CN105480671A - 一种多条输送链同步控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多条输送链同步控制系统及其控制方法，包括：电动机驱动变频器、链节信号传感器、信号输入模块、中央控制器和网络通信接口；中央控制器接收经信号输入模块处理后的链节信号，获得各链条的运行速度，根据预先设定的各链条的电动机驱动变频器设定值及各链条的运行速度，形成控制指令；利用设置在各传动链轮上的链节信号传感器实时对链条运行速度进行检测，对于运行中各链条所产生的运行速度偏差通过中央控制器所发出的控制指令对所需调整的电动机驱动变频器进行闭环控制，实现了各输送链条输送速度的同步。本发明实现了各变频器的速度设定值准确不变，结构简单、实用，运行稳定、可靠，适应急停、运行故障等各种工况。

Description

一种多条输送链同步控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及输送链同步控制技术领域，具体涉及一种多条输送链同步控制系统及其控制方法，适用于所有需要物料同步输送的生产线，尤其是屠宰加工生产线，包含有多条长度不一的输送链，既需要前后工序输送链之间的同步，又需要同一工序并行工作输送链之间的同步。
背景技术
对于加工生产线输送链，一般采用变频器驱动输送链电动机，对输送链速度的控制归结为对变频器的控制。
现有技术中，对于输送链电动机驱动变频器的控制，一般是将变频器以模拟信号串联，采用模拟信号作为变频器速度设定值。
由于器件、环境温度变化和现场干扰等原因，用于控制各链条的变频器的速度设定模拟信号不可能完全一致，且存在漂移，故各变频器的速度设定值不可能保证准确不变；即便变频器的速度设定值实现了准确不变，由于异步电动机的特性影响、设备运行中负载的变化及链节、链轮的加工误差的影响，各输送链条的实际速度仍不能保持一致，时而需要人工调整干预。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的各输送链实际速度不能保持一致的缺陷，从而提供一种多条输送链同步控制系统及其控制方法。
一方面，本发明提供了一种多条输送链同步控制系统，所述系统包括：电动机驱动变频器，其与链条数量相同，用于控制各电动机的输出转速；
链节信号传感器，其安装于需同步的各链条的传动链轮旋转方向的外侧，用于采集各传动链轮运转时的链节信号；
信号输入模块，其与所述链节信号传感器连接，用于对所接收的链节信号进行数字滤波处理；
中央控制器，其接收经所述信号输入模块处理后的链节信号，获得各链条的运行速度,根据预先设定的各链条的电动机驱动变频器设定值及各链条的运行速度，形成控制指令；
网络通信接口，与所述电动机驱动变频器连接，接收所述中央控制器的控制指令，并将控制指令对应传输给各链条的电动机驱动变频器，控制各链条的输送速度。
所述链节信号传感器沿其旋转方向固定于所述传动链轮的齿顶处。
每个所述传动链轮上设有两个链节信号传感器，两所述链节信号传感器的安装间距小于传动链轮的齿宽和齿间距。
各所述链条均形成相同的对齐间距和相同的工位间距，所述对齐间距为各链条节距最小公倍数，所述工位间距为所述对齐间距的整数倍，且各链条长度为所述工位间距的整数倍。
所述链节信号传感器为接近开关或光电开关。
另一方面，本发明还提供了一种多条输送链同步控制方法，通过链节信号传感器获取各链条的链节信号；将各链条的链节信号传输给信号输入模块，并对链节信号进行数字滤波处理；通过中央控制器对所接收的各链节信号进行数据处理，获得各链条的运行速度，通过与预先设定的各链条的输送速度比较形成控制指令；将控制指令通过网络通信接口对应传输给各链条的电动机驱动变频器，控制各输送链条实现速度同步。
链节信号传感器通过对链条链齿通过数量的检测，获取链节通过数量的链节信号。
所述控制方法包括对具有相同链条节距的多条输送链条的同步控制和具有不同链条节距的多条输送链条的同步控制。
所述的对具有不同链条节距的多条输送链条的同步控制，其具体方法是：设定需同步的多条输送链条具有相同的对齐间距和工位间距，对齐间距采用各链条节距的最小公倍数表示；通过链节信号传感器检测到的链节信号获取各输送链条运行中所通过的链节数量；中央控制器根据各输送链条的链节通过数量计算所通过的对齐间距数量，并向对齐间距数量较大的输送链条的电动机驱动变频器发送控制指令，使其与其它输送链条的对齐间距数量保持一致。
所述控制方法还包括对各输送链条在停车产生回退时所导致的误同步控制，对输送链条停车回退的控制，通过在传动链轮的齿顶处设置两链节信号传感器，中央控制器根据两链节信号传感器所检测到的链节信号对输送链条是否发生停车回退做出判断，若链条发生停车回退，中央控制器通过减少此链条所通过的链节数量来计算链条的实际位移。
本发明技术方案，具有如下优点：
A.本发明采用数字通信技术，利用设置在各传动链轮上的链节信号传感器实时对链条运行速度进行检测，对于运行中各链条所产生的运行速度偏差通过中央控制器所发出的控制指令对所需调整的电动机驱动变频器进行闭环控制，实现了各输送链条输送速度的同步。
B.本发明为防止输送链条停车时产生的少许回退造成误动作，在每个传动链轮处设置了两个传感器，即传感器A和传感器B，此两个传感器间距应小于齿宽及齿间距，当输送链条发生停车回退时，中央控制器可对链条回退时所通过的链节数量进行删减，使其反映链条的真实位移，这样可避免停车时出现链条回退造成的误计数。
C.本发明可适用于链条节距不同的输送链条，结构简单、实用，运行稳定、可靠，适应急停、运行故障等各种工况，能保证各链条的同步。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的多条输送链同步运行的控制原理框图；
图2为图1链节信号传感器安装结构示意图；
图3为链条的对齐间距、工位间距及各链长度结构示意图。
附图标记说明：
1-链节信号传感器A；2-链节信号传感器B；3-信号输入模块；4-中央控制器；5-网络通信接口；6-电动机驱动变频器；7-传动链轮；8-链条。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种加工生产线多条输送链同步运行的自动控制系统，包括：电动机驱动变频器、链节信号传感器、信号输入模块、中央控制器和网络通信接口，其中的电动机驱动变频器与需要同步的输送链条数量相同，用于控制各电动机的输出转速；
链节信号传感器安装于需同步的各链条的传动链轮的旋转外侧，用于采集各传动链轮运转时的链节信号；信号输入模块与链节信号传感器连接，用于对所接收的链节信号进行数字滤波处理；
中央控制器接收经信号输入模块处理后的链节信号，获得各链条的运行速度，并对预先设定的各链条的电动机驱动变频器设定值及各链条的实际运行速度进行比较，若出现不一致的情况，中央控制器会对电动机驱动变频器发送控制指令；
网络通信接口与电动机驱动变频器连接，接收中央控制器的控制指令，并将控制指令对应传输给各链条的电动机驱动变频器，控制各链条的输送速度。当某一输送链条的实际运行速度与之前预先设定的输送速度存在差异时，通过中央控制器即可获得这一信息，中央控制器向用于控制这一输送链条的电动机驱动变频器发送控制指令，采用实时闭环控制，实现对各链条的同步控制。
如图2所示，本发明中的链节信号传感器1、2沿旋转方向固定于传动链轮7的齿顶处，为了防止停车时出现链条回退造成的误计数。在需同步的每个链条8的传动链轮7处安装两个链节信号传感器，即链节信号传感器A1和链节信号传感器B2，两链节信号传感器的安装距离应满足下面条件：
c＜min(a,b)
其中，c－两个传感器的安装间距，b－齿宽，a－齿间距。
上述公式中每个传动链轮7上设有两个链节信号传感器1、2，两链节信号传感器1、2的间距小于传动链轮7的齿宽b和齿间距a。
本发明中采用两个链节信号传感器，当出现停车回退时，中央控制器可以根据所检测到的两链节信号的“先/后”来区分“进/退”，并进行相应的“加/减”计数，计数值实时反映链条的位移。
其中工位间距、对齐间距和各链条8长度的设计如图3所示，图3中的chain1和chain2为链条节距和链条长度均不同的两条输送链条，它们之间满足下面公式，
d＝[a1，a2]；e/d＝n1；b1/e＝n2；b2/e＝n3；(d为a1、a2的最小公倍数，n1，n2，n3为正整数)
其中，a1－chain1的链条节距，a2－chain2的链条节距，e－工位间距，d－对齐间距，b1－chain1的链条长度，b2－chain2的链条长度。
图3中各链条均形成相同的对齐间距d和工位间距e，对齐间距d为各链条节距的最小公倍数长度，工位间距e为对齐间距d的整数倍，且各链条长度为工位间距e的整数倍。
图3中的各参数之间存在如下关系：
d＝3*a2＝2*a1；e＝n*d＝3n*a2＝2n*a1；其中n为正整数。
图1中的链节信号传感器1、2用于采集各链条的链节信号，并将采集的链节信号传输给信号输入模块2，链节信号传感器1、2采用E2B-M18KS08-WP-B12M型等接近开关或光电开关。
信号输入模块3采用6ES7521-1BH00-0AB0型等数字量输入模块。
中央控制器对所接收的各链条的链节信号进行分析、处理，给出各链条的控制指令，并传输给网络通信接口5，中央控制器4采用6ES7513-1AL00-0AB0型等中央处理单元；网络通信接口5将各链条的控制指令传输给电动机驱动变频器6，网络通信接口5采用6ES7513-1AL00-0AB0型等中央处理单元内置PROFINET接口或6ES7541-1AB00-0AB0型等独立通信模块；
电动机驱动变频器6驱动需要同步运行的各条链的电动机，电动机驱动变频器6采用SINAMICSG120CU240E-2PN型等具备网络通信接口5的变频器。
另外，本发明还提供了一种加工生产线多条输送链同步运行的自动控制方法，通过链节信号传感器获取各链条的链节信号；将各链条的链节信号传输给信号输入模块，并对链节信号进行数字滤波处理；通过中央控制器对所接收的各链节信号进行数据处理，获得各链条的运行速度，通过与预先设定的各链条的输送速度比较形成控制指令；将控制指令通过网络通信接口对应传输给各链条的电动机驱动变频器，控制各链条输送速度实现同步。
链节信号传感器通过对链条链齿通过数量的检测，获取链节通过数量的链节信号。其中对多条输送链的同步控制方法包括对具有相同链条节距的多条输送链条的同步控制和具有不同链条节距的多条输送链条的同步控制。其中对具有不同链条节距的多条输送链条的同步控制，其具体方法是：首先设定需同步的多条输送链条，使其具有相同的对齐间距和工位间距，且均通过链条节距的整数倍表示，当然，这里的工位间距为对齐间距的整数倍，而各链条长度需为工位间距的整数倍；通过链节信号传感器检测到的链节信号获取各输送链条运行中所通过的链节数量；中央控制器根据各输送链条的链节通过数量计算所通过的对齐间距数量，并向对齐间距数量较大的输送链条的电动机驱动变频器发送控制指令，使其与其它输送链条的对齐间距数量相同。本发明中采用对齐间距，使链条在输送过程中可实现多次对齐检测，使各链条的输送偏差更小、运行更平稳连续。
本发明通过对加工生产线多条输送链条同步运行的自动控制，适用于所有需要物料同步输送的生产线，尤其是屠宰加工生产线，包含有多条长度不一的输送链条，既需要前后工序输送链条之间的同步，又需要同一工序并行工作输送链条之间的同步，结构简单、实用，运行稳定、可靠，适应急停、运行故障等各种工况。当然，本发明的控制方法还适用于链条节距不同的输送链条间的同步运行。
具体的纠正各输送链条不同步方法如下：
需要同步运行的所有链条均通过各自的链节信号传感器获得运行时所经过的链节数量，并计算各链条的对齐间距数量是否相同，当链条所经过的对齐间距数量存在差异时，需要调节对齐间距数量较大的链条，使其链条要“稍等”一下，待各链条均“赶上”(计数值一致)后再继续运行。这里向需要调整的电动机驱动变频器发送控制指令，使其减速，链条并不停下。
另外，本发明还包括对各输送链条在停车产生回退时所导致的误同步控制，其具体方法是：通过在传动链轮的齿顶处设置两链节信号传感器，中央控制器根据两链节信号传感器所检测到的链节信号对输送链条是否发生停车回退做出判断，若链条发生停车回退，中央控制器通过减少此链条所通过的链节数量来计算链条的实际位移，有效防止了停车回退可能产生的误计数及其导致的“误同步控制”。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种多条输送链同步控制系统，其特征在于，所述系统包括：电动机驱动变频器，其与链条数量相同，用于控制各电动机的输出转速；
链节信号传感器，其安装于需同步的各链条的传动链轮旋转方向的外侧，用于采集各传动链轮运转时的链节信号；
信号输入模块，其与所述链节信号传感器连接，用于对所接收的链节信号进行数字滤波处理；
中央控制器，其接收经所述信号输入模块处理后的链节信号，获得各链条的运行速度,根据预先设定的各链条的电动机驱动变频器设定值及各链条的运行速度，形成控制指令；
网络通信接口，与所述电动机驱动变频器连接，接收所述中央控制器的控制指令，并将控制指令对应传输给各链条的电动机驱动变频器，控制各链条的输送速度。
2.根据权利要求1所述的多条输送链同步控制系统，其特征在于，所述链节信号传感器沿其旋转方向固定于所述传动链轮的齿顶处。
3.根据权利要求2所述的多条输送链同步控制系统，其特征在于，每个所述传动链轮上设有两个链节信号传感器，两所述链节信号传感器的安装间距小于传动链轮的齿宽和齿间距。
4.根据权利要求3所述的多条输送链同步控制系统，其特征在于，各所述链条均形成相同的对齐间距和相同的工位间距，所述对齐间距为各链条节距的最小公倍数长度，所述工位间距为对齐间距的整数倍，且各链条长度为所述工位间距的整数倍。
5.根据权利要求1-4任一所述的多条输送链同步控制系统，其特征在于，所述链节信号传感器为接近开关或光电开关。
6.一种多条输送链同步控制方法，其特征在于，通过链节信号传感器获取各链条的链节信号；将各链条的链节信号传输给信号输入模块，并对链节信号进行数字滤波处理；通过中央控制器对所接收的各链节信号进行数据处理，获得各链条的运行速度，通过与预先设定的各链条的输送速度比较形成控制指令；将控制指令通过网络通信接口对应传输给各链条的电动机驱动变频器，控制各输送链条实现速度同步。
7.根据权利要求6所述的多条输送链同步控制方法，其特征在于，链节信号传感器通过对链条链齿通过数量的检测，获取链节通过数量的链节信号。
8.根据权利要求7所述的多条输送链同步控制方法，其特征在于，所述控制方法包括对具有相同链条节距的多条输送链条的同步控制和具有不同链条节距的多条输送链条的同步控制。
9.根据权利要求8所述的多条输送链同步控制方法，其特征在于，所述的对具有不同链条节距的多条输送链条的同步控制，其具体方法是：设定需同步的多条输送链条具有相同的对齐间距，且采用各链条节距的最小公倍数长度表示；通过链节信号传感器检测到的链节信号获取各输送链条运行中所通过的链节数量；中央控制器根据各输送链条的链节通过数量计算所通过的对齐间距数量，并向对齐间距数量较大的输送链条的电动机驱动变频器发送控制指令，使其与其它输送链条的对齐间距数量保持一致。
10.根据权利要求7所述的多条输送链同步控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括对各输送链条在停车产生回退时所导致的误同步控制，其具体方法是：通过在传动链轮的齿顶处设置两链节信号传感器，中央控制器根据两链节信号传感器所检测到的链节信号对输送链条是否发生停车回退做出判断，若链条发生停车回退，中央控制器通过减少此链条所通过的链节数量来计算链条的实际位移。
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