ICS在有軌巷道堆垛起重機(jī)上的應(yīng)用

 

    21CS介紹IndustrialControlSystem（丨CS）是美國(guó)Trimble公司的高精度，智能光學(xué)定位系統(tǒng)，可以獨(dú)立完成被控運(yùn)動(dòng)對(duì)象的定位。

 

    該系統(tǒng)已在許多行業(yè)得到應(yīng)用，在立體倉(cāng)庫(kù)中也有成功應(yīng)用的先例?！糃S外形如所示。

 

    2.1系統(tǒng)構(gòu)成ICS控制系統(tǒng)由一個(gè)復(fù)雜的K）控制器和紅外測(cè)距儀組成。紅外測(cè)距儀可發(fā)出紅外光，該紅外光通過(guò)發(fā)射透鏡射到固定在需控制運(yùn)動(dòng)對(duì)象的反光板上，光束經(jīng)反光板反射后回到1CS并經(jīng)接收透鏡接收，通過(guò)計(jì)算光束的行程便可實(shí)現(xiàn)測(cè)距。

 

    該儀器的測(cè)量采樣頻率奮丨9.35，3（）。58，49.32，W.50HZ4種。距離讀數(shù)是絕對(duì)量，Ikni以內(nèi)的精度是lnun.M3控制器有以下功能：處理所有與紅外測(cè)距儀的通訊。

 

    （或其它類型上位控制器）的通訊。

 

    處理用于控制的模擬量輸出以及安全，剎車，同步繼電器。

 

    保證安裝時(shí)設(shè)置的特殊控制參數(shù)存入帶掉電保護(hù)的存儲(chǔ)器。

 

    ICS通過(guò)串口或現(xiàn)場(chǎng)總線與上位機(jī)或PLC通訊，通過(guò)模擬電壓輸出速度值，以及DC24V繼電器信號(hào)用于控制電機(jī)。2.2工作原理ICS有三種工作方式，分別為一種閉環(huán)控制，一種開環(huán)控制，一種直接用于測(cè)距。堆垛機(jī)使用閉環(huán)控制。閉環(huán)控制算法在ICS的安裝程序中選擇。安裝程序中有一個(gè)被控運(yùn)動(dòng)對(duì)象自學(xué)習(xí)軟件。在設(shè)置ICS的過(guò)程中，安裝程序會(huì)命令I(lǐng)CS中的控制器向電機(jī)發(fā)出速度激勵(lì)信號(hào)。被控運(yùn)動(dòng)對(duì)象的反應(yīng)由紅外測(cè)距儀測(cè)量。安裝程序用收集到的數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（被控對(duì)象，電機(jī)以及驅(qū)動(dòng)裝置組成的系統(tǒng)）。利用系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，安裝程序可以優(yōu)化閉環(huán)控制的PID參數(shù)。

 

    安裝完畢后，ICS就以設(shè)置好的參數(shù)運(yùn)行。當(dāng)丨CS上的控制器收到上位機(jī)或PLC傳來(lái)的"到新位置"的指令，紅外測(cè)距儀便不斷地測(cè)量被控運(yùn)動(dòng)對(duì)象的實(shí)際位置，這時(shí)PID控制器就會(huì)探測(cè)到實(shí)際位置與新目的位置之間的誤差。P1D控制器根據(jù)誤差值向電機(jī)發(fā)校正信號(hào)，校正信號(hào)通過(guò)給電機(jī)發(fā)速度信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，被控運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)便得到了控制?？刂七\(yùn)動(dòng)的參數(shù)，諸如速度值，加速度甚至指定位置可以很容易的改變。

 

    31CS應(yīng)用ICS用于控制運(yùn)動(dòng)對(duì)象一般按所示構(gòu)成控制系統(tǒng)。PLC負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)的主要控制功能，ICS在PLC的控制下獨(dú)立地完成運(yùn)動(dòng)對(duì)象的定位控制。該系統(tǒng)的好處在于1CS完成高精度的定位，大大降低了PLC的負(fù)荷，并使系統(tǒng)穩(wěn)定性加強(qiáng)，便于維護(hù)。

 

    3.1ICS硬件安裝4將ICS安裝在某一固定位置，將反光板安裝在被控對(duì)象上。注意保證兩者的光學(xué)中心位置應(yīng)具有同樣的X.Y坐標(biāo)。

 

    將ICS與一上位機(jī)相連（可以通過(guò)串U，注意設(shè)好通m年第雨技術(shù)交流RS232/422或現(xiàn)場(chǎng)總線m！4BBI剎車輸出ICS典型應(yīng)用系統(tǒng)協(xié)議）并在上位機(jī)上安裝隨機(jī)的1CS安裝程序。

 

    在上位機(jī)上運(yùn)行"直接控制"程序，向ICS發(fā)RON指令，這時(shí)ICS會(huì)不斷的返回紅外光的反射強(qiáng)度。

 

    移動(dòng)被控對(duì)象到行程的*遠(yuǎn)處，使用紅外光顯示器觀察反光板上的紅外光斑點(diǎn)，調(diào)整ICS使光斑位于反光板的中央。

 

    e>移動(dòng)被控對(duì)象到行程的*近處，在移動(dòng)過(guò)程中反射光斑將不斷向反射板中央收縮。如果不是這樣，檢ICS與反光板的X，Y坐標(biāo)，并從行程的*遠(yuǎn)處重新調(diào)整ICS.參數(shù)設(shè)置中幾類比較重要的是：控制參數(shù)，位置參數(shù)，通訊參數(shù)。ICS隨機(jī)帶有一DOS下的設(shè)置程序。在該程序的配合下，使用者可以很方便的完成諸如：通訊協(xié)議，工作點(diǎn)位置以及控制參數(shù)的設(shè)定。

 

    參數(shù)設(shè)置是使用ICS的必要步驟，不進(jìn)行正確的參數(shù)設(shè)置ICS不能正常工作。進(jìn)行參數(shù)設(shè)置需要一臺(tái)計(jì)算機(jī)，并通過(guò)串口與ICS相連，并在上位機(jī)上運(yùn)行隨機(jī)的安裝程序。在進(jìn)行參數(shù)設(shè)置之前，*好按照廠家的推薦先在上位機(jī)上建立一個(gè)工作目錄。該工作目錄的作用是用來(lái)存儲(chǔ)ICS設(shè)置參數(shù)。

 

    對(duì)于一臺(tái)新的ICS所需的設(shè)置步驟一般為：議作為默認(rèn)通訊協(xié)議。如果在這5秒內(nèi)沒有建立通訊連接，系統(tǒng)就轉(zhuǎn)到用戶協(xié)議。如果沒有設(shè)置用戶協(xié)議，系統(tǒng)仍使用默認(rèn)協(xié)議。默認(rèn)協(xié)議是：波特率9600，無(wú)奇偶校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位和1位停止位。

 

    設(shè)置位置參數(shù)。ICS可以存儲(chǔ)1319或2000個(gè)位置。這些位置可從選定的地方開始按加1的方式順序排列。在對(duì)ICS的編程控制中，ICS可以直接指令控制被控制運(yùn)動(dòng)對(duì)象到指定序號(hào)的位置。這些位置的輸入可以在安裝程序的提示下方便的輸入，位置還可以方便的增加和刪除。

 

    設(shè)置控制參數(shù)。首先選擇控制算法，堆垛機(jī)應(yīng)選擇TCS閉環(huán)算法。在TCS閉環(huán)控制算法下又有三種工作方式，主要區(qū)別在于ICS輸出的控制信號(hào)不一樣，如方式A的輸出信號(hào)為：用于速度的模擬量電壓輸出（-W到+WV），繼電器信號(hào)（同步，剎車和安全）。用戶可根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的工作方式。

 

    ICS可以設(shè)置的控制參數(shù)很多，主要有：干擾的P增益，干擾的I增益，干擾的D增益，系統(tǒng)警告標(biāo)準(zhǔn)，故障標(biāo)準(zhǔn)等。其中P，〖，D設(shè)置要十分注意，如果設(shè)置不好，CS的控制功能會(huì)大大降低，甚至不起作用。其它的參數(shù)可以使用廠家的推薦值，注意在重新設(shè)置參數(shù)前，*好將原參數(shù)備份。

 

    所有參數(shù)設(shè)置完畢后，可通過(guò)串口直接下載到ICS上。

 

    ICS編程ICS為用戶提供了一個(gè)操作指令集。只需使用部分指令就可完成許多功能，如控制被控對(duì)象運(yùn)動(dòng)，接收系統(tǒng)故信息等。

 

    比較常用的指令有E，D，S.E指令可以從ICS讀回錯(cuò)誤碼，語(yǔ)法為發(fā)大寫的字母E，ICS的回應(yīng)為：E，其中代表錯(cuò)誤代碼。用戶根據(jù)錯(cuò)誤碼可以很快定位系統(tǒng)錯(cuò)誤原因。如錯(cuò)誤碼代表無(wú)效的指令或語(yǔ)法錯(cuò)誤，"1"代表由H指令（停止指令）產(chǎn)生的停止。D指令可命令I(lǐng)CS控制被控運(yùn)動(dòng)對(duì)象移動(dòng)到給定距離的位置。語(yǔ)法為：D，其中代表要到的目的地的距離，單位為胃，ICS的回應(yīng)為ACK，并始控制被控對(duì)象運(yùn)動(dòng)。S指令可命令I(lǐng)CS控制被控運(yùn)動(dòng)對(duì)象移動(dòng)到給定序號(hào)的位置，這些位置必須在ICS工作前已經(jīng)設(shè)置好。語(yǔ)法為：S，其中代表所要到的目的位置號(hào)，ICS的回應(yīng)為ACK，并開始控制被控對(duì)象運(yùn)動(dòng)。

 

    ICS在堆琢機(jī)上的應(yīng)用1W8年美國(guó)戈登食品服務(wù)公司（GordonFoodService）新開了一個(gè)可容納59000個(gè)托盤的立體倉(cāng)庫(kù)。堆垛機(jī)的定位在該系統(tǒng)中的作用是不容忽視的：堆垛機(jī)必須能高速移動(dòng)托盤到指定位置，由托盤定位不準(zhǔn)造成的托盤偏離中心的后果是相當(dāng)嚴(yán)重的。*終，該公司選擇了Tnmble的1CS.該倉(cāng)庫(kù)有三個(gè)不同的存儲(chǔ)區(qū)：冷凍區(qū)（美國(guó)*大），冷藏區(qū)，常溫區(qū)。每個(gè)存儲(chǔ)區(qū)有9個(gè)堆垛機(jī)，每個(gè)堆垛機(jī)上均安裝了1CS.該立體倉(cāng)庫(kù)中，堆垛機(jī)每小時(shí)移動(dòng)60次，托盤每小時(shí)移動(dòng)560次。托盤存儲(chǔ)的*大高度為35m，1CS完全忽略了堆垛機(jī)的搖晃。機(jī)體搖晃通常會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生不利的影響并延長(zhǎng)定位時(shí)間。搖晃的克服應(yīng)歸功于〖CS運(yùn)用的先進(jìn)控制技術(shù)。ICS運(yùn)用的與移動(dòng)距離無(wú)關(guān)的*優(yōu)速度肘間以及閉環(huán)控制，使得即使在很短的距離內(nèi)移動(dòng)，堆垛機(jī)也不會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，完全滿足了生產(chǎn)的要求。

 

    4結(jié)論經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，1CS定位精度高，控制功能強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，對(duì)于運(yùn)行在直線巷道內(nèi)的有軌堆垛起重機(jī)，只需加少量的元件及很少的編程便可實(shí)現(xiàn)理想的定位。該系統(tǒng)在軌巷道堆垛起重機(jī)中的應(yīng)用是完全可行的。