CN106020127B - 一种用于输送台车的高速滚床控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于输送台车的高速滚床控制系统及其控制方法，所述控制系统由滚床机械部分、可编程控制器、变频器、电动机、位置传感器、减速机、读码器以及编码尺组成。所述控制方法通过变频器以电动机的位置传感器所检测到的数据为数据源，对台车在滚床上的运行位置进行闭环控制，以实现根据台车当前在滚床上的位置不断调整台车运行的目标位置。本发明通过对台车在滚床上的输送位置进行闭环控制，进而实现了对台车进行高效、准确的输送。

Description

一种用于输送台车的高速滚床控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车制造技术领域，适用于汽车白车身的自动焊装过程，具体涉及一种用于输送台车的高速滚床控制系统及其控制方法。

背景技术

汽车的白车身焊装自动生产线上，广泛采用台车装载工件，应用滚床进行台车传输，为了保证台车在前进方向的定位精度，通常采用台车升降的方式来实现。但是，台车的升降增加了台车输送的工作时间，降低了自动生产线的工作效率。

现有技术的高速滚床技术方案中，《用于汽车生产线的高速滚床》(CN204384233U)，未实现对台车输送方向的位置精确控制；《一种用于高速滚床输送物料的控制系统及其输送方法》(CN103662733A)采用光电传感器检测到位信号来进行滚床的到位控制，仅是对到位位置进行控制，在运行的过程中未实现闭环控制，输送速度低，到位精度低。

滚床输送台车，滚床对台车驱动采用的是摩擦驱动方式，滚轮与台车存在位置的相对滑动，即使在驱动滚轮或电机上安装旋转位置传感器，也无法对台车进行精确的位置控制。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用于输送台车的高速滚床控制系统及其控制方法，以实现对台车进行高效、准确的输送。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

一种用于输送台车的高速滚床控制系统，由滚床机械部分、可编程控制器、变频器、电动机、减速机、读码器以及编码尺组成；

所述可编程控制器与变频器连接，所述变频器与电动机连接，变频器控制电动机内的电磁抱闸，进而控制电动机的运行；

所述电动机连接位置传感器，所述位置传感器与变频器连接；

所述电动机连接滚床机械部分的滚轮，在电动机与滚轮之间还安装有减速机；

所述编码尺安装在台车上；

所述读码器安装在滚床上，读码器与变频器连接，所述读码器将读取的编码尺信号传输给变频器，以检测台车在滚床上的位置。

一种用于输送台车的高速滚床控制系统，其中，所述位置传感器为光电编码器或旋转变压器。

一种用于输送台车的高速滚床控制系统，其中，所述编码尺沿台车的运行方向安装在台车上，所述编码尺是决定台车所处位置的尺形编码载体，且所述编码尺的长度与台车长度相匹配。

一种用于输送台车的高速滚床控制系统，其中，所述电动机内带电磁抱闸，电磁抱闸由与电动机连接的变频器控制。

一种用于输送台车的高速滚床控制系统，其中，所述滚床机械部分由多组滚床组成，每组滚床对应一组变频器、电动机、位置传感器、减速机和读码器，每一组变频器均分别与可编程控制器连接。

一种用于输送台车的高速滚床控制系统的控制方法，所述控制方法通过变频器以电动机的位置传感器所检测到的数据为数据源，对台车在滚床上的运行位置进行闭环控制，以实现根据台车当前在滚床上的位置不断调整台车运行的目标位置。

一种用于输送台车的高速滚床控制系统的控制方法，其中，台车从前部滚床输送到后部滚床的具体过程如下：

步骤1：台车离开前部滚床，设定目标位置为与电动机的当前位置的固定偏差值，如下式所示：

目标位置＝位置传感器当前位置±N

其中，电动机正向运行为+N，如果电动机反方向运行则为-N，N为任意常量；

步骤2：台车离开前部滚床后，台车将由后部滚床读码器读取编码尺的位置数据，确定台车已经离开前部滚床后，可编程控制器给前部滚床变频器运行停止的指令信号，前部滚床运行停止，前部滚床的电动机电磁抱闸吸合；

步骤3：台车进入后部滚床，后部滚床变频器通过后部滚床读码器检测台车编码尺数据，当后部滚床读码器未检测到编码尺时，则设定目标位置为与电机的当前位置固定偏差值，如下式所示：

目标位置＝位置传感器当前位置±N

其中，电动机正向运行为+N，如果电动机反方向运行则为-N，N为任意常量；

当后部滚床读码器检测到编码尺时，则设置闭环位置控制的目标为：

目标位置＝电动机当前位置±台车位置偏差量；

台车位置偏差值＝K×(编码尺目标值-编码尺当前值)

其中，K为换算系数，该换算系数为台车与滚床相对无滑动时，单位编码尺值对应的电机位置传感器的脉冲数；

步骤4：台车进入后部滚床停止后，此时，台车被输送到目标位置，变频器驱动后部滚床运行停止，后部滚床的电动机电磁抱闸吸合。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的技术方案对台车在滚床上的输送位置进行闭环控制，根据台车当前在滚床上的位置不断调整台车运行的目标位置，实现了滚床对台车更加精准、高效的传输。

附图说明

图1为本发明所述一种用于输送台车的高速滚床系统结构示意图；

图2为本发明所述一种用于输送台车的高速滚床系统中，变频器工作流程框图；

图3为本发明所述一种用于输送台车的高速滚床系统及其控制方法的具体工作过程示意图；

图中：

1-前部滚床读码器，2-台车，3-前部滚床，4-后部滚床，5-后部滚床读码器。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案做进一步说明，结合说明书附图，办发明的具体实施方式如下：

如图1所示，本发明公开了一种用于输送台车的高速滚床控制系统，所述系统由滚床机械部分(如：滚轮)、可编程控制器、变频器、电动机、电动机的位置传感器、减速机、读码器以及编码尺组成。

其中，所述可编程控制器与变频器采用现场工业总线连接，可编程控制器控制变频器的运行。所述变频器与电动机信号连接，变频器控制电动机内的电磁抱闸。所述电动机位置传感器，以检测电动机的运行位置状态，所述位置传感器的信号输出端接入所述变频器，位置传感器检测到的电机运行位置状态作为变频器位置控制的数据源。所述位置传感器为光电编码器或旋转变压器。

所述电动机的动力输出端连接滚床机械部分的滚轮，在电动机与滚轮之间还安装有减速机，以实现对电动机输出端速度的控制。

所述编码尺沿台车的运行方向安装在台车上，所述编码尺是决定台车所处位置的尺形编码载体，其在各个台车上的安装位置均一致，且所述编码尺的长度与台车长度相匹配，其等于或接近台车的长度。所述读码器安装在滚床的床身上，其信号输出端与变频器连接，所述读码器读取在滚床上被输送的台车上的编码尺信号，并将信号传输给变频器，以检测台车在滚床上的位置。

如图2所示，本发明还提供了如前所述的一种用于输送台车的高速滚床控制系统的控制方法。所述控制方法通过变频器以电动机的位置传感器所检测到的数据为数据源，对台车在滚床上的运行位置进行闭环控制，以实现根据台车当前在滚床上的位置不断调整台车运行的目标位置，其具体过程如下：

1、台车离开前部滚床，设定目标位置为与电动机的当前位置的固定偏差值，即远大于或远小于当前位置值的目标位置；如下式所示：

目标位置＝位置传感器当前位置±N

其中，电动机正向运行为+N，如果电动机反方向运行则为-N，N为任意常量；

目标位置不断调整，使目标位置始终与当前位置存在较大差异。虽然此处采用的是位置控制模式，但电动机的当前位置始终距离目标位置较远，电动机将持续以速度的上限值运行；

2、台车离开前部滚床后，台车将由后部的滚床上的读码器读取编码尺的绝对位置数据，通过比较的方法确定台车已经离开前部滚床后，可编程控制器给前部高速滚床的变频器一个运行停止的指令信号，前部滚床运行停止，前部滚床的电动机电磁抱闸吸合；

3、台车进入后部滚床，后部滚床的变频器通过后部滚床上的读码器检测台车编码尺数据，并以此作为可编程控制器判断来源；当后部滚床上的读码器未检测到编码尺时，则设定目标位置为与电机的当前位置固定偏差值，即远大于或远小于当前位置值的目标位置：

目标位置＝位置传感器当前位置±N；

当后部滚床上的读码器检测到编码尺时，则设置闭环位置控制的目标为：

目标位置＝电动机当前位置±台车位置偏差量；

台车位置偏差值＝K×(编码尺目标值-编码尺当前值)，其中，K为换算系数，该换算系数为台车与滚床相对无滑动时，单位编码尺值对应的电机位置传感器的脉冲数；

4、台车进入后部滚床停止后，此时，台车被输送到目标位置，变频器驱动后部滚床运行停止，停止后，后部滚床的电动机电磁抱闸吸合；

如图3所示，本发明方法的工作过程简述如下：

台车2从前部滚床3的位置A上输送到后部滚床4的位置D的过程中，可编程控制器给前部滚床3“台车离开”信号，并启动前部滚床的变频器，使其运行。当前电动机正向运行，前部滚床3的目标位置＝编码器当前位置+N；台车运行到位置C，可编程控制器判断来源于后部滚床4的变频器接收到的台车编码尺位置数据，此时确认台车已经离开前部滚床，可编程控制器给前部滚床3的变频器运行停止信号，前部滚床3运行停止；对于后部滚床4，在A位置时，可编程控制器给后部滚床4台车进入信号，变频器判断编码尺是否有效，在A位置到B位置阶段，编码尺无效，目标位置设定同前部滚床3，从B位置到D位置，后部滚床的变频器检测到编码尺有效，设置闭环位置控制的目标为：

目标位置＝电动机编码器当前位置+台车位置偏差值

台车位置偏差值＝K×(编码尺目标值-编码尺当前值)。

Claims (1)

1.一种用于输送台车的高速滚床控制系统的控制方法，所述高速滚床控制系统由滚床机械部分、可编程控制器、变频器、电动机、减速机、读码器以及编码尺组成；所述可编程控制器与变频器连接，所述变频器与电动机连接，变频器控制电动机内的电磁抱闸，进而控制电动机的运行；所述电动机连接位置传感器，所述位置传感器与变频器连接；所述电动机连接滚床机械部分的滚轮，在电动机与滚轮之间还安装有减速机；所述编码尺安装在台车上；所述读码器安装在滚床上，读码器与变频器连接，所述读码器将读取的编码尺信号传输给变频器，以检测台车在滚床上的运行位置，其特征在于：

所述控制方法通过变频器以电动机的位置传感器所检测到的数据为数据源，对台车在滚床上的运行位置进行闭环控制，以实现根据台车当前在滚床上的位置不断调整台车运行的目标位置；

台车从前部滚床输送到后部滚床的具体过程如下：

步骤1：台车离开前部滚床，设定目标位置为与电动机的当前位置的固定偏差值，如下式所示：

目标位置＝位置传感器当前位置±N

其中，电动机正向运行为+N，如果电动机反方向运行则为-N，N为任意常量；

步骤2：台车离开前部滚床后，台车将由后部滚床读码器读取编码尺的位置数据，确定台车已经离开前部滚床后，可编程控制器给前部滚床变频器运行停止的指令信号，前部滚床运行停止，前部滚床的电动机电磁抱闸吸合；

步骤3：台车进入后部滚床，后部滚床变频器通过后部滚床读码器检测台车编码尺数据，当后部滚床读码器未检测到编码尺时，则设定目标位置为与电动机的当前位置固定偏差值，如下式所示：

目标位置＝位置传感器当前位置±N

其中，电动机正向运行为+N，如果电动机反方向运行则为-N，N为任意常量；

当后部滚床读码器检测到编码尺时，则设置闭环位置控制的目标为：

目标位置＝电动机当前位置±台车位置偏差量；

台车位置偏差量＝K×(编码尺目标值-编码尺当前值)

其中，K为换算系数，该换算系数为台车与滚床相对无滑动时，单位编码尺值对应的电动机位置传感器的脉冲数；

步骤4：台车进入后部滚床停止后，此时，台车被输送到目标位置，变频器驱动后部滚床运行停止，后部滚床的电动机电磁抱闸吸合。