吊具天車防搖系統(tǒng)研究

李啟源

摘 要：本文介紹了沖壓車間吊具天車的防搖系統(tǒng)，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸及自動定位的工作原理進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：CATS控制機(jī)；PLC；角度傳感器；S120變頻器

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

天車的電子防搖控制系統(tǒng)采用CATS控制機(jī)對防搖擺功能進(jìn)行計算與控制，它可在復(fù)雜的工作任務(wù)下，實現(xiàn)短周期，高精度控制變頻器的調(diào)整電機(jī)運行速度。系統(tǒng)中的配有西門子DP/DP耦合器，通過耦合器與起重機(jī)電控系統(tǒng)的PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)信息實時交換。

防搖系統(tǒng)采用的紅外線角度傳感器對起升機(jī)構(gòu)的搖晃度進(jìn)行測量，同時還配有2個絕對式編碼器對大/小車的位置進(jìn)行測量。并通過PROFIBUS總線將測量數(shù)據(jù)傳輸給CATS控制機(jī)進(jìn)行處理。CATS控制機(jī)將采集的數(shù)據(jù)通過專門函數(shù)算法進(jìn)行計算，并將計算的結(jié)果轉(zhuǎn)換為速度給定信號通過PROFINET實時的傳送給S120變頻器，S120變頻器根據(jù)給定的速度信號快速對運行電機(jī)進(jìn)行加減速調(diào)節(jié)，最后達(dá)到防搖擺的功能。

2.數(shù)據(jù)傳輸

如圖2所示，行車PLC借助功能塊FC65生成數(shù)據(jù)存儲在DB塊DB100中，CATS系統(tǒng)通過PN/PN連接器讀出該數(shù)據(jù)并進(jìn)行內(nèi)部處理。相反方向上CATS系統(tǒng)再通過PN/PN連接器里輸入信號至DB210。PLC再次通過功能塊FC66從BD210上讀出數(shù)據(jù)并且接收使用此信號實現(xiàn)變頻器的行駛。

3.自動定位

CATS系統(tǒng)的位置數(shù)據(jù)由起重機(jī)PLC進(jìn)行監(jiān)控，通過這種系統(tǒng)數(shù)據(jù)的匹配，可以使起重機(jī)在接近任意區(qū)域限位及大車運行軌道端部時，實現(xiàn)先減速后停止控制，防止在高速運行情況下突然停止而產(chǎn)生沖擊導(dǎo)致所吊負(fù)載的晃動。同時自動定位模式下，可以通過采集起重機(jī)的實時運行速度以及實際位置與目標(biāo)位置的距離信息，將采集到的實時速度與實時距離進(jìn)行運算處理，通過運算結(jié)果來控制S120變頻器在接近目標(biāo)定位位置時做最合適的減速曲線，此時防搖系統(tǒng)所帶的絕對式編碼器只提供用于速度減速曲線計算的實際位置與目標(biāo)位置的距離數(shù)據(jù)，定位測量還是通過激光測距儀進(jìn)行定位控制。這樣就可以使PLC與防搖系統(tǒng)都能在實時時間內(nèi)得到位置數(shù)據(jù)而做出快速反應(yīng)，以到達(dá)到高精度定位。圖3為監(jiān)控曲線，在第四條角度監(jiān)控曲線可見，行車在啟動和停止瞬間僅有1.1430°的晃動。

結(jié)論：模具吊具起重機(jī)采用CATS防搖擺系統(tǒng)，在X-Y-Z各方向行走時進(jìn)行防搖擺，系統(tǒng)提供的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了簡單的搖擺阻尼，實際使用也驗證了在任何駕駛情況下，該系統(tǒng)都能實現(xiàn)完美的負(fù)載振蕩控制。