本發(fā)明涉及工業(yè)自動化技術領域，尤其是涉及一種用于懸掛輸送鏈的三電機同步控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術：

懸掛鏈輸送線是根據(jù)用戶合理的工藝線路，以理想的速度實現(xiàn)車間內(nèi)部、車間與車間之間連續(xù)輸送物品達到自動化、半自動化流水線作業(yè)的理想設備。它可在三維空間作任意布置，能起到空中儲存作用，節(jié)省地面使用場地，懸掛輸送鏈以其輸送距離遠,運行速度范圍大和轉彎、爬越、布置靈活等優(yōu)點而廣泛應用于噴涂、烘干、表面清洗、電鍍、裝配和產(chǎn)品存儲及傳輸轉運等領域。

由于有的懸掛鏈輸送線很長，懸掛工件多，不能只用一臺電機驅動，要分成幾個部分，分別用二臺或二臺以上電機驅動。

在輸送鏈分成幾個部分時，在其邊界處都有1個張緊伸縮節(jié)(正常時約10厘米長)，如這一部分的鏈條的速度小于其它部分的速度，張緊伸縮節(jié)的距離會被壓縮，如距離被壓縮完后鏈條會在某一點發(fā)生堆積產(chǎn)生冗余進而造成輸送鏈停車，反之，如這一部分的鏈條的速度大于其它部分的速度，它的距離會增大，如超過一定程度甚至鏈條會被拉斷。

要保證輸送鏈能正常工作，每一部分輸送鏈的移動速度必須相同也就是同步。

本處敘述的是用三臺電機驅動的懸掛輸送鏈同步控制，它控制的懸掛鏈長度可達600米，因此可應用于絕大部分懸掛鏈輸送線控制(二臺電機驅動的懸掛輸送鏈同步控制要比三臺電機驅動的懸掛輸送鏈同步控制簡單得多，三臺電機驅動的懸掛輸送鏈同步控制的簡化版適用于二臺電機驅動的懸掛輸送鏈同步控制)。

懸掛鏈三電機同步控制是相對其它同步控制較為復雜的一個，目前現(xiàn)有的懸掛鏈三電機同步控制存在著故障率高(即：非正常停車或拉斷鏈條)、在惡劣工況和非正常停車后啟動困難等問題。

1).輸送鏈長度600m,最高運行速度6米/分.工作時間一星期七天,每天16小時,工作環(huán)境溫度0-40度。最大吊掛重量100千克/80厘米,整線最大吊掛重量70噸。

2).輸送鏈整線分成3個部分,由三臺功率為3.7KW的三相異步電機分別驅動,要求3個部分的輸送鏈要同步運行。

3).在任何惡劣工況和非正常停車后都能正常啟動,有完善的預警、報警系統(tǒng)，工作可靠,便于維護,操作簡單,可遠程監(jiān)控。

從實際情況來看，三臺電機驅動的懸掛輸送鏈的工作狀況十分惡劣，各部分負載變化非常大，在輸送鏈中存在轉彎、高度升降，即使在輸送鏈空載時三個電機的負載也不是完全相等的，在生產(chǎn)過程中變化更大，尤其是在開始生產(chǎn)也就是向空線吊掛工件時(此時1#電機負載大于2#電機、而2#電機負載大于3#電機)以及生產(chǎn)結束開始也就是向輸送鏈不掛只卸工件時(此時3#電機負載大于2#電機、而2#電機負載大于1#電機)及在換品種(新工件與老工件重量有差異)也會發(fā)生以上的情況。

三相異步電動機的工作原理是定子上對稱三相繞組中通以對稱三相交流電流時產(chǎn)生旋轉磁勢及相應的旋轉磁場，這種旋轉磁場以同步轉速ns切割轉子繞組，則在轉子繞組中感應出電勢及電流，轉子電流與旋轉磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉矩，使轉子旋轉。因為只有在轉子與旋轉磁場有相對運動時，才能在轉子繞組中感應出電勢及電流，所以異步電動機的轉速n與旋轉磁場的同步轉速n0之間總存在轉差(n0-n)，這是異步電動機運行的必要條件，通常用轉差率S來表示這一轉差與同步轉速之比。異步電動機的實際轉速n＝(1-S)60f/p,(公式中f為電源頻率，p為電機極對數(shù))，通常電機空載轉差率約為0.5％,滿載轉差率約為5％。

異步電動機在負載增大時，實際轉速有所下降，轉差率增大，轉子電勢增大，轉子電流隨之增大，以產(chǎn)生更大一點的電磁轉矩與負載轉矩平衡。

因此三相異步電機在負載變化時轉差率也有變化，同樣規(guī)格的電機在接受相同的速度指令時負載大的轉差率大轉速低,負載小的轉差率小轉速高。

由此看出輸送鏈各部分移動不同步的主要原因是由于電機負載不同，導致在變頻器同樣頻率指令的情況下電機實際轉速不同。但另一個因素也不能忽視，懸掛輸送鏈是由1000多節(jié)40厘米長的鏈條聯(lián)接而成，在吊掛工件后鏈條會有一些伸長,在有些懸掛輸送鏈會經(jīng)歷溫度高達攝氏150度以上的場合,還會有經(jīng)歷涼水噴淋或強迫風冷的地方,溫度因素也會造成鏈條伸長或收縮,由于鏈條節(jié)數(shù)較多,即使每節(jié)微小長度的變化累積起來也會使三臺實際轉速同步的電機驅動的三部分鏈條的移動速度不相同。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷或不足，提供一種用于懸掛輸送鏈的三電機同步控制系統(tǒng)極其控制方法。

本發(fā)明采用的技術方案是這樣的：

一種用于懸掛輸送鏈的三電機同步控制系統(tǒng)，其中：包括PLC基本單元、PLC模擬輸入單元、PLC模擬輸出單元、POD觸摸屏、變頻器1、變頻器2、變頻器3和M1、M2、M3電機；所述PLC基本單元、PLC模擬輸入單元和PLC模擬輸出單元依次連接，PLC模擬輸出單元的輸出端分別與變頻器1、變頻器2和變頻器3相連；變頻器1、變頻器2和變頻器3分別與M1、M2和M3電機相連；所述PLC基本單元分別與網(wǎng)路模塊、POD觸摸屏、測速信號輸入、；變頻器1、變頻器2和變頻器3相連；所述PLC基本單元和PLC模擬輸入單元與張緊伸縮節(jié)位置信號輸入相連。

進一步，所述M1、M2和M3電機驅動的懸掛輸送鏈同步控制采用速度和位置雙閉環(huán)控制，PLC基本單元、PLC模擬輸入單元、PLC模擬輸出單元控制轉速的指令由PLC模擬輸出單元的DA轉換模塊以直流0-10V形式向變頻器1、變頻器2和變頻器3發(fā)出；對于每一個電機，用測速裝置測量其實際轉速并反饋給PLC基本單元，以M1電機實際轉速為基準，PLC基本單元根據(jù)測量到的M2電機、M3電機的實際轉速經(jīng)運算處理后向控制M2電機和M3電機的變頻器發(fā)出修正指令，保證三臺電機實際轉速趨于一致。

一種用于懸掛輸送鏈的三電機同步控制系統(tǒng)的控制方法，其步驟如下：

步驟一、開始按自動運行按鈕，PLC基本單元檢測位置極限開關是否動作；

步驟二、如步驟一檢測到位置極限開關未動作，即按預設方案啟動電機；

步驟三、PLC基本單元檢測位置是否異常；

步驟四、如步驟三檢測到位置未異常，則繼續(xù)檢測M2、M3電機與M1電機是否速度差異；

步驟五、如步驟四檢測到M2、M3電機與M1電機的速度無差異，則三電機同步運行，并返回到步驟三再次循環(huán)檢測直至關閉系統(tǒng)結束運行；

步驟六、如步驟一檢測到位置極限開關動作，則再檢測是否為停車后放生；

步驟七、如步驟六檢測到不是在停車后發(fā)生的位置極限開關動作，則進行人工排除機械故障，并返回到步驟一；

步驟八、如步驟六近側到極限開關動作是在停車后發(fā)生的，則對電機執(zhí)行差別速度、差別時間啟動，并執(zhí)行步驟三；

步驟九、如步驟三檢測到位置異常，則對各電機執(zhí)行差別速度輸入，并返回至步驟三；

步驟十、如步驟四檢測到M2、M3電機與M1電機速度有差異，則對M2或M3電機按差別修正電機速度輸入，并返回至步驟三。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明采用了觸摸屏POD，可用數(shù)字量來設定電機的速度，可用POD檢測整個系統(tǒng)的運行狀況及報警，易于操作和檢修維護；

2本發(fā)明由于采用了位置及速度雙閉環(huán)控制，同步控制精度較高，系統(tǒng)反應速度較快，在應對負載變化大而且各部分負載不均衡的惡劣情況時，也能避免各電機速度的大起大落，這一方面避免在輸送鏈中產(chǎn)生大的應力，另一方面也使輸送鏈運行非常平穩(wěn)，大大的提高了系統(tǒng)的可靠性；

3、本發(fā)明解決了因非機械故障引起位置極限開關報警要人為干預才能起動這個使使用者非常頭疼的問題，提高了設備的使用效率。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖；

圖2是本發(fā)明的控制方法。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

如圖1所示的，一種用于懸掛輸送鏈的三電機同步控制系統(tǒng)，其中：包括PLC基本單元、PLC模擬輸入單元、PLC模擬輸出單元、POD觸摸屏、變頻器1、變頻器2、變頻器3和M1、M2、M3電機；所述PLC基本單元、PLC模擬輸入單元和PLC模擬輸出單元依次連接，PLC模擬輸出單元的輸出端分別與變頻器1、變頻器2和變頻器3相連；變頻器1、變頻器2和變頻器3分別與M1、M2和M3電機相連；所述PLC基本單元分別與網(wǎng)路模塊、POD觸摸屏、測速信號輸入、；變頻器1、變頻器2和變頻器3相連；所述PLC基本單元和PLC模擬輸入單元與張緊伸縮節(jié)位置信號輸入相連。

所述M1、M2和M3電機驅動的懸掛輸送鏈同步控制采用速度和位置雙閉環(huán)控制，PLC基本單元、PLC模擬輸入單元、PLC模擬輸出單元控制轉速的指令由PLC模擬輸出單元的DA轉換模塊以直流0-10V形式向變頻器1、變頻器2和變頻器3發(fā)出；對于每一個電機，用測速裝置測量其實際轉速并反饋給PLC基本單元，以M1電機實際轉速為基準，PLC基本單元根據(jù)測量到的M2電機、M3電機的實際轉速經(jīng)運算處理后向控制M2電機和M3電機的變頻器發(fā)出修正指令，保證三臺電機實際轉速趨于一致。

如圖2所示的，一種用于懸掛輸送鏈的三電機同步控制系統(tǒng)的控制方法，其步驟如下：

步驟一、開始按自動運行按鈕，PLC基本單元檢測位置極限開關是否動作；

步驟二、如步驟一檢測到位置極限開關未動作，即按預設方案啟動電機；

步驟三、PLC基本單元檢測位置是否異常；

步驟四、如步驟三檢測到位置未異常，則繼續(xù)檢測M2、M3電機與M1電機是否速度差異；

步驟五、如步驟四檢測到M2、M3電機與M1電機的速度無差異，則三電機同步運行，并返回到步驟三再次循環(huán)檢測直至關閉系統(tǒng)結束運行；

步驟六、如步驟一檢測到位置極限開關動作，則再檢測是否為停車后放生；

步驟七、如步驟六檢測到不是在停車后發(fā)生的位置極限開關動作，則進行人工排除機械故障，并返回到步驟一；

步驟八、如步驟六近側到極限開關動作是在停車后發(fā)生的，則對電機執(zhí)行差別速度、差別時間啟動，并執(zhí)行步驟三；

步驟九、如步驟三檢測到位置異常，則對各電機執(zhí)行差別速度輸入，并返回至步驟三；

步驟十、如步驟四檢測到M2、M3電機與M1電機速度有差異，則對M2或M3電機按差別修正電機速度輸入，并返回至步驟三。

實施例：

變頻器選擇：變頻器1、變頻器2和變頻器3都采用臺達VFD037M43B，其輸入電壓為三相380V，輸出功率為3.7千瓦，帶RS485通信。PLC選擇：其中PLC基本單元采用臺達EH系列PLC的DVP64EHR3，PLC模擬輸入單元采用DVP04AD-H2，PLC模擬輸出單元DVP04DA-H2，其中輸入點均為32點，輸出點均為32點，有四路模擬量輸入和四路模擬量輸出，帶RS485通信。PLC模擬輸入單元的輸入和PLC模擬輸出單元輸出點的地址分配見下表。

POD采用臺達的B07S411觸摸屏，其屏幕尺寸為7吋,它的解晰度為800×480；65536色真彩；帶有三個通信口,支持RS485\RS422\RS232通信。

在制成品的電機軸上安裝編碼器時同軸度很難達到規(guī)定要求，而且由于輸送鏈比較長，電機到PLC的距離較遠，超過了編碼器能傳輸距離，只能選用測速齒輪加接近開關這種測速方式，測速齒輪齒數(shù)為30齒，接近開關采用OMRON的E2E系列的接近開關，其最大應答頻率為1.5Khz。

網(wǎng)絡通信模塊廣州巨控公司的GRM201G PLC無線通訊模塊,它PLC的電腦遠程監(jiān)控，手機短信報警，支持手機網(wǎng)頁遠程監(jiān)控PLC。

當把“自動運行”按鈕按下時PLC根據(jù)系統(tǒng)有無報警發(fā)生以及報警是否在運行中發(fā)生，來決定系統(tǒng)能否啟動和是否按子程序啟動。如無報警發(fā)生，則三個電機同時啟動，輸送鏈開始移動，為了減少沖擊力，電機緩慢起動后，先在低速運行3秒，然后加速至設定速度運行。在運行過程中，開始時，PLC的模擬量輸出單元給每個控制電機的變頻器的速度指令是相同的，之后，PLC每0.5秒對三個電機采集一次實際轉速數(shù)據(jù)，以第一臺為基準對其他兩臺電機轉速進行比較，算出差額，經(jīng)CPU處理后，再向控制第二臺和第三臺電機的變頻器發(fā)出修正后的速度指令，使其的速度與第一臺的速度趨于一致。

在某一部分的位移測量傳感器測量張緊伸縮節(jié)已被壓縮大于5％時，PLC應對每壓縮5％增加電機基準轉速的1％，如果電機增速后張緊伸縮節(jié)位置不變化，則每2秒增加電機基準轉速的1％直至張緊伸縮節(jié)被壓縮程度小于5％。當測量到壓縮程度大于90％時系統(tǒng)停車報警。

在某一部分的位移測量傳感器測量張緊伸縮節(jié)已被拉伸大于5％時，PLC應對每拉伸5％減少電機基準轉速的1％，如果電機減速后張緊伸縮節(jié)位置不變化，則每2秒減少電機基準轉速的1％直至張緊伸縮節(jié)被拉伸程度小于5％。當測量到拉伸程度大于90％時系統(tǒng)停車報警。

在PLC檢測到某一部分位移測量傳感器出現(xiàn)故障時，該部分的位置控制由作為備份的4個開關控制，此時，如PLC在檢測到某一部分的“快”開關接通(意味著張緊伸縮節(jié)已被壓縮15％或以上)時,即將相應的電機的轉速以設定轉速為基準增加5％,如果這個信號未消失,那么以后每0.5秒將相應的電機轉速增加1％；PLC在某一部分的“快出位報警”開關接通(意味著張緊伸縮節(jié)已被壓縮90％或以上)時，系統(tǒng)停車報警；反之，如PLC在檢測到某一部分的“稍慢”開關接通(意味著張緊伸縮節(jié)已被拉伸15％或以上)時,即將相應的電機轉速以設定轉速為基準減少5％,如果這個信號未消失,那么以后每0.5秒將相應的電機轉速減少1％；PLC在某一部分的“慢出位報警”開關接通(意味著張緊伸縮節(jié)已被拉伸90％或以上)時，系統(tǒng)停車報警。

輸送鏈在非正常情況下(指輸送鏈只有半條線掛工件時)人為按“停止”按鈕停車時,此時由于各部分嚴重受力不均，有的部分鏈條會被拉伸,有的則被壓縮,使張緊伸縮節(jié)處于報警狀態(tài)，筆者見過的同類型的懸掛輸送鏈碰到此類情況是靠人工干預后才能重新起動，這是一件非常費力和費時的事情，要知道即使是一臺電機驅動的輸送鏈也約200米長，掛工件最重可達20噸以上。為了解決此事，我在程序中編了一個子程序，首先識別報警是否在運行中發(fā)生，如是，則需在人工干預查出故障后才能重新起動，如不是，則PLC根據(jù)得到張緊伸縮節(jié)處的狀況指示，先調整各個電機的啟動次序和轉速，消除報警，再轉入正常運行，這樣一來既保證了設備的安全運行，又避免了設備無故停產(chǎn)。但是，由于有的工人圖省事，無責任心，在設備有故障停車后，不認真查找故障原因和排除故障，簡單地關一次電源，消除故障記錄再啟動，這樣可能造成設備損壞。于是，我改進了子程序，在觸摸屏設置了一個加密頁面，只有獲得是授權的人才能打開此頁面，此頁面記錄最近5次故障原因和每次排除故障維修工人工號，維修工人在排除故障后輸入與其工號相對應的一組6位數(shù)字密碼后，系統(tǒng)才能重新啟動。

在觸摸屏及網(wǎng)頁上可監(jiān)控如下數(shù)據(jù):1.輸送鏈設定運行速度,三段輸送鏈的實際運行速度,三臺驅動電機實際轉速,三臺變頻器的運行頻率及輸出電流，三個張緊伸縮節(jié)的狀況，系統(tǒng)的報警記錄。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。