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采用编码器控制定位

作者：中国汽车工业工程公司张朝晖来源：AI汽车制造业

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移载设备（见图1）在汽车厂常用于汽车部件以及车身在2台传送设备之间的转移，典型的移载系统是伸缩叉式移载机（简称移载机），利用电机通过皮带或链条带动移载叉，在其两侧的传送设备间穿梭、接收和释放工件。该设备的特点是定位精度要求高，移载机上下件两侧的伸出和缩回位置的重复定位精度必须小于±3mm，并且随着当代汽车厂生产节拍的不断提高（通常为90～120s/台车），要求该设备同时具备具有高速运行和精准定位的特性，并具有根据车型和应用场合自动调节位置的柔性功能，传统控制方案中往往采取接近开关或行程开关定位，开关安装不便，且精度不易保证。针对这种情况，我们采取绝对值编码器完成对移载机位置的判断和控制。

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图1 移载设备

设备选型和连接

完成移载机的位置控制首先必须正确地选择编码器。对于旋转编码器的选择应当特别注意其输出方式、最大转数NOR和单转分辨率STR（每转步数），以便于PLC通讯和保证控制精度。由于选用的主控PLC为罗克韦尔自动化的Contrologix5000系列PLC，而且编码器和PLC之间的距离较远，为避免信号衰减和偏差，我们在设计中采用了具有DeviceNet接口的绝对值型编码器，直接连接在总线上，通过总线配置和I/O映射将编码器步数据采集到程序中来。

通过对产品的各方面比较，最终选用了罗克韦尔自动化的842D绝对值编码器，该产品具有DeviceNet接口，最大转数8192转，单转分辨率可自由配置（1～8192步）。

该产品总步数ASP＝NOR×STR8192×8 192＝67108864（226）步，由于移载设备行程通常在3m以内，不需要使用过大的分辨率，因此在编码器的配置中选择了1024步/转。实际总步数：NOR×STR＝8 192×1 024＝8 388 608（223）步。

编码器通过联轴器与电机减速机后出轴连接，与其同步转动；编码器总线通过带有M12快速插头的分支电缆连接在总线干缆上，并通过拨码开关设定地址和通讯速率。我们将编码器通讯速率设定在125bps，节点地址为50号。连接总线后编码器状态灯显示绿色闪烁，如图2所示。

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图2 编码器硬件连接

通讯设定

由于采用DeviceNet总线协议，首先需要使用Rockwell Networkx for DeviceNet软件对编码器进行配置，编码器的总线配置信息如图3所示。总线连通后通过Networkx for DeviceNet软件读取编码器参数并设置单转分辨率STR（每转步数）为1 024转，其他参数不需要调整。

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图3 编码器的总线配置信息

在设定分辨率之后，上述参数表中的第6个参数Position Value即为当前位置的计步值，待PLC运行后，该数值将会随着电机的转动实时变化，并通过总线上传至PLC中（见图4）。

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图4 移载机距离计算

PLC工程量转换和PLC逻辑

由PLC采集的编码器计步值在程序中不能直接使用，必须转化为实际工程量，以便于控制和观察校对。我们在具体应用中以厘米作为工程变量，通过用实际测量移载机的相对中位的位移尺寸（上件侧距离为L1，下件侧距离为L2）与计步值之差相除，可以得到每厘米的分辨率（K.rcm，单位cm/stp），并以此为系数与运行计步差（上件侧计步差为Rstp1，下件侧计步差为Rstp2）相乘得到实际PLC工程量（上件侧RsL1，下件侧RsL2）。

上件侧PLC工程量：RsL1＝Rstp1×K.rcm；

下件侧PLC工程量：RsL2＝Rstp2×K.rcm。

当PLC完成实际工程量转换后，即可根据此参数判断移载机伸缩装置的实际位置，以上件侧到位和减速为例（见图4）：

当Lb≤RsL1＜La时：移载机减速运行；

当RsL1＝La时：移载机停止；

当RsL1＞La时：移载机停止，并报过位故障。

PLC中的逻辑即根据上述原理编制，所有位置的判断和动作逻辑只在RsL1的极限值设定方面有所不同，经过实际运行检验，各位置定位状态良好。

结束语

移载机采用编码器控制定位后使整机性能有很大改善，重复定位精度明显提高，具有柔性控制的特点；可根据工件交接位置的不同，设定不同的减速和到位距离值；能适应多种不同车型和应用场合；通过大规模实际生产的考验，为车间将来的扩展和柔性化生产打下良好的基础。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (10/24/2008)


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