用PLC實現對物流系統輥道部分的控制

分類：解決方案日期：2007-04-04 00:00:00

1 引言
物流控制系統集現代物流技術、倉儲技術、自動化技術于一體，是CIMS中的重要環節，在國外已經得到較廣泛的應用，該技術也正在逐漸地應用于我國許多行業中。在美國、德國和日本，逐漸成為機械制造業中最大的分枝之一。整個系統的主要設備有:全自動堆垛機、四自由度機械手、立體倉庫、輥道輸送機。
2 硬件組成
本系統共采用3臺輥道輸送機，其傳動采用交流變頻調速系統(分別由西門子420系列交流變頻器控制)。每條輥道的前后皆裝有光電傳感器，其作用是確認控制對象(以小實心物塊代替)的所在位置。當有物體通過時，傳感器所連接的繼電器瞬間收到脈沖信號，從而確認其位置。皮帶設計為既可正轉也可逆轉，速度也分為高速及低速兩檔，在輥道中間我們還接入了各種傳感器作為自動識別信息元件，如條碼讀入器、鐵/非鐵識別傳感器、顏色識別傳感器等。在物體傳送過程中，物體的質地直接在鐵/非鐵識別傳感器上顯示，顏色識別也是直接顯示，而讀入的條碼將輸入至計算機或PLC中，作為物體區別于其他物體的代碼存入物流信息系統。在此設計中，采用VB編寫一段程序以實現條碼信息與PC相連接。其中變頻器是整個輥道控制中最重要的環節。
2.1 變頻器的控制方式及參數設定
變頻器MICROMASTER420 是用于控制三相交流電動機速度的變頻器，具有很高的運行可靠性和功能的多樣性，其脈沖寬度調制的開關頻率是可選的，因而降低了電動機運行的噪聲，全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護護特性。
性能特性:
l 磁通電流控制FCC改善了動態響應和電動機的控制特性
l 快速電流限制FCL功能實現正常狀態下的無跳閘運行
l 內置的直流注入制動
l 復合制動功能改善了制動特性 l 多點V/f 特性
l 加速/減速斜坡特性具有可編程的平滑功能
l 具有比例積分PI控制功能的閉環控制　
其安裝圖如圖1所示。

圖1 系統連線圖

(1) 用基本操作板BOP進行調試
利用基本操作面板BOP(如圖2所示)可以改變變頻器的各個參數，BOP具有7段顯示的五位數字，可以顯示參數的序號和數值報警和故障信息以及設定值和實際值參數的信息，不能用BOP存儲。

圖2 操作面板BOP外形

表1表示由BOP操作時的工廠缺省設置值。

表1 BOP操作時的工廠缺省設置值|

參數　說明缺省值
P0100 運行方式歐洲/北美 50 Hz kW 60Hz hp
P0307 功率(電動機額定值) kW Hp
P0310 電動機的額定頻率 50 Hz (60Hz)
P0311 電動機的額定速度 1395(1680)rpm [決定于變量]
P1082 最大電動機頻率 50 Hz(60Hz)
控制方式(P1300)
MICROMASTER420變頻器的所有控制方式都是基于V/f控制特性下面各種不同的控制關系適用于各種不同的應用對象:
l 線性V/f 控制 P1300=0，可用于可變轉矩和恒定轉矩的負載例如帶式運輸機和正排量泵類。
l 帶磁通電流控制FCC的線性V/f控制P1300=1，這一控制方式可用于提高電動機的效率和改善其動態響應特性。
l 拋物線平方V/f控制P1300=2，這一方式可用于可變轉矩負載例如風機和水泵。
l 多點V/f控制P1300=3
(2) PLC控制系統
除了用面板控制外，也可以采用用PLC直接編程進行對輥道啟停、正反轉、及皮帶轉速的控制。用PLC控制輥道的接線圖如圖3所示。

圖3 PLC與輥道的接線圖

作者采用OMRON公司生產的C200HE型PLC，在這項設計中采用一個ID212直流輸入單元模塊，一個OD212晶體管輸出單元模塊和兩個D/A模擬量輸出模塊。模擬輸入信號源采用輸入電壓:0至10V，分別通過D/A模塊的輸出端接到變頻器的3、4端子上控制輥道輸送帶的轉速。具體軟件編程見以下部分。
(3) 光電傳感器
光電傳感器是外部觸發開關或者說是經過夾襲經過輻射來感應的開關，具體的說，光電傳感器受激后由一透光元件變成不透光元件。它不但性能優越,而且非常容易安裝,設定/調整, 操作和維護。它包括微小的電子元件，在簡單的高質量監控應用場合, 能夠通過它的模擬輸出很快地刷新數據提交給PLC處理。當有物體通過時，利用光的反射性質產生信號通過控制柜送到PLC的輸入模塊，通過上位機編程來控制貨物的運行。

3 軟件部分
3.1 貨物進出的控制流程
首先介紹一下要完成的進出貨物控制的流程:當輥道1上的進貨側光電開關有信號的時候，自動開啟輥道電源，選擇自動手動開關，啟動輥道1運行(選擇正/反轉，選擇高/低速)。貨物經過條碼掃描傳感器(選擇輥道2時經過金屬/非金屬識別傳感器和顏色識別器)時，將條碼值(或金屬/非金屬識別信號，顏色識別信號)讀入PLC，通過DP網絡分別送到機械手控制﹑堆垛機控制PLC中，機械手和堆垛機根據條碼信號(或金屬/非金屬識別信號，顏色識別信號)運行，完成貨物的入庫識別(或金屬/非金屬識別信號，顏色識別信號)定位操作。
下面以一個輥道為例介紹一下軟件編程，表2是輥道1輸送機部分高速運轉情況下的I/O(輸入/輸出)表，其它輥道以及低速運轉的控制與之相同。