李國華

（中航工程集成設(shè)備有限公司，北京 100191）

隨著自動控制技術(shù)不斷發(fā)展、成熟，越來越多的全自動智能無人工廠被更多建設(shè)，對智能工廠中移動設(shè)備的控制方式也提出了更高的要求，傳統(tǒng)的通過限位開關(guān)進(jìn)行定位的控制方式已不能滿足現(xiàn)代工廠的控制要求，本文將就全自動智能化無人工廠中移動設(shè)備自動定位控制方案進(jìn)行談?wù)撜f明。

1 功能要求

全自動智能化生產(chǎn)線中，二級控制系統(tǒng)向移動設(shè)備發(fā)送移動目標(biāo)命令，移動設(shè)備接收到命令后根據(jù)實(shí)時(shí)位置，自動判斷移動方向及移動距離，在接近目標(biāo)位置時(shí)自動減速，到達(dá)目標(biāo)位置后自動停止，并進(jìn)行后續(xù)進(jìn)出料工藝動作。

移動設(shè)備在運(yùn)行過程中無人操作，自動移動并定位，全線移動距離200米，對應(yīng)25個(gè)停止工位，工藝要求每個(gè)停止工位的重復(fù)雙向定位精度為±2mm，移動速度3～15米/分，并需要將位移全程的實(shí)時(shí)位置信息反饋到自動控制系統(tǒng)中。

2 方案設(shè)計(jì)

移動設(shè)備工藝運(yùn)行特點(diǎn)：移動距離長，定位工位多，定位精度高，且要求實(shí)時(shí)反饋位置信息。傳統(tǒng)的限位開關(guān)加計(jì)數(shù)器的定位控制方式已無法滿足工藝運(yùn)行要求。本方案將采用編碼定位系統(tǒng)作為定位傳感器，對移動設(shè)備的絕對位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測反饋，采用西門子S7-300系列PLC作為核心控制系統(tǒng)，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理判斷及動作控制。

編碼定位系統(tǒng)硬件配置包括不銹鋼編碼帶、讀碼頭、網(wǎng)絡(luò)模塊及其他安裝附件。編碼帶（帶條形碼）貫通整個(gè)移動設(shè)備行程安裝，讀碼頭與移動設(shè)備固定安裝，在移動過程中對編碼帶中條形碼進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描，從而讀取實(shí)時(shí)位置，網(wǎng)絡(luò)模塊將讀碼頭讀取的位置信息以通訊方式傳送到控制PLC中。

編碼帶測量長度可以從0米到314.5米，每米分成1250刻度，既每刻度0.8mm，移動設(shè)備每移動1個(gè)刻度位置值+1（或-1），讀碼頭通過RS485接口將讀到的位置信息實(shí)時(shí)反饋給網(wǎng)絡(luò)模塊（如圖1），網(wǎng)絡(luò)模塊作為Profibus從站模塊，通過Profibus網(wǎng)絡(luò)將位置信息映射給PLC分配的映射輸入?yún)^(qū)。

調(diào)試過程中，西門子PLC添加GSD文件，將網(wǎng)絡(luò)模塊組態(tài)到控制系統(tǒng)中，并給讀碼頭分配地址，通過編寫控制程序，讀取移動設(shè)備位置信息（如圖2），并將該信息應(yīng)用于全自動運(yùn)行的邏輯控制程序中（如圖3）。

圖1 硬件接線圖

圖2 位置信息采集

圖3 控制效果展示

圖4 安裝要求

特別需要注意的是，安裝時(shí)編碼帶及讀碼頭之間的相對位置及方向，讀碼頭插頭側(cè)必須為編碼帶數(shù)值遞增方向（如圖4），否則將產(chǎn)生讀碼錯(cuò)誤。

3 測試結(jié)果

該定位控制方案，經(jīng)在項(xiàng)目中實(shí)施應(yīng)用，運(yùn)行穩(wěn)定、定位準(zhǔn)確，能夠很好的滿足自動控制工藝要求，重復(fù)定位精度達(dá)±1刻度（既±0.8mm），滿足定位精度±2mm的工藝要求（如圖3），不銹鋼材質(zhì)的編碼帶能夠很好的在高粉塵、高煙氣的惡劣環(huán)境中應(yīng)用。對于長距離連續(xù)定位的應(yīng)用環(huán)境，編碼帶安裝應(yīng)選用專用安裝軌道，可以減少運(yùn)行過程中的震動干擾。該定位控制方案可推廣應(yīng)用于智能天車、智能倉儲、電梯等領(lǐng)域。