一种基于PC构件堆垛机的定位控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于PC构件堆垛机的定位控制系统及其方法，所述控制系统由工业计算机、PLC、旋转编码器、接近传感器、变频器、三相交流异步电动机、开关量设备组成。本发明专利技术在保证PC构件堆垛机行走定位精度的前提下，通过巧妙布置铁柱与接近传感器的位置，减少了接近传感器的使用量；在升降运动定位中，巧妙利用旋转编码器，不仅减少了传感器的使用量，而且提高了PC构件堆垛机的升降定位性能；PLC通过PROFINET网络通信的方式对变频器进行通讯操作，提高了控制系统的稳定性与可靠性；上位计算机对控制系统进行整体监控，实现了控制系统的可视化，提高了控制系统的安全性。

A positioning control system and its method based on PC component stacker

The invention discloses a positioning control system based on PC component stacker and its method. The control system consists of industrial computer, PLC, rotary encoder, proximity sensor, frequency converter, three-phase AC asynchronous motor and switching device. On the premise of ensuring the walking positioning accuracy of the PC component stacker, the method reduces the usage of the proximity sensor by skillfully arranging the position of the iron column and the proximity sensor; and in the lifting motion positioning, skillfully utilizing the rotary encoder not only reduces the usage of the sensor, but also improves the lifting of the PC component stacker. Positioning performance; PLC through the PROFINET network communication mode of frequency converter communication operation, improve the stability and reliability of the control system; the upper computer on the control system for overall monitoring, control system visualization, improve the security of the control system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于PC构件堆垛机的定位控制系统及其方法
本专利技术涉及一种堆垛机的定位控制系统及其方法，尤其涉及一种基于PC构件堆垛机的定位控制系统及其方法。
技术介绍
随着我国2016年1月1日正式实施的《工业化建筑评价标准》中规定(参评项目的预制率不应低于20％，装配率不小于50％。)以来，我国建筑生产模式由“建造”向“拼装”方式转变。PC构件堆垛机作为预制混凝土构件生产线的重要模块，对其的电气自动化改造就显得尤为重要。本领域技术人员都深知，PC构件堆垛机的核心控制即为定位控制，而目前的PC构件堆垛机行走运动与升降运动定位的控制，多采用在定位位置点布置接近传感器的方式予以实现，但该方式不仅所需要的接近传感器数量多，成本高，而且增加了控制系统的出错率与故障率。同时，目前现有的PC构件堆垛机自动化控制系统，大多所采用的开关量或模拟量直接连接的控制方式，不仅抗干扰能力差、稳定性差，而且还无法实现或不能较好的实现与现场设备的大量实时数据交换。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决以上
技术介绍
中存在的技术问题和缺陷，提供一种基于PC构件堆垛机定位控制系统及其方法。本专利技术在保证PC构件堆垛机的行走定位精度的前提下，通过巧妙布置铁柱与接近传感器的位置，大大减少了传感器的数量。同时通过巧妙利用旋转编码器测量PC构件堆垛机吊篮的实时高度，不仅减少了传感器的使用量，而且提高控制系统稳定性与可靠性。本专利技术通过工业以太网通讯的方式对PC构件堆垛机现场设备进行控制，不仅提高控制系统的稳定性，而且提高控制系统的集成度，更便于上位机对现场设备实时数据的采集与监控。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。一种基于PC构件堆垛机的定位控制系统，包括工业计算机1、PLC2、开关量设备3、旋转编码器4、接近传感器组5、若干变频器和若干三相交流异步电机；其中所述工业计算机1安装有上位机软件WINCC；所述PLC2用于支持PROFINET通讯、高速脉冲输入和数字量输入输出；所述若干变频器皆为用于支持PROFINET通讯控制的普通变频器，包括行走运动变频器6、升降运动变频器7、开门运动变频器8、推拉运动变频器9和钩旋转运动变频器10；所述若干三相交流异步电动机包括行走运动驱动电机11、升降运动驱动电机12、开门运动驱动电机13、推拉运动驱动电机14包括钩旋转运动驱动电机15；所述三相交流异步电动机皆需满足驱动转矩要求；所述开关量设备3包括：按钮、开关、指示灯、报警器；所述接近传感器组5为若干电感式接近传感器；所述开关量设备3连接于PLC2的开关量输入输出端，所述旋转编码器4的输出端连接于PLC2的高速脉冲输入端，所述接近传感器组5连接于PLC2的开关量输入端；所述行走运动变频器6、升降运动变频器7、开门运动变频器8、推拉运动变频器9和钩旋转运动变频器10分别通过PROFINET通讯卡连接到PRORINET网络作为从站；所述PLC2通过自带以太网接口或配置的通讯模块连接到PROFINET网络作为主站，实现PLC2对各个变频器的通讯控制；所述行走运动驱动电机11连接于行走运动变频器6，所述升降运动驱动电机12连接于升降运动变频器7，所述开门运动驱动电机13连接于开门运动变频器8，所述推拉运动驱动电机14连接于推拉运动变频器9，所述钩旋转运动驱动电机15连接于钩旋转运动变频器10；所述PLC2通过自带以太网接口或配置的通讯模块连接于工业计算机1；所述旋转编码器4水平固定安装于PC构件堆垛机底座，旋转编码器轴上安装有线圈轮120，所述线圈轮120与编码器轴同步转动，线圈轮120上设有的线圈轮绕线121竖直连接于PC构件堆垛机吊篮122底面上。进一步的，所述接近传感器组5包括线性等间距安装于PC构件堆垛机底盘上的PC构件堆垛机底盘伸出杆111上的接近传感器一5-1、接近传感器二5-2、接近传感器三5-3、接近传感器四5-4、接近传感器五5-5、接近传感器六5-6，用于检测安装于地面的铁柱，进行PC构件堆垛机对养护窑体的选择定位。进一步的，所述PC构件堆垛机底盘伸出杆111垂直于PC构件堆垛机行走运动方向安置。进一步的，所述养护窑体为相向对称安置的两排养护窑体，每排至少有三个养护窑体，即养护窑体A112、养护窑体B113和养护窑体C114，每个养护窑体前地面上都按倒品字形布置安装有三个铁柱，其中并排的上两个铁柱自左至右分别为左减速铁柱和右减速铁柱，下一个铁柱为目标点铁柱。进一步的，所述养护窑体A112的左减速铁柱101、右减速铁柱103与所述接近传感器一5-1沿水平横方向共线，养护窑体A112的目标点铁柱102与接近传感器二5-2沿水平横方向共线；所述养护窑体B113的左减速铁柱104、右减速铁柱106与所述接近传感器三5-3沿水平横方向共线，养护窑体B113的目标点铁柱105与接近传感器四5-4沿水平横方向共线；所述养护窑体C114的左减速铁柱107、右减速铁柱109与所述接近传感器五5-5沿水平横方向共线，养护窑体C114的目标点铁柱108与接近传感器六5-6沿水平横方向共线。为达到上述目的，本专利技术采用以下另一技术方案予以实现。一种基于PC构件堆垛机的定位控制系统的定位方法，包括PC构件堆垛机的水平运动位置定位和目标层定位，具体分别是：一、PC构件堆垛机在进行运动定位目标养护窑体时，当接近传感器检测到目标位置的左减速铁柱或右减速铁柱时，接近传感器将信号传送到PLC2的数字量输入端，PLC2通过PROFINET通信控制行走运动变频器6，使行走运动驱动电机11降速到寻找目标点速度；当接近传感器检测到目标位置的目标点铁柱时，接近传感器将信号传送到PLC2的数字量输入端，PLC2通过PROFINET通信控制行走运动变频器6，使行走运动驱动电机11立即停转，实现养护窑体的定位；二、PC构件堆垛机在进行目标层定位时，旋转编码器4的高速脉冲信号通过信号线传送到PLC2高速脉冲输入端，实现旋转编码器4对吊篮提升高度的实时反馈，形成全闭环控制系统，PLC2通过实时接收来自旋转编码器4反馈的高速脉冲，并计算出吊篮实时高度；当吊篮实时高度与目标层位置高度接近时，PLC2通过PROFINET通讯控制升降运动变频器7，使升降运动驱动电机12降速到寻找目标点位置速度；当实时高度等于目标层位置高度时，PLC2通过PROFINET通讯控制升降变频器7，使升降运动驱动电机12立即停转，实现目标层定位。进一步的，所述PC构件堆垛机和养护窑体的开门运动、推拉运动和钩旋转运动分别由接近传感器组5中相对应的接近传感器为三种运动限位，PLC2读取三种运动所使用的接近传感器的信号，当传感器有反馈信号时,PLC2通过PROFINET通讯控制对应变频器，使得对应运动驱动电机停转。进一步的，所述PLC2为自带以太网口或配置的以太网通讯模块，通过以太网线连接与安装有上位机软件的工业计算机1进行通讯，实现工业计算机1对PC构件堆垛机系统的整体监控。与现有技术比，本专利技术具有的优点和有益效果主要有：本专利技术在保证PC构件堆垛机行走定位精度的前提下，通过巧妙布置铁柱与接近传感器的位置，减少了接近传感器的使用量；在升降运动定位中，巧妙利用旋转编码器，不仅减少了传感器的使用量，而且提高了PC构件堆垛机的升降定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PC构件堆垛机的定位控制系统，其特征在于，包括工业计算机(1)、PLC(2)、开关量设备(3)、旋转编码器(4)、接近传感器组(5)、若干变频器和若干三相交流异步电机；其中，所述工业计算机(1)安装有上位机软件WINCC；所述PLC(2)用于支持PROFINET通讯、高速脉冲输入和数字量输入输出；所述若干变频器皆为用于支持PROFINET通讯控制的普通变频器，包括行走运动变频器(6)、升降运动变频器(7)、开门运动变频器(8)、推拉运动变频器(9)和钩旋转运动变频器(10)；所述若干三相交流异步电动机包括行走运动驱动电机(11)、升降运动驱动电机(12)、开门运动驱动电机(13)、推拉运动驱动电机(14)和钩旋转运动驱动电机(15)；所述三相交流异步电动机皆需满足驱动转矩要求；所述开关量设备(3)包括：按钮、开关、指示灯、报警器；所述接近传感器组(5)为若干电感式接近传感器；所述开关量设备(3)连接于PLC(2)的开关量输入输出端；所述旋转编码器(4)的输出端连接于PLC(2)的高速脉冲输入端；所述接近传感器组(5)连接于PLC(2)的开关量输入端；所述行走运动变频器(6)、升降运动变频器(7)、开门运动变频器(8)、推拉运动变频器(9)和钩旋转运动变频器(10)分别通过PROFINET通讯卡连接到PRORINET网络作为从站；所述PLC(2)通过自带以太网接口或配置的通讯模块连接到PROFINET网络作为主站，实现PLC(2)对各个变频器的通讯控制；所述行走运动驱动电机(11)连接于行走运动变频器(6)，所述升降运动驱动电机(12)连接于升降运动变频器(7)，所述开门运动驱动电机(13)连接于开门运动变频器(8)，所述推拉运动驱动电机(14)连接于推拉运动变频器(9)，所述钩旋转运动驱动电机(15)连接于钩旋转运动变频器(10)；所述PLC(2)通过自带以太网接口或配置的通讯模块连接于工业计算机(1)；所述旋转编码器(4)水平固定安装于PC构件堆垛机底座，旋转编码器轴上安装有线圈轮(120)，所述线圈轮(120)与编码器轴同步转动，线圈轮(120)上设有线圈轮绕线(121)竖直连接于PC构件堆垛机吊篮(122)底面上。...

【技术特征摘要】
1.一种基于PC构件堆垛机的定位控制系统，其特征在于，包括工业计算机(1)、PLC(2)、开关量设备(3)、旋转编码器(4)、接近传感器组(5)、若干变频器和若干三相交流异步电机；其中，所述工业计算机(1)安装有上位机软件WINCC；所述PLC(2)用于支持PROFINET通讯、高速脉冲输入和数字量输入输出；所述若干变频器皆为用于支持PROFINET通讯控制的普通变频器，包括行走运动变频器(6)、升降运动变频器(7)、开门运动变频器(8)、推拉运动变频器(9)和钩旋转运动变频器(10)；所述若干三相交流异步电动机包括行走运动驱动电机(11)、升降运动驱动电机(12)、开门运动驱动电机(13)、推拉运动驱动电机(14)和钩旋转运动驱动电机(15)；所述三相交流异步电动机皆需满足驱动转矩要求；所述开关量设备(3)包括：按钮、开关、指示灯、报警器；所述接近传感器组(5)为若干电感式接近传感器；所述开关量设备(3)连接于PLC(2)的开关量输入输出端；所述旋转编码器(4)的输出端连接于PLC(2)的高速脉冲输入端；所述接近传感器组(5)连接于PLC(2)的开关量输入端；所述行走运动变频器(6)、升降运动变频器(7)、开门运动变频器(8)、推拉运动变频器(9)和钩旋转运动变频器(10)分别通过PROFINET通讯卡连接到PRORINET网络作为从站；所述PLC(2)通过自带以太网接口或配置的通讯模块连接到PROFINET网络作为主站，实现PLC(2)对各个变频器的通讯控制；所述行走运动驱动电机(11)连接于行走运动变频器(6)，所述升降运动驱动电机(12)连接于升降运动变频器(7)，所述开门运动驱动电机(13)连接于开门运动变频器(8)，所述推拉运动驱动电机(14)连接于推拉运动变频器(9)，所述钩旋转运动驱动电机(15)连接于钩旋转运动变频器(10)；所述PLC(2)通过自带以太网接口或配置的通讯模块连接于工业计算机(1)；所述旋转编码器(4)水平固定安装于PC构件堆垛机底座，旋转编码器轴上安装有线圈轮(120)，所述线圈轮(120)与编码器轴同步转动，线圈轮(120)上设有线圈轮绕线(121)竖直连接于PC构件堆垛机吊篮(122)底面上。2.根据权利要求1所述的基于PC构件堆垛机的定位控制系统，其特征在于，所述接近传感器组(5)包括线性等间距安装于PC构件堆垛机底盘上的PC构件堆垛机底盘伸出杆(111)上的接近传感器一(5-1)、接近传感器二(5-2)、接近传感器三(5-3)、接近传感器四(5-4)、接近传感器五(5-5)、接近传感器六(5-6)，用于检测安装于地面的铁柱，进行PC构件堆垛机对养护窑体的选择定位。3.根据权利要求2所述的基于PC构件堆垛机的定位控制系统，其特征在于，所述PC构件堆垛机底盘伸出杆(111)垂直于PC构件堆垛机行走运动方向安置。4.根据权利要求2所述的基于PC构件堆垛机的定位控制系统，其特征在于，所述养护窑体为相向对称安置的两排养护窑体，每排至少有三个养护窑体，即养护窑体A(112)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张礼华，王佳佳，张泉东，潘欣宇，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32