CN110155828A - 一种液晶面板提升机精确定位控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液晶面板提升机的控制系统及方法，该系统包括：PLC控制器，其与条码读取器相连，用于根据条码读取器读取的条码带的位置信息来输出控制信号；驱动电机，用于驱动提升机的轿厢的升降；变频器，其与PLC控制器、驱动电机分别相连，用于根据PLC控制器的控制信号来控制驱动电机；伺服电机，用于驱动轿厢内运输线的升降；伺服驱动器，其与PLC控制器、伺服电机分别相连，用于根据PLC控制器的控制信号驱动伺服电机转动。本发明通过伺服电机，实现轿厢内运输线的升降，很好地解决了钢丝绳发生形变而导致轿厢内运输线与外部运输线高度出现偏差的问题，使得轿厢内运输线的位置控制精度控制在0.5mm以内。

Description

一种液晶面板提升机精确定位控制系统及方法

技术领域

本发明涉及提升机技术领域，具体而言，涉及一种液晶面板提升机精确定位控制系统及方法。

背景技术

提升机是一种固定装置的机械输送设备，能够实现上下往复垂直输送物料。该类液晶面板提升机具有控制先进、性能可靠、提升轿厢定位精度高等特点，从而被广泛应用于家电、机械电子、仓储物流等自动化生产行业。但是，当轿厢内货物重量过大时，货物运出轿厢后，提升机的钢丝绳会出现一定的弹性形变，造成空载与载货时轿厢定位出现偏差。货物从轿厢内运输线运送至外部运输线，钢丝绳发生反弹，轿厢位置升高，轿厢内运输线位置升高。当再次将货物从外部运输线运送至轿厢内运输线的过程中，容易出现运输不稳的情况，货物出现晃动，有可能损坏货物，造成严重的经济损失。

发明内容

为解决上述缺陷，本发明提供了一种液晶面板提升机精确定位控制系统及方法，该系统控制程序架构简单、开发周期短、便于调试和维护且控制成本低。

第一方面，本发明提供一种液晶面板提升机精确定位控制系统，其包括：条码带，其设置于提升机的机井内，用于记录提升机的目标位置；条码读取器，其设置于提升机的轿厢上，用于读取所述条码带上的位置信息；PLC控制器，其与所述条码读取器相连，用于根据条码读取器读取的所述条码带的位置信息来输出控制信号；驱动电机，用于驱动所述提升机的轿厢的升降；变频器，其与所述PLC控制器、所述驱动电机分别相连，用于根据所述PLC控制器的控制信号来控制驱动电机；伺服电机，用于驱动轿厢内运输线的升降；伺服驱动器，其与所述PLC控制器、所述伺服电机分别相连，用于根据所述PLC控制器的控制信号驱动伺服电机转动。

于本发明的一实施方式中，所述条码读取器的输出端通过RS232通讯模块与所述PLC控制器的输入端连接。

于本发明的一实施方式中，所述的液晶面板提升机精确定位控制系统还包括通过联轴器连接在所述驱动电机输出轴上的编码器，所述编码器的输出端与所述变频器的输入端连接，所述变频器的输出端与所述驱动电机的输入端连接。

于本发明的一实施方式中，所述编码器的控制端通过CC-link电缆与所述PLC控制器的输出端连接。

于本发明的一实施方式中，所述PLC控制器为三菱Q系列PLC控制器，所述PLC控制器包括电源模块、CPU模块和基板，所述电源模块、所述CPU模块、所述RS232通讯模块均安装在所述基板上。

于本发明的一实施方式中，所述的液晶面板提升机精确定位控制系统还包括运输线传感器组，所述运输线传感器组设置于轿厢内运输线上，所述运输线传感器组包括检测传感器、减速传感器和停止传感器，所述检测传感器用于将检测到的货物信号传递给PLC控制器，由PLC控制器向轿厢内运输线驱动电机发出启动信号；所述减速传感器用于将检测到的货物信号传递给PLC控制器，由PLC控制器向轿厢内运输线驱动电机发出减速信号；所述停止传感器用于将检测到的货物信号传递给PLC控制器，由PLC控制器向轿厢内运输线驱动电机发出停止信号。

于本发明的一实施方式中，所述的液晶面板提升机精确定位控制系统还包括提升机传感器组，所述提升机传感器组包括设置于机井顶层的上极限传感器、设置于机井底层的下极限传感器，以及设置于每一楼层的一级减速传感器、二级减速传感器和停止传感器。

第二方面，本发明提供一种液晶面板提升机精确定位控制方法，包括以下步骤：

测试提升机钢丝绳的弹性形变量，以提升机轿厢卸货后回升的高度或者载货后下降的高度为弹性形变量；

当卸货时，设定伺服电机驱动运输线逐渐下降的时间、高度参数，设定运输线逐渐下降的高度为提升机轿厢卸货后回升的高度，运输线逐渐下降的时间等于货物水平运出轿厢的时间；然后将货物水平运出轿厢并同步下降运输线；

当进货时，设定伺服电机驱动运输线逐渐上升的时间、高度参数，设定运输线逐渐上升的高度为提升机轿厢载货后下降的高度，运输线逐渐上升时间等于货物水平运入轿厢的时间；然后将货物水平运入轿厢并同步上升运输线。

于本发明的一实施方式中，所述提升机轿厢卸货后回升的高度的计算步骤包括以下过程：将需要承载的货物运入轿厢内，条码读取器读取条码带的位置，将载货的轿厢位置设定为h1，将货物运出轿厢后，条码读取器再次读取条码带的位置，卸货后轿厢的位置设定为h2，所述提升机轿厢卸货后回升的高度＝h2-h1。

于本发明的一实施方式中，所述提升机轿厢卸货后回升的高度的计算步骤包括以下过程：采用条码读取器读取空载轿厢对应的条码带的位置，将空载轿厢的位置设定为h3，将需要承载的货物运入轿厢内，条码读取器再次读取条码带的位置，载货后轿厢的位置设定为h4，所述提升机轿厢卸货后回升的高度＝h3-h4。

综上所述，本发明提供一种液晶面板提升机精确定位控制系统及方法，本发明的有益效果是：

本发明控制程序架构简单，开发周期短，便于调试和维护，相应成本低。本发明通过伺服电机，实现轿厢内运输线的升降，很好地解决了钢丝绳发生形变而导致轿厢内运输线与外部运输线高度出现偏差的问题，使得轿厢内运输线的位置控制精度控制在0.5mm以内。同时提高了轿厢内运输线与外部运输线之间运输的稳定性，保证了货物安全，很好地避免了经济损失。

进一步，本发明通过提升机的轿厢上条码读取器读取条码带上的位置信息对轿厢进行定位，保证了轿厢停止精度，并在机井内加装提升器传感器组，提升器传感器组将实时监控到的轿厢的位置信号传递给PLC控制器，由PLC控制器将收到的轿厢位置信号与预设的轿厢位置信号进行对比、核实，进一步保证轿厢定位精度，还起到限位保护作用，阻止提升机坠落或者撞顶，减少提升机事故的发生，起到双重控制作用。

附图说明

图1为本发明的一实施例提供的液晶面板提升机精确定位控制系统的组成框图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种液晶面板提升机精确定位控制系统，其包括：条码带、条码读取器、PLC控制器、驱动电机、第一变频器、轿厢外运输线驱动电机、第二变频器、轿厢内运输线驱动电机、第三变频器、伺服驱动器、伺服电机、传感器组和人机界面。

其中，条码带设置于提升机的机井内，用于记录提升机的目标位置；条码读取器设置于提升机的轿厢上，用于读取条码带上的位置信息；PLC控制器与条码读取器相连，PLC控制器用于根据条码读取器读取的条码带的位置信息来输出控制信号；驱动电机用于驱动提升机的轿厢的升降，第一变频器与PLC控制器、驱动电机分别相连，用于根据PLC控制器的控制信号来控制驱动电机。

进一步，条码读取器的输出端通过RS232通讯模块与PLC控制器的输入端连接。RS232通讯模块的型号为QJ71C24N-R2。

进一步，液晶面板提升机精确定位控制系统还包括通过联轴器连接在驱动电机输出轴上的编码器，编码器的控制端通过CC-link电缆与PLC控制器的输出端连接；第一变频器的输出端与驱动电机的输入端连接，编码器的输出端与第一变频器的输入端连接。

轿厢外运输线驱动电机用于驱动轿厢外运输线的水平移动；第二变频器与PLC控制器、轿厢外运输线驱动电机分别相连，用于根据PLC控制器的控制信号来控制轿厢外运输线驱动电机。

轿厢内运输线驱动电机用于驱动轿厢内运输线的水平移动；第三变频器与PLC控制器、轿厢内运输线驱动电机分别相连，用于根据PLC控制器的控制信号来控制轿厢内运输线驱动电机。

在本实施例中，第一变频器、第二变频器、第三变频器的型号均为FR-A820-18.8K。

伺服电机用于用于驱动轿厢内运输线的升降，伺服电机与伺服驱动器相连；伺服电机可以根据轿厢实际停止位置，在1秒内作精细化微调。由于伺服电机自带电机编码器形成内闭环所以控制精度很高，能在高速下正常运行。伺服驱动器通过I/O设备与PLC控制器相连，伺服驱动器用于根据PLC控制器的控制信号驱动伺服电机转动。

进一步，PLC控制器通过CC-Link电缆与I/O设备相连，I/O设备与第一变频器、第二变频器、第三变频器、伺服驱动器分别相连。本发明通过CC-Link电缆实现对运输过程的自动控制与监测的目的。

PLC控制器为三菱Q系列PLC控制器，PLC控制器包括电源模块、CPU模块和基板，电源模块、CPU模块、RS232通讯模块均安装在基板上。三菱Q系列的PLC控制器采用了模块化结构形式，可以灵活更换其内部模块，便于维护。

具体地，电源模块的型号为Q61P-A2，可为控制系统提供稳定的5V6A的交流电；CPU模块的型号为Q06UDEHCPU。采用高性能的CPU模块以保证PLC控制器200的计算能力，为提升机的精确控制提供保障。

传感器组与I/O设备相连，传感器组主要包括运输线传感器组和提升机传感器组。其中，运输线传感器组设置于轿厢内运输线上，运输线传感器组包括检测传感器、减速传感器和停止传感器，检测传感器用于将检测到的货物信号传递给PLC控制器，由PLC控制器向轿厢内运输线驱动电机发出启动信号；减速传感器用于将检测到的货物信号传递给PLC控制器，由PLC控制器向轿厢内运输线驱动电机发出减速信号；停止传感器用于将检测到的货物信号传递给PLC控制器，由PLC控制器向轿厢内运输线驱动电机发出停止信号。

提升机传感器组包括设置于机井顶层的上极限传感器、设置于机井底层的下极限传感器，以及设置于每一楼层的一级减速传感器、二级减速传感器和停止传感器，上极限传感器用于控制轿厢上行的最高端，下极限传感器用于控制轿厢下行的最低端，一级减速传感器、二级减速传感器和停止传感器用于将轿厢对轿厢位置进行核对，并将轿厢位置信号传递给PLC控制器进行比对。提升机通过条码读取器获取的网络信号进行定位，通过传感器获得的物理信号进行核实比对，既可以双重控制，又起到限位保护作用，可以实时阻止提升机坠落或者撞顶，减少提升机事故的发生。提升机传感器组根据轿厢的行程位置而切换电路，控制轿厢行程、进行终端限位保护。一旦条码读取器获取网络信号出现异常，立即启动提升器传感器组对轿厢进行定位控制。

具体的，提升机机井内设置有三个楼层。提升机机井的第一楼层从下往上依次设置有下极限传感器、停止传感器、二级减速传感器和一级减速传感器，停止传感器、二级减速传感器和一级减速传感器用于将轿厢在下降过程的位置信号传递给PLC控制器，下极限传感器防止提升机出现坠落事故。提升机机井的第二楼层上设有上监控传感器和下监控传感器，上监控传感器包括从下往上依次设置的上一级减速传感器、上二级减速传感器和上停止传感器，上一级减速传感器、上二级减速传感器和上停止传感器将检测到的轿厢上升过程中位置信号传递给PLC控制器，由PLC控制器将收到的轿厢位置信号与预设的轿厢位置信号进行对比、核实；下监控传感器包括从上往下依次设置有下一级减速传感器、下二级减速传感器和下停止传感器；下一级减速传感器、下二级减速传感器和下停止传感器将检测到的轿厢在下降过程中位置信号传递给PLC控制器，由PLC控制器将收到的轿厢位置信号与预设的轿厢位置信号进行对比、核实。提升机机井的第三楼层从下往上依次设置有一级减速传感器、二级减速传感器、停止传感器和上极限传感器，一级减速传感器、二级减速传感器、停止传感器将轿厢在上升过程的位置信号传递给PLC控制器，由PLC控制器将收到的轿厢位置信号与预设的轿厢位置信号进行对比、核实，上极限传感器防止提升机出现撞顶事故。

人机界面分别设置于提升机每一个楼层，人机界面的输出端与PLC控制器通过以太网相连接，用于显示分析提升机内的运行动态数据和历史数据，并接收用户输入的指令，将控制指令传输至PLC控制器中。人机界面的设计方便工作人员对提升机内部运行情况进行观察，可以手动下达命令，方便维修。

在提升机升降过程中，由条码读取器读取条码带，并翻译成位置信息，通过第一通讯模块进行串口通讯，将位置信息传输到PLC控制器的CPU模块内，CPU模块根据预先示教好的减速、停止位置信息，计算出提升机减速位置曲线以及停止位置曲线。经过MODBUS通讯，CPU模块控制变频器进行平滑的减速，停止。

其中，在控制过程中，第一变频器设置成矢量控制模式，驱动电机上的编码器将驱动电机转速反馈给第一变频器，进行闭环控制，以便于找到驱动电机合适的高低速切换位置，减小第一变频器加减速时间，提高对电机的控制精度，从而提高对提升机的移动位置的控制。

第二方面，本发明提供一种液晶面板提升机精确定位控制方法，包括以下步骤：

S1：测试提升机钢丝绳的弹性形变量，以提升机轿厢卸货后回升的高度为弹性形变量；

其中，提升机轿厢卸货后回升的高度的计算步骤包括以下过程：将需要承载的货物运入轿厢内，条码读取器读取条码带的位置，将载货的轿厢停止位置设定为h1，将货物运出轿厢后，条码读取器再次读取条码带的位置，卸货后钢丝绳回弹，将卸货后轿厢的停止位置设定为h2，则提升机轿厢卸货后回升的高度＝h2-h1。

S2：当卸货时，设定伺服电机驱动轿厢内运输线逐渐下降的时间、高度参数，设定轿厢内运输线逐渐下降的高度为提升机轿厢卸货后回升的高度，轿厢内运输线逐渐下降的时间等于货物水平运出轿厢的时间；然后将货物水平运出轿厢并同步下降轿厢内运输线。

进一步，轿厢内运输线的下降的速度由CPU模块根据提升机轿厢卸货后回升的高度、以及轿厢内运输线驱动电机的运行时间进行计算，CPU模块计算出轿厢内运输线回升的速度。CPU模块控制伺服电机进行平滑运行，使轿厢内运输线精确地上升至目标停止位置。

或者：

S3：测试提升机钢丝绳的弹性形变量，以提升机轿厢载货后下降的高度为弹性形变量；

具体的，提升机轿厢卸货后回升的高度的计算步骤包括以下过程：先用条码读取器读取空载轿厢对应的条码带的位置，将空载轿厢的位置设定为h3，将需要承载的货物运入轿厢内，条码读取器再次读取条码带的位置，载货后钢丝绳下沉，将载货后轿厢的位置设定为h4，则提升机轿厢卸货后回升的高度＝h3-h4。

S4：当进货时，设定伺服电机驱动轿厢内运输线逐渐上升的时间、高度参数，设定轿厢内运输线逐渐上升的高度为提升机轿厢载货后下降的高度，轿厢内运输线逐渐上升时间等于货物从轿厢门口水平完全运入轿厢的时间；然后将货物水平运入轿厢并同步上升轿厢内运输线。

进一步，轿厢内运输线的上升的速度由CPU模块根据提升机轿厢卸货后下降的高度、以及轿厢内运输线驱动电机的运行时间进行计算，CPU模块计算出轿厢内运输线下降的速度。CPU模块控制伺服电机进行平滑运行，使轿厢内运输线精确地下降至目标停止位置。

以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液晶面板提升机精确定位控制系统，其特征在于，其包括：

条码带，其设置于提升机的机井内，用于记录提升机的目标位置；

条码读取器，其设置于提升机的轿厢上，用于读取所述条码带上的位置信息；

PLC控制器，其与所述条码读取器相连，用于根据条码读取器读取的所述条码带的位置信息来输出控制信号；

驱动电机，用于驱动所述提升机的轿厢的升降；

变频器，其与所述PLC控制器、所述驱动电机分别相连，用于根据所述PLC控制器的控制信号来控制驱动电机；

伺服电机，用于驱动轿厢内运输线的升降；

伺服驱动器，其与所述PLC控制器、所述伺服电机分别相连，用于根据所述PLC控制器的控制信号驱动伺服电机转动。

2.根据权利要求1所述的液晶面板提升机精确定位控制系统，其特征在于，所述条码读取器的输出端通过RS232通讯模块与所述PLC控制器的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的液晶面板提升机精确定位控制系统，其特征在于，还包括通过联轴器连接在所述驱动电机输出轴上的编码器，所述编码器的输出端与所述变频器的输入端连接，所述变频器的输出端与所述驱动电机的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的液晶面板提升机精确定位控制系统，其特征在于，所述编码器的控制端通过CC-link电缆与所述PLC控制器的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的液晶面板提升机精确定位控制系统，其特征在于，所述PLC控制器为三菱Q系列PLC控制器，所述PLC控制器包括电源模块、CPU模块和基板，所述电源模块、所述CPU模块、所述RS232通讯模块均安装在所述基板上。

6.根据权利要求1所述的液晶面板提升机精确定位控制系统，其特征在于，还包括运输线传感器组，所述运输线传感器组设置于轿厢内运输线上，所述运输线传感器组包括检测传感器、减速传感器和停止传感器，所述检测传感器用于将检测到的货物信号传递给PLC控制器，由PLC控制器向轿厢内运输线驱动电机发出启动信号；所述减速传感器用于将检测到的货物信号传递给PLC控制器，由PLC控制器向轿厢内运输线驱动电机发出减速信号；所述停止传感器用于将检测到的货物信号传递给PLC控制器，由PLC控制器向轿厢内运输线驱动电机发出停止信号。

7.根据权利要求1所述的液晶面板提升机精确定位控制系统，其特征在于，还包括提升机传感器组，所述提升机传感器组包括设置于机井顶层的上极限传感器、设置于机井底层的下极限传感器，以及设置于每一楼层的一级减速传感器、二级减速传感器和停止传感器。

8.一种液晶面板提升机精确定位控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

测试提升机钢丝绳的弹性形变量，以提升机轿厢卸货后回升的高度或者载货后下降的高度为弹性形变量；

当卸货时，设定伺服电机驱动运输线逐渐下降的时间、高度参数，设定运输线逐渐下降的高度为提升机轿厢卸货后回升的高度，运输线逐渐下降的时间等于货物水平运出轿厢的时间；然后将货物水平运出轿厢并同步下降运输线；

当进货时，设定伺服电机驱动运输线逐渐上升的时间、高度参数，设定运输线逐渐上升的高度为提升机轿厢载货后下降的高度，运输线逐渐上升时间等于货物水平运入轿厢的时间；然后将货物水平运入轿厢并同步上升运输线。

9.根据权利要求8所述的液晶面板提升机的精确定位控制方法，其特征在于，所述提升机轿厢卸货后回升的高度的计算步骤包括以下过程：将需要承载的货物运入轿厢内，条码读取器读取条码带的位置，将载货的轿厢位置设定为h1，将货物运出轿厢后，条码读取器再次读取条码带的位置，卸货后轿厢的位置设定为h2，所述提升机轿厢卸货后回升的高度＝h2-h1。

10.根据权利要求8所述的液晶面板提升机的精确定位控制方法，其特征在于，所述提升机轿厢卸货后回升的高度的计算步骤包括以下过程：采用条码读取器读取空载轿厢对应的条码带的位置，将空载轿厢的位置设定为h3，将需要承载的货物运入轿厢内，条码读取器再次读取条码带的位置，载货后轿厢的位置设定为h4，所述提升机轿厢卸货后回升的高度＝h3-h4。