移載設(shè)備（見圖1）在汽車廠常用于汽車部件以及車身在2臺(tái)傳送設(shè)備之間的轉(zhuǎn)移，典型的移載系統(tǒng)是伸縮叉式移載機(jī)（簡(jiǎn)稱移載機(jī)），利用電機(jī)通過(guò)皮帶或鏈條帶動(dòng)移載叉，在其兩側(cè)的傳送設(shè)備間穿梭、接收和釋放工件。該設(shè)備的特點(diǎn)是定位精度要求高，移載機(jī)上下件兩側(cè)的伸出和縮回位置的重復(fù)定位精度必須小于±3mm，并且隨著當(dāng)代汽車廠生產(chǎn)節(jié)拍的不斷提高（通常為90～120s/臺(tái)車），要求該設(shè)備同時(shí)具備具有高速運(yùn)行和精準(zhǔn)定位的特性，并具有根據(jù)車型和應(yīng)用場(chǎng)合自動(dòng)調(diào)節(jié)位置的柔性功能，傳統(tǒng)控制方案中往往采取接近開關(guān)或行程開關(guān)定位，開關(guān)安裝不便，且精度不易保證。針對(duì)這種情況，我們采取絕對(duì)值編碼器完成對(duì)移載機(jī)位置的判斷和控制。

圖1 移載設(shè)備
設(shè)備選型和連接

完成移載機(jī)的位置控制首先必須正確地選擇編碼器。對(duì)于旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇應(yīng)當(dāng)特別注意其輸出方式、最大轉(zhuǎn)數(shù)NOR和單轉(zhuǎn)分辨率STR（每轉(zhuǎn)步數(shù)），以便于PLC通訊和保證控制精度。由于選用的主控PLC為羅克韋爾自動(dòng)化的Contrologix5000系列PLC，而且編碼器和PLC之間的距離較遠(yuǎn)，為避免信號(hào)衰減和偏差，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用了具有DeviceNet接口的絕對(duì)值型編碼器，直接連接在總線上，通過(guò)總線配置和I/O映射將編碼器步數(shù)據(jù)采集到程序中來(lái)。

通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的各方面比較，最終選用了羅克韋爾自動(dòng)化的842D絕對(duì)值編碼器，該產(chǎn)品具有DeviceNet接口，最大轉(zhuǎn)數(shù)8192轉(zhuǎn)，單轉(zhuǎn)分辨率可自由配置（1～8192步）。

該產(chǎn)品總步數(shù)ASP＝NOR×STR8192×8 192＝67108864（226）步，由于移載設(shè)備行程通常在3m以內(nèi)，不需要使用過(guò)大的分辨率，因此在編碼器的配置中選擇了1024步/轉(zhuǎn)。實(shí)際總步數(shù)：NOR×STR＝8 192×1 024＝8 388 608（223）步。

編碼器通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)減速機(jī)后出軸連接，與其同步轉(zhuǎn)動(dòng)；編碼器總線通過(guò)帶有M12快速插頭的分支電纜連接在總線干纜上，并通過(guò)撥碼開關(guān)設(shè)定地址和通訊速率。我們將編碼器通訊速率設(shè)定在125bps，節(jié)點(diǎn)地址為50號(hào)。連接總線后編碼器狀態(tài)燈顯示綠色閃爍，如圖2所示。

圖2 編碼器硬件連接
通訊設(shè)定

由于采用DeviceNet總線協(xié)議，首先需要使用Rockwell Networkx for DeviceNet軟件對(duì)編碼器進(jìn)行配置，編碼器的總線配置信息如圖3所示。總線連通后通過(guò)Networkx for DeviceNet軟件讀取編碼器參數(shù)并設(shè)置單轉(zhuǎn)分辨率STR（每轉(zhuǎn)步數(shù)）為1 024轉(zhuǎn)，其他參數(shù)不需要調(diào)整。

圖3 編碼器的總線配置信息
在設(shè)定分辨率之后，上述參數(shù)表中的第6個(gè)參數(shù)Position Value即為當(dāng)前位置的計(jì)步值，待PLC運(yùn)行后，該數(shù)值將會(huì)隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)時(shí)變化，并通過(guò)總線上傳至PLC中（見圖4）。

圖4 移載機(jī)距離計(jì)算
PLC工程量轉(zhuǎn)換和PLC邏輯

由PLC采集的編碼器計(jì)步值在程序中不能直接使用，必須轉(zhuǎn)化為實(shí)際工程量，以便于控制和觀察校對(duì)。我們?cè)诰唧w應(yīng)用中以厘米作為工程變量，通過(guò)用實(shí)際測(cè)量移載機(jī)的相對(duì)中位的位移尺寸（上件側(cè)距離為L(zhǎng)1，下件側(cè)距離為L(zhǎng)2）與計(jì)步值之差相除，可以得到每厘米的分辨率（K.rcm，單位cm/stp），并以此為系數(shù)與運(yùn)行計(jì)步差（上件側(cè)計(jì)步差為Rstp1，下件側(cè)計(jì)步差為Rstp2）相乘得到實(shí)際PLC工程量（上件側(cè)RsL1，下件側(cè)RsL2）。

上件側(cè)PLC工程量：RsL1＝Rstp1×K.rcm；

下件側(cè)PLC工程量：RsL2＝Rstp2×K.rcm。

當(dāng)PLC完成實(shí)際工程量轉(zhuǎn)換后，即可根據(jù)此參數(shù)判斷移載機(jī)伸縮裝置的實(shí)際位置，以上件側(cè)到位和減速為例（見圖4）：

當(dāng)Lb≤RsL1＜La時(shí)：移載機(jī)減速運(yùn)行；

當(dāng)RsL1＝La時(shí)：移載機(jī)停止；

當(dāng)RsL1＞La時(shí)：移載機(jī)停止，并報(bào)過(guò)位故障。

PLC中的邏輯即根據(jù)上述原理編制，所有位置的判斷和動(dòng)作邏輯只在RsL1的極限值設(shè)定方面有所不同，經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，各位置定位狀態(tài)良好。

結(jié)束語(yǔ)

移載機(jī)采用編碼器控制定位后使整機(jī)性能有很大改善，重復(fù)定位精度明顯提高，具有柔性控制的特點(diǎn)；可根據(jù)工件交接位置的不同，設(shè)定不同的減速和到位距離值；能適應(yīng)多種不同車型和應(yīng)用場(chǎng)合；通過(guò)大規(guī)模實(shí)際生產(chǎn)的考驗(yàn)，為車間將來(lái)的擴(kuò)展和柔性化生產(chǎn)打下良好的基礎(chǔ)。(end)