CN104843228A

CN104843228A - 一种基于快速理料系统的控制算法

Info

Publication number: CN104843228A
Application number: CN201510029111.XA
Authority: CN
Inventors: 薄祥留
Original assignee: Suzhou Che Chuan Industry Control Automation Co Ltd
Current assignee: Suzhou Che Chuan Industry Control Automation Co Ltd
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2035-01-21
Also published as: CN104843228B

Abstract

本发明公开了一种基于快速理料系统的控制算法，包括步骤一：判断伺服控制系统是增量式编码器伺服系统则进行步骤二，是绝对值式编码器伺服系统则进行步骤三；步骤二：调用确定系统原点子算法，开始查找原点；步骤三：确认是否触发装置行进触发信号，如果已经触发则进行步骤四；步骤四：调用预估位置迭代算法进行行进位置预估；步骤五：调用确定行进位置子算法，得出单元理料装置的确切行进位置；步骤六：单元理料装置启动行进步骤。该发明通过快速理料装置和包装设备的配套使用直接的让用户缩减了用工成本、提高了工作效率、也降低了工人的劳动强度、降低了因人为接触产品等因素造成的质量问题，经济效益显著。

Description

一种基于快速理料系统的控制算法

技术领域

本发明涉及机械包装行业，特别涉及一种基于快速理料系统的控制算法，以用于机械包装行业的快速理料装置的高效理料控制，提高理料效率以满足前序生产与后序包装工序之间的高效衔接，提高生产效率。

背景技术

国外包装机械的发展有上百年的历史，而我国的包装机械起步较晚，依托于食品、医药、啤酒饮料、烟草等快速消费品行业的需求，经过30多年的发展，包装机械虽然发展趋势还不错，但是总体水平还是要比国际水平落后很多。

国内包装机械行业发展现状：

1、国内市场上低水平的包装机械占有较大的市场面额，那些档次高的包装机械由于价格较贵反而没有市场，这样很不利于整个行业产品的升级换代；

2、这些低水平机械产品一般只适用于小规模生产，投资成本低，给食品生产者制造假冒伪劣创造了条件，且生产条件无法保证，对人们的健康安全构成了潜在的危害；

3、我国的包装机械基本停留在测试仿制阶段，自行开发能力弱，缺少科研生产基地，且配套数量少，缺少高精度和大型化产产品，不能满足市场需求；

4、产品性能低，稳定性和可靠性差、外观造型不美观、表面处理粗糙，许多元器件质量差，寿命短、可靠性低，影响了整体产品的质量。

尽管如此，包装机械的可挖掘并推广的市场依然十分巨大，加上国内的劳动力成本逐年增加，用户对包装机械的个性化、自动化需求更加迫切。

国内包装机械行业的发展趋势：

1、增加包装机械的技术含量，将更多的先进技术应用到包装机械上，如远距离遥控技术(包括监控)、步进电机技术、信息处理技术等，把更多的新技术结合到包装机械上，从而提高机械性能；提高包装机械的自动化程度，以提高生产效率；

2、包装机械零部件生产专业化，提高包装机械加工和整个包装系统的通用能力，采用计算机仿真技术，缩短包装机械的设计周期及新产品开发周期；

3、淘汰掉市场上一些低效高耗、低档次、低附加值、劳动密集型的产品，开发生产高效低耗、产销对路的大型成套设备和高新技术产品，朝人性化的需求发展，适应产品变化，设计出具有良好柔性和灵活性的设备；

4、包装机械产品要趋向精致化与多元化，要朝着产品多功能与单一高速的两极化方向发展，包装趋向多样化、多用途发展，增强成套供应能力。

综述以上现状与趋势，30多年来国内包装设备生产厂家都以生产、销售单机为主，高技术智能化单机虽然能在某个环节上提高产品的生产效率及质量，但基于流水线的生产时，中间周转理料环节的效能较低依然限制了其余工序的效能的提高，存在后序或前序设备由于中间理料环节不顺畅而不能发挥其高技术智能化生产效能，从而存在严重的资源浪费，且严重影响了整体生产效率，即使新的高精尖端设备的投入也不能给用户提供更多的价值。虽然后续针对上述流水线生产而开发了相应的中间周转及理料设备以完成生产设备的衔接，但由于不能通过有效的智能控制及时处理前后任意工序的误差而仍然导致生产线的断裂，需要通过多次反复的人工检修调节才能恢复正常生产，但不能从根本上解决上述问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于快速理料系统的控制算法，其用于包装生产线的上游设备与下游设备的节拍协调、提高工作效率使用，即将上游设备生产、输送过来的规则排序或不规则排序的袋装、灌装、瓶装、盒装、裸装、颗粒状等物料，进行有序的、单个的整理、收集，进而有序的、单个的或整体的输送至下游设备，其具体实现是通过控制算法的精确控制，使快速理料系统能够有效地的衔接前后工序的生产设备，可以更有效的发挥前后工序高精尖端设备的效能，从而整体上提高生产流水线的生产效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于快速理料系统的控制算法，

其中，快速理料系统包括至少两个单元理料装置，以及用于控制所述单元理料装置的伺服控制系统；

控制算法包括：

步骤一：启动伺服控制系统后，首先判断伺服控制系统是增量式编码器伺服系统或绝对值式编码器伺服系统，如果是增量式编码器伺服系统则进行步骤二，如果是绝对值式编码器伺服系统则进行步骤三；

步骤二：调用确定系统原点子算法，所述单元理料装置开始查找原点；

步骤三：确定系统原点后，确认是否触发装置行进触发信号，如果已经触发则进行步骤四，如果未触发则重新触发；

步骤四：调用预估位置迭代算法，对所述单元理料装置的行进位置进行预估，以避免所述单元理料装置之间出现撞机风险；

步骤五：调用确定行进位置子算法，通过计数得出所述单元理料装置的确切行进位置；

步骤六：在确定好所述单元理料装置的确切行进位置后，所述单元理料装置启动行进步骤。

其中，所述单元理料装置包括传动装置、驱动设备、进料装置及出料装置；

所述传动装置包括主动轮、从动轮，以及连接所述主动轮与从动轮的传送带，所述传送带上沿转动圆周方向设置有至少一个料槽，所述主动轮与所述驱动设备连接；

所述驱动设备连接至所述控制系统；

其中，所述主动轮为与驱动设备进行带键槽式、顶丝式咬合的轮盘，一般采用齿轮式链轮、同步带轮等；所述从动轮为无动力源的轮盘，一般采用齿轮式链轮、同步带轮、光轴等，且多个所述单元理料装置的主动轮可以设置在同侧，也可以设置在不同侧，视具体情况安装；所述传送带为将所述主动轮和从动轮链接在一起的部件，一般采用链条、同步带等；所述料槽为用于暂时存放物料的器具，其安装在传送带上，且其分布所占用传送带的长度应小于传送带的周长，一般采用螺丝、强力胶等安装方式，且料槽的个数根据工艺生产情况而确定，即根据生产线的节拍、整理物料的个数和方式等确定；此外，还可以设置涨紧轮，即将传送带张紧的装置，可以酌情选用、改进，一般采用齿轮式链轮、同步带轮、光轴等；

所述驱动设备为动力源，应为具备精确定位功能的电机，为了增大扭矩，其一般还会加装减速机，一般采用以下几种设备：⑴带增量式编码器的伺服电机；⑵带绝对值式编码器的伺服电机；⑶具备伺服定位功能、带增量式编码器的变频器和电机；⑷具备伺服定位功能、带绝对值式编码器的变频器和电机；

所述进料装置为用于将上游设备生产的物料输送至料槽的装置，其一般采用高速皮带、气缸推料、气缸下料等方式，可以根据情况酌情选用、改进；

所述出料装置为用于将料槽的物料输送至下游设备的装置，其一般采用气缸推料、气缸下料等方式，可以根据情况酌情选用、改进。

其中，所述进料装置用于连接上游设备与所述单元理料装置；

所述出料装置用于连接所述单元理料装置与下游设备。

其中，在调用所述预估位置迭代算法及确定行进位置子算法时，如果所述伺服控制系统出现控制存储位置的寄存器溢出的现象，则调用位置变换子算法，以进行相应的位置变换，即：判断所述单元理料装置变换后的当前位置数值＝当前的位置数值-((当前的位置数值/所述单元理料装置运行一周的长度)×所述单元理料装置运行一周的长度)是否大于等于零，如果是则变换后的当前位置数值＝当前的位置数值，如果否则当前的位置数值＝变换后的当前位置数值+所述单元理料装置运行一周的长度。

其中，所述确定系统原点子算法的步骤包括：所述单元理料装置同时启动查找原点，当其中一个所述单元理料装置完成原点查找后，其立即按照原点搜索速度和原点搜索方式的方向继续向前运行；当其余所述单元理料装置完成原点查找后，即完成确定系统原点；所述原点搜索速度是所述单元理料装置的原点高速等于原点低速时的速度，所述原点搜索方式为运动的反方向搜索或者运动的同方向搜索。

其中，所述预估位置迭代算法的步骤包括：

(1)首先预估每个所述单元理料装置的可_行进位置，然后同步进行如下操作，即

①调用位置变换子算法，判断设定好的当前的位置数值等于其中一个所述单元理料装置的当前_位置，则继续调用位置变换子算法，通过位置变换确保任意所述单元理料装置的当前_位置等于设定好的当前的位置数值，则完成位置变换子算法调用，进入下一步骤；

②判断其中一个所述单元理料装置的将_行进位置减去所述料槽的长度后是否大于等于零，如果是则(当前位置减去所述料槽长度的数值)＝(将_行进位置减去所述料槽的长度)，如果否则(当前位置减去所述料槽长度的数值)＝(将_行进位置减去所述料槽的长度)+所述单元理料装置运行一周的长度，然进入下一步骤；

(2)在完成位置变换子算法调用及确定当前位置减去所述料槽长度的数值后，同步进行如下操作，即

①判断其中一个所述单元理料装置的将_行进位置是否大于等于其当前_位置，如果是则该所述单元理料装置(将要到达位置减去其当前位置的增量)＝(将_行进位置减去当前_位置)，如果否则(将要到达位置减去其当前位置的增量)＝(将_行进位置减去当前_位置)+所述单元理料装置运行一周的长度，然进入下一步骤；

②判断其余任一所述单元理料装置当前位置减去料槽长度的数值是否大于等于①中其中一个所述单元理料装置的当前_位置，如果是则(①中所述单元理料装置可以到达位置减去其当前位置的增量)＝(其余任一所述单元理料装置的当前位置减去料槽长度的数值-①中所述单元理料装置的当前_位置)，如果否则(①中所述单元理料装置可以到达位置减去其当前位置的增量)＝(其余任一所述单元理料装置的当前位置减去料槽长度的数值-①中所述单元理料装置的当前_位置)+所述单元理料装置运行一周的长度，然进入下一步骤；

(3)判断①中所述单元理料装置的可以到达位置减去其当前位置的增量是否大于等于将要到达位置减去其当前位置的增量，如果是则该所述单元理料装置的可_行进位置＝将_行进位置，如果否则该所述单元理料装置的可_行进位置＝其余任一所述单元理料装置当前位置减去料槽长度的数值。

其中，为避免出现目标位置小于当前位置的现象，所述确定行进位置子算法包括：判断任一所述单元理料装置的可_行进位置是否大于等于当前的位置数值，如果是则所述单元理料装置实际要行进的位置＝可_行进位置，如果否则所述单元理料装置实际要行进的位置＝(可_行进位置-当前的位置数值)+所述单元理料装置运行一周的长度。

通过上述技术方案，本发明提供的一种基于快速理料系统的控制算法，其涉及的快速理料系统是配套包装机械(装盒机、枕包机、热缩机、灌装机、开封箱机等机械设备)连线使用的，把整个包装环节上的包装机械集成组装，优化提高用户的包装工作，具体适用于制药的袋装片状产品、日化瓶管装产品、食品盒装瓶装产品的理料工作，通过单独的快速理料装置和包装设备的配套使用直接的让用户缩减了用工成本、提高了工作效率、也降低了工人的劳动强度、降低了因人为接触产品等因素造成的质量问题，经济效益显著；间接的配合了工厂规范生产管理和ERP系统完善等信息化办公的工作，对于工业产品包装生产工作是一种颠覆性的技术革命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图101为本发明实施例所公开的单个单元理料装置的进料状态结构示意图；

图102为本发明实施例所公开的单个单元理料装置的出料状态结构示意图；

图103为本发明实施例所公开的两个驱动设备不同侧的单元理料装置的结构示意图；

图104为本发明实施例所公开的两个驱动设备同侧的单元理料装置的结构示意图；

图105为本发明实施例所公开的三个驱动设备不同侧的单元理料装置的结构示意图；

图106为本发明实施例所公开的三个驱动设备同侧的单元理料装置的结构示意图；

图201为本发明实施例所公开的单元理料装置的运行状态象限示意图；

图202为本发明实施例所公开的单元理料装置的运行状态流程示意图；

图203为本发明实施例所公开的单元理料装置不同进料状态的结构示意图；

图204为本发明实施例所公开的单元理料装置不同进料状态的运行时序图；

图205为本发明实施例所公开的单元理料装置不同出料状态的结构示意图；

图206为本发明实施例所公开的单元理料装置不同出料状态的运行时序图；

图301为本发明实施例所公开的伺服控制系统的系统构架结构示意图；

图302为本发明实施例所公开的伺服控制系统的整体算法流程示意图；

图303为本发明实施例所公开的确定系统原点(零点)子算法的时序图；

图304及305为本发明实施例所公开的确定系统原点(零点)子算法的流程图；

图306为本发明实施例所公开的位置变换子算法的流程图；

图307、308及309为本发明实施例所公开的预估位置核心子算法流程图；

图310、311、312、313、314、315为本发明实施例所公开的具有两个单元理料装置时的预估位置核心子算法流程图；

图316、317、318、319、320、321、322、323为本发明实施例所公开的具有三个单元理料装置时的预估位置的迭代算法流程图；

图324为本发明实施例所公开的确定行进位置子算法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

由于控制算法是基于快速理料系统实现的，因此首先需要对快速理料系统进行完整说明，即系统完整的说明快速理料装置的机械结构：

本发明的快速理料系统为组合式构造，需将多个“单元理料装置”组合起来方可实现快速理料功能；

首先对“单元理料装置”进行阐述。

“单元理料装置”如图101、图102所示，其构成为：

1、传动装置：

⑴主动轮，即和驱动设备进行带键槽式、顶丝式咬合的轮盘，其一般采用齿轮式链轮、同步带轮等；

⑵从动轮，即无动力源的轮盘，其一般采用齿轮式链轮、同步带轮、光轴等；

⑶传送带，即将主动轮和从动轮链接在一起的部件，其一般采用链条、同步带等；

⑷料槽，即用于暂时存放物料的器具，其安装在传送带上，且其分布所占用传送带的长度应小于传送带的周长，其一般采用螺丝、强力胶等安装方式，且料槽的个数根据工艺生产情况而确定，即根据生产线的节拍、整理物料的个数和方式等确定；

⑸涨紧轮，即将传送带张紧的装置，可以酌情选用、改进，其一般采用齿轮式链轮、同步带轮、光轴等；

2、驱动设备：其为动力源，应为具备精确定位功能的电机，为了增大扭矩，其一般还会加装减速机；

一般采用以下几种设备：

⑴带增量式编码器的伺服电机；

⑵带绝对值式编码器的伺服电机；

⑶具备伺服定位功能、带增量式编码器的变频器和电机；

⑷具备伺服定位功能、带绝对值式编码器的变频器和电机；

3、进料装置：即用于将上游设备生产的物料输送至料槽的装置，其一般采用高速皮带、气缸推料、气缸下料等方式，可以根据情况酌情选用、改进；

4、出料装置：即用于将料槽的物料输送至下游设备的装置，其一般采用气缸推料、气缸下料等方式，可以根据情况酌情选用、改进。

组合式装置实例：

因为本发明的快速理料系统为组合式构造，需将多个“单元理料装置”组合起来方可实现快速理料功能，组合方式有两个“单元理料装置”组合、大于等于三个“单元理料装置”组合的情况，具体根据工艺生产情况而确定，即根据生产线的节拍、整理物料的个数和方式等确定组合方式，下面对不同组合方式分别进行介绍说明。

1、两个“单元理料装置”的组合：

如图103所示，驱动设备是不同侧安装的，即：

“单元理料装置A”的主动轮和“单元理料装置B”的从动轮安装在同一侧；

“单元理料装置A”的从动轮和“单元理料装置B”的主动轮安装在同一侧；

如图104所示，驱动设备是同侧安装的，即：

“单元理料装置A”的主动轮和“单元理料装置B”的主动轮安装在同一侧；

“单元理料装置A”的从动轮和“单元理料装置B”的从动轮安装在同一侧。

如图103及104，不论驱动设备是否同侧安装，以每个“单元理料装置”具有五个料槽为例，则每个“单元理料装置”上需等间距安装六个挡板以形成五个料槽，且每个挡板的长度均等长并等于两个“单元理料装置”组合后的宽度，即两个“单元理料装置”共需十二个挡板以形成十个料槽，其中六个挡板的一端等间距固定在“单元理料装置A”的传送带上，另一端悬空在“单元理料装置B”的传送带上；另外六个挡板的一端等间距固定在“单元理料装置B”的传送带上，另一端悬空在“单元理料装置A”的传送带上；“单元理料装置A”和“单元理料装置B”上的挡板依据理料节拍错开一定间距设置并同步转动以防止撞车。

工作时，首先，进料装置依次将物料送入“单元理料装置A”的五个料槽，然后“单元理料装置A”的五个料槽快速移动至出料装置处，同时“单元理料装置B”的五个料槽移动至进料装置处进料以防止进料装置进行空动作；待“单元理料装置A”中五个料槽出料完毕，同时“单元理料装置B”的五个料槽进料完毕，驱动装置驱动“单元理料装置A”的五个料槽快速移动至进料装置处进料，并驱动“单元理料装置B”的五个料槽快速移动至出料装置处出料；如此往复循环并按照设定的节拍进行快速理料。

2、大于等于三个“单元理料装置”组合，本实施例只列出三个“单元理料装置”组合的示意图，三个以上“单元理料装置”的组合同理：

如图105所示，驱动设备是不同侧安装的：

“单元理料装置A/B/C”的主动轮和“单元理料装置A/B/C”的从动轮安装在同一侧；

“单元理料装置A/B/C”的从动轮和“单元理料装置A/B/C”的主动轮安装在同一侧；

上述驱动设备的两侧安装方式的组合是任意的，可以根据安装条件酌情修改；

如图106所示，驱动设备是同侧安装的：

“单元理料装置A/B/C”的主动轮和“单元理料装置A/B/C”的主动轮安装在同一侧；

“单元理料装置A/B/C”的从动轮和“单元理料装置A/B/C”的从动轮安装在同一侧。

如图105及106，不论驱动设备是否同侧安装，以每个“单元理料装置”具有五个料槽为例，则每个“单元理料装置”上需等间距安装六个挡板以形成五个料槽，且每个挡板的长度均等长并等于两个“单元理料装置”组合后的宽度，即三个“单元理料装置”共需十八个挡板以形成十五个料槽，其中六个挡板的一端等间距固定在“单元理料装置A”的传送带上，另一端悬空在“单元理料装置B”与“单元理料装置C”的传送带上；再六个挡板的中间等间距固定在“单元理料装置B”的传送带上，两端分别悬空在“单元理料装置A”与“单元理料装置C”的传送带上；另外六个挡板的一端等间距固定在“单元理料装置C”的传送带上，另一端悬空在“单元理料装置B”和“单元理料装置A”的传送带上；“单元理料装置A”、“单元理料装置B”和“单元理料装置C”上的挡板依据理料节拍错开一定间距设置并同步转动以防止撞车。

工作时，首先，进料装置依次将物料送入“单元理料装置A”的五个料槽，然后“单元理料装置A”的五个料槽快速移动至出料装置处，同时“单元理料装置B”的五个料槽移动至进料装置处进料以防止进料装置进行空动作，同时“单元理料装置C”的五个料槽同步移动并处于待命状态；待“单元理料装置A”中五个料槽出料完毕，同时“单元理料装置B”的五个料槽进料完毕，驱动装置驱动“单元理料装置A”的五个料槽快速移动并处于待命状态，并驱动“单元理料装置B”的五个料槽快速移动至出料装置处出料，同时驱动“单元理料装置C”的五个料槽快速移动至进料装置处进料；如此往复循环并按照设定的节拍进行快速理料。

实施例2：

本发明的快速理料系统主要用于包装生产线的上游设备与下游设备的节拍协调、提高工作效率使用，即将上游设备生产、输送过来的规则排序或不规则排序的袋装、灌装、瓶装、盒装、裸装、颗粒状等物料，进行有序的、单个的整理、收集，进而有序的、单个的或整体的输送至下游设备。

当“单元理料装置”运行时，依照一个固定的方向进行圆周运动，即按照逆时针或顺时针进行运动，正常工作时不改变运行方向，在排除故障、检修时方可不同方向运行。

“单元理料装置”的运行状态的划分，依据整体料槽处于的位置来进行划分，本实施例按照逆时针运行方式进行阐述，顺时针运行时同理。

本发明“单元理料装置”的运行状态如图201、202所示：

参考图201，其包括如下几种状态：

进料处状态：整体料槽的任一个料槽处于进料处；

进料处行进至出料处状态：整体料槽的全部料槽装满物料后，将移动至出料处；

出料处状态：整体料槽的任一个料槽处于出料处；

出料处行进至进料处状态：整体料槽的全部料槽释放完所有物料后，将移动至进料处；

“单元理料装置”依照上述四种状态循环往复运行，如图202所示；

具体的工作状态如下(按照三个料槽举例)：

1、进料处状态，参考图203所示的进料工作状态图，以及图204所示的运行时序图，并结合图203与204进行详细说明：

T0时刻：所有料槽位于一个不在进料处的位置；

T1时刻：第1个料槽达到进料处位置，可以进料；

T2时刻：第2个料槽达到进料处位置，可以进料；

T3时刻：第3个料槽达到进料处位置，可以进料；

T1-T0时间：第1个料槽运行至进料处位置所需时间；

T1’-T1时间：第1个料槽处于进料处位置的停留时间；

T2-T1’时间：第2个料槽运行至进料处位置所需时间；

T2’-T2时间：第2个料槽处于进料处位置的停留时间；

T3-T2’时间：第3个料槽运行至进料处位置所需时间；

T3’-T3时间：第3个料槽处于进料处位置的停留时间；

定义：T1”＝T1’-T1；T2”＝T2’-T2；T3”＝T3’-T3；

这里：T1”不一定等于T2”或T3”；

T2”不一定等于T1”或T3”；

T3”不一定等于T1”或T2”；

定义：T21＝T2-T1’；T32＝T3-T2’。

这里：T21等于T32；这个时间也就确定本发明的“单元理料装置”的进料节拍，即能够适应上游设备生产速度的运行速率；

图204中的S0位置、S1位置、S2位置、S3位置没有一定的大小关系，只是便于理解才规定了大小关系。

2、出料处状态，参考图205所示的进料工作状态图，以及图206所示的运行时序图，并结合图205与206进行详细说明：

T0时刻：所有料槽位于一个不在出料处的位置。

T1时刻：第1个料槽达到出料处位置，可以出料。

T2时刻：第2个料槽达到出料处位置，可以出料。

T3时刻：第3个料槽达到出料处位置，可以出料。

T1-T0时间：第1个料槽运行至出料处位置所需时间。

T1’-T1时间：第1个料槽处于出料处位置的停留时间。

T2-T1’时间：第2个料槽运行至出料处位置所需时间。

T2’-T2时间：第2个料槽处于出料处位置的停留时间。

T3-T2’时间：第3个料槽运行至出料处位置所需时间。

T3’-T3时间：第3个料槽处于出料处位置的停留时间。

定义：T1”＝T1’-T1；T2”＝T2’-T2；T3”＝T3’-T3。

这里：T1”不一定等于T2”或T3”；

T2”不一定等于T1”或T3”；

T3”不一定等于T1”或T2”；

定义：T21＝T2-T1’；T32＝T3-T2’。

这里：T21等于T32；这个时间也就确定本装置的出料节拍，即能够适应下游设备生产速度的运行速率；

图206中的S0位置、S1位置、S2位置、S3位置没有一定的大小关系，只是便于理解才规定了大小关系。

因为本发明的“单元理料装置”为组合式构造，需将多个“单元理料装置”组合起来方可实现快速理料功能，因此在运行时应防止相互撞机的风险，即需要确保“单元理料装置”的料槽之间具有足够的间距以避免互相影响。

实施例3：

本发明的控制系统具备精确定位功能，采用伺服控制系统，参考图301系统架构可采用：“增量式编码器伺服系统”或“绝对值式编码器伺服系统”，其中：

增量式编码器伺服系统：驱动设备的定位采用增量式编码器确定，在算法控制时，应先进行“查找原点”(即确定零点)子算法控制；

绝对值式编码器伺服系统：驱动设备的定位采用绝对值式编码器确定。

控制器可为：

⑴PLC可编程控制器

⑵运动控制器

⑶嵌入式控制器

⑷工业PC

驱动设备可为：

⑴带增量式编码器的伺服电机；

⑵带绝对值式编码器的伺服电机；

⑶具备伺服定位功能、带增量式编码器的变频器和电机；

⑷具备伺服定位功能、带绝对值式编码器的变频器和电机；

控制方式可为：控制器至驱动设备可以采用通讯或传统接线发脉冲两种方式中的一种或两种；

基于上述伺服控制系统，参考图302，本发明的控制系统整体算法包括如下步骤：

步骤五：调用确定行进位置子算法，通过计数得出所述单元理料装置的确切行进位置，以避免可能会出现的目标位置小于当前位置的现象；

实施例4，确定系统原点子算法：

由于本发明快速理料系统的控制算法是建立在一个绝对坐标系内的，因此确定系统原点(零点)至关重要。

本发明快速理料系统的控制系统可以分为增量式编码器伺服系统和绝对值式编码器伺服系统两种，其中，由于增量式编码器在掉电后无记忆功能，所以采用增量式编码器伺服系统时，应先执行查找原点的步骤。

这里以两个“单元理料装置”的组合为例，分别定义为“单元理料装置X”、“单元理料装置Y”，大于等于三个的组合装置的查找原点方式同两个的组合装置一样。

组合装置上安装查找原点使用的传感器(光电开关或接近开关)作为原点信号或原点附近信号，数量等于“单元理料装置”的个数；

安装方式：皮带(链条)运动方向的垂直方向上，对称安装且处于同一垂直线；

其中，原点搜索方式：一般为运动的反方向搜索；另一种为运动的同方向搜索，可以避免减速机的齿轮间隙，但会增加程序控制时位移量的反逻辑问题，因此需酌情、适当选用相应的方式，但“单元理料装置X”与“单元理料装置Y”必需选用同一种原点搜索方式；

原点搜索速度：“单元理料装置X”与“单元理料装置Y”的原点高速＝“单元理料装置X”与“单元理料装置Y”的原点低速；

基于实施例3所述的控制系统整体算法及上述定义，确定系统原点(零点)子算法的步骤如下：

“单元理料装置X”与“单元理料装置Y”同时启动查找原点；当其中一个装置(“单元理料装置X”或“单元理料装置Y”)完成原点查找后，其立即按照原点搜索速度和原点搜索方式的方向继续向前运行(速度模式)；当另一个装置(“单元理料装置Y”或“单元理料装置X”)完成原点查找后，即完成确定系统原点(零点)。

确定系统原点(零点)子算法的时序图如图303：

其中，“单元理料装置X”：

t1-0：查找原点过程；

t2-t1：速度模式，跑速度以防止撞机；

其中，“单元理料装置Y”：

t2-0：查找原点过程。

确定系统原点(零点)子算法的流程图如图304、图305所示。

实施例5，位置变换子算法：

基于实施例3所述的控制系统整体算法，由于本发明的“单元理料装置”在运行时，其依照一个固定的方向进行圆周运动，即按照逆时针或顺时针进行运动，正常工作时不改变运行方向，所以在运行时就会出现控制器存储位置的寄存器溢出的现象；

为了避免上述问题，应进行相应的位置变换，此位置变换子算法应建立在已经确定了系统原点(零点)的基础上，即在一个绝对坐标系进行计算，因此，基于实施例4的确定系统原点子算法基础上，位置变换子算法的括如下步骤：

首先依据定义数据如下：

表301

然后基于表301的定义，以及参考图306，进行如下算法：

判断所述单元理料装置Ch_Size:＝Cu_Size-((Cu_Size/A_Size)×A_Size)或Ch_Size:＝Cu_Size-(Mod(Cu_Size，A_Size)×A_Size)是否大于等于零，如果是则Cu_Size:＝Ch_Size，如果否则Cu_Size:＝Ch_Size+A_Size。

实施例6，预估位置核心子算法：

由于本发明的快速理料系统为组合式构造，需将多个“单元理料装置”组合起来方可实现快速理料功能，组合方式有两个“单元理料装置”组合、大于等于三个“单元理料装置”组合两种情况，因此在运行时有撞机的风险，撞机风险主要是因为料槽是有一定数量及长度的，任意两个“单元理料装置”的料槽都不可以交错、重叠，而应该保持一定的距离；

为了避免撞机问题，应对相应的每个“单元理料装置”的行进位置进行预估，从而保证不会发生碰撞风险，在这里将其统称为“可_行进_位置”；

基于实施例2及图201，由于每个“单元理料装置”的“进料处状态”、“进料处行进至出料处状态”、“出料处状态”、“出料处行进至进料处状态”在一个绝对坐标系里都有确定的位置，在这里将其统称为“将_行进_位置”；

预估位置核心子算法应建立在已经确定了系统原点(零点)的基础上，即在一个绝对坐标系进行计算，因此，基于实施例4的确定系统原点子算法基础上，预估位置核心子算法的括如下步骤：

(1)首先对预估位置核心子算法定义数据如下：

表302

(2)参考预估位置核心子算法流程图如图307、308及309，其中图304、图305中的变量A_Size应赋予一个确定的数值，图309的变量F_Size应赋予一个确定的数值；然后预估每个“单元理料装置”的可_行进位置，然后同步进行如下操作，即

①调用实施例5、表301及图306所述的位置变换子算法，使Cu_Size:＝Y_Cu_Size，继续调用位置变换子算法，通过位置变换确保任意所述单元理料装置Y_Cu_Size:＝Cu_Size，则完成位置变换子算法调用，进入下一步骤；

②判断X_F_Size-F_Size是否大于等于零，如果是则X_Size_F:＝(X_F_Size-F_Size)，如果否则X_Size_F:＝(X_F_Size-F_Size)+A_Size，然进入下一步骤；

(3)在完成位置变换子算法调用及确定X_F_Size-F_Size后，同步进行如下操作，即

①判断X_Size_F是否大于等于Y_Cu_Size，如果是则Y_C_I:＝(X_Size_F-Y_Cu_Size)，如果否则Y_C_I:＝(X_Size_F-Y_Cu_Size)+A_Size，然进入下一步骤；

②判断Y_F_Size是否大于等于Y_Cu_Size，如果是则Y_F_I:＝(Y_F_Size-Y_Cu_Size)，如果否则Y_F_I:＝(Y_F_Size-Y_Cu_Size)+A_Size，然进入下一步骤；

(3)判断Y_C_I是否大于等于Y_F_I，如果是则Y_C_Size:＝Y_F_Size，如果否则Y_C_Size:＝X_Size_F。

实施例7，两个“单元理料装置”组合时的预估位置核心子算法：

这里两个“单元理料装置”分别定义“单元理料装置A”和“单元理料装置B”，由于在环形运动过程中，按照一定的方向运行(逆时针或顺时针)，所以“单元理料装置A”和“单元理料装置B”是交替在另一方之前的，因此算法不用考虑这一点也可实现。

预估位置的迭代算法定义数据如：

表303

同时定义：N＝“单元理料装置”的个数，Loop＝2N，因此，本实施中N＝2，则Loop＝1至4；

因此，基于实施例6及表302，并参考图310、311、312、313、314、315，本实施例预估位置核心子算法流程如下：

从Loop＝1开始计算，分别判断Loop＝1或2或3或4，并依据判断结果分别进行如下计算：

①当Loop＝1时，调用核心子算法，并使X_F_Size:＝A_F_Size、Y_F_Size:＝B_F_Size、Y_Cu_Size:＝B_Cu_Size且F_Size＝确定的数值，则继续调用核心子算法，直到T_C_Size:＝Y_C_Size则完成调用，此时SB_C_Size1:＝T_C_Size，则Loop:＝Loop+1，然后重新判断Loop＝1或2或3或4；

②当Loop＝2时，调用核心子算法，并使X_F_Size:＝B_F_Size、Y_F_Size:＝A_F_Size、Y_Cu_Size:＝A_Cu_Size且F_Size＝确定的数值，则继续调用核心子算法，直到T_C_Size:＝Y_C_Size则完成调用，此时SA_C_Size1:＝T_C_Size，则Loop:＝Loop+1，然后重新判断Loop＝1或2或3或4；

③当Loop＝3时，调用核心子算法，并使X_F_Size:＝SA_C_Size1、Y_F_Size:＝B_F_Size、Y_Cu_Size:＝B_Cu_Size且F_Size＝确定的数值，则继续调用核心子算法，直到T_C_Size:＝Y_C_Size则完成调用，此时SB_C_Size2:＝T_C_Size，则Loop:＝Loop+1，然后重新判断Loop＝1或2或3或4；

④当Loop＝4时，调用核心子算法，并使X_F_Size:＝SB_C_Size1、Y_F_Size:＝A_F_Size、Y_Cu_Size:＝A_Cu_Size且F_Size＝确定的数值，则继续调用核心子算法，直到T_C_Size:＝Y_C_Size则完成调用，此时SA_C_Size2:＝T_C_Size，则Loop:＝Loop+1，然后进入下一计算步骤⑤；

⑤判断是否SA_C_Size1:＝SA_C_Size2且SB_C_Size1:＝SB_C_Size2，如果是则A_C_Size:＝SA_C_Size2且B_C_Size:＝SB_C_Size2；如果否则SA_C_Size1:＝SA_C_Size2且SB_C_Size1:＝SB_C_Size2，则Loop:＝3，则重新判断Loop＝1或2或3或4以完成迭代计算。

实施例8，大于等于三个“单元理料装置”的组合：

这里将为三个时的“单元理料装置”分别定义为“单元理料装置A”、“单元理料装置B”、“单元理料装置C”，由于在环形运动过程中，按照一定的方向运行(逆时针或顺时针)，所以“单元理料装置A”、“单元理料装置B”或“单元理料装置C”是交替处于另两个装置之间的，因此算法不用考虑这一点也可实现。

对于大于三个“单元理料装置”组合的装置，算法一样，具体要分清其中任意三个装置的前后关系。

本实施例预估位置的迭代算法定义数据如：

表304

同时定义：N＝“单元理料装置”的个数，Loop＝2N，因此，本实施中N＝3，则Loop＝1至6；

基于实施例6及表302，并参考图316、317、318、319、320、321、322、323，本实施例预估位置的迭代算法流程如下：

从Loop＝1开始计算，分别判断Loop＝1或2或3或4或5或6，并依据判断结果分别进行如下计算：

①当Loop＝1时，调用核心子算法，并使X_F_Size:＝A_F_Size、Y_F_Size:＝B_F_Size、Y_Cu_Size:＝B_Cu_Size且F_Size＝确定的数值，则继续调用核心子算法，直到T_C_Size:＝Y_C_Size则完成调用，此时SB_C_Size1:＝T_C_Size，则Loop:＝Loop+1，然后重新判断Loop＝1或2或3或4或5或6；

②当Loop＝2时，调用核心子算法，并使X_F_Size:＝B_F_Size、Y_F_Size:＝C_F_Size、Y_Cu_Size:＝C_Cu_Size且F_Size＝确定的数值，则继续调用核心子算法，直到T_C_Size:＝Y_C_Size则完成调用，此时SC_C_Size1:＝T_C_Size，则Loop:＝Loop+1，然后重新判断Loop＝1或2或3或4或5或6；

③当Loop＝3时，调用核心子算法，并使X_F_Size:＝C_F_Size、Y_F_Size:＝A_F_Size、Y_Cu_Size:＝A_Cu_Size且F_Size＝确定的数值，则继续调用核心子算法，直到T_C_Size:＝Y_C_Size则完成调用，此时SA_C_Size1:＝T_C_Size，则Loop:＝Loop+1，然后重新判断Loop＝1或2或3或4或5或6；

④当Loop＝4时，调用核心子算法，并使X_F_Size:＝SA_C_Size1、Y_F_Size:＝B_F_Size、Y_Cu_Size:＝B_Cu_Size且F_Size＝确定的数值，则继续调用核心子算法，直到T_C_Size:＝Y_C_Size则完成调用，此时SB_C_Size2:＝T_C_Size，则Loop:＝Loop+1，然后重新判断Loop＝1或2或3或4或5或6；

⑤当Loop＝5时，调用核心子算法，并使X_F_Size:＝SB_C_Size1、Y_F_Size:＝C_F_Size、Y_Cu_Size:＝C_Cu_Size且F_Size＝确定的数值，则继续调用核心子算法，直到T_C_Size:＝Y_C_Size则完成调用，此时SC_C_Size2:＝T_C_Size，则Loop:＝Loop+1，然后重新判断Loop＝1或2或3或4或5或6；

⑥当Loop＝6时，调用核心子算法，并使X_F_Size:＝SC_C_Size1、Y_F_Size:＝A_F_Size、Y_Cu_Size:＝A_Cu_Size且F_Size＝确定的数值，则继续调用核心子算法，直到T_C_Size:＝Y_C_Size则完成调用，此时SA_C_Size2:＝T_C_Size，则Loop:＝Loop+1，然后进入下一步骤⑦；

⑦判断是否SA_C_Size1:＝SA_C_Size2且SB_C_Size1:＝SB_C_Size2且SC_C_Size1:＝SC_C_Size2，如果是则A_C_Size:＝SA_C_Size2且B_C_Size:＝SB_C_Size2且C_C_Size:＝SC_C_Size2；如果否则SA_C_Size1:＝SA_C_Size2且SB_C_Size1:＝SB_C_Size2且SC_C_Size1:＝SC_C_Size2，则Loop:＝4，则重新判断Loop＝1或2或3或4或5或6以完成迭代计算。

实施例9，确定行进位置子算法：

由于本发明的“单元理料装置”在运行时，依照一个固定的方向进行圆周运动，即按照逆时针或顺时针进行运动，正常工作时不改变运行方向，且系统控制是建立在一个绝对坐标系内的，所以在工作时应进行计数并在每个循环结束后调用确定行进位置子算法以重新确切行进位置。

此算法是建立在实施例4及图303、304、305已经确定了系统原点(零点)的基础上，即在一个绝对坐标系进行计算。

确定行进位置子算法定义数据如：

表306

基于实施例6-8的预估位置核心子算法，并参考图324，确定行进位置的算法流程如下：

判断C_Size是否大于等于Cu_Size，如果是则Ac_Size:＝C_Size，如果否则Ac_Size:＝(C_Size-Cu_Size)+A_Size。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种基于快速理料系统的控制算法，其特征在于，

快速理料系统包括至少两个单元理料装置，以及用于控制所述单元理料装置的伺服控制系统；

控制算法包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于快速理料系统的控制算法，其特征在于，所述单元理料装置包括传动装置、驱动设备、进料装置及出料装置；

所述驱动设备连接至所述控制系统。

3.根据权利要求2所述的一种基于快速理料系统的控制算法，其特征在于，所述进料装置用于连接上游设备与所述单元理料装置；所述出料装置用于连接所述单元理料装置与下游设备。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于快速理料系统的控制算法，其特征在于，在调用所述预估位置迭代算法及确定行进位置子算法时，如果所述伺服控制系统出现控制存储位置的寄存器溢出的现象，则调用位置变换子算法，以进行相应的位置变换，即：判断所述单元理料装置变换后的当前位置数值＝当前的位置数值-((当前的位置数值/所述单元理料装置运行一周的长度)×所述单元理料装置运行一周的长度)是否大于等于零，如果是则变换后的当前位置数值＝当前的位置数值，如果不否则当前的位置数值＝变换后的当前位置数值+所述单元理料装置运行一周的长度。

5.根据权利要求4所述的一种基于快速理料系统的控制算法，其特征在于，所述确定系统原点子算法的步骤包括：所述单元理料装置同时启动查找原点，当其中一个所述单元理料装置完成原点查找后，其立即按照原点搜索速度和原点搜索方式的方向继续向前运行；当其余所述单元理料装置完成原点查找后，即完成确定系统原点；所述原点搜索速度是所述单元理料装置的原点高速等于原点低速时的速度，所述原点搜索方式为运动的反方向搜索或者运动的同方向搜索。

6.根据权利要求5所述的一种基于快速理料系统的控制算法，其特征在于，所述预估位置迭代算法的步骤包括：

7.根据权利要求6所述的一种基于快速理料系统的控制算法，其特征在于，所述确定行进位置子算法包括：判断任一所述单元理料装置的可_行进位置是否大于等于当前的位置数值，如果是则所述单元理料装置实际要行进的位置＝可_行进位置，如果否则所述单元理料装置实际要行进的位置＝(可_行进位置-当前的位置数值)+所述单元理料装置运行一周的长度。