加计数还是减计数，计数器的计数达到设定的小车的变速位、停车位时，下位机发出变速、停车指令，控制小车的运行，图3是本发明具体实施流程图。
Claims (10)
1.一种输料小车控制系统，由上位管理计算机、下位机、变频器、电机和减速器、钢丝绳卷筒组成，上位管理计算机的输出端接下位机的输入端，下位机的输出端通过变频器接电机和减速器的输入端，电机和减速器的输出端通过钢丝绳卷筒与输料小车连接，
其特征在于：还包括增量编码器，所述下位机上还设置计数器，所述增量编码器设置于输料小车上，增量编码器的输出端接计数器的输入端；采用上位管理计算机设置与控制输料小车有关的参数信号并下载到下位机中，所述有关的参数信号包括输料小车变速时计数器的设定值、输料小车停车时计数器的设定值以及计数倍率；采用下位机采集增量编码器输出脉冲信号至计数器中，计数器根据计数倍率进行计数得到输料小车实时位置信号，当输料小车运行时，则采用下位机输出小车运行信号依次经过变频器、电机和减速器、钢丝绳卷筒控制输料小车运行，同时下位机输出小车制动器松闸信号至输料小车制动器控制小车制动器松闸；当下位机计数器的输料小车实时位置信号大于所述输料小车变速时计数器的设定值时，则采用下位机输出小车变速信号依次经过变频器、电机和减速器、钢丝绳卷筒控制输料小车变速；当下位机计数器的输料小车实时信号大于所述输料小车停车时计数器的设定值时，则采用下位机停止输出小车运行信号依次经过变频器、电机和减速器、钢丝绳卷筒控制输料小车停车，同时下位机停止输出小车制动器松闸信号至输料小车制动器控制小车制动器制动；采用下位机采集增量编码器的A、B两列脉冲信号，用于判断小车的运行方向，并判断增量编码器是否缺相：
若A信号正常，要检测B信号是否正常，可检测在A信号相邻的两次跳变之间，B信号是否有一次跳变，如没有检测到B信号变化，这判定B信号不正常，即出现了缺相现象，同理，可用此方法检测A信号是否正常；
在小车的运行轨迹内任选一点作为参考零点，设定小车上行计数器进行加计数，方向为正向，则小车下行计数器进行减计数，方向为反向。
2.根据权利要求1所述的一种输料小车控制系统，其特征在于所述下位机采用可编程控制器(PLC)。
3.根据权利要求1所述的一种输料小车控制系统，其特征在于所述增量编码器采用型号为EC58H15R-P6PR 0020的增量编码器。
4.根据权利要求1所述的一种输料小车控制系统，其特征在于所述变频器采用型号为CIMR-G7B4045的变频器。
5.一种基于权利要求1的输料小车控制系统的控制方法，其特征在于：采用上位管理计算机设置与控制输料小车有关的参数信号并下载到下位机中，所述有关的参数信号包括输料小车变速时计数器的设定值、输料小车停车时计数器的设定值以及计数倍率；采用下位机采集增量编码器输出脉冲信号至计数器中，计数器根据计数倍率进行计数得到输料小车实时位置信号，当输料小车运行时，则采用下位机输出小车运行信号依次经过变频器、电机和减速器、钢丝绳卷筒控制输料小车运行，同时下位机输出小车制动器松闸信号至输料小车制动器控制小车制动器松闸；当下位机计数器的输料小车实时位置信号大于所述输料小车变速时计数器的设定值时，则采用下位机输出小车变速信号依次经过变频器、电机和减速器、钢丝绳卷筒控制输料小车变速；当下位机计数器的输料小车实时信号大于所述输料小车停车时计数器的设定值时，则采用下位机停止输出小车运行信号依次经过变频器、电机和减速器、钢丝绳卷筒控制输料小车停车，同时下位机停止输出小车制动器松闸信号至输料小车制动器控制小车制动器制动。
6.根据权利要求5所述的输料小车控制系统的控制方法，其特征在于：采用下位机采集增量编码器的A、B两列脉冲信号，用于判断小车的运行方向，并判断增量编码器是否缺相：
若A信号正常，要检测B信号是否正常，可检测在A信号相邻的两次跳变之间，B信号是否有一次跳变，如没有检测到B信号变化，这判定B信号不正常，即出现了缺相现象，同理，可用此方法检测A信号是否正常；
在小车的运行轨迹内任选一点作为参考零点，设定小车上行计数器进行加计数，方向为正向，则小车下行计数器进行减计数，方向为反向。
7.根据权利要求5所述的输料小车控制系统的控制方法，其特征在于：所述计数倍率包括一倍、二倍和四倍率计数。
8.根据权利要求7所述的输料小车控制系统的控制方法，其特征在于所述一倍率计数方法如下：正转时只取A信号的正跳变即上升延，每周期A信号只有一次正跳变，正跳变一次，计数器加1，每周期只计一个数即为一倍率计数；反转时只取B信号的正跳变即上升延，每周期B信号只有一次正跳变，正跳变一次，计数器减1。
9.根据权利要求7所述的输料小车控制系统的控制方法，其特征在于所述二倍率计数方法如下：正转时只取A信号的正跳变和负跳变，每周期A信号只有两次跳变，每次跳变计数器加1，每周期计数器加两个数即为二倍率计数；反转时只取B信号的正跳变和负跳变，每周期B信号只有两次跳变，每次跳变计数器减1。
10.根据权利要求7所述的输料小车控制系统的控制方法，其特征在于所述四倍率计数方法如下：正转时取A、B信号的正跳变和负跳变，每周期A、B信号共有四次跳变，每次跳变计数器加1，每周期计数器加四个数即为四倍率计数；反转时也取A、B信号的正跳变和负跳变，每周期A、B信号共有四次跳变，每次跳变计数器减1。
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