原创：摩托车整车装配板链线、零件输送悬挂线同步控制方案！ 点击：3747 | 回复：48
发表于：2007-01-16 14:37:00
楼主
这是不久前搞的一个工程，现在我把竣工控制方案陆续贴出来与大家分享。希望大家能够喜欢，也希望得到大家支持！
该工程原同步控制系统是在2003年初（春节前后）做成的。
在2006年春节又做了第2次改造——加长了板链线和悬挂线，而且加长的长度是不一致的（加长的悬挂线也不是板链线的2倍）。但工程改造后同步控制就失控了，最后咨询负责该项目工程（2001年左右）的老师，他说线体加长以后肯定就不同步了，因为当初编程时就是按照既定的线体长度来考虑的。
改造后同步控制失控——这说明了一个问题：虽然改造前同步没有问题，但当初的控制方案是不完美的，根本就没有考虑设备扩容等因素。不过，当时谁也看不出来，呵呵......
这次同步控制系统的改造就是对现有的两条线进行同步控制，实现同步运行的功能。
[color=#0000FF]我的实例——某摩托车制造公司整车装配板链线、零件输送悬挂线同步控制系统，包括PLC程序、PLC存储器分配、控制方案。下载地址：
http://co.163.com/forum/content/1162_734735_1.htm[/color]
http://co.163.com/forum/content/1162_734735_1.htm[/color]
发表于：2007-01-16 14:40:00
2楼
2.控制要求
2.1线体工作方式
第一种工作方式：单独连续运行模式。整车装配板链线可以单独运行，零件输送悬挂线也可以单独运行，它们均处于独立运行状态而不是同步运行状态，可以随意启动/停止任何一条线体。这种工作方式适用于线体调试、产品/零部件单独输送或其它需要的场合。
第二种工作方式：同步节拍运行模式。整车装配板链线和零件输送悬挂线均处于节拍（步进）同步运行方式运行工作状态（以设定速度运行1个工位的距离，然后停止一段时间<这个时间就是工位的装配时间，可以在人机界面上更改>，然后又以设定速度运行1个工位的距离……如此循环运行）。在整车装配板链线和零件输送悬挂线并行运行过程中，整车装配板链线的夹具和零件输送悬挂线相应吊篮的相对位置不会发生改变。
第三种工作方式：同步连续运行模式。整车装配板链线和零件输送悬挂线均处于同步连续运行工作状态。在整车装配板链线和零件输送悬挂线并行运行过程中，整车装配板链线的夹具和零件输送悬挂线相应吊篮的相对位置不会发生改变。
正常生产时，根据生产工艺和管理的需要，可以使两条线工作在第二种工作方式或第三种工作方式。
2.1线体工作方式
第一种工作方式：单独连续运行模式。整车装配板链线可以单独运行，零件输送悬挂线也可以单独运行，它们均处于独立运行状态而不是同步运行状态，可以随意启动/停止任何一条线体。这种工作方式适用于线体调试、产品/零部件单独输送或其它需要的场合。
第二种工作方式：同步节拍运行模式。整车装配板链线和零件输送悬挂线均处于节拍（步进）同步运行方式运行工作状态（以设定速度运行1个工位的距离，然后停止一段时间<这个时间就是工位的装配时间，可以在人机界面上更改>，然后又以设定速度运行1个工位的距离……如此循环运行）。在整车装配板链线和零件输送悬挂线并行运行过程中，整车装配板链线的夹具和零件输送悬挂线相应吊篮的相对位置不会发生改变。
第三种工作方式：同步连续运行模式。整车装配板链线和零件输送悬挂线均处于同步连续运行工作状态。在整车装配板链线和零件输送悬挂线并行运行过程中，整车装配板链线的夹具和零件输送悬挂线相应吊篮的相对位置不会发生改变。
正常生产时，根据生产工艺和管理的需要，可以使两条线工作在第二种工作方式或第三种工作方式。
发表于：2007-01-16 15:21:00
9楼
3.控制方案
3.1原控制方案功能更改
3.1.1功能删节分析
3.1.1.1删节理由
新控制方案取消原控制柜面板上的整车装配板链线的速度微增控制按钮/速度微增指示灯/速度微减控制按钮/速度微减指示灯、零件输送悬挂线的速度微增控制按钮/速度微增指示灯/速度微减控制按钮/速度微减指示灯。这些按钮指示灯并不从控制柜面板上拆除，只是从控制功能上不使用这些按钮指示灯了。取消原因如下所述：
1.当两条线处于单独运行工作方式时，板链线和悬挂线的运行速度改变都可以通过修改人机界面上相应的设定值来实现，速度微增控制按钮和速度微减控制按钮没有必要。
2.当两条线处于同步节拍运行工作方式或同步连续运行工作方式时，板链线与悬挂线是主从控制关系——板链线按照设定速度运行，悬挂线跟随板链线运行。这种情况下，在人机界面上只能对板链线的速度进行设定，这个速度也就是同步运行速度，而不能对悬挂线的速度进行设定（即使设定了也没有任何意义）。所以在这两种工作方式下，速度微增控制按钮和速度微减控制按钮也没有必要。
3.1.1.2保留理由
当线体编码器出现故障或同步出现失控时，需要线体处于手动控制模式运行，这时就需要两条线体处于开环运行模式。这个时候就需要速度微增和微减控制，所以笔者还是考虑保留这个功能。只不过在人机界面中设1个操作者可以更改的标志位，由该标志位的状态选择线体运行在单独连续PID运行模式还是单独连续开环运行模式。默认状态下，在单独连续运行时系统以单独连续PID运行方式运行。
3.1原控制方案功能更改
3.1.1功能删节分析
3.1.1.1删节理由
新控制方案取消原控制柜面板上的整车装配板链线的速度微增控制按钮/速度微增指示灯/速度微减控制按钮/速度微减指示灯、零件输送悬挂线的速度微增控制按钮/速度微增指示灯/速度微减控制按钮/速度微减指示灯。这些按钮指示灯并不从控制柜面板上拆除，只是从控制功能上不使用这些按钮指示灯了。取消原因如下所述：
1.当两条线处于单独运行工作方式时，板链线和悬挂线的运行速度改变都可以通过修改人机界面上相应的设定值来实现，速度微增控制按钮和速度微减控制按钮没有必要。
2.当两条线处于同步节拍运行工作方式或同步连续运行工作方式时，板链线与悬挂线是主从控制关系——板链线按照设定速度运行，悬挂线跟随板链线运行。这种情况下，在人机界面上只能对板链线的速度进行设定，这个速度也就是同步运行速度，而不能对悬挂线的速度进行设定（即使设定了也没有任何意义）。所以在这两种工作方式下，速度微增控制按钮和速度微减控制按钮也没有必要。
3.1.1.2保留理由
当线体编码器出现故障或同步出现失控时，需要线体处于手动控制模式运行，这时就需要两条线体处于开环运行模式。这个时候就需要速度微增和微减控制，所以笔者还是考虑保留这个功能。只不过在人机界面中设1个操作者可以更改的标志位，由该标志位的状态选择线体运行在单独连续PID运行模式还是单独连续开环运行模式。默认状态下，在单独连续运行时系统以单独连续PID运行方式运行。
发表于：2007-01-16 15:23:00
10楼
3.1.2功能更改分析
原控制柜顶上的告警设备是通过PLC外部时间继电器来驱动的，因此该告警设备只适合作为启动告警，而不适合作为故障告警（因为出现故障时告警设备应当立即告警而不应当延迟告警）。况且控制告警设备的时间继电器是并联在同步运行指示灯上面由PLC驱动的，因此就没有考虑将故障告警在外部进行显示（当然变频故障还是可以在变频器上看到的）。时间继电器的触点也没有送入PLC输入端。
正常的启动告警过程为：按下启动按钮后立即进行告警，告警持续设定时间以后，告警停止，设备开始运转。
所以，原控制方案只有当时间继电器的设定值等于PLC中的延时启动时间的情况下，才能实现正常的告警过程。一旦对时间继电器的值进行调解，就无法实现正常的告警过程了。
如果取1个时间继电器的动作信号到PLC，就可以实现在PLC外部调解启动告警时间的目的。但原控制方案中PLC输入点已经全部被用完，PLC无法再取得时间继电器的动作信号，因此，线体启动告警功能维持原方案不变。
原控制柜顶上的告警设备是通过PLC外部时间继电器来驱动的，因此该告警设备只适合作为启动告警，而不适合作为故障告警（因为出现故障时告警设备应当立即告警而不应当延迟告警）。况且控制告警设备的时间继电器是并联在同步运行指示灯上面由PLC驱动的，因此就没有考虑将故障告警在外部进行显示（当然变频故障还是可以在变频器上看到的）。时间继电器的触点也没有送入PLC输入端。
正常的启动告警过程为：按下启动按钮后立即进行告警，告警持续设定时间以后，告警停止，设备开始运转。
所以，原控制方案只有当时间继电器的设定值等于PLC中的延时启动时间的情况下，才能实现正常的告警过程。一旦对时间继电器的值进行调解，就无法实现正常的告警过程了。
如果取1个时间继电器的动作信号到PLC，就可以实现在PLC外部调解启动告警时间的目的。但原控制方案中PLC输入点已经全部被用完，PLC无法再取得时间继电器的动作信号，因此，线体启动告警功能维持原方案不变。
发表于：2007-01-17 09:24:00
12楼
3.2控制设备条件
1.变频器：富士FRV-E9S 系列变频器2台，分别用于驱动2条生产线的电机。
2.接近开关：欧姆龙TL-N20ME1型接近开关2个，分别安装在两条生产线的驱动附近；用于检测板链装配线的每一个夹具和悬挂输送线的每一个吊篮（每个夹具和吊篮中心位置都有一个铁片供接近开关检测）。
3.编码器：欧姆龙E6B2-CWZ6C系列增量式旋转编码器2个，分辨率为360脉冲/转；分别与两条线体的主动大链轮同轴连接，用于检测线体的速度。
4.TD200文本显示器：订货号6ES7 272-0AA00-0YA0，英文文本显示器，背光LCD，20字符/每行，8个功能键；软件版本为1.0的老版本。
5.西门子PLC模块：
A.西门子CPU 224 AC/DC/继电器CPU单元：订货号6ES7 214-1BD23-0XB0，集成14点DC24V数字量输入/10点继电器输出、AC120-240V电源、1个RS-485通讯接口；
B.西门子EM 223 24V DC 输入/继电器输出数字量扩展模块：订货号6ES7 223-1HF22-0XA0，4点DC24V输入/4点继电器输出；
C.西门子EM 232 2输出×12位模拟量输出模块：订货号6ES7 232-0HB22-0XA0，2点12位模拟量输出。
6.其它：板链装配线夹具的间距＝悬挂输送线吊篮的间距。
1.变频器：富士FRV-E9S 系列变频器2台，分别用于驱动2条生产线的电机。
2.接近开关：欧姆龙TL-N20ME1型接近开关2个，分别安装在两条生产线的驱动附近；用于检测板链装配线的每一个夹具和悬挂输送线的每一个吊篮（每个夹具和吊篮中心位置都有一个铁片供接近开关检测）。
3.编码器：欧姆龙E6B2-CWZ6C系列增量式旋转编码器2个，分辨率为360脉冲/转；分别与两条线体的主动大链轮同轴连接，用于检测线体的速度。
4.TD200文本显示器：订货号6ES7 272-0AA00-0YA0，英文文本显示器，背光LCD，20字符/每行，8个功能键；软件版本为1.0的老版本。
5.西门子PLC模块：
A.西门子CPU 224 AC/DC/继电器CPU单元：订货号6ES7 214-1BD23-0XB0，集成14点DC24V数字量输入/10点继电器输出、AC120-240V电源、1个RS-485通讯接口；
B.西门子EM 223 24V DC 输入/继电器输出数字量扩展模块：订货号6ES7 223-1HF22-0XA0，4点DC24V输入/4点继电器输出；
C.西门子EM 232 2输出×12位模拟量输出模块：订货号6ES7 232-0HB22-0XA0，2点12位模拟量输出。
6.其它：板链装配线夹具的间距＝悬挂输送线吊篮的间距。
发表于：2007-01-17 13:55:00
19楼
3.3.1板链线开环控制
板链线开环控制：PLC输出给板链线变频器的DC0-10V信号与设定速度成线性对应关系。控制算法所用到的公式如下：
1.变频器DC0-10V输入与输出频率的关系：
变频器给定值(V)÷10(V)＝变频器输出频率(Hz)÷变频器上限频率(Hz)
变频器上限频率：最大给定值时的变频器输出频率。
2.三相异步电动机的转速公式：
n＝n0×(1－s)=【60×f÷P】×(1-s)
n―电机实际转速；单位：转/分钟；
n0―电机同步转速；单位：转/分钟；
s―电机转差率；
f―电机实际频率；单位：Hz；
P―电机磁极对数。
3.板链线运行速度与电机速度的关系：
V＝n×i
V―板链线运行速度，在人机界面上的设定速度；
n―电机实际转速；单位：转/分钟；
i ―传动比。传动比是指板链线运行速度（米/分钟）与电机转速（转/分钟）的比值，包括连体减速电机的减速比、减速电机输出速度与板链线运行速度的比值。只要机械设计成型，这个比值就是已知的。最简单的计算方法：把变频器频率调到50Hz，实测线体速度和电机转速（可以通过编码器来测量，如果电机转速测量不方便，也可以认为n=1400转/分钟），然后可以计算出i值。
根据以上公式可以推导出PLC输出给板链线变频器的DC0-10V信号给定值：
变频器给定值(V)＝【10(V)×P×V(m/min)】÷【60×i×(1-s)×变频器上限频率(Hz)】
从上述公式可以看出，变频器给定值（直接决定线体实际运行速度）和电机极数、传动比、电机转差率、变频器上限频率有关系，一旦这些值发生变化而在PLC中不进行相应更改，在人机界面上设定的速度和线体实际运行速度将不一样！
而且线体实际运行速度不一样，也就直接影响到两条线的同步精度（一条线运行速度不准确而另外一条线运行速度准确，必然导致不同步）！这就是为什么该单位另一套线体在更换不同减速比的减速电机以后出现了不同步现象的原因了。
对于板链线来说，这种控制方式适合单独连续运行、同步节拍运行、同步连续运行三种运行方式。但因为计算的原因，这种控制方式的精度不高，实际运行速度和设定速度存在偏差。
板链线开环控制：PLC输出给板链线变频器的DC0-10V信号与设定速度成线性对应关系。控制算法所用到的公式如下：
1.变频器DC0-10V输入与输出频率的关系：
变频器给定值(V)÷10(V)＝变频器输出频率(Hz)÷变频器上限频率(Hz)
变频器上限频率：最大给定值时的变频器输出频率。
2.三相异步电动机的转速公式：
n＝n0×(1－s)=【60×f÷P】×(1-s)
n―电机实际转速；单位：转/分钟；
n0―电机同步转速；单位：转/分钟；
s―电机转差率；
f―电机实际频率；单位：Hz；
P―电机磁极对数。
3.板链线运行速度与电机速度的关系：
V＝n×i
V―板链线运行速度，在人机界面上的设定速度；
n―电机实际转速；单位：转/分钟；
i ―传动比。传动比是指板链线运行速度（米/分钟）与电机转速（转/分钟）的比值，包括连体减速电机的减速比、减速电机输出速度与板链线运行速度的比值。只要机械设计成型，这个比值就是已知的。最简单的计算方法：把变频器频率调到50Hz，实测线体速度和电机转速（可以通过编码器来测量，如果电机转速测量不方便，也可以认为n=1400转/分钟），然后可以计算出i值。
根据以上公式可以推导出PLC输出给板链线变频器的DC0-10V信号给定值：
变频器给定值(V)＝【10(V)×P×V(m/min)】÷【60×i×(1-s)×变频器上限频率(Hz)】
从上述公式可以看出，变频器给定值（直接决定线体实际运行速度）和电机极数、传动比、电机转差率、变频器上限频率有关系，一旦这些值发生变化而在PLC中不进行相应更改，在人机界面上设定的速度和线体实际运行速度将不一样！
而且线体实际运行速度不一样，也就直接影响到两条线的同步精度（一条线运行速度不准确而另外一条线运行速度准确，必然导致不同步）！这就是为什么该单位另一套线体在更换不同减速比的减速电机以后出现了不同步现象的原因了。
对于板链线来说，这种控制方式适合单独连续运行、同步节拍运行、同步连续运行三种运行方式。但因为计算的原因，这种控制方式的精度不高，实际运行速度和设定速度存在偏差。
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