CN111169925B - 一种高速线材运卷小车运行位置的控制方法 - Google Patents
一种高速线材运卷小车运行位置的控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种高速线材运卷小车运行位置的控制方法，包括以下步骤：1)当位置编码器没有故障时，按位置编码器模式工作；2)当位置编码器出现故障后，PLC发出返回指令，使运卷小车运行至原点；3)从编码器控制模式切换至传感器定位模式；4)当运卷小车收到接料命令后，到达前进减速位；5)运卷小车到达芯棒位，从双芯棒接料并等待返回命令；6)当运卷小车收到返回命令，返回到前进减速位；7)运卷小车返回到原点，运卷小车停止运行并等待送料命令；8)当运卷小车收到送料命令，到达后退减速位；9)运卷小车到达C型钩位，向C型钩送料并等待返回命令；10)运卷小车收到返回命令，返回到后退减速位；11)运卷小车返回到原点停止并等待新的接料命令。
Description
技术领域
本发明涉及高速线材生产领域，具体涉及到一种高速线材运卷小车运行位置的控制方法。
背景技术
目前，国内各大钢厂的轧钢系统的自动控制系统都采用可编程逻辑控制器(PLC)或分散控制系统(DC)作为主控系统，配合机械传动、电气装置等各大系统，完成从原料到成品的工作。随着社会需求量的不断提高，各大系统的设备故障率必须控制在一定程度，以满足社会的需求。
运卷小车作为高速线材轧钢系统中的设备，一般由三相交流电机提供动力，采用位置编码器模式进行位置计算，其中，运卷小车的速度大小由PLC给定，通过变频器反馈的运卷小车的电机转速N形成闭环控制。运卷小车的电机转速N通过变频器以PROFIBU-DP的通讯方式实时传送给PLC，根据减速比i等相关参数进行计算后，PLC向变频器发出速度控制值控制运卷小车适时完成“前进”、“后退”、“减速”、“加速”或者“停止”等运行命令。
在接收到PLC的运行命令后，运卷小车离开初始位，将成卷的线材成品从双芯棒上转移至分段传动的P-F运输线(驱动-游动运输线)中的C型钩上，盘卷在C型钩上通过P-F运输线(驱动-游动运输线)的输送链完成成品抽样、打包、称重、卸卷，最终通过行车吊送至成品堆放区进行入库。
由于运卷小车的运动轨迹为直线运动，故可以将运卷小车的运行轨迹看成一条数轴，如图2所示，定义运卷小车的初始位为原点(POS_0)，运卷小车从原点(POS_0)到芯棒位(POS_A)的方向为正方向，运卷小车从原点(POS_0)到C型钩位(POS_B)的方向为负方向，运卷小车从原点(POS_0)到前进减速位(POS_1)的位移为S1、运卷小车从原点(POS_0)到芯棒位(POS_A)的位移为S2、运卷小车从原点(POS_0)到后退减速位(POS_3)的位移为S3、运卷小车从原点(POS_0)到C型钩位(POS_B)的位移为S4，其中：S1＞0，S2＞0，S3＜0，S4＜0，原点(POS_0)、前进减速位(POS_1)、前进极限位(POS_2)、后退减速位(POS_3)、后退极限位(POS_4)均设置有位置传感器。
运卷小车的位置编码器模式的工作流程图如图1所示，当运卷小车收到来自PLC的接料命令后，运卷小车从原点(POS_0)向芯棒位(POS_A)运行，当到达前进减速位(POS_1)时开始降速运行，到达芯棒位(POS_A)时停止，并从双芯棒接料后返回原点(POS_0)；再从原点(POS_0)向C型钩位(POS_B)运行，当到达后退减速位(POS_3)时开始降速运行，到达C型钩位(POS_B)时停止，并向C型钩送料后返回至原点(POS_0)，等待下一次命令。
运卷小车的位置编码器模式采用位置编码器及位置传感器共同协作的方式对运卷小车的位置进行计算，即PLC首先通过位置传感器检测到的位置信号为准，精确判断出当前运卷小车所处位置，如果位置传感器均没有检测到运卷小车的位置信号，此时PLC使用计数器读取安装在小车上的位置编码器的脉冲值，再计算出运卷小车的实际位置。
由于运卷小车所处的工作环境较恶劣，受氧化铁皮、油污及高温等因素的影响，运卷小车的设备故障率相对较高。在生产过程中，一旦出现编码器故障，进入计数器中的脉冲数便会发生变化，所以PLC计算出的小车位置不真实，造成小车的实际位置与计算位置不一致，可能造成设备停机；由于现场的复杂环境，维修时间较长，一旦出现位置编码器损坏或信号电缆长位移损坏等情况，需要大量时间甚至中断生产才能进行故障的处理，而高速线材轧钢系统在生产过程中长时间的中断生产，势必会打断生产节奏，影响产量。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种高速线材运卷小车位置控制方法，当运卷小车运动轴上的位置编码器出现故障或脉冲信号不稳定时，正确判断运卷小车的实际位置，使PLC正确发出各项指令，并在较小误差范围内对运卷小车的往复运动进行位置控制，减少生产过程中的停机时间，提高生产效率，增加产量。
本发明的目的是采用下述方案实现的：一种高速线材运卷小车运行位置的控制方法，包括以下步骤：
1)当运卷小车的位置编码器没有故障时，运卷小车按照位置编码器模式进行工作，由位置传感器采集运卷小车的到位信息；
2)当运卷小车的位置编码器出现故障后，PLC发出返回指令，使运卷小车运行至原点；
3)将运卷小车从编码器控制模式切换至传感器定位模式，通过以下公式对运卷小车经过扫描周期∑Tosc所产生的位移进行计算：
式中，Tosc为PLC的平均扫描周期，ΔS为运卷小车经过扫描周期∑Tosc所产生的位移，i为运卷小车减速机构的减速比，k为运卷小车的线速度比例系数，N为运卷小车的电机的实际转速；
4)当运卷小车收到来自PLC的接料命令后，运卷小车从原点(POS_0)到前进减速位运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达前进减速位，运卷小车开始降速运行：
S1+d≥ΔS≥S1-d
式中，ΔS为运卷小车经过扫描周期∑Tosc从原点(POS_0)到前进减速位运行产生的位移，S1为原点上的位置传感器中心点到前进减速位上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
5)运卷小车从前进减速位到芯棒位运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达芯棒位，运卷小车开始从双芯棒接料并等待返回命令：
式中，ΔS为运卷小车从前进减速位到芯棒位运行产生的位移，S1为原点上的位置传感器中心点到前进减速位上的位置传感器中心点的位移，S2为原点上的位置传感器中心点到芯棒位中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
6)当运卷小车收到来自PLC的返回命令后，运卷小车从芯棒位返回到前进减速位运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车返回到前进减速位，运卷小车开始降速运行：
式中，ΔS为运卷小车从芯棒位到前进减速位运行产生的位移，S1为原点上的位置传感器中心点到前进减速位上的位置传感器中心点的位移，S2为原点上的位置传感器中心点到芯棒位中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
7)运卷小车从前进减速位返回到原点运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车已经返回到原点，运卷小车停止运行并等待送料命令：
S1+d≥ΔS≥S1-d
式中，ΔS为运卷小车从前进减速位到原点运行产生的位移，S1为原点上的位置传感器中心点到前进减速位上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
8)当运卷小车收到来自PLC的送料命令后，运卷小车从原点到后退减速位运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达后退减速位，运卷小车开始降速运行：
S3+d≥ΔS≥S3-d
式中，ΔS为运卷小车从原点到后退减速位运行产生的位移，S3为原点上的位置传感器中心点到后退减速位上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
9)运卷小车从后退减速位到C型钩位运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达C型钩位，运卷小车开始向C型钩送料并等待返回命令：
式中，ΔS为运卷小车从后退减速位到C型钩位运行产生的位移，S3为原点上的位置传感器中心点到后退减速位上的位置传感器中心点的位移，S4为原点上的位置传感器中心点到C型钩位的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
10)当运卷小车收到来自PLC的返回命令后，运卷小车从C型钩位返回到后退减速位运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车返回到后退减速位，运卷小车开始降速运行：
式中，ΔS为运卷小车从C型钩位到后退减速位运行产生的位移，S3为原点上的位置传感器中心点到后退减速位上的位置传感器中心点的位移，S4为原点上的位置传感器中心点到C型钩位的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
11)运卷小车从后退减速位返回到原点运行产生的位移满足下列公式：
S3+d≥ΔS≥S3-d
式中，ΔS为运卷小车从后退减速位到原点运行产生的位移，S3为原点上的位置传感器中心点到后退减速位上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
PLC判定运卷小车已经返回到原点，运卷小车停止运行并等待PLC发出新的接料命令。
所述步骤3)中的扫描周期∑Tosc通过在PLC中直接读取得到，运卷小车的电机的实际转速N由PLC通过PROFIBU-DP通讯方式从变频器中读取。
所述步骤4)中，PLC判定运卷小车到达前进减速位，前进减速位的位置传感器检测到运卷小车后，PLC将此时运卷小车所产生的位移ΔS修正为原点上的位置传感器中心点到前进减速位上的位置传感器中心点的位移S1，运卷小车开始降速运行。
所述步骤8)中，PLC判定运卷小车到达后退减速位，后退减速位的位置传感器检测到运卷小车后，PLC将此时运卷小车所产生的位移ΔS修正为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到后退减速位上的位置传感器中心点的位移S3，运卷小车开始降速运行。
所述步骤7)或11)中，PLC判定运卷小车已经返回到原点，原点上的位置传感器检测到运卷小车后，PLC将此时运卷小车从前进减速位(POS_1)到原点(POS_0)运行产生的位移ΔS清零，或者将此时运卷小车从后退减速位(POS_3)到原点(POS_0)运行产生的位移ΔS清零，运卷小车停止运行。
本发明包含如下有益效果：一种高速线材运卷小车运行位置的控制方法，包括以下步骤：
1)当运卷小车的位置编码器没有故障时，运卷小车按照位置编码器模式进行工作，由位置传感器采集运卷小车的到位信息；
所述步骤1)中运卷小车的位置编码器模式的工作流程如下：当运卷小车收到来自PLC的接料命令后，运卷小车从原点向芯棒位运行，当到达前进减速位时开始降速运行，到达芯棒位时停止，并从双芯棒接料后返回原点；再从原点向C型钩位运行，当到达后退减速位时开始降速运行，到达C型钩位时停止，并向C型钩送料后返回至原点，等待下一次命令。
所述步骤1)中运卷小车的位置编码器模式采用位置编码器及位置传感器共同协作的方式对运卷小车的位置进行计算，即PLC首先通过位置传感器检测到的位置信号为准，精确判断出当前运卷小车所处位置，如果位置传感器均没有检测到运卷小车的位置信号，此时PLC使用计数器读取安装在小车上的位置编码器的脉冲值，再计算出运卷小车的实际位置，判断运卷小车是否到位。
2)当运卷小车的位置编码器出现故障后，PLC发出返回指令，使运卷小车运行至原点，无论是人工操作计算机对PLC进行控制，使PLC发出返回指令，还是PLC通过位置传感器的测试信号自动发送返回指令均可；
3)将运卷小车从编码器控制模式切换至传感器定位模式，通过以下公式对运卷小车经过扫描周期∑Tosc所产生的位移进行计算：
式中，Tosc为PLC的平均扫描周期，ΔS为运卷小车经过扫描周期∑Tosc所产生的位移，i为运卷小车减速机构的减速比，k为运卷小车的线速度比例系数(即小车减速机输出端折算到运卷小车在轨道上行走的位移，单位：mm/r)，N为运卷小车的电机的实际转速，当运卷小车前进时，N＞0，运卷小车后退时，N＜0；
4)当运卷小车收到来自PLC的接料命令后，运卷小车从原点到前进减速位运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达前进减速位，运卷小车开始降速运行：
S1+d≥ΔS≥S1-d
式中，ΔS为运卷小车经过扫描周期∑Tosc从原点到前进减速位运行产生的位移，S1为原点上的位置传感器中心点到前进减速位上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
5)运卷小车从前进减速位到芯棒位运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达芯棒位，运卷小车开始从双芯棒接料并等待返回命令：
式中，ΔS为运卷小车从前进减速位到芯棒位运行产生的位移，S1为原点上的位置传感器中心点到前进减速位上的位置传感器中心点的位移，S2为原点上的位置传感器中心点到芯棒位中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
6)当运卷小车收到来自PLC的返回命令后，运卷小车从芯棒位返回到前进减速位运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车返回到前进减速位，运卷小车开始降速运行：
式中，ΔS为运卷小车从芯棒位到前进减速位运行产生的位移，S1为原点上的位置传感器中心点到前进减速位上的位置传感器中心点的位移，S2为原点上的位置传感器中心点到芯棒位中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
7)运卷小车从前进减速位返回到原点运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车已经返回到原点，运卷小车停止运行并等待送料命令：
S1+d≥ΔS≥S1-d
式中，ΔS为运卷小车从前进减速位到原点运行产生的位移，S1为原点上的位置传感器中心点到前进减速位上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
8)当运卷小车收到来自PLC的送料命令后，运卷小车从原点到后退减速位运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达后退减速位，运卷小车开始降速运行：
S3+d≥ΔS≥S3-d
式中，ΔS为运卷小车从原点到后退减速位运行产生的位移，S3为原点上的位置传感器中心点到后退减速位上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
9)运卷小车从后退减速位到C型钩位运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达C型钩位，运卷小车开始向C型钩送料并等待返回命令：
式中，ΔS为运卷小车从后退减速位到C型钩位运行产生的位移，S3为原点上的位置传感器中心点到后退减速位上的位置传感器中心点的位移，S4为原点上的位置传感器中心点到C型钩位的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
10)当运卷小车收到来自PLC的返回命令后，运卷小车从C型钩位返回到后退减速位运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车返回到后退减速位，运卷小车开始降速运行：
式中，ΔS为运卷小车从C型钩位到后退减速位运行产生的位移，S3为原点上的位置传感器中心点到后退减速位上的位置传感器中心点的位移，S4为原点上的位置传感器中心点到C型钩位的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
11)运卷小车从后退减速位返回到原点运行产生的位移满足下列公式：
S3+d≥ΔS≥S3-d
式中，ΔS为运卷小车从后退减速位到原点运行产生的位移，S3为原点上的位置传感器中心点到后退减速位上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
PLC判定运卷小车已经返回到原点，运卷小车停止运行并等待PLC发出新的接料命令。
所述步骤3)中的扫描周期∑Tosc通过在PLC中直接读取得到，运卷小车的电机的实际转速N由PLC通过PROFIBU-DP通讯方式从变频器中读取。
所述步骤4)中，PLC判定运卷小车到达前进减速位，前进减速位的位置传感器检测到运卷小车后，PLC将此时运卷小车所产生的位移ΔS修正为原点上的位置传感器中心点到前进减速位上的位置传感器中心点的位移S1，运卷小车开始降速运行，提高运卷小车运行时的位移精度，减小累计误差。
所述步骤8)中，PLC判定运卷小车到达后退减速位，后退减速位的位置传感器检测到运卷小车后，PLC将此时运卷小车所产生的位移ΔS修正为原点上的位置传感器中心点到后退减速位上的位置传感器中心点的位移S3，运卷小车开始降速运行，提高运卷小车运行时的位移精度，减小累计误差。
所述步骤7)或11)中，PLC判定运卷小车已经返回到原点，原点上的位置传感器检测到运卷小车后，PLC将此时运卷小车从前进减速位(POS_1)到原点(POS_0)运行产生的位移ΔS清零，或者将此时运卷小车从后退减速位(POS_3)到原点(POS_0)运行产生的位移ΔS清零，运卷小车停止运行，提高运卷小车运行时的位移精度，减小累计误差。
附图说明
图1为运卷小车的位置编码器模式的工作流程图；
图2为运卷小车的运行轨迹数轴示意图；
图3为本发明的工作流程图。
具体实施方式
如图1至图3所示，一种高速线材运卷小车运行位置的控制方法，包括以下步骤：
1)当运卷小车的位置编码器没有故障时，运卷小车按照位置编码器模式进行工作，由位置传感器采集运卷小车的到位信息；
所述步骤1)中运卷小车的位置编码器模式的工作流程如下：当运卷小车收到来自PLC的接料命令后，运卷小车从原点(POS_0)向芯棒位(POS_A)运行，当到达前进减速位(POS_1)时开始降速运行，到达芯棒位(POS_A)时停止，并从双芯棒接料后返回原点(POS_0)；再从原点(POS_0)向C型钩位(POS_B)运行，当到达后退减速位(POS_3)时开始降速运行，到达C型钩位(POS_B)时停止，并向C型钩送料后返回至原点(POS_0)，等待下一次命令。
所述步骤1)中运卷小车的位置编码器模式采用位置编码器及位置传感器共同协作的方式对运卷小车的位置进行计算，即PLC首先通过位置传感器检测到的位置信号为准，精确判断出当前运卷小车所处位置，如果位置传感器均没有检测到运卷小车的位置信号，此时PLC使用计数器读取安装在小车上的位置编码器的脉冲值，再计算出运卷小车的实际位置，判断运卷小车是否到位。
2)当运卷小车的位置编码器出现故障后，PLC发出返回指令，使运卷小车运行至原点(POS_0)，无论是人工操作计算机对PLC进行控制，使PLC发出返回指令，还是PLC通过位置传感器的测试信号自动发送返回指令均可；
3)将运卷小车从编码器控制模式切换至传感器定位模式，通过以下公式对运卷小车经过扫描周期∑Tosc所产生的位移进行计算：
式中，Tosc为PLC的平均扫描周期，ΔS为运卷小车经过扫描周期∑Tosc所产生的位移，i为运卷小车减速机构的减速比，k为运卷小车的线速度比例系数(即小车减速机输出端折算到运卷小车在轨道上行走的位移，单位：mm/r)，N为运卷小车的电机的实际转速，当运卷小车前进时，N＞0，运卷小车后退时，N＜0；
所述步骤3)中的扫描周期∑Tosc通过在PLC中直接读取得到，运卷小车的电机的实际转速N由PLC通过PROFIBU-DP通讯方式从变频器中读取。
4)当运卷小车收到来自PLC的接料命令后，运卷小车从原点(POS_0)到前进减速位(POS_1)运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达前进减速位(POS_1)，运卷小车开始降速运行：
S1+d≥ΔS≥S1-d
式中，ΔS为运卷小车经过扫描周期∑Tosc从原点(POS_0)到前进减速位(POS_1)运行产生的位移，S1为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到前进减速位(POS_1)上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
5)运卷小车从前进减速位(POS_1)到芯棒位(POS_A)运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达芯棒位(POS_A)，运卷小车开始从双芯棒接料并等待返回命令：
式中，ΔS为运卷小车从前进减速位(POS_1)到芯棒位(POS_A)运行产生的位移，S1为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到前进减速位(POS_1)上的位置传感器中心点的位移，S2为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到芯棒位(POS_A)中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
6)当运卷小车收到来自PLC的返回命令后，运卷小车从芯棒位(POS_A)返回到前进减速位(POS_1)运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车返回到前进减速位(POS_1)，运卷小车开始降速运行：
式中，ΔS为运卷小车从芯棒位(POS_A)到前进减速位(POS_1)运行产生的位移，S1为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到前进减速位(POS_1)上的位置传感器中心点的位移，S2为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到芯棒位(POS_A)中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
所述步骤4)中，PLC判定运卷小车到达前进减速位(POS_1)，前进减速位(POS_1)的位置传感器检测到运卷小车后，PLC将此时运卷小车所产生的位移ΔS修正为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到前进减速位(POS_1)上的位置传感器中心点的位移S1，运卷小车开始降速运行，提高运卷小车运行时的位移精度，减小累计误差。
7)运卷小车从前进减速位(POS_1)返回到原点(POS_0)运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车已经返回到原点(POS_0)，运卷小车停止运行并等待送料命令：
S1+d≥ΔS≥S1-d
式中，ΔS为运卷小车从前进减速位(POS_1)到原点(POS_0)运行产生的位移，S1为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到前进减速位(POS_1)上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
8)当运卷小车收到来自PLC的送料命令后，运卷小车从原点(POS_0)到后退减速位(POS_3)运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达后退减速位(POS_3)，运卷小车开始降速运行：
S3+d≥ΔS≥S3-d
式中，ΔS为运卷小车从原点(POS_0)到后退减速位(POS_3)运行产生的位移，S3为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到后退减速位(POS_3)上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
9)运卷小车从后退减速位(POS_3)到C型钩位(POS_B)运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达C型钩位(POS_B)，运卷小车开始向C型钩送料并等待返回命令：
式中，ΔS为运卷小车从后退减速位(POS_3)到C型钩位(POS_B)运行产生的位移，S3为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到后退减速位(POS_3)上的位置传感器中心点的位移，S4为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到C型钩位(POS_B)的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
10)当运卷小车收到来自PLC的返回命令后，运卷小车从C型钩位(POS_B)返回到后退减速位(POS_3)运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车返回到后退减速位(POS_3)，运卷小车开始降速运行：
式中，ΔS为运卷小车从C型钩位(POS_B)到后退减速位(POS_3)运行产生的位移，S3为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到后退减速位(POS_3)上的位置传感器中心点的位移，S4为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到C型钩位(POS_B)的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
所述步骤8)中，PLC判定运卷小车到达后退减速位(POS_3)，后退减速位(POS_3)的位置传感器检测到运卷小车后，PLC将此时运卷小车所产生的位移ΔS修正为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到后退减速位(POS_3)上的位置传感器中心点的位移S3，运卷小车开始降速运行，提高运卷小车运行时的位移精度，减小累计误差。
11)运卷小车从后退减速位(POS_3)返回到原点(POS_0)运行产生的位移满足下列公式：
S3+d≥ΔS≥S3-d
式中，ΔS为运卷小车从后退减速位(POS_3)到原点(POS_0)运行产生的位移，S3为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到后退减速位(POS_3)上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
PLC判定运卷小车已经返回到原点(POS_0)，运卷小车停止运行并等待PLC发出新的接料命令。
所述步骤7)或11)中，PLC判定运卷小车已经返回到原点(POS_0)，原点(POS_0)上的位置传感器检测到运卷小车后，PLC将此时运卷小车从前进减速位(POS_1)到原点(POS_0)运行产生的位移ΔS清零，或者将此时运卷小车从后退减速位(POS_3)到原点(POS_0)运行产生的位移ΔS清零，运卷小车停止运行，提高运卷小车运行时的位移精度，减小累计误差。
在实际使用中，PLC会对原点的位置进行误差处理：例如，本实施例中，原点(POS_0)的位置传感器在数轴上的横截面是直径为30mm的圆形，运卷小车通过原位(POS_0)时是与位置传感器的横截面弧线相切，运卷小车有可能并未行至数轴的原点，原点的位置传感器就产生信号了，因此，以原点的位置传感器的中心分别向两边扩展Δ1和Δ2的距离，命名Δ1为前进原点误差距离(单位：mm)，Δ1<0，Δ2为后退原点误差距离(单位：mm)，Δ2>0，且满足|Δ1|≤80mm，|Δ2|≤80mm。运卷小车在运行过程中，满足Δ1≤ΔS≤Δ2时，便可判断小车在原位。
而本实施例中，前进极限位(POS_2)和后退极限位(POS_4)的位置传感器在本发明中只起到限位的作用，运卷小车在正常的运行过程时，前进极限位(POS_2)和后退极限位(POS_4)的位置传感器均不会有信号产生。
若前进极限位(POS_2)或后退极限位(POS_4)的位置传感器有信号，说明PLC对运卷小车的位置控制出现错误，为确保设备安全，运卷小车会立即停止，等待工作人员排出故障。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神的前提提下，对本发明进行的改动均落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种高速线材运卷小车运行位置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)当运卷小车的位置编码器没有故障时，运卷小车按照位置编码器模式进行工作，由位置传感器采集运卷小车的到位信息；
2)当运卷小车的位置编码器出现故障后，PLC发出返回指令，使运卷小车运行至原点(POS_0)；
3)将运卷小车从编码器控制模式切换至传感器定位模式，通过以下公式对运卷小车经过扫描周期∑Tosc所产生的位移进行计算：
式中，Tosc为PLC的平均扫描周期，ΔS为运卷小车经过扫描周期∑Tosc所产生的位移，i为运卷小车减速机构的减速比，k为运卷小车的线速度比例系数，N为运卷小车的电机的实际转速；
4)当运卷小车收到来自PLC的接料命令后，运卷小车从原点(POS_0)到前进减速位(POS_1)运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达前进减速位(POS_1)，运卷小车开始降速运行：
S1+d≥ΔS≥S1-d
式中，ΔS为运卷小车经过扫描周期∑Tosc从原点(POS_0)到前进减速位(POS_1)运行产生的位移，S1为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到前进减速位(POS_1)上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
5)运卷小车从前进减速位(POS_1)到芯棒位(POS_A)运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达芯棒位(POS_A)，运卷小车开始从双芯棒接料并等待返回命令：
式中，ΔS为运卷小车从前进减速位(POS_1)到芯棒位(POS_A)运行产生的位移，S1为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到前进减速位(POS_1)上的位置传感器中心点的位移，S2为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到芯棒位(POS_A)中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
6)当运卷小车收到来自PLC的返回命令后，运卷小车从芯棒位(POS_A)返回到前进减速位(POS_1)运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车返回到前进减速位(POS_1)，运卷小车开始降速运行：
式中，ΔS为运卷小车从芯棒位(POS_A)到前进减速位(POS_1)运行产生的位移，S1为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到前进减速位(POS_1)上的位置传感器中心点的位移，S2为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到芯棒位(POS_A)中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
7)运卷小车从前进减速位(POS_1)返回到原点(POS_0)运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车已经返回到原点(POS_0)，运卷小车停止运行并等待送料命令：
S1+d≥ΔS≥S1-d
式中，ΔS为运卷小车从前进减速位(POS_1)到原点(POS_0)运行产生的位移，S1为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到前进减速位(POS_1)上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
8)当运卷小车收到来自PLC的送料命令后，运卷小车从原点(POS_0)到后退减速位(POS_3)运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达后退减速位(POS_3)，运卷小车开始降速运行：
S3+d≥ΔS≥S3-d
式中，ΔS为运卷小车从原点(POS_0)到后退减速位(POS_3)运行产生的位移，S3为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到后退减速位(POS_3)上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
9)运卷小车从后退减速位(POS_3)到C型钩位(POS_B)运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车到达C型钩位(POS_B)，运卷小车开始向C型钩送料并等待返回命令：
式中，ΔS为运卷小车从后退减速位(POS_3)到C型钩位(POS_B)运行产生的位移，S3为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到后退减速位(POS_3)上的位置传感器中心点的位移，S4为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到C型钩位(POS_B)的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
10)当运卷小车收到来自PLC的返回命令后，运卷小车从C型钩位(POS_B)返回到后退减速位(POS_3)运行产生的位移满足下列公式时，PLC判定运卷小车返回到后退减速位(POS_3)，运卷小车开始降速运行：
式中，ΔS为运卷小车从C型钩位(POS_B)到后退减速位(POS_3)运行产生的位移，S3为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到后退减速位(POS_3)上的位置传感器中心点的位移，S4为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到C型钩位(POS_B)的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
11)运卷小车从后退减速位(POS_3)返回到原点(POS_0)运行产生的位移满足下列公式：
S3+d≥ΔS≥S3-d
式中，ΔS为运卷小车从后退减速位(POS_3)到原点(POS_0)运行产生的位移，S3为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到后退减速位(POS_3)上的位置传感器中心点的位移，d为传感器在数轴上的最大直径；
PLC判定运卷小车已经返回到原点(POS_0)，运卷小车停止运行并等待PLC发出新的接料命令。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3)中的扫描周期∑Tosc通过在PLC中直接读取得到，运卷小车的电机的实际转速N由PLC通过PROFIBU-DP通讯方式从变频器中读取。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤4)中，PLC判定运卷小车到达前进减速位(POS_1)，前进减速位(POS_1)的位置传感器检测到运卷小车后，PLC将此时运卷小车所产生的位移ΔS修正为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到前进减速位(POS_1)上的位置传感器中心点的位移S1，运卷小车开始降速运行。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤8)中，PLC判定运卷小车到达后退减速位(POS_3)，后退减速位(POS_3)的位置传感器检测到运卷小车后，PLC将此时运卷小车所产生的位移ΔS修正为原点(POS_0)上的位置传感器中心点到后退减速位(POS_3)上的位置传感器中心点的位移S3，运卷小车开始降速运行。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤7)或11)中，PLC判定运卷小车已经返回到原点(POS_0)，原点(POS_0)上的位置传感器检测到运卷小车后，PLC将此时运卷小车从前进减速位(POS_1)到原点(POS_0)运行产生的位移ΔS清零，或者将此时运卷小车从后退减速位(POS_3)到原点(POS_0)运行产生的位移ΔS清零，运卷小车停止运行。
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