一种高速交叉带分拣输送机控制系统技术方案

一种高速交叉带分拣输送机控制系统，其特征在于，使用SLC同步直线电机作为分拣主机的动力驱动，分拣主机与分拣小车之间采用漏波技术进行ProFiNET通讯，小车输送采用基于CANopen的直流伺服驱动技术、并采用物料同步导入逻辑控制技术。本发明专利技术的有益效果是：跟现有技术相比极大地提高了交叉带分拣机小车输送的性能；简化了系统布线，提高了可维护性，方便增减小车数量，整个交叉带分拣输送机系统中大量使用快接插头连接，各台小车间均使用标准插头相互进行电气连接，优化了电控系统的电气走线、器件布局，节省了一定数量的电气配置(接线端子、电线电缆等)费用，具有较好的经济性指标；同时也优化了设备的电气安装结构，为设备故障检修和维护提供了便捷。

【技术实现步骤摘要】
所属
本专利技术涉及交叉带分拣输送机的SLC同步直线电机驱动技术、漏波通讯技术、基于CANopen的直流伺服驱动技术、以及物料同步导入逻辑控制技术。
技术介绍
交叉带式分拣输送机主要由供料设备、分拣主机、接料装置以及控制系统四部分组成，其工作原理是在控制系统的协调控制下实现物料由供料设备送入分拣主机进行分拣后，由出料系统(分拣格口)完成物料物理位置的分类存放；其由主驱动带式输送机和载有小型带式输送机的台车(简称“小车”)联接在一起，当“小车”移动到所规定的分拣位置时，转动皮带，完成把商品分拣送出的任务。当前主流的交叉带式分拣输送机采用的主驱动技术、通讯技术、带式小车的驱动技术各有异同，应用也较为成熟，但因技术本身的局限存在一些应用的缺陷或不足：传统交叉带式分拣主机的驱动主要主要采用的是普通异步电机带动链条链轮或摩擦轮的传动方式，速度低、结构复杂，器件维护成本大，近年来也出现了采用LIM异步直线感应电机作为主驱动单元，非接触式传导动力，是未来驱动技术的发展趋势，但因异步电机的特性，也具有动力效能不高，发热量大的弊端；而在主控单元与带式小车单元之间的通讯结构中，目前较为通用的是采用滑触线载波PROFIBUS通讯技术或工业无线以太网技术，这些技术在应用时或多或少会暴露出数据承载量不高、不容易组态、信号不稳定等问题，无法满足高速运动设备的应用要求；对于交叉带式分拣小车的皮带驱动方式，目前采用较多的是一体式直流电动辊筒直接驱动和直流减速机同步带传动这两种方式，两种方式各有所长，也都有不足，都具有深入研发及应用的较大空间；而目前的工业控制技术在环线驱动、无线通讯、直流驱动等领域都有许多较新型的技术，此类新型控制技术在交叉带式分拣输送机的控制系统中，对上述的问题可起到较好的解决应用效果。在决定交叉带式分拣输送机系统能力高低的物料导入方式上，目前此种设备的生产厂家都高度关注对高效可靠的物料导入技术的研发，各种仿真模型、算法的研究都随着设备的发展日趋进步和完善，但因物料输送要求及能力的日益提高和不断变化，也面临许多挑战，同时伴随着设备控制硬件和控制技术的不断推陈出新，也为开发应用更高效可靠的导入技术提供了保障。
技术实现思路
鉴于以上技术背景，本专利技术的关键技术在于研制一种使用SLC同步直线电机作为分拣主机的动力驱动，分拣主机与小车之间采用漏波技术进行ProFiNET通讯，小车输送采用基于CANopen的直流伺服驱动技术、并采用物料同步导入逻辑控制等技术。针对传统链条链轮或摩擦轮的传动方式以及LIM异步直线感应电机在交叉带分拣主机应用的不足，本专利技术采用SLC同步直线电机作为交叉带分拣主机的动力驱动，SLC同步直线电机与LIM异步直线感应电机一样也是由相应的旋转电机转化的，因其采用永磁体励磁，具有力能指标高、质量轻、推力/体积比更大的特点，其控制性能及精度更好，整个直线电机各部件可以方便的分块拆卸和安装；在驱动器方面，采用专门针对SLC同步直线电机优化的MOVIDRIVE直线电机驱动器，采用力矩控制的方式，同时通过采集线性编码器NL16的编码信号，对直线电机的速度和位置进行控制；在本专利技术的控制系统中，当交叉带分拣输送机规模较大时，则需要配置多套驱动单元，各驱动器通过网关模块接入Profibus/Profinet/EthernetIP/ModbusTCP等总线的方式进行连接，再接入分拣机控制PLC，此类应用方式较多，此处只列举两种为例(图1)。针对目前交叉带分拣输送机主机与小车通讯系统的应用情况和面临的问题，本专利技术提出了在分拣主机与小车之间采用漏波电缆进行ProFiNET通讯的方式；ProFiNE是基于工业以太网技术的自动化总线，支持TCP/IP标准通讯、实时(RT)通讯、等时同步(IRT)通讯三种通讯方式，尤其IRT方式在100个节点下，其响应时间小于1ms，抖动误差小于1μs，以此来保证及时的、确定的响应，可以满足交叉带分拣输送机运动控制的高速通讯需求；而漏波电缆是一种天线技术，主要是针对工业现场复杂的空间环境，不利于射频信号有效覆盖的区域，而设计的一种通过特殊馈线电缆传播射频信号的技术。因为漏波电缆的设计特点，它能够围绕着电缆的指定区域辐射一个规则的信号区.这种功能可以保证在无线客户端和无线接入点之间建立一个稳定可靠的通讯连路，并且能够提供确定的数据数据循环访问，这种漏波电缆设计用于2.4G或5GHz频段。漏波电缆的灵活简易的安装以及整个系统模块化的设计可以满足许多应用场合的需要。因此基于漏波电缆的ProFiNET通讯能够完美应用于交叉带分拣输送机这种移动客户端沿着固定路径运动的系统。在交叉带分拣小车的输送驱动方式上，本专利技术采用的是基于CANopen总线的直流伺服驱动技术，将分拣小车根据系统需要分成若干组，每组的主车和从车之间采用CANopen总线连接，每台小车均配置有直流伺服驱动器和电机，直流伺服电机本身具有出力大，响应快，速度高，惯量小等特点，在交叉带分拣机小车输送这样的应用条件下非常适合，但交叉带分拣机的小车数量众多，均需要高响应的控制，如果不采用总线方式而用IO控制，则会面临非常大的安装和维护压力，而且系统稳定性也不高，所以我们采用CANopen总线对伺服驱动器进行控制指令和反馈信号的传送，可以极大的提高交叉带分拣机小车输送的性能；对于物料的自动同步导入技术，是目前交叉带分拣输送机自动化控制的重点技术之一，也是决定交叉带分拣输送机系统能力的主要因素，在本专利技术主要采用了物料外形尺寸检测、导入皮带机速度同步匹配、导入出口同步检测等技术来保证物料导入的可靠和高效；在本专利技术中，为简化系统布线，提高可维护性，方便增减小车数量，整个交叉带分拣输送机系统中大量使用快接插头连接，各台小车间均使用标准插头相互进行电气连接，优化了电控系统的电气走线、器件布局，节省了一定数量的电气配置(接线端子、电线电缆等)费用，具有较好的经济性指标；同时也优化了设备的电气安装结构，为设备故障检修和维护提供了便捷。在上述专利技术所述方案中，所述控制器件包括：可编程控制器、直线同步电机驱动器、直流伺服驱动器、无线通讯接入点、无线通讯客户端、总线控制器、总线网关模块、各低压开关以及它们各自的相适应的组合。附图说明图1是SLC同步直线电机多套驱动单元配置模式示意；图2是本专利技术一个实例的电气系统安装示意图；图3是本专利技术一个实例的驱动系统网络结构示意；图4是本专利技术一个实例的同步直线电机控制组件示意图；图5是本专利技术一个实例的漏波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速交叉带分拣输送机控制系统，其特征在于，使用SLC同步直线电机作为分拣主机的动力驱动，分拣主机与分拣小车之间采用漏波技术进行ProFiNET通讯，小车输送采用基于CANopen的直流伺服驱动技术、并采用物料同步导入逻辑控制技术。

【技术特征摘要】
1.一种高速交叉带分拣输送机控制系统，其特征在于，使用SLC同步直线电机作为分拣
主机的动力驱动，分拣主机与分拣小车之间采用漏波技术进行ProFiNET通讯，小车输送采用
基于CANopen的直流伺服驱动技术、并采用物料同步导入逻辑控制技术。
2.根据权利要求1所述的一种高速交叉带分拣输送机控制系统，其特征在于，采用专门
针对SLC同步直线电机优化的MOVIDRIVE直线电机驱动器，采用力矩控制的方式，同时通过
采集线性编码器NL16的编码信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，杨少华，刘大可，舒云军，马立新，温礼云，尹七莲，孔茜，郑开云，吴道巡，
申请(专利权)人：云南昆船设计研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53