CN112350618A - 一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械控制领域，具体涉及一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统及其使用方法。所述系统包括带有触摸屏的上位机、与上位机相连的PLC控制器、与PLC控制器相连的运动控制器、与运动控制器相连的若干伺服控制器和与伺服控制器相连的伺服电机、定位装置。所述系统的使用方法包括调试阶段、使用阶段，所述使用阶段包括以下步骤：S1、输入行进距离；S2、数据转换；S3、数据传输；S4、生成标准虚轴曲线；S5、电机启动；S6、运动数据获取；S7、PID调节；S8、判断是否触发警报；S9、到达最终位置。本发明借用虚轴概念，对多台电机进行实时管理，使得多台电机能够同步运行，将偏差值降到了毫米级别，提高了设备的稳定性，减少了设备的损坏率。

Description

一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及机械控制领域，具体涉及一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统及其使用方法。

背景技术

在某些跨度长，要求速度响应高，定位精度高的设备上，需要应用到伺服电机。同时因为跨度长，单台电机不能独立完成所需扭矩，此时就需要2台或多台伺服电机同时提供输出力，以达到所需功能。多台电机同时工作，如果是简单的同时启停，无法保证设备各组件运行过程中相对位置完全保持一致。如果设备间存在刚性连接，运行过程不会存在太大问题，但此种运行方式将导致设备受力，最终导致设备损坏或停机。

本发明公开了一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统及其使用方法，以解决现有设备各组件行进位置不同步的问题。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统及其使用方法。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统，其特征在于：包括带有触摸屏的上位机、与上位机相连的PLC控制器、与PLC控制器相连的运动控制器、与运动控制器相连的若干伺服控制器和与伺服控制器相连的伺服电机、定位装置。

进一步，所述PLC控制器内储存有运动参数，所述运动参数包括最高速度、加速度、位置偏差极限、速度偏差极限。

进一步，所述运动控制器内储存有标准虚轴参数。

进一步，所述标准虚轴参数包括：扭矩、电流。

进一步，所述定位装置包括激光测距仪、反射板。

进一步，所述上位机还连接报警模块。

进一步，所述报警模块包括音响、警灯。

一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统的使用方法，包括调试阶段、使用阶段，所述调试阶段包括以下步骤：

S1、运动参数调试，根据现场的实际情况调整运动参数；

S2、运行测试，运行龙门桁架，测试龙门桁架行驶过程中的稳定性；

S3、确定运动参数，重复步骤S1～S2，直至龙门桁架能够稳定运行；

所述使用阶段包括以下步骤：

S1、输入行进距离，使用者通过触摸屏输入行进距离；

S2、数据转换，PLC控制器将上位机传来的距离信息转换成二进制数据；

S3、数据传输，PLC控制器将距离信息及运动参数传给运动控制器；

S4、生成标准虚轴曲线，运动控制器根据标准虚轴参数和传进来的距离信息、运动参数生成标准虚轴曲线，所述标准虚轴曲线包括位置时间曲线、速度时间曲线；

S5、电机启动，伺服控制器控制电机启动、运行；

S6、运动数据获取，伺服控制器通过定位装置获取瞬时的位置信息，通过伺服电机获取瞬时的运行速度；

S7、PID调节，伺服控制器分别将位置信息、运行速度与位置时间曲线、速度时间曲线进行对比，伺服控制器根据位置偏差值、速度偏差值动态调节电机运行速度；

S8、触发警报，如果位置偏差值超过位置偏差极限或速度偏差值超过速度偏差极限，则触发报警模块，同时伺服电机停止运行；

S9、重复步骤S6～S8，直至到达最终位置；

S10、设备停止运行，等待下一次使用。

本发明所达到的有益效果为：

本发明借用虚轴概念，对多台电机进行实时管理，使得多台电机能够同步运行，将偏差值降到了毫米级别，提高了设备的稳定性，减少了设备的损坏率。

此外，本发明结构简单、适用范围广，不单单可以用于龙门桁架，还可以用于一切需要多台电机同步运动的设备。

附图说明

图1是保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统的结构示意图。

图2是不采用虚轴控制2个伺服电机的位置时间曲线图。

图3是不采用虚轴控制2个伺服电机的速度时间曲线图。

图4是采用虚轴控制2个伺服电机的位置时间曲线图。

图5是采用虚轴控制2个伺服电机的速度时间曲线图。

图中，100、上位机；110、触摸屏；120、报警模块；121、警灯；122、音响；200、PLC控制器；300、运动控制器；400、伺服控制器；410、伺服电机；420、定位装置；421、激光测距仪；422、反射板。

具体实施方式

为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供了一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统，其特征在于：包括带有触摸屏110的上位机100、与上位机100相连的PLC控制器200、与PLC控制器200相连的运动控制器300、与运动控制器300相连的若干伺服控制器400和与伺服控制器400相连的伺服电机410、定位装置420。为了便于说明，下面以两个伺服控制器400为例。

对于上位机100，使用者可以通过上位机100调试本发明的各种参数，也可以通过上位机100控制龙门桁架行走。所述上位机100还连接报警模块120，所述报警模块120包括音响122、警灯121，所述报警模块120的作用是方便提醒使用者设备出现了故障，防止造成安全事故，影响生产进度。

所述PLC控制器200内储存有运动参数，所述运动参数包括最高速度、加速度、位置偏差极限、速度偏差极限。使用者可以通过上位机100的触摸屏110调整运动参数，以便适用于现场环境。此外，所述PLC控制器200还起到了桥梁的作用，可用于网络连接，它可以将上位机100与运动控制器300连接起来，使上位机100与运动控制器300可以互相通信。所述运动控制器300的主要作用是为了生成标准虚轴曲线，其内储存有标准虚轴参数，所述标准虚轴参数包括：扭矩、电流，所述标准虚轴参数是出厂时内置的，它控制着龙门桁架能够吊运多重的重物。

所述定位装置420包括激光测距仪421、反射板422，所述激光测距仪421设置在伺服电机410附近，所述反射板422可以反射所述激光测距仪421射出的激光。所述反射板422可以设置在龙门桁架始端附近的墙面或支架上，也可以设置在龙门桁架末端附近的墙面或支架上。所述激光测距仪421可以测出其距反射板422之间的距离，并可以将距离信息反馈给伺服控制器400。所述伺服控制器400可以根据距离信息算出龙门桁架的行进距离并与标准虚轴曲线进行对比。

其中，所述PLC控制器200的型号为：西门子S7-1511-1PN；所述运动控制器300的型号为：D425-2DP；所述伺服控制器400的型号为：6SL3120-1TE26-0AC0；所述伺服电机410的型号为：1FT7108-5SF71-1CH0；所述激光测距仪421的型号为：劳易测AMS304i。

一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统的使用方法，包括调试阶段、使用阶段，所述调试阶段包括以下步骤：

S1、运动参数调试，根据现场的实际情况(龙门桁架导轨的长度、是否有风、所要吊运货物的最大重量等)调整运动参数；

S2、运行测试，运行龙门桁架，测试龙门桁架行驶过程中的稳定性；

S3、确定运动参数，重复步骤S1～S2，直至龙门桁架能够稳定运行；

所述使用阶段包括以下步骤：

S1、输入行进距离，使用者通过触摸屏110输入行进距离；

S2、数据转换，PLC控制器200将上位机100传来的距离信息转换成二进制数据；

S3、数据传输，PLC控制器200将距离信息及运动参数传给运动控制器300；

S4、生成标准虚轴曲线，运动控制器300根据标准虚轴参数和传进来的距离信息、运动参数生成标准虚轴曲线，所述标准虚轴曲线就是设备的理想运行曲线，所述标准虚轴曲线包括位置时间曲线、速度时间曲线；

S5、电机启动，伺服控制器400控制电机启动、运行；

S6、运动数据获取，伺服控制器400通过定位装置420获取瞬时的位置信息，通过伺服电机410获取瞬时的运行速度；

S7、PID调节，伺服控制器400分别将位置信息、运行速度与位置时间曲线、速度时间曲线进行对比，得出位置偏差值、速度偏差值；进而伺服控制器400根据位置偏差值、速度偏差值动态调节伺服电机运行速度；

S8、触发警报，如果位置偏差值超过位置偏差极限或速度偏差值超过速度偏差极限，则触发报警模块120，同时伺服电机410停止运行；

S9、重复步骤S6～S8，直至到达最终位置；

S10、设备停止运行，等待下一次使用。

从图2～3可知，未采用虚轴控制时，两个伺服电机410行进距离、速度之间的差值较大。当行进距离之间存在较大差值时，两个伺服电机410就会对龙门桁架施加力，极易造成设备损坏，降低设备使用寿命、影响工作效率。

从图4～5可知，当采用虚轴控制时，虽然两个伺服电机410速度之间的差值更大了，但是两个伺服电机410行进距离之间几乎不存在差值，位置时间曲线几乎重合。可见，采用本发明所公开的方法可以使多个伺服电机410同步运动，延长设备使用寿命，提供工作效率。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统，其特征在于：包括带有触摸屏的上位机、与上位机相连的PLC控制器、与PLC控制器相连的运动控制器、与运动控制器相连的若干伺服控制器和与伺服控制器相连的伺服电机、定位装置。

2.根据权利要求1所述的一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统，其特征在于：所述PLC控制器内储存有运动参数，所述运动参数包括最高速度、加速度、位置偏差极限、速度偏差极限。

3.根据权利要求1所述的一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统，其特征在于：所述运动控制器内储存有标准虚轴参数。

4.根据权利要求3所述的一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统，其特征在于：所述标准虚轴参数包括：扭矩、电流。

5.根据权利要求1所述的一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统，其特征在于：所述定位装置包括激光测距仪、反射板。

6.根据权利要求1所述的一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统，其特征在于：所述上位机还连接报警模块。

7.根据权利要求6所述的一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统，其特征在于：所述报警模块包括音响、警灯。

8.一种保障龙门桁架滑轮行进距离相同的系统的使用方法，其特征在于：包括调试阶段、使用阶段，所述调试阶段包括以下步骤：

S1、运动参数调试，根据现场的实际情况调整运动参数；

S2、运行测试，运行龙门桁架，测试龙门桁架行驶过程中的稳定性；

S3、确定运动参数，重复步骤S1～S2，直至龙门桁架能够稳定运行；

所述使用阶段包括以下步骤：

S1、输入行进距离，使用者通过触摸屏输入行进距离；

S2、数据转换，PLC控制器将上位机传来的距离信息转换成二进制数据；

S3、数据传输，PLC控制器将距离信息及运动参数传给运动控制器；

S4、生成标准虚轴曲线，运动控制器根据标准虚轴参数和传进来的距离信息、运动参数生成标准虚轴曲线，所述标准虚轴曲线包括位置时间曲线、速度时间曲线；

S5、电机启动，伺服控制器控制电机启动、运行；

S6、运动数据获取，伺服控制器通过定位装置获取瞬时的位置信息，通过伺服电机获取瞬时的运行速度；

S7、PID调节，伺服控制器分别将位置信息、运行速度与位置时间曲线、速度时间曲线进行对比，得到位置偏差值、速度偏差值，伺服控制器根据位置偏差值、速度偏差值动态调节电机运行速度；

S8、触发警报，如果位置偏差值超过位置偏差极限或速度偏差值超过速度偏差极限，则触发报警模块，同时伺服电机停止运行；

S9、重复步骤S6～S8，直至到达最终位置；

S10、设备停止运行，等待下一次使用。

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