CN105182942A - 一种基于伺服的主从位置同步控制***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于伺服的主从位置同步控制***,包括编码器、PLC、伺服控制器、伺服马达、第一及第二信号分配器、第一及第二检测开关。用编码器虚拟前机台主轴位置,产生的脉冲信号通过第一信号分配器放大并进行电平转换后分配给PLC和伺服控制器,伺服控制器根据脉冲信号控制伺服马达驱动后机台运转,并将比例仿真出后机台从轴位置的仿真脉冲信号通过第二信号分配器进行电平转换后输出给PLC,PLC对分别接收到的编码器及仿真脉冲信号进行计数并差值运算,得到差的绝对值如果小于预设阈值,则前后机台同步,否则报警,控制伺服马达停机,使后机台停止运转,必须经过复位和同步后才能够再次启动。实施本发明,实现简单,投资小且同步性能好。
Description
技术领域
本发明涉及自动化生产线同步技术领域,尤其涉及一种基于伺服的主从位置同步控制***及方法。
背景技术
自动化生产线为由工件传送控制***将若干组自动机台和辅助设备,按照工艺顺序联接起来,自动完成产品全部或部分制造过程的生产***。因此,自动化生产线成为现代生产发展的主要趋势之一,对于加速社会生产力发展及减轻工人体力劳动具有重大意义,其适用于大批量生产,能缩短生产周期和降低成本。
目前,国内大部分自动化生产线采用前后机台同步连接的方法,主要方法包括:一、前后机台的同步都使用变频器驱动,利用模拟信号通过比例调节分别控制,使前后机台保持速度同步;二、前后机台的同步都使用变频器驱动,通过同步控制器来进行控制,在前机台加一个脉冲编码器来提供前馈信号以及一个主检测开关来提供主轴位置参考信号,并在后机台加一个从检测开关来提供从轴位置参考信号,使前后机台保持位置同步;三、在前机台用一个编码器(如果前面机台采用伺服控制器驱动,则利用其仿真编码器)虚拟一个主轴,将信号输入一个位置控制器,再通过位置控制器来控制后机台的从轴伺服控制器,使后机台与前机台保持位置同步。
但是,上述方法均存在不足之处,其不足之处在于:在第一种方法中,虽然实现简单且价格便宜,但同步性能差;在第二种方法中,虽然实现简单且同步性能较好,但价格昂贵;在第三种方法中,虽然同步性能很好,但价格昂贵且实现复杂。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于,提供一种基于伺服的主从位置同步控制***及方法,实现简单,投资小且同步性能好。
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种基于伺服的主从位置同步控制***,其用于相配合的前机台和后机台上,包括编码器、PLC、伺服控制器、伺服马达、第一信号分配器、第二信号分配器、第一检测开关和第二检测开关;其中,
所述编码器与所述第一信号分配器的一端相连,用于虚拟所述前机台主轴,产生出一与所述前机台位置实时对应的主轴脉冲信号;
所述第一信号分配器的另一端与所述PLC的第一端及所述伺服控制器的第一端相连,用于获取所述编码器输出的主轴脉冲信号,并将主轴脉冲信号进行电平转换后,分别分配给所述PLC及所述伺服控制器;
所述第一检测开关与所述PLC的第二端相连,用于当检测到所述前机台主轴到达预设的参考位置时,输出第一复位信号;
所述第二检测开关与所述PLC的第三端相连,用于当检测到所述后机台从轴到达所述预设的参考位置时,输出第二复位信号;
所述伺服控制器的第二端与所述PLC的第四端相连,用于PLC对伺服控制器的实施控制,以及伺服控制器的状态反馈到PLC;
所述伺服控制器的第三端与所述伺服马达相连,用于控制伺服马达的运行及以及马达的位置信号反馈;
第四端与所述第二信号分配器的一端相连,用于输出与所述后机台位置实时对应的从轴仿真脉冲信号至所述第二信号分配器中;
所述第二信号分配器的另一端与所述PLC的第五端相连,用于将所述伺服控制器输出的后机台位置的从轴仿真脉冲信号进行电平转换后,输出至所述PLC;
所述PLC包括第一高速计数器和第二高速计数器,用于在所述第一高速计数器及所述第二高速计数器均未接收到相对应的复位信号进行复位前,取某一时刻,同时从所述第一高速计数器中读取所述脉冲信号对应的第一计数值及从所述第二高速计数器中读取所述仿真脉冲信号对应的第二计数值,并进一步判断所述同一时刻读取到的第一计数值与第二计数值之间差的绝对值是否小于预设的阈值;如果是,则确定所述后机台与所述前机台实现同步;如果否,则输出报警信号报警,且进一步输出相应的指令给所述伺服控制器控制所述伺服马达停机,使得所述后机台停止运转,必须经过复位和同步后才能够再次启动。
其中,所述第一检测开关和所述第二检测开关均为接近开关或光电开关。
其中,所述第一信号分配器和所述第二信号分配器均为光电耦合器。
其中,所述光电耦合器可将电平值为5V的脉冲信号转换成电平值为24V的脉冲信号。
本发明实施例还提供了一种基于伺服的主从位置同步控制方法,其在前述的同步控制***上实现,所述方法包括:
虚拟前机台主轴,产生出一与所述前机台位置实时对应的主轴脉冲信号;
根据所述产生的主轴脉冲信号,控制后机台运转,并比例仿真出与所述后机台位置实时对应的从轴仿真脉冲信号;
在同一时刻,对所述前机台位置实时对应的主轴脉冲信号及所述后机台位置实时对应的从轴仿真脉冲信号分别进行计数,得到所述主轴脉冲信号对应的第一计数值和所述从轴仿真脉冲信号对应的第二计数值,并进一步计算出所述得到的第一计数值与所述第二计数值之间差的绝对值;其中,所述第一计数值与所述第二计数值均不等于0;
当检测到所述计算出的差的绝对值小于预设的阈值时,则确定所述后机台与所述前机台同步,继续保持所述后机台运转。
其中,所述方法进一步包括:
当检测到所述计算出的差的绝对值大于或等于预设的阈值时,则输出报警信号报警,且进一步输出相应的指令控制所述后机台停止运转,并通过复位和同步操作再次根据所述第一高速计数器和第二高速计数器的差值,通过所述PLC产生脉冲信号驱动伺服控制器及伺服马达运行,调整所述后机台运转到同步位置,实现所述后机台与所述前机台的同步。
实施本发明实施例,具有如下有益效果:
在本发明实施例中,由于采用编码器虚拟前机台主轴位置,并提供与前机台位置实时对应的主轴脉冲信号给伺服控制器,进行后机台与前机台同步,因此对前机台的驱动不做要求,使得其实现简单,同步性能好;同时由于采用PLC对前机台位置实时对应的主轴脉冲信号与后机台位置实时对应的从轴仿真脉冲信号进行简单计数及对比,来确定前后机台的同步状态,并进一步调控不同步的后机台进行同步,从而节省了位置控制器或位置控制专用PLC,因此价格便宜,降低了投资成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的基于伺服的主从位置同步控制***的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的基于伺服的主从位置同步控制***应用场景的电路连接示意图;
图3为图2中PLC的电路结构示意图;
图4为本发明实施例提供的基于伺服的主从位置同步控制的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示,为本发明实施例提供的一种基于伺服的主从位置同步控制***,其用于相配合的前机台(未图示)和后机台(未图示)上,包括编码器1、PLC2、伺服控制器3、伺服马达4、第一信号分配器5、第二信号分配器6、第一检测开关7和第二检测开关8;其中,
编码器1与第一信号分配器5的一端相连,用于虚拟前机台主轴,产生出一与前机台位置实时对应的主轴脉冲信号;
第一信号分配器5的另一端与PLC2的第一端P1及伺服控制器3的第一端S1相连,用于获取编码器1输出的主轴脉冲信号,并将获取到的脉冲信号进行电平转换后,分别分配给PLC2及伺服控制器3;
第一检测开关7与PLC2的第二端P2相连,用于当检测到前机台主轴到达预设的参考位置时,输出第一复位信号;
第二检测开关8与PLC2的第三端P3相连,用于当检测到后机台从轴到达上述预设的参考位置时,输出第二复位信号;
伺服控制器3的第二端S2与PLC2的第四端P4相连,用于PLC对伺服控制器的实施控制,以及伺服控制器的状态反馈到PLC;
伺服控制器3第三端S3与伺服马达4相连,用于控制伺服马达的运行及以及马达的位置信号反馈;
伺服控制器3第四端S4与第二信号分配器6的一端相连,用于输出与后机台位置实时对应的从轴仿真脉冲信号至第二信号分配器6中;第二信号分配器6的另一端与PLC2的第五端P5相连,用于将伺服控制器3输出的后机台位置的从轴仿真脉冲信号进行电平转换后,输出至PLC2;
PLC2包括第一高速计数器和第二高速计数器,用于在第一高速计数器及第二高速计数器均未接收到相对应的复位信号进行复位前,取某一时刻,同时从第一高速计数器中读取主轴脉冲信号对应的第一计数值及从第二高速计数器中读取从轴仿真脉冲信号对应的第二计数值,并进一步判断同一时刻读取到的第一计数值与第二计数值之间差的绝对值是否小于预设的阈值;如果是,则确定后机台与前机台处于同步;如果否,则输出报警信号报警,且进一步输出相应的指令给伺服控制器3控制伺服马达4停机,使得后机台停止运转,必须经过复位和同步后才能够再次启动。
应当说明的是,第一检测开关7和第二检测开关8均为接近开关或光电开关。第一信号分配器5和第二信号分配器6均为光电耦合器,其中,该光电耦合器可将电平值为5V的脉冲信号转换成电平值为24V的脉冲信号。本发明实施例中的基于伺服的主从位置同步控制***应该在前机台已经运行的环境中开启。
应当说明的是,预设的参考位置为前机台主轴和后机台从轴各自所取的相对参考位置,如主从轴带动的齿轮一样,都在第n个齿转完一圈后,产生相应的复位信号,具体可根据实际情况进行设定,而不是指具体的坐标位置。
在一个实施例中,编码器1采用内密控NEMICON生产的HES-1024-2MD型号的增量型编码器,PLC2采用台达生产的DVP40ES2型号,伺服控制器3采用采用台达生产的ASD-A2-1521-M型号,伺服马达4采用采用台达生产的ECMA-E11315R8型号,第一信号分配器5和第二信号分配器6均采用由北京智仪恳创科技有限公司生产的XF-GB5-04型号,第一检测开关7和第二检测开关8均为接近开关,采用倍加福生产的3RG4012-3CD00-PF型号,具体电路连接关系,请参见图2和图3所示。
本发明实施例中的基于伺服的主从位置同步控制***的工作原理为:使用编码器1虚拟一个主轴,产生一与前机台位置实时对应的主轴脉冲信号,该脉冲信号经过第一信号分配器5分配成两路:一路作为与前机台位置同步对应的脉冲信号输入伺服控制器3,从而控制伺服马达4驱动后机台运转,使得从轴(即后机台)跟随主轴(即前机台)同步运行;另一路经过电平转换后输入到PLC2中第一高速计数器的高速脉冲输入端口,第一检测开关7采集前机台主轴到达预设的参考位置时产生的第一复位信号,当PLC2接收到第一检测开关7输出的第一复位信号时,复位第一高速计数器,使其循环工作。
伺服控制器3比例仿真伺服马达4自带编码器输出的与后机台位置实时对应的从轴仿真脉冲信号,通过第二信号分配器6进行电平转换后再输出到PLC2的第二高速计数器的高速脉冲输入端口,第二检测开关8采集后机台从轴到达前述预设的参考位置时产生的第二复位信号,当PLC2接收到第二检测开关8输出的信号时,复位相应的高速计数器,使其循环工作。
此时,PLC2对两个高速计数器进行比较,如果两个高速计数器的差值超过设定值,则表示后机台已不同步,PLC2发出报警信号报警,并输出相应的指令通过伺服控制器3停止伺服马达4转动,待前后机台调整同步后才能再运行伺服马达4。
如图4所示,为本发明实施例提供的一种基于伺服的主从位置同步控制方法,其在包括前述的同步控制***与后机台相配合的生产线上实现,所述方法包括:
步骤S101、虚拟前机台主轴,产生出一与所述前机台位置实时对应的主轴脉冲信号;
步骤S102、根据所述产生的主轴脉冲信号,控制后机台运转,并比例仿真出与所述后机台位置实时对应的从轴仿真脉冲信号;
步骤S103、在同一时刻,对所述前机台位置实时对应的主轴脉冲信号及所述后机台位置实时对应的从轴仿真脉冲信号分别进行计数,得到所述从轴脉冲信号对应的第一计数值和所述从轴仿真脉冲信号对应的第二计数值,并进一步计算出所述得到的第一计数值与所述第二计数值之间差的绝对值;其中,所述第一计数值与所述第二计数值均不等于0;
步骤S104、当检测到所述计算出的差的绝对值小于预设的阈值时,则确定所述后机台与所述前机台为同步,继续保持所述后机台运转。
其中,所述方法进一步包括:
当检测到所述计算出的差的绝对值大于或等于预设的阈值时,则输出报警信号报警,且进一步输出相应的指令控制所述后机台停止运转,并通过复位和同步操作再次根据所述第一高速计数器和第二高速计数器的差值,通过所述PLC产生脉冲信号驱动伺服控制器及伺服马达运行,调整所述后机台运转到同步位置,实现所述后机台与所述前机台的同步。
实施本发明实施例,具有如下有益效果:
在本发明实施例中,由于采用编码器虚拟前机台主轴位置,并提供与前机台位置实时对应的主轴脉冲信号给伺服控制器进行后机台与前机台同步,因此对前机台的驱动不做要求,使得其实现简单,同步性能好;同时由于采用PLC对前机台位置实时对应的主轴脉冲信号与后机台位置实时对应的从轴仿真脉冲信号进行简单计数及对比,来确定前后机台的同步状态,并进一步调控不同步的后机台进行同步,从而节省了位置控制器或位置控制专用PLC,因此价格便宜,降低了投资成本。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,所述的存储介质,如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种基于伺服的主从位置同步控制***,其用于配合前机台运行的后机台上,其特征在于,包括编码器、PLC、伺服控制器、伺服马达、第一信号分配器、第二信号分配器、第一检测开关和第二检测开关;其中,
所述编码器与所述第一信号分配器的一端相连,用于虚拟所述前机台主轴,产生出一与所述前机台位置实时对应的主轴脉冲信号;
所述第一信号分配器的另一端与所述PLC的第一端及所述伺服控制器的第一端相连,用于获取所述编码器输出的主轴脉冲信号,并将所述获取到的主轴脉冲信号进行电平转换后,分别分配给所述PLC及所述伺服控制器;
所述第一检测开关与所述PLC的第二端相连,用于当检测到所述前机台主轴到达预设的参考位置时,输出第一复位信号;
所述第二检测开关与所述PLC的第三端相连,用于当检测到所述后机台从轴到达所述预设的参考位置时,输出第二复位信号;
所述伺服控制器的第二端与所述PLC的第四端相连,用于PLC对伺服控制器的实施控制,以及伺服控制器的状态反馈到PLC;
所述伺服控制器的第三端与所述伺服马达相连,用于控制伺服马达的运行及以及马达的位置信号反馈;
所述伺服控制器第四端与所述第二信号分配器的一端相连,用于输出与所述后机台位置实时对应的从轴仿真脉冲信号至所述第二信号分配器中;
所述第二信号分配器的另一端与所述PLC的第五端相连,用于将所述伺服控制器输出的后机台位置的从轴仿真脉冲信号进行电平转换后,输出至所述PLC;
所述PLC包括第一高速计数器和第二高速计数器,用于在所述第一高速计数器及所述第二高速计数器均未接收到相对应的复位信号进行复位前,取某一时刻,同时从所述第一高速计数器中读取所述主轴脉冲信号对应的第一计数值及从所述第二高速计数器中读取所述从轴仿真脉冲信号对应的第二计数值,并进一步判断所述同一时刻读取到的第一计数值与第二计数值之间差的绝对值是否小于预设的阈值;如果是,则确定所述后机台与所述前机台实现同步;如果否,则输出报警信号报警,且进一步输出相应的指令给所述伺服控制器控制所述伺服马达停机,使得所述后机台停止运转,必须经过复位和同步后才能够再次启动。
2.如权利要求1所述的同步控制***,其特征在于,所述第一检测开关和所述第二检测开关均为接近开关或光电开关。
3.如权利要求1所述的同步控制***,其特征在于,所述第一信号分配器和所述第二信号分配器均为光电耦合器。
4.如权利要求3所述的同步控制***,其特征在于,所述光电耦合器可将电平值为5V的脉冲信号转换为电平值为24V的脉冲信号。
5.一种基于伺服的主从位置同步控制方法,其特征在于,其在如权利要求1至4中任一项所述的同步控制***上实现,所述方法包括:
虚拟前机台主轴,产生出一与所述前机台位置实时对应主轴脉冲信号;
根据所述产生的主轴脉冲信号,控制后机台运转,并比例仿真出与所述后机台位置实时对应的从轴仿真脉冲信号;
在同一时刻,对所述前机台位置实时对应的主轴脉冲信号及所述后机台位置实时对应的从轴仿真脉冲信号分别进行计数,得到所述主轴脉冲信号对应的第一计数值和所述从轴仿真脉冲信号对应的第二计数值,并进一步计算出所述得到的第一计数值与所述第二计数值之间差的绝对值;其中,所述第一计数值与所述第二计数值均不等于0;
当检测到所述计算出的差的绝对值小于预设的阈值时,则确定所述后机台与所述前机台处于同步,继续保持所述后机台运转。
6.如权利要求5所述的同步控制方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
当检测到所述计算出的差的绝对值大于或等于预设的阈值时,则输出报警信号报警,且进一步输出相应的指令控制所述后机台停止运转,并通过复位和同步操作再次根据所述第一高速计数器和第二高速计数器的差值,通过所述PLC产生脉冲信号驱动伺服控制器及伺服马达运行,调整所述后机台运转到同步位置,实现所述后机台与所述前机台的同步。
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