基于AB系統(tǒng)的自制糾偏

商宗雪(天津賽象科技股份有限公司，天津 300384)

基于AB系統(tǒng)的自制糾偏

Self made rectification based on AB system

商宗雪(天津賽象科技股份有限公司，天津 300384)

講述了一種基于AB系統(tǒng)的自制糾偏，采用氣動(dòng)方式控制糾偏料輥往復(fù)運(yùn)動(dòng)，目的是增加糾偏范圍和糾偏力度，滿足現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜情況對(duì)物料糾偏效果的需求。

系統(tǒng)模擬量；控制；氣動(dòng)糾偏

1 設(shè)備基礎(chǔ)環(huán)境

這套糾偏方式本著在AB系統(tǒng)支持下，以最小的投入達(dá)到目的，計(jì)劃糾偏范圍為300 mm，糾偏速度為50 mm/s，糾偏精度為正負(fù)2 mm，采用的方式為本地1756-L62通過ETHERNET連接附近的1734-AENTR，并在1734-ppd模塊后增加了分別為1734-IE2V、1734-OE2C，兩個(gè)模擬量模塊，貝爾利C型傳感器。而機(jī)械方面采用氣缸61M2P08000400、比例閥MPYE-5-1/8-LF-010、機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)則是氣缸推動(dòng)安裝在直線導(dǎo)軌上的導(dǎo)開小車來實(shí)現(xiàn)物料移動(dòng)。

2 機(jī)械原理

在未改造之前，物料導(dǎo)開小車有一套氣動(dòng)鎖緊裝置，它是由小車托起滑軌、縱向滑動(dòng)輪、鎖緊勾、鎖緊氣缸、氣動(dòng)控制件這幾部分組成的。由于導(dǎo)開小車上的物料會(huì)出現(xiàn)偏向一側(cè)或邊緣不齊等現(xiàn)象。我們針對(duì)此種現(xiàn)象研發(fā)了一種C型檢測(cè)頭固定在設(shè)備框架上檢測(cè)物料位置，而用氣缸推拉在滑行軌道上的物料小車，在物料前進(jìn)的過程中通過移動(dòng)物料小車，通過物料小車縱向橫移的動(dòng)作，從而移動(dòng)物料以達(dá)到糾偏目的（如圖1所示）。

3 程序工作原理

首先我們構(gòu)思控制方式，當(dāng)2個(gè)紅外線傳感器檢測(cè)到的物料位置不在中位時(shí)（相減值不是0），根據(jù)偏移距離由“位置控制模塊”折算出一個(gè)物料反向移動(dòng)的速度值，和實(shí)際速度比較。在由“速度控制模塊”給出比例閥的電壓，使氣缸達(dá)到要求的糾偏移動(dòng)速度，使物料恢復(fù)到中位，C 型傳感器檢測(cè)物料，氣缸推動(dòng)物料，比例閥控制氣缸（如圖2所示）。

圖1 糾偏結(jié)構(gòu)圖

圖2 控制原理

4 系統(tǒng)組態(tài)

由于這套糾偏裝置是基于AB 系統(tǒng)下的拓展，所以我們只需要在附近的1734-AENTR模塊下找兩個(gè)空閑的模塊將1734-IE2V、1734-OE2C，兩個(gè)模擬量模塊替換添加進(jìn)去，具體方式如下：

選擇遠(yuǎn)程模塊，刪掉空閑的模塊，添加新模塊（如圖3所示）。

圖3 系統(tǒng)組態(tài)

選擇所需的模塊， 并添加倒程序中（如圖4所示）。

圖4 系統(tǒng)組態(tài)

這時(shí)我們要注意的是1734-IE2V模塊可以改變輸入電壓，由于我們使用的貝爾利IR-35-50-A型模擬量傳感器輸出范圍是0～2.5V，我們需把“voltage range”設(shè)定為0～10V并且記住由于傳感器只能輸出到2.5V，也就意味著我們實(shí)際能使用的最大值是400（如圖5所示）。

圖5 系統(tǒng)組態(tài)

添加1734OE2C時(shí)我們根據(jù)氣動(dòng)比例閥的標(biāo)準(zhǔn)加以設(shè)置，在這里我們使用的是MPYE-5-1/8-LF-010型比例閥，它的輸入部分要求的是0～10 V，在5 V時(shí)閥處于中位。在程序中，放到了100倍，即輸出500表示為5 V。要注意的是“output Range”同樣需要設(shè)置好輸入電壓，并且修改好對(duì)應(yīng)的數(shù)值。

圖6 系統(tǒng)組態(tài)

這時(shí)我們已經(jīng)添加好模塊，下一步要做的就是模塊、傳感器和執(zhí)行部分的連接。

5 接配線

貝爾利C型傳感器有棕藍(lán)黑的三根線。在這次試驗(yàn)中我們將1號(hào)傳感器棕接1734-IE2V模塊的0號(hào)腳、藍(lán)接2號(hào)腳、黑色接4號(hào)腳、2號(hào)傳感器棕接1734-IE2V模塊的1號(hào)腳、藍(lán)接3號(hào)腳、黑色接5號(hào)腳，將比例閥MPYE-5-1/8-LF-010的四根線接倒1734-OE2C模塊，棕接0號(hào)腳，藍(lán)接2號(hào)腳，黑色接4號(hào)腳，白色不接。氣路部分只需要把比例閥的兩個(gè)出氣管接到氣缸上即可。

6 程序編輯

第一步，我們?cè)赗slogix5000的框架下tasks 任務(wù)中創(chuàng)建周期性任務(wù)A，每100 ms執(zhí)行一次。創(chuàng)建FBD格式的程序，并命為PIA在其中添加兩個(gè)derv微分功能塊，實(shí)現(xiàn)變量的計(jì)算功能需在參數(shù)中啟用以下功能：in、bypass、enableout、out、deltat（具體如圖7所示）。

然后添加兩個(gè)inputreference輸入點(diǎn)，兩個(gè)onpu treference輸出點(diǎn)，并聯(lián)系到模擬量輸入的物理地址上。

在圖8中l(wèi)k∶1∶I.Ch0Data和lk∶1∶I.Ch1Data表示2個(gè)模擬量傳感器物理地址，speed_d1與speed_d2是在隨后的使用的PIDE功能塊的必要條件。

圖7 程序標(biāo)簽定義

圖8 程序?qū)崿F(xiàn)

第二步，當(dāng)我們得出speed_d1， speed_d2后，就可以新建另一個(gè)FBD格式的程序，并命為PIB，首先在其中添加sub減法模塊，在這里Sub塊的作用是檢測(cè)物料在模擬量傳感器的位置是否居中。

第三步，新添一個(gè)PI計(jì)算塊，PI指令提供線性和非線性兩種計(jì)算方法，我們?cè)谶@里使用常規(guī)的算法，其中比例和增益在整個(gè)輸入信號(hào)范圍內(nèi)保持不變，在PI功能塊設(shè)置選項(xiàng)中需選擇in，kp，higlimit，lowlimit，out功能，in腳是兩個(gè)模擬量傳感器相減的值，kp是比例增益，higlimit，lowlimit則是out的最大值和最小值，它計(jì)算出的結(jié)果是將要用到的PIDE功能塊的必要條件。

第四步，創(chuàng)建一個(gè)ADD計(jì)算塊，在ADD功能塊設(shè)置選項(xiàng)中需選擇SourceA，SourceB，Dest功能，將第一步得出的speed_d1與speed_d2相加，兩個(gè)模擬量傳感器之間的差值越大，比例閥的比值也將隨之增大。

第五步，創(chuàng)建一個(gè)增強(qiáng)型 PIDE 功能塊，它使用PID 算法的速度形式。增益適用于偏差或 PV數(shù)值的變化它有很多不同的輸入和輸出。我們?cè)谶@里使用的是：

EnableIn：指令使能；

PV：過程反饋?zhàn)兞浚瑯?biāo)度變換之后；

SPCascade：SP遠(yuǎn)控設(shè)定值；

SPHLimit：SP設(shè)定值上限；

SPLLimit：SP設(shè)定值下限；

CVProg∶ CV手動(dòng)輸出值；

ProgProgReq：編程編程請(qǐng)求，手動(dòng)到自動(dòng)或者自動(dòng)到手動(dòng)切換時(shí)，需要置位此位；

ProgCasRatReq：編程遠(yuǎn)控請(qǐng)求，編程到遠(yuǎn)控切換位；

ProgManualReq：編程手動(dòng)請(qǐng)求，編程到手動(dòng)切換位；

EnableOut：使能輸出；

CVEU：CVEU輸出，最大值對(duì)應(yīng)100%CV，最小值對(duì)應(yīng)0%CV，遠(yuǎn)控/初始化請(qǐng)求有效模式下，CVEU作為PIDE調(diào)節(jié)控制變量，相當(dāng)于PID指令的CV；

CV：CV輸出，手動(dòng)模式下，作為PIDE調(diào)節(jié)控制變量，相當(dāng)于PID指令的CV；

SP：設(shè)定值，只作為顯示；

E∶ 過程出現(xiàn)錯(cuò)誤；

EPercent：以變化范圍百分比表示的誤差；

AUTO：自動(dòng)模式顯示，在自動(dòng)模式下至位；

Manual：手動(dòng)模式顯示。

以上參數(shù)設(shè)定完畢后，指令如圖9所示：

圖9 PIDE指令

由于PIDE的指令標(biāo)簽為結(jié)構(gòu)體，因此需要更改的變量如CV上下限，P、I、D參數(shù)可通過梯形圖對(duì)其賦值。

第六步，連接調(diào)整參數(shù)后的PIDE指令輸入各管

腳，也可用梯形圖對(duì)需要的參數(shù)直接賦值（如圖10所示）。

圖10 PIDE指令控制

第七步，PIDE自整定，先讓程序在線，點(diǎn)擊PIDE指令，彈出如下窗口（如圖11所示）。

圖11 PIDE指令整定

程序在線，點(diǎn)擊PIDE屬性，彈出窗口中選擇Autotune，然后點(diǎn)擊Acquire Tag按鈕，獲取自整定標(biāo)簽，然后設(shè)置ProcessType），PV Change Limit（PV變化極限），CV Step Size （CV階躍百分比，此值用于自整定時(shí)CV的階躍值）。最后點(diǎn)擊Autotune點(diǎn)擊Start即開始自整定，整定結(jié)束，灰色部分便可選擇，選擇合適的PID參數(shù)，點(diǎn)擊Set Gains in PIDE，把慢速、中速、快速響應(yīng)PID參數(shù)寫入PIDE指令（如圖12所示）。

以上編輯步驟結(jié)束后，我們開始試驗(yàn)設(shè)備的動(dòng)作。

在第一次在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)氣缸不能停止在某處，而是在理想狀態(tài)處正負(fù)5 mm左右抖動(dòng)，經(jīng)過分析得出的結(jié)果為k∶1∶I.Ch0Data和lk∶1∶I.Ch1Data的值在不斷地變化，相應(yīng)的PIDE的PV值過程反饋?zhàn)兞恳苍诓粩嗟刈兓?，所以我們?cè)黾恿艘粋€(gè)中間變量（如圖13所示）。

圖12 PIDE參數(shù)設(shè)置

圖13 模擬量濾波

將k∶1∶I.Ch0Data和lk∶1∶I.Ch1Data只有變化幅度大于30的值才寫入到PI計(jì)算塊中，再次實(shí)驗(yàn)時(shí)定位時(shí)氣缸精度達(dá)到正負(fù)1.5 mm左右，基本保證了糾偏的要求。

7 小結(jié)

這套氣動(dòng)糾偏系統(tǒng)在使用過程中能夠達(dá)到預(yù)期目的，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，機(jī)械改動(dòng)小。糾偏力度和行程又可以通過增大比例閥流量和增大缸徑，加長氣缸的方法解決，解決了導(dǎo)開小車上物料偏移和邊緣不齊的問題。

(R-03)

TQ330.493

1009-797X(2016)22-0080-04

B DOI∶10.13520/j.cnki.rpte.2016.22.025

商宗雪（1986-），女，主要從事橡塑設(shè)備電氣自動(dòng)化設(shè)備編程調(diào)試工作。

2016-09-12