CN112110158B - 一种悬挂输送线多线自动同步控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种悬挂输送线多线自动同步控制方法，通过将多线同步控制问题转化为多个双线同步控制问题，采用双线同步控制主流程和累计位置误差修正流程，实现多输送线之间位置和速度同步，相对现有技术，具有同步控制快速、平稳，超调少，并可消除累计误差等优点，提高屠宰生产线自动化水平和生产效率及作业质量。

Description

一种悬挂输送线多线自动同步控制方法

技术领域

本发明涉及屠宰生产自动化领域，尤其是涉及一种悬挂输送线多线自动同步控制方法。

背景技术

随着经济水平的挺高与科技的进步，屠宰的规模不断扩大，其生产过程经历了从手工屠宰到自动化屠宰的发展。在屠宰生产自动化领域，通常包含多条悬挂输送线，通过这些输送线进行不同加工工艺间物料传送。这些输送线一般要求速度和位置同步控制，避免工作人员的频繁走动，减轻劳动强度，提高工作效率和加工质量。

中国实用新型，专利号20142000192.4公开了一个屠宰悬挂自动输送线多线同步控制系统，提到了一种多输送线同步控制方法，它的同步控制原理为当放血线编码器转一圈,剥皮线编码器也跟着转一圈,胴体线编码器和卫检线编码器同样转一圈,在运转中的偏差是通过控制模块的程序来调整每条自动线的快慢速度,使多线达到同步的目的。该方法控制简单，其缺点在于需要频繁地调速，多线不能快速到达同步的稳定状态，而且在生产的过程中，由于多条线的负载情况变化不同，可能会导致编码器脉冲计数相同，但输送线的实际位置不同，存在累计误差，时间久了无法再位置同步，需要重新手动校准。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种悬挂输送线多线自动同步控制方法。

本发明采用的技术方案如下：

每条输送线通过链条传动，每隔一定间距挂有一个吊钩，用于控制每条输送线的控制系统包括PLC控制模块、人机交互触摸屏、变频器、交流电机、增量式编码器和接近开关，变频器、交流电机、增量式编码器和接近开关在每条输送线至少设置一个，PLC输出模拟量来控制变频器的运行频率，变频器控制交流电机调速，交流电机驱动输送线的链条移动；增量式编码器用于测量链条的累计位移；接近开关用于检测吊钩的基准位置。

屠宰悬挂输送线多线自动同步控制方法，首先将n条输送线同步控制问题转化为n-1个双输送线同步控制问题，通过控制两两输送线同步，实现多输送线同步。

双输送线同步控制的实现包含双线同步控制主流程和累计位置误差修正流程两个部分，多线自动同步控制的包括选择一条输送线为基准线，其它输送线为随动线，控制任一条随动线与基准线进行同步控制，通过控制两两输送线同步，实现多输送线同步；在进行两两输送线同步控制的同时，不断进行累计位置误差修正控制，以实现位置和速度同步的同时，消除累计位置误差。

假设两条输送线分别为L1和L2，双线同步控制主流程包含如下步骤：

步骤11：启动同步控制，选L1为基准线，L2为随动线，控制L1、L2各自的变频器分别以初始输出频率f10、f20启动；

步骤12：将f20赋值给L2的运行频率f21；

步骤13：延时一小段时间△t,读L1、L2的编码器脉冲计数值n1、n2。判断两者偏差是否在一个小范围内，设为|n1-n2|<β，如果成立,则表示两条输送线达到同步状态，转到步骤14；否则，如果|n1-n2|>＝β，则认为两条输送线的位置偏差太大，需要进行调整，转到步骤15，其中β为设定值。

步骤14：计算f20＝(f20+f21)/2并保存，然后更新f21＝f20，转到步骤16。

步骤15：计算f21＝f20+k*(n1-n2)，k为比例控制系数，转到步骤16。

步骤16：对更新后的f21进行限幅判断，当0<f21<50Hz时，f21保持不变。当f21>＝50Hz时，则f21＝50Hz；当f21<＝0时，f21＝0。

步骤17：更新L2的变频器运行频率为f21，然后回到步骤13。

在步骤13与步骤17之间循环执行，实现L1与L2的连续自动速度和位置同步。

累计位置误差修正流程包含如下步骤：

步骤21：不断检测基准线L1的接近开关是否有上升沿信号，当检测到上升沿信号时，记录下此时L1的编码器脉冲计数值，计为n11，转到步骤22。

步骤22：不断检测随动线L2的接近开关是否有上升沿信号，当检测到上升沿信号时，记录下此时L1的编码器脉冲计数值，计为n12，转到步骤23。

步骤23：设L1移动相邻两个吊钩距离，编码器脉冲输出个数记为N。判断(n12-n11)与N/2的大小。如果(n12-n11)>N/2时，则认为L2超前于L1，计算位置偏差△n＝(n12-n11)-N；如果(n12-n11)<＝N/2时，则认为L2落后于L1，计算位置偏差△n＝(n12-n11)，转到步骤24。

步骤24：更新当前时刻L2的编码器脉冲计数值n2＝n12-△n，然后再次回到步骤21。

在步骤21与步骤24之间循环执行，不断修正L2相对于L1的实际位置偏差，实现对累计位置误差的消除。

本发明的技术方案的技术效果在于：通过将多线同步控制问题转化为多个双线同步控制问题，采用双线同步控制主流程和累计位置误差修正流程，实现多输送线之间位置和速度同步，相对现有技术，具有同步控制快速、平稳，超调少，并可消除累计误差等优点，提高屠宰生产线自动化水平和生产效率及作业质量。

附图说明

图1是悬挂输送线多线自动同步控制系统硬件框图。

图2是双线同步控制主流程图。

图3是累计位置误差修正流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进一步说明。显然，所描述的实施例仅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。

以某羊屠宰生产线的悬挂输送线为例,包括前腿水平预剥输送线L1、刺杀沥血输送线L2、后腿水平预剥输送线L3、头蹄检疫输送线L4、掏内脏胴体输送线L5、红白内脏卫检输送线L6，每条输送线通过链条传动，每隔1m间距挂有1个吊钩。在屠宰牲羊的过程，上述六条输送线需要进行速度同步运行，相邻输送线之间还需要保持吊钩位置对齐，即位置同步。在如图1所示,该屠宰悬挂输送线多线自动同步控制系统包括1个PLC控制模块和一个人机交互触摸屏，每条输送线上各有1个变频器、1个交流电机、1个增量式编码器和1个接近开关。PLC输出模拟量4-20mA的电流来控制变频器的输出频率f，由变频器控制交流电机调速，交流电机带动齿轮转动，再由齿轮驱动输送线的链条移动；在齿轮转动轴上同轴安装一个增量式编码器，用于测量链条的累计位移；在每条输送线的基准位置安装一个接近开关，用于检测吊钩的位置。

为了实现上述六线同步控制，将六线同步控制问题转化为五个双线同步控制问题,即：L2与L1同步、L3与L1同步、L4与L1同步、L5与L1同步、L6与L5同步。

下面以L2与L1的双线同步控制为例进一步说明。

双输送线同步控制的实现包含双线同步控制主流程和累计位置误差修正流程两个部分，在执行双线同步控制主流程的同时，不断执行累计位置误差修正流程。进而实现位置和速度同步的同时，消除累计位置误差。

如图2所示，双线同步控制主流程包含如下步骤：

步骤11：启动同步控制，选L1为基准线，L2为随动线，控制L1、L2各自的变频器分别以初始输出频率f10、f20启动。

步骤12：将f20赋值给L2的运行频率f21。

步骤13：延时一小段时间△t＝20ms,读L1、L2的编码器脉冲计数值n1、n2。判断两者偏差是否在一个小范围内，设为|n1-n2|<β，如果成立,则表示两条输送线达到同步状态，转到步骤14；否则，如果|n1-n2|>＝β，则认为两条输送线的位置偏差太大，需要进行调整，转到步骤15。

步骤14：计算f20＝(f20+f21)/2并保存，然后更新f21＝f20，转到步骤16。

步骤15：计算f21＝f20+k*(n1-n2)，k为比例控制系数，转到步骤16。

步骤16：对更新后的f21进行限幅判断，当0<f21<50Hz时，f21保持不变。当f21>＝50Hz时，则f21＝50Hz；当f21<＝0时，f21＝0。

步骤17：更新L2的变频器输出频率为f21，然后回到步骤13。

在步骤13与步骤17之间循环执行，实现了L1与L2的连续自动速度和位置同步。

由于机械误差和编码器误差等，运行一段时间后，会出现累计误差，即L1与L2的编码器脉冲计数值之间的偏差和实际位置偏差不一致，需要消除该累计误差。

如图3所示，累计位置误差修正流程包含如下步骤：

步骤21：不断检测基准线L1的接近开关是否有上升沿信号，当检测到上升沿信号时，记录下此时L1的编码器脉冲计数值，计为n11，转到步骤22。

步骤22：不断检测随动线L2的接近开关是否有上升沿信号，当检测到上升沿信号时，记录下此时L1的编码器脉冲计数值，计为n12，转到步骤23。

步骤23：设L1移动相邻两个吊钩距离，编码器脉冲输出个数记为N。判断(n12-n11)与N/2的大小。如果(n12-n11)>N/2时，则认为L2超前于L1，计算位置偏差△n＝(n12-n11)-N；如果(n12-n11)<＝N/2时，则认为L2落后于L1，计算位置偏差△n＝(n12-n11)，转到步骤24。

步骤24：更新当前时刻L2的编码器脉冲计数值n2＝n12-△n，然后再次回到步骤21。

在步骤21与步骤24之间循环执行，不断修正L2相对于L1的实际位置偏差，实现对累计位置误差的消除。

采用相同的双线同步控制方法，同时使L3与L1同步、L4与L1同步、L5与L1同步、L6与L5同步，进而实现了六线之间都同步运行。

以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种悬挂输送线多线自动同步控制方法，其特征在于，包括控制多条输送线的控制系统，控制系统包括PLC控制模块、驱动每条输送线移动的交流电机、用于测量每条输送线的累计位移的增量式编码器和用于检测每条输送线的基准位置的接近开关，PLC控制模块通过变频器控制交流电机，PLC控制模块输出模拟量来控制变频器的输出频率，变频器控制交流电机调速；

多线自动同步控制包括选择一条输送线为基准线，其它输送线为随动线，控制任一条随动线与基准线进行同步控制，通过控制两两输送线同步，实现多输送线同步；在进行两两输送线同步控制的同时，不断进行累计位置误差修正控制，以实现位置和速度同步的同时，消除累计位置误差；

控制任一条随动线与基准线进行同步控制包括如下步骤：

S11：以L1为基准线，L2为随动线，控制L1、L2各自的变频器分别以初始输出频率f10、f20启动；

S12：将f20赋值给L2的变频器运行频率f21；

S13：延时一小段时间△t,读L1、L2的编码器脉冲计数值n1、n2，如|n1-n2|<β成立，则表示两条输送线达到同步状态，转到S14；否则，如果|n1-n2|>＝β成立，则认为两条输送线的位置偏差太大，需要进行调整，转到S15；

S14：计算f20＝(f20+f21)/2并保存，然后更新f21＝f20，转到S16；

S15：计算f21＝f20+k*(n1-n2)，k为比例控制系数，转到S16；

S16：对更新后的f21进行限幅判断，当0<f21<50Hz时，f21保持不变，当f21>＝50Hz时，则f21＝50Hz；当f21<＝0时，f21＝0；

S17：更新L2的变频器运行频率为f21。

2.根据权利要求1所述的悬挂输送线多线自动同步控制方法，其特征在于，每条输送线通过链条传动，每隔一定间距挂有一个吊钩，其中累计位置误差修正控制包括如下步骤：

S21：检测基准线L1的接近开关是否有上升沿信号，当检测到上升沿信号时，记录下此时L1的编码器脉冲计数值，计为n11；

S22：不断检测随动线L2的接近开关是否有上升沿信号，当检测到上升沿信号时，记录下此时L1的编码器脉冲计数值，计为n12；

S23：判断(n12-n11)与N/2的大小，如果(n12-n11)>N/2时，则认为L2超前于L1，计算位置偏差△n＝(n12-n11)-N；如果(n12-n11)<＝N/2时，则认为L2落后于L1，计算位置偏差△n＝(n12-n11)，其中L1移动相邻两个吊钩距离，编码器脉冲输出个数记为N；

S24：更新当前时刻L2的编码器脉冲计数值n2＝n12-△n。

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