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PCC与物料输送自动化应用实例 |
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作者：肖维荣 汤广平 来源：《机电一体化》 |
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可编程讨算机控制器（PCC ）是一种集标准PLC 、数控系统和工业控制计算机的性能特点于一体的智能控制器，它有极广泛的工业自动化应用前景。本文展示了PCC 智能控制器在物料输送自动化方面的应用实例。
由贝加莱（B&R）公司和安博（ABUS）公司合作开发的首套全自动控制轻型标准组合起重机系统在中国工业领域的应用已获成功。该系统的先进技术和方便可靠的使用功能已获得用户十分满意的评价。本文将通过一个实例，作详细介绍
系统的硬件设备
首先，该起重机系统采用了贝加莱（B&R）公司的PCC工业智能控制器和安博（ABUS ）公司的轻型起重机标准组件系统HB 作为其硬件设备。这是因为人们满足了以下的基本要求，并具有一般意义上的应用前景。
l 、模块化和标淮化
B&R PCC 智能控制器，采用了模块化硬件，使它成为开放式的和具有灵活扩展性能的自动控制系统。它拥有大量的硬件模块，如数字量／模拟量模块，电源模块，CPU 模块，定位模块，接口模块，内存模块等等。它还拥有众多的专家级模块，如数控模块，温控模块，网络模块等这使得理B&R PCC 智能控制器不仅在工业制造过程的自动控制方面有着广泛的应用，同时也能直接与传统的起重设备相组合，使其同时具备相应的手动、电动和全自动控制的功能。
作为物料输送设备硬件的ABUS HB 系统，是一个轻型起重机标准组件系统，它采用了模块化的标准组件，可以根据工艺流程的需要，由各个标准组件组合成各类轻型起重机，如单轨式、双轨式、三轨式、单梁式、双梁式起重机（压题图为ABUS HB 轻型起重机标准组件系统，上图为双轨起重机，下图为双梁起重机）可满足各种各样厂房内平面或线性物料输送的需要。由该系统构造的各类组合起重机的结构也是开放式的，可以根据工艺和物流要求增减和改变起重机的设置。这使得该系统比通常的由H 型轨／工字轨构成的轻型起重机具有更好的灵活性。它在输送控制方面，可以根据实际需要，分别或者同时采用手电门控制和全自动控制。
2 、开放性和兼容性
工业设备的开放性和兼容性要求加工设备和物料输送设备以及控制系统都必须能够适时扩展，增补、修改其已有的功能，兼容和学习新的功能（不论是空间上的还是时间上的）以便满足其产品不断更新换代进而适应市场变化的要求。比如B&R PCC 作为智能控制器，软件上就具备分时多任务操作系统。其开发、编程语言众多，如高级语言（C ）、梯形图、指令表等，并有许多功能函数模块可供调用。它可以采用多种方式（例如CAN , PROFIBUS , ETHERNET 方式为网络协议建立现场层、控制层和管理层）实现真正的自动化网络。它除了能实现PCC 系列产品间的自由扩展和互联外，还能方便地实现与其它品牌控制器的互联。
由于ABUS HB 标准组合起重机采用的是一种柔性悬挂系统，其组合起重机的轨道和横梁都为标准的Ω型钢，起重机的悬挂部件和行走机构都为组合模块，整个起重机系统可以根据物流需要，重新组合、更换、增减和改变。因此，它具有很好的开放性，以及兼容其他同类组合系统的特性。
应用实例
1 ．物料输送过程描述
某轻型起重机的作用是，以一定的顺序，在规定的时间里，连续的将工件送入特定位置上的若干处理池内，进行加工处理（图1 ）。工件的移动是三维空间上的位置移动。根据加工工艺的要求，马达1 , 3 和4 同时具备手电门手动控制／全自动控制功能，马达2 只需具备手电门手动控制功能。
图1 物料输送流程图
2 ．控制模式
(1) 手动控制模式
手动控制模式是通过常规的手电门地面操作来完成的。手电门直接连接在起重机机身上，其按键可控制起重机的前后，左右运行以及起吊工件上下的运行。起重机每个马达都具有快慢双速调节速度功能。手电门上还有急停按键。
(2) 自动控制模式
自动控制模式由PCC 控制系统来实现，其系统的用户接口包括：
·按键开关（自动和手动的转换开关）
·急停按键
·LCD 显示器
·8 个带灯按键
用户可以通过带灯按键和LCD 显示器输入若干套控制参数（本例共为10 个站），其中需首先给定：
处理池号i，即容器的编号（i﹦1 , 2 ，… … ，10 表示结束）
时间Ti ，即起重机运行的时间（j﹦1，2 ，… …，表示起重机不同动作的时间）
3 ．用户接口设置
用户接口的设置，是PCC 控制系统根据工艺流程的要求应首先考虑的，如本实例中，设T1﹦工件吊下的时间；T2﹦工件在池中的停留时问；T3﹦工件到下一池站的时间，则根据加工工艺要求，将用户接口设置综述如下表。用户接口设置表
 系统可按表1 完成如下几个工艺流程（图2）
图2 工艺流程实例
（1） 在起始位置吊起工作。先按下用户接口上的按钮或手动控制盒的一个确定的按钮，即启动键，确定起重机开始执行该工艺控制程序。
（2） 当工件到达确定位置时，起重机将工件送入池中（见表1 中站1 : T1 )
（3） 起重机在指定的处理池位置等待工件的处理（见表1 中站1 : T2 ）
（4） 起重机将处理过的工件送入下一个指定的池中进行下步处理（见表1 中站1 : T3 )
（5） 起重机和工件位于结束位置，表示程序已执行完毕，用户可以通过用户接口或控制盒上的按钮重新开始新一轮的加工过程。
4 ．控制界面菜单的构成（略）
5 . 控制方案图解
自动控制方案的设计优化，需要理论与实践两方面的经验积累。在本实例中的自动控制方案可以通过图3 完整地表述出来。
图3 本实例中的自动控制方案图解
6. PCC 控制系统的组成
本实例中的PCC 控制系统由以下三部分组成:
· HMl （用户接口），它是位于PCC 控制系统与起重机控制系统之间的界面。
· CPU 站，此站置于人机界面旁。
· 输入／输出站，它安装在起重机上，通过现场总线与控制系统CPU 站相连。
7. 马达连接和位置开关
传统的方法是马达直接和手动控制的手电门直接相连，通过手电门上的按键控制马达的快速／慢速和转向。反映到起重机运行上则为前后，左右运行和起吊重物的上下运行，并都具有快慢双速的速度调节功能。其控制电压可220V / 48V 。而PCC 的马达控制连接，为了和PCC 控制器相连和起重机同时具备手电门操作和全自动控制功能，马达的控制配线须更换，并加入输入输出站（图4）
图4 手电们/全自动控制时的马达连接
为了在自动控制模式下得出起重机的确切位置，还需有2个水平限位开关须与起重机相连，其中：
开关1 ：该开关只有在起重机位于起始位置上时才开；
开关2 ：起重机每经过一个处理池，该开关负责传送给PCC控制器一个控制信号。
另外，在自动控制模式下起重机还需要一个起升限位开而关。该开关的作用是，在起重机起吊工件每上升到一个确定的位置，使工件离开处理池时，它都会给PCC 控制器发出一个控制信号。(end)
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(5/12/2008) |
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