CN107416539A - 一种自动供件台上件控制系统 - Google Patents

一种自动供件台上件控制系统 Download PDF

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Abstract

一种自动供件台上件控制系统，该自动供件台的皮带机分为9个分段，分别是第一分段、第二分段、第三分段、第四分段、第五分段、第六分段、第七分段、第八分段和第九分段，最靠近主环的三角段作为第一分段，并依次排序，将靠近所述皮带机的斜接段作为第九分段，在第六分段和第七分段之间设置有测量光电龙门架，用于测量邮件的尺寸，控制系统采用PLC作为主控CPU，并通过485总线和安装在轨道上的第一红外轨道板和第二红外轨道板通信，通过Profinet总线与主环PLC系统进行通信，自动供件台通过各分段的码盘上安装的U型光电传感器实时检测当前邮件在供件台上的位移，并以此作为邮件序号传递、速度控制的依据。

Description

一种自动供件台上件控制系统
技术领域
本发明属于物流设备技术领域，特别涉及一种自动供件台上件控制系统。
背景技术
自动供件台是交叉带分拣机的核心设备之一，它通过和上游皮带机配合，将一定大小、质量的邮件直接从卸车口经皮带机传输自动导入到主环中去，同时将邮件信息发送给主环PLC。由于上件位置离供件台很远且无人值守，这就对自动供件台的效率和上件准确度提出更高的要求。
自动供件台一般为八段式或九段式，测量光电和主环之间为六段，其中第一段为上件段，由于供件台和主环之间的夹角，该段的短边侧和长边侧的长度并不一致。由于邮件在自动台上运行是一个动态过程，会在动态运行的任意时刻和托盘通信，这样就会出现当邮件运行到第一段时尚未加速到同步速度的情况。
对于上述情况，一种处理方法是让第一段速度降到和第二段同步来接邮件并在第一段加速到同步速度，但这样存在两个问题，(1)由于第一段长边侧较长，当出现有两个邮件时会使控制难度大大加大；(2)三角段的轴在变速时受力不均匀，对机械寿命有一定影响。随着自动台要适应各种邮件的尺寸，长度、宽度变大，这种缺陷会更加明显。另一种处理方法是推迟邮件和托盘的通信的开始时间，但这样会影响供件效率。
发明内容
本发明提供一种适用于自动供件台的上件速度控制方法，目的在于克服现有技术的缺点，使邮件能够在到达第一分段时已经加速到同步速度，实现将所有符合要求的规格邮件高效、准确导入主环托盘。
一种自动供件台上件控制系统，该自动供件台的皮带机分为9个分段，分别是第一分段、第二分段、第三分段、第四分段、第五分段、第六分段、第七分段、第八分段和第九分段，最靠近主环的三角段作为第一分段，并依次排序，将靠近所述皮带机的斜接段作为第九分段，
在第六分段和第七分段之间设置有测量光电龙门架，用于测量邮件的尺寸，
控制系统采用PLC作为主控器，并通过485总线和安装在轨道上的第一红 外轨道板和第二红外轨道板通信，通过Profinet总线与主环PLC系统进行通信，
自动供件台通过各分段的码盘上安装的U型光电传感器实时检测当前邮件在供件台上的位移，并以此作为邮件序号传递、速度控制的依据，接着：
根据每个分段的长度推算出当前邮件的位置；
邮件完成尺寸测量过后，开始和托盘进行通信，在动态通信停止点之前结束通信；
若此时还未收到有效的上件消息，邮件会停下再进行静态上件。
对于邮件的上件速度控制方法的步骤如下：
a)确定邮件在第二分段的邮件最晚加速点；
b)当和托盘通信完成后，并收到托盘允许上件的消息后，计算出加速前继续匀速运动的时间T0、邮件此时距离邮件最晚加速点的距离ΔS，
邮件最晚加速点距第二分段起始点的距离ΔL根据同步速度的不同而改变，有
VS是同步速度，V0为邮件在供件台上的运行速度，a为加速度，100为余量，由此可得，
ΔS＝L6+L5+L4+L3+L2-ΔL-S0 (2)
其中，L6～L2分别是第六分段到第三分段的长度，S0为在通过龙门架测量光电之后邮件的运行距离，
若V0*T0≥ΔS，其中V0为邮件在供件台上的运行速度，则邮件若以速度V0继续运行T0这段时间，无法在规定距离内开始加速，控制系统须进行运行参数调整；
c)计算新的运行速度VL和运行时间TL，有如下关系式：
TL·(V0-VL)＝(T0-TL-TD)·(VS-W0) (4)
这里，V0是自动台正常运行速度，VL是调整后的运行速度，VS是同步速度，a是加速度，T0是V0运行时间，TL是VL运行时间，包括从V0减速到VL的运行 时间TD。
计算VL、TL的方法是：
d)利用V0和VL的关系简化计算，这里，定义VL为：
μ为系数，取值范围为50～100，代入(3)、(4)中，有
由此可以看到，确定μ的取值是一个关键。
e)确定μ，
令
设μmid，μmax，μmin为中间变量，有
则μ的取值要最大值，使Sdec(μ)＝ΔS相等，可以通过二分法不断进行迭代，最后得出μ。
计算VL、TL的另一种方法是：
f)对于需要调整参数的邮件，先求的一个VL的近似值：
邮件在V′L运行速度下的运行时间T′L；
g)引入一修正比例η和模拟减速过程产生的影响，
η和并不是线性关系，调试时根据现场的实际情况进行分段调节。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
能对邮件运行速度速度更实时、灵活，通用性强，适应各种上件情况，简化第一段的逻辑判断，避免了第一段出现两个运行参数不同的邮件时上件不准的情况，使上件更加准确，有利于提高第一段的机械寿命。程序迭代速度快， 计算量较小。
附图说明
图1是本发明皮带机控制系统组成示意图。
图2是本发明上件速度调整示意图。
图3是本发明的上件速度计算流程图。
其中，1——第一分段，2——第二分段，3——第三分段，4——第四分段，5——第五分段，6——第六分段，7——第七分段，8——第八分段，9——第九分段，10——轨道触发光电传感器，11——第一红外轨道板，12——第二红外轨道板，13——邮件最晚加速点。
具体实施方式
下面结合具体实施案例和附图，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明的控制系统是将靠近主环的三角段(上件段)作为第一段，并依次排序，将靠近皮带机的斜接段作为最后一段。在第六段和第七段之间设置测量光电龙门架，用于测量邮件的尺寸。控制系统采用可编程逻辑控制器作为主控CPU，并通过485总线和安装在轨道上的红外轨道板通信，通过Profinet总线和主环PLC系统进行通信。自动台通过各段的码盘实时检测当前邮件在供件台上的位移，并以此作为邮件序号传递、速度控制的依据。
当和托盘通信完成后并收到托盘允许上件的消息后，邮件即开始计算上件参数，该上件参数由初始算法计算出，包括加速前继续匀速运动的时间T0。其程序流程图如图3所示。
邮件此时距离最晚加速点的距离ΔS。为了保证邮件在进入第一段的时候已经达到同步速度，可以在第二段设定一个最晚加速点。该最晚加速点距第二段起始点的距离ΔL根据同步速度的不同而改变，有，
VS是同步速度，V0为邮件在供件台上的运行速度，a为加速度，100为余量，由此可得，
ΔS＝L6+L5+L4+L3+L2-ΔL-S0 (2)
其中，L6～L2分别是第六段到第三段的长度，S0为在通过龙门架测量光电之后的运行距离。
若V0*T0≥ΔS，则说明若邮件以速度V0继续运行T0这段时间，无法在规定距离内开始加速，必须进行运行参数调整。
第一实施例。
运行参数的调整主要涉及到加速前的运行速度和运行时间。由于邮件以V0运行要晚于加速点才开始加速，因而为了保证能在加速点开始加速，邮件运行到该点的速度必须小于V0。如图2所示，可以得到如下关系式：
TL·(V0-VL)＝(T0-TL-TD)·(VS-W0) (4)
V0是自动台正常运行速度，VL是调整后的运行速度，VS是同步速度，a是加速度。T0是V0运行时间，TL是VL运行时间，包括从V0减速到VL的运行时间TD。式(1)是邮件由V0减速到VL的时间。由于总的运行时间固定，式(2)表示相对于调整前的运行轨迹，减速过程少运行的距离等于提前加速多运行的距离。式(3)表示邮件减速运行距离不能大于邮件距离加速点的距离。
求解VL、TL。对于上述含参的非线性方程组，直接求解出VL和TL是非常困难的。但考虑到VL的取值有明确的范围为0.5V0～V0，可以利用V0和VL的关系简化计算，设定VL的最小值可以防止VL过小造成邮件在自动台上运行时间过长进而影响效率。这里，定义VL为：
μ为系数，取值范围为50～100。代入(3)、(4)中，有
由此可以看到，确定μ的取值是一个关键。
μ的确定。
令
设μmid，μmax，μmin为中间变量，有
为了保证最高的效率，则μ的取值要最大可能使Sdec(μ)＝ΔS。可以采用二分法来求解。
初始定义μmax＝100，μmin＝50，μmid＝75，将μmid代入公式(3)，(4)，求出
将TL和VL代入(5)中求出Sdec(μ＝μ75)。若Sdec(μ＝μ75)>ΔS，则令μmax＝μ75；若Sdec(μ＝μ75)<ΔS，则令μmin＝μ75。
以此类推，以迭代方式进行下一次运算。若Sdec(μ＝μmid)>ΔS，则令μmax＝μmid；若Sdec(μ＝μmid)<ΔS，则令μmin＝μmid。将μmax和μmin代入(9)中则可以求出新的μmid，若(μmax-μmin)≤2且μmin≠50，则当前的μmid就是要确定的μ。反之，若(μmax-μmin)≤2且μmin＝50，则无法获得有效的μ值，邮件无法动态上件。
第二实施例。
对VL、TL的一种近似拟合的解法。
对于需要调整参数的邮件，可以先求的一个VL的近似值：
利用传统算法算出邮件在V′L运行速度下的运行时间T′L。
由于该计算未考虑从V0到V′L变化时的减速过程，故TL应比T′L要长。在实际
使用时，引入一修正比例η和模拟减速过程产生的影响。
η和并不是线性关系，可以调试时根据现场的实际情况进行分段调节。多数情况下取75％就可满足需求。

Claims (4)

1.一种自动供件台上件控制系统，该自动供件台的皮带机分为9个分段，分别是第一分段、第二分段、第三分段、第四分段、第五分段、第六分段、第七分段、第八分段和第九分段，最靠近主环的三角段作为第一分段，并依次排序，将靠近所述皮带机的斜接段作为第九分段，
在第六分段和第七分段之间设置有测量光电龙门架，用于测量邮件的尺寸，
控制系统采用PLC作为主控器，并通过485总线和安装在轨道上的第一红外轨道板和第二红外轨道板通信，通过Profinet总线与主环PLC系统进行通信，
自动供件台通过各分段的码盘上安装的U型光电传感器实时检测当前邮件在供件台上的位移，并以此作为邮件序号传递、速度控制的依据，接着：
根据每个分段的长度推算出当前邮件的位置；
邮件完成尺寸测量过后，开始和托盘进行通信，在动态通信停止点之前结束通信；
若此时还未收到有效的上件消息，邮件会停下再进行静态上件。
2.如权利要求1所述的自动供件台上件控制系统，其特征在于，对于邮件的上件速度控制方法的步骤如下：
a)确定邮件在第二分段的最晚加速点；
b)当和托盘通信完成后，并收到托盘允许上件的消息后，计算出加速前继续匀速运动的时间T0、邮件此时距离邮件最晚加速点的距离ΔS，
邮件最晚加速点距第二分段起始点的距离ΔL根据同步速度的不同而改变，有
<mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>V</mi> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>V</mi> <mn>0</mn> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>a</mi> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mn>100</mn> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
VS是同步速度，V0为邮件在供件台上的运行速度，a为加速度，100为余量，由此可得，
ΔS＝L6+L5+L4+L3+L2-ΔL-S0 (2)
其中，L6～L2分别是第六分段到第三分段的长度，S0为在通过龙门架测量光电之后邮件的运行距离，
若V0·T0≥ΔS，其中V0为邮件在供件台上的运行速度，则邮件若以速度V0继续运行T0这段时间，无法在规定距离内开始加速，控制系统须进行运行参数调整；
c)计算新的运行速度VL和运行时间TL，有如下关系式：
<mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>D</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>V</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mi>L</mi> </msub> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
TL·(V0-VL)＝(T0-TL-TD)·(VS-V0) (4)
<mrow> <msub> <mi>V</mi> <mi>L</mi> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>L</mi> </msub> <mo>+</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>D</mi> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mi>L</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;le;</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>S</mi> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
这里，V0是自动台正常运行速度，VL是调整后的运行速度，VS是同步速度，a是加速度，T0是V0运行时间，TL是VL运行时间，包括从V0减速到VL的运行时间TD。
3.如权利要求2所述的自动供件台上件控制系统，其特征在于，计算VL、TL的方法是：
d)利用V0和VL的关系简化计算，这里，定义VL为：
<mrow> <msub> <mi>V</mi> <mi>L</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;mu;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>V</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> <mn>100</mn> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
μ为系数，取值范围为50～100，代入(3)、(4)中，有
<mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>L</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mn>100</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>a</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>T</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <mo>(</mo> <mrow> <mn>100</mn> <mo>-</mo> <mi>&amp;mu;</mi> </mrow> <mo>)</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>V</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>100</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>V</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>&amp;mu;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>V</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>a</mi> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>7</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
e)确定μ，
令
设μmid，μmax，μmin为中间变量，有
<mrow> <msub> <mi>&amp;mu;</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&amp;mu;</mi> <mi>max</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;mu;</mi> <mi>min</mi> </msub> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>9</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
则μ的取值为最大值，使Sdec(μ)＝ΔS相等。
4.如权利要求2所述的自动供件台上件控制系统，其特征在于，计算VL、TL的方法是：
f)对于需要调整参数的邮件，先求的一个VL的近似值：
<mrow> <msubsup> <mi>V</mi> <mi>L</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>S</mi> </mrow> <msub> <mi>T</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>10</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
邮件在V′L运行速度下的运行时间V′L；
g)引入一修正比例η和模拟减速过程产生的影响，
<mrow> <mi>&amp;eta;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>V</mi> <mi>L</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <msub> <mi>V</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>11</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
η和并不是线性关系，调试时根据现场的实际情况进行分段调节。
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