基于PCS7系统的输送小车与移载机对接控制的优化_唐永刚.pdf

基于 系统的输送小车与移载机对接控制的优化唐永刚，张明，涂如松（珠海醋酸纤维有限公司，广东 珠海 ）摘要：针对辊道输送系统输送小车和移载机对接过程中出现的问题，梳理输送小车和移载机对接控制逻辑的流程，分析导致问题的根本原因，并针对问题的原因系统优化控制逻辑，从根本上消除运行中出现的问题，提高辊道输送系统的稳定性和安全性。关键词：输送小车；移载机；辊道输送系统中图分类号：，（，）：，：；收稿日期：作者简介：唐永刚（），从事工业自动化方面的工作。引言辊道输送系统一般采用托盘承载、辊道输送的形式进行物件输送。丝束包的辊道输送系统是丝束生产过程中的末端，打包好的丝束包经辊道输送系统输送至指定位置，然后进入成品库。在辊道输送系统的控制程序中，输送小车和移载机对接的程序最复杂，由于该控制点为多个方向的交汇点，因此这段控制程序里牵涉的信号点最多，参与控制的设备最多，控制程序最复杂。对接控制程序的任何一个逻辑漏洞都可能导致输送系统运行过程出现问题，因此该段控制逻辑的设计尤为重要。背景介绍在生产运行过程中，由于输送小车和移载机的对接逻辑问题，输送小车和移载机的对接控制故障时有发生。出现故障时表现出的现象不尽相同，但同一现象会反复出现，同时随着时间的推移，故障发生频率会越来越高，主要出现以下故障。（）输送小车送包到达移载机后又带包原路返回。（）输送小车送完包后不返回，移载机经常异常启动。（）输送小车送包时与移载机上的包相撞。这些故障导致部分设备长时间异常运行，影响设备的使用寿命，存在安全隐患，还降低了操作人员和行车系统的工作效率等，因此有必要消除输送小车与移载机对接控制过程中出现的各项故障，以提高系统稳定性。现状分析辊道输送系统使用 系统为控制系统。是西门子公司在 系列集散系统和、可编程控制器基础上，结合电子制造技术、网络通信技术、图形及图像处理技术、现场总线技术、计算机技术和自动化控制理论，面向所有过程控制应用场合的先进过程控制系统。辊道输送系统对接控制部分主要由输送小车、移载机和辊道组成，如图所示。输送小车通过地面的轮子将丝束包移送至移载机前，到位后利用其上方的传动辊道将包输送至移载机上。输送小车配有离合装置，工作时若未受阻力则其下方的轮子转动，带动其前进，当小车受到一定的阻力时，离合装置将传动切至小车上方的辊道，此时辊道转动。移载机通过其可升降的传送链条将输送小车输送图辊道输送系统对接控制示意图电工技术自动控制 过来的包移到移载机处辊道的上方（移载机底部有电磁阀控制的升降气囊），输送小车载包到达移载机处时，移载机上升至辊道的上方，然后传送链条运行，驳接输送小车输送过来的丝束包，丝束包移到位后，链条停止并下降至辊道下方，将丝束包落在辊道上进行输送。辊道输送系统中输送小车与移载机对接的控制逻辑为：小车载包向移载机方向移动，当小车移至移载机前时，小车“西到位”开关动作，小车停止，此时若移载机在低位，上方无丝束包，且移载机辊道电机未启动，则满足准备接包条件；条件满足后移载机上升，上升到位后传送链条运行，同时输送小车处输送辊道运行，丝束包开始从小车向移载机移动；当丝束包移到“移载机到位”开关后，小车停止并返回原处，链条停止并下降到位，输送辊道上的辊道电机启动（此处辊道电机启动的另一个条件为此辊道前两节辊道上有丝束包），直至将丝束包移至下一个辊道。输送小车与移载机控制流程如图所示。图输送小车与移载机控制流程图 原因分析 输送小车送包到达移载机后带包原路返回原因分析现场了解到，输送小车每次带包返回都是到达“西到位”开关后才出现的。从图所示的程序段可以看出，辊道输送系统中小车返回的命令由“小车准备返回”程序段中的“”置位信号发出。该程序段显示小车到达“西到位”开关后得到返回命令需满足两个条件中的任意一个：条件一，“移载机到位”信号到达；条件二，“移载图原程序的输送小车返回控制逻辑图机电机（移载机处的辊道电机）运行反馈”信号到达。经现场试验和分析，出现上述故障的原因主要为“西到位”信号和“移载机电机运行反馈”信号同时满足。如图所示，当输送小车带包到达“西到位”开关时，辊道上方的丝束包同时到达辊道“包到位”开关，导致移载机处滚轮电机启动，此时“西到位”信号和“移载机电机运行反馈”信号同时都满足，图程序段的“”置位信号动作，输送小车带包原路返回。该情况通过现场仿真模拟得到了证实。图 输送小车西到位与辊道包到位信号示意图 输送小车送完包后不返回、移载机异常启动原因分析针对输送小车送完包后不返回建立历史趋势组，对所有关联信号进行监视，但当该现象出现时，仍然难以从趋势图上找到异常信号，说明该异常信号出现的时间太短（由于归档周期远大于系统扫描周期，因此曲线监视捕捉不到信号的异常变化）。系统的运行工作过程主要包括输入采样阶段、用户程序执行阶段、输出刷新阶段，当系统完成这个阶段的工作内容时则被称作一个扫描周期。经过对控制逻辑的梳理以及对信号反映时间的推断，发现部分信号动作与系统扫描周期之间的巧合导致了程序逻辑错误。如图所示，当系统扫描完程序段（）程序后，丝束包刚好移到位，“移载机到位”信号立即动作，由于在扫描完后动作，因此程序段 的“移载机准备接包”命令不会被复位。由于“移载机到位”信号已动作，因此图输送小车与移载机控制部分逻辑程序段自动控制电工技术系统在持续扫描的过程中将链条运行命令停止，“链条运行反馈”信号断开，当系统再次扫描到程序段 时，由于“链条运行反馈”信号已断开，因此系统不会对“移载机准备接包”命令进行复位，从而导致程序段的小车返回命令没动作，小车便会出现不返回情况。移载机将包移到位后，“移载机到位”信号动作，链条停止同时升降电磁阀动作，移载机停止并下降到位，此时移载机处的辊道电机启动，包向前移动。当向前移动的包离开“移载机到位”开关时，由于“移载机准备接包”信号没有被复位，因此移载机处的辊道电机被停止运行。当移载机处的辊道电机停止时链条启动命令条件满足，链条升起并运行，由于包只是离开“移载机到位”开关（此开关安装在移载机后端的中部，如图所示），未完全离开移载机，因此链条升起运行将包的尾部顶起推至挡板处持续摩擦，而包已离开“移载机到位”开关，无法触发“移载机到位”信号闭合，最终导致长时间的小车不返回、移载机异常运行情况的出现。图 移载机到位开关安装位置 输送小车送包时与移载机上的包相撞原因分析针对输送小车送包时与移载机上的包相撞问题，通过程序仿真未发现逻辑错误，但现场检查发现“移载机到位”信号容易受到干扰。“移包到位”开关为红外漫反射光电开关，测量距离为，当开关上方有积尘或其他物件时，该开关会动作，进而引发一系列情况。如图所示，丝束包从输送小车往移载机运送未到位时，“移包到位”开关受到外部物件遮挡而动作，系统会误认为包已送到位，移载机便停止送包并下降至辊道下方，输送小车返回，由于丝束包未完全到位，部分悬空地停在辊道盲区，因此系统无法检测到丝束包，当辊道后方来丝束包时，系统认为此处无丝束包，后方丝束包继续往前移动，两包相近时，停在系统盲区的丝束包处的辊道启动，处在盲区的丝束包发生偏转，并与后方的丝束包相撞，掉下辊道。图丝束包停止盲区后撞包情况示意图解决方案以上故障原因经分析可以发现全部为输入型信号异常原因，该类型情况是可以通过优化程序来消除的，因此根据故障现象，系统性地梳理了输送小车与移载机的对接逻辑，找出控制逻辑中的故障节点，制定合理的改进方法。输送小车送包到达移载机后带包原路返回的改进措施针对输送小车送包到达移载机后带包原路返回情况，对其相关程序段进行了优化。在小车准备返回程序段中将“移载机电机运行反馈”信号条件取消（如图所示），小车西到位后，不再因“移载机电机运行反馈”信号闭合而返回。建立输送小车和移载机处辊道的优先运行顺序，当“西到位”信号和“移载机电机运行反馈”信号同时动作时，输送小车到达西到位后停止等待，等“移载机电机运行反馈”停止且移载机上下级辊道在停止状态时再与移载机对接。图在程序段取消移载机电机运行反馈信号条件 输送小车送完包后小车不返回、移载机异常启动的改进措施分析逻辑发现，要消除小车送包后不自动返回的情况，首要任务是解决控制程序中出现的“移载机到位”信号先停移载机链条电机，而“链条运行反馈”信号断开又导致“移载机准备接包”指令无法被复位的情况。为此，设计了一个“链条运行反馈锁定”的程序段，如图程序段所示，输送小车到位后，链条一旦运行，则“链条运行反馈锁定”命令一直保持，直至小车离开移载机才复位。在程序段 内，用“链条运行反馈锁定”信号代替“链条运行反馈”信号，当“移载机到位”信号动作后，图新增链条运行反馈锁定程序段电工技术自动控制 小车返回指令满足，同时“移载机准备接包”指令复位，该程序段不再受“链条运行反馈”信号影响，修补了因系统扫描周期的偏差而存在的漏洞。然后通过优化链条启动程序段来解决移载机链条异常启动问题。原来的情况是在丝束包离开“移载机到位”开关后，由于“移载机准备接包”指令未复位，因此链条重新启动。针对这种情况，在链条启动程序段中新增“上游辊道运行”和“下游辊道运行”信号条件来限制链条异常启动（如图 所示）。新增这两个信号条件后，当丝束包离开“移载机到位”开关时，由于上下游辊道电机在运行，因此即使“移载机准备接包”指令满足，链条也无法启动。图 优化后的链条启动程序段 输送小车送包时与移载机上的包相撞的改进措施输送小 车 送 包 时 与 移 载 机 上 的 包 相 撞 问 题 主 要 为“移载机到位”信号受干扰所致。干扰信号的消除方法有多种，但大部分信号干扰可通过信号延时来消除，因此在程序 段 中 新 设 置 一 个 接 通 延 时 定 时 器（）来 消 除“移载机到位”的干扰信号，如图 所示。接通延时定时器（）相当于继电器接触器控制系统中的通电延时时间继电器，可实现信号延时处理的功能，因此通过程序段 的 定时器可消除瞬时干扰信号对控制程序的影响，该延时信号将调用至程序段 小车返回的程序段。当程序段 其他条件满足时，“移载机到位”信号延时 后 闭合，小车返回，并复位“移载机准备接包”，如果“移载机到位”信号动作时间小于，那么小车不会返回，此时“移载机准备接包”命令未复位，链条启动命令会短暂停止后重新启动（如图 所示），直至输送丝束包到位，防止出现“移载机到位”信号受瞬时干扰，输送小车立即返回，丝束包停在移载机盲区的情况。由于输送小车与移载机对接的控制逻辑中各个环节相互关联、相互影响，因此在以上控制逻辑的优化和改进过程中，需要系统性考虑程序的可靠性、稳定性和安全性，做一个整体的设计、优化和改进。优化后的流程图如图 所示。输送小车返回的控制程序根据实际工作情况和输入型信号特点进行了全面的优化；对接控制程序，针对不同步骤对同一信号要求不同的情况，新增了部分程序，实现了控制要求；对接开始与完成后的控制逻辑设计得更为紧密，对关键步骤的关键信号进行了防干扰处理。通过上述改进和优化，消除了输入型信号异常导致的各类故障和异常情况。图 优化后的小车准备返回程序段图 优化后输送小车与移载机控制流程图结语在现代输送系统中，使用 系统作为过程控制，相对于传统的 系统编程更加简化，不论在程序编制、优化、调试以及监控方面都更加直观、实用，得益于该系统的上述优点，此次优化工作进展顺利。经过对输送小车与移载机对接控制的优化，提高了辊道输送系统的稳定性和安全性。参考文献 董欣阳 汽车总装输送技术与应用综述 现代制造技术与装备，（）：姜健宁，于乐，赵文祥 对输送系统连续控制的设计及应用起重运输机械，（）：石胜利 在工业电气自动化中的应用研究电子元器件与信息技术，（）：陈良祥 定时器的应用与研究山东工业技术，（）：，自动控制电工技术