發(fā)布時(shí)間:2024/11/29
作者:無(wú)錫凌科自動(dòng)化技術(shù)有限公司
所屬分類(lèi):公司新聞
ES-04DMA脈沖定位模塊在上下料中的應(yīng)用
01 行業(yè)背景
丨實(shí)現(xiàn)高精度定位控制
脈沖定位模塊能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的位置控制,這在大載重上下料中至關(guān)重要。在搬運(yùn)重型機(jī)械零部件的場(chǎng)景中,例如大型機(jī)床的床身部件,其重量可能達(dá)到數(shù)噸甚至數(shù)十噸。脈沖定位模塊通過(guò)精確控制電機(jī)的脈沖數(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸設(shè)備(如行車(chē)、自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)等),可以將位置精度控制在毫米級(jí)別。原理是根據(jù)電機(jī)的步距角和脈沖數(shù)的關(guān)系來(lái)確定位移。例如,一個(gè)步距角為 1.8° 的電機(jī),每接收 200 個(gè)脈沖旋轉(zhuǎn)一圈。如果驅(qū)動(dòng)輪的周長(zhǎng)是 1 米,那么每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的位移就是 1 米 / 200 = 5 毫米。這樣就可以根據(jù)需要搬運(yùn)的距離準(zhǔn)確地發(fā)送脈沖信號(hào),使重物精確地到達(dá)上下料位置
丨負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)
大載重的物料搬運(yùn)往往會(huì)對(duì)定位系統(tǒng)產(chǎn)生較大的沖擊和負(fù)載變化。脈沖定位模塊具有良好的負(fù)載適應(yīng)性。在建筑行業(yè),當(dāng)搬運(yùn)大型預(yù)制混凝土梁(重達(dá)幾十噸)進(jìn)行上下料時(shí),脈沖定位模塊可以根據(jù)負(fù)載的變化自動(dòng)調(diào)整電機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩。它通過(guò)電流反饋等機(jī)制,當(dāng)檢測(cè)到電機(jī)負(fù)載增大(如在啟動(dòng)或遇到障礙物時(shí)),增加脈沖信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)提供足夠的動(dòng)力,確保重物能夠按照預(yù)定的位置和速度進(jìn)行搬運(yùn)。并且在負(fù)載變化過(guò)程中,依然能夠保持較高的定位精度,不會(huì)因?yàn)樨?fù)載的波動(dòng)而導(dǎo)致位置偏差過(guò)大
丨與自動(dòng)化系統(tǒng)集成
脈沖定位模塊能夠很方便地與自動(dòng)化控制系統(tǒng)集成,實(shí)現(xiàn)大載重上下料的自動(dòng)化流程。在自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中,對(duì)于重型貨物的存儲(chǔ)和取出操作,脈沖定位模塊可以接收來(lái)自倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)(WMS)的指令。當(dāng)需要取出一個(gè)位于高層貨架的重型貨物(如大型電機(jī)設(shè)備)時(shí),WMS 發(fā)送貨物的位置坐標(biāo)信息給脈沖定位模塊,模塊根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算出電機(jī)所需的脈沖數(shù),驅(qū)動(dòng)堆垛機(jī)準(zhǔn)確地到達(dá)貨物位置,完成下料操作。同時(shí),在進(jìn)料時(shí),也能按照預(yù)設(shè)的存儲(chǔ)位置信息將重物精準(zhǔn)地上料放置到相應(yīng)的貨架位置,提高了倉(cāng)庫(kù)空間的利用率和貨物出入庫(kù)的效率
多軸協(xié)同定位
在一些復(fù)雜的大載重上下料設(shè)備中,如具有多個(gè)自由度的工業(yè)機(jī)器人手臂用于搬運(yùn)大型鍛造件,脈沖定位模塊可以實(shí)現(xiàn)多軸協(xié)同定位。每個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)都有相應(yīng)的脈沖定位控制。以六軸機(jī)器人為例,當(dāng)搬運(yùn)一個(gè)大型航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件進(jìn)行上下料時(shí),脈沖定位模塊會(huì)同時(shí)控制六個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)的脈沖信號(hào)。通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)算法,根據(jù)目標(biāo)位置和姿態(tài),精確地計(jì)算每個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)所需的脈沖數(shù),使機(jī)器人手臂能夠靈活、精準(zhǔn)地將重物放置在指定的上下料位置,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜空間中的精確定位操作
丨負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)
大載重的物料搬運(yùn)往往會(huì)對(duì)定位系統(tǒng)產(chǎn)生較大的沖擊和負(fù)載變化。脈沖定位模塊具有良好的負(fù)載適應(yīng)性。在建筑行業(yè),當(dāng)搬運(yùn)大型預(yù)制混凝土梁(重達(dá)幾十噸)進(jìn)行上下料時(shí),脈沖定位模塊可以根據(jù)負(fù)載的變化自動(dòng)調(diào)整電機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩。它通過(guò)電流反饋等機(jī)制,當(dāng)檢測(cè)到電機(jī)負(fù)載增大(如在啟動(dòng)或遇到障礙物時(shí)),增加脈沖信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)提供足夠的動(dòng)力,確保重物能夠按照預(yù)定的位置和速度進(jìn)行搬運(yùn)。并且在負(fù)載變化過(guò)程中,依然能夠保持較高的定位精度,不會(huì)因?yàn)樨?fù)載的波動(dòng)而導(dǎo)致位置偏差過(guò)大。
丨速度和位置的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)
脈沖定位模塊不僅可以控制位置,還能精準(zhǔn)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度。在大載重上下料過(guò)程中,根據(jù)不同的工況和安全要求,需要合理控制重物的搬運(yùn)速度。例如,在化工企業(yè)中,當(dāng)搬運(yùn)大型反應(yīng)釜(重量大且內(nèi)部可能含有危險(xiǎn)化學(xué)品)進(jìn)行上下料時(shí),在反應(yīng)釜接近目標(biāo)位置時(shí),脈沖定位模塊可以逐漸降低脈沖頻率。這樣就能夠使運(yùn)輸設(shè)備(如行車(chē))緩慢、平穩(wěn)地將反應(yīng)釜放置到指定位置,避免因速度過(guò)快而產(chǎn)生碰撞,確保上下料過(guò)程的安全和準(zhǔn)確。同時(shí),在空載返回等情況時(shí),又可以提高脈沖頻率,加快設(shè)備的運(yùn)行速度,提高工作效率
02 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖片
03 ES-04DMA功能簡(jiǎn)介
● 支持4通道NPN高速脈沖輸出,最高輸出脈沖頻率:200k/軸
● 可接入16通道NPN 數(shù)字量輸入,8個(gè)NPN 數(shù)字量輸出。
● 位置控制/速度→位置切換控制
● 原點(diǎn)回零(近點(diǎn)狗式)
● 點(diǎn)動(dòng)功能(JOG)
● 遞增與絕對(duì)定位切換
● 支持S型和T型曲線(xiàn)加減速,實(shí)現(xiàn)速度方面的精細(xì)變化,確保加減速平穩(wěn)
● 可以按照外部設(shè)備的需求修改I/O的邏輯
● 支持快速啟動(dòng),在位置控制起動(dòng)時(shí)每個(gè)軸起動(dòng)時(shí)間縮短到1ms,多軸同時(shí)啟動(dòng)時(shí)沒(méi)有啟動(dòng)延時(shí)
● 模塊可適配PROFINET,ETHERNET/IP,CC-Link IE FB,ETHERCAT,MODBUS TCP的耦合器,與西門(mén)子,三菱,歐姆龍等各大主流國(guó)內(nèi)外PLC品牌適配。
04 應(yīng)用拓?fù)鋱D
05 產(chǎn)品實(shí)物圖
06 接線(xiàn)圖
07 設(shè)置步驟解析(西門(mén)子博圖軟件為例)
第一步:硬件連接正確連接
S7-1200PLC與遠(yuǎn)程IO模塊電源,將測(cè)試對(duì)象PLC的網(wǎng)口, 通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)插入到遠(yuǎn)程IO模塊的X1口, 后將遠(yuǎn)程IO模塊的X2 口通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)接入到調(diào)試電腦網(wǎng)口上。
第二步:建立示例工程
新建工程打開(kāi) TIA Portal 軟件,選擇“創(chuàng)建新項(xiàng)目”,并填寫(xiě)項(xiàng)目名稱(chēng)、路徑、版本、作者等相關(guān)信息,點(diǎn)擊創(chuàng)建:
CPU的添加與連接。點(diǎn)擊界面左邊的“項(xiàng)目”,出現(xiàn)下級(jí)目錄,并雙擊“添加新設(shè)備”:
彈出“添加新設(shè)備” 窗口,進(jìn)行“控制器/SIMATIC S7-1200/CPU→CPU 1211C DC/DC/DC→6ES7 211-1AE40-0XB0” 操作,點(diǎn)擊確定:
添加凌科LUC-PN的管理通用站描述文件。點(diǎn)擊菜單欄的“選項(xiàng)” 按鈕, 選擇“管理通用站描述文件(GSD)”:
選擇源路徑(準(zhǔn)備階段存放的位置),勾選文件夾,點(diǎn)擊“安裝”即可:
添加LUC-PN模塊。選擇中間界面的“網(wǎng)絡(luò)視圖”,在右側(cè)硬件目錄找到“LUC-PN” 拖拽到左側(cè)網(wǎng)絡(luò)視圖,并設(shè)置IP地址:
添加ES-04DMA硬件。雙擊后TIA Portal軟件右上角區(qū)域會(huì)出現(xiàn)LUC-PN擴(kuò)展模塊的信息。先選中插槽1,再選擇“功能模塊_脈沖”再雙擊ES04DMA。
第三步:ES-04DMA屬性設(shè)置
選中插槽1的ES04DMA,右擊選擇屬性,系統(tǒng)會(huì)跳出ES04DMA的屬性對(duì)話(huà)框
I/O地址設(shè)置。選中常規(guī)中的I/O地址,紅色區(qū)域中顯示了輸入地址的起始地址:68,結(jié)束地址91,表示輸入地址從I68.0~I91.7;輸出地址的起始地址:64,結(jié)束地址103;表示輸出地址從Q64.0~Q103.7。這個(gè)地址為模塊默認(rèn)地址,我們這里不做修改
第四步:ES-04DMA內(nèi)部模塊參數(shù)設(shè)置
選中常規(guī)中的模塊參數(shù),紅色區(qū)域中顯示了通道一的參數(shù)
參數(shù)默認(rèn)狀態(tài):
參數(shù)1:DO0功能選擇,默認(rèn)為方向控制邏輯正
參數(shù)2:DO0安全輸出方式,默認(rèn)輸出到0
參數(shù)3:DO1功能選擇,默認(rèn)為數(shù)字量輸出
參數(shù)4、DO1安全輸出方式,默認(rèn)為輸出到0
參數(shù)5:DI0功能選擇,默認(rèn)為右極限
參數(shù)6:DI1功能選擇,默認(rèn)為左極限
參數(shù)7:DI2功能選擇,默認(rèn)為零點(diǎn)
參數(shù)8:DI3功能選擇,默認(rèn)為數(shù)字量輸入
參數(shù)9:DI濾波系數(shù),默認(rèn)為2
參數(shù)10:曲線(xiàn)類(lèi)型,默認(rèn)為S曲線(xiàn)
參數(shù)11:曲線(xiàn)類(lèi)型開(kāi)始頻率,默認(rèn)為1000HZ
參數(shù)12:曲線(xiàn)類(lèi)型最大頻率,默認(rèn)為100000HZ
參數(shù)13:曲線(xiàn)加減速時(shí)間,默認(rèn)為500ms
參數(shù)14:原點(diǎn)回歸啟動(dòng)速度,默認(rèn)為10000脈沖
參數(shù)15:原點(diǎn)回歸接近速度,默認(rèn)1000脈沖
參數(shù)16:原地回歸模式,默認(rèn)為原點(diǎn)回歸模式1
參數(shù)17:安全模式,默認(rèn)為立即停止
參數(shù)18:軸移動(dòng)模式,默認(rèn)為絕對(duì)模式
配置參數(shù)定義:
第五步:創(chuàng)建ES-04DMA的地址監(jiān)控表
根據(jù)I/O的輸出地址從Q68.0~Q91.7,創(chuàng)建如下監(jiān)控表,設(shè)置如下控制字/位
根據(jù)I/O的輸入地址I68.0~I91.7,創(chuàng)建如下輸入監(jiān)控表,設(shè)置如下?tīng)顟B(tài)字/位
說(shuō)明:通道二、三、四參考通道一即可??刂谱?位相鄰?fù)ǖ老嗖?0個(gè)字,如通道一運(yùn)行目標(biāo)位置:QD64,通道二運(yùn)行目標(biāo)位置:QD74,通道三運(yùn)行目標(biāo)位置:QD84,通道四運(yùn)行目標(biāo)位置:QD94。
狀態(tài)字/位相鄰?fù)ǖ老嗖?個(gè)字,如通道一當(dāng)前位置:ID68,通道二當(dāng)前位置:ID74,通道三當(dāng)前位置:ID80,通道四當(dāng)前位置:ID86。
第六步:設(shè)置PROFINET通訊參數(shù)
先在模塊的未分配上左擊鼠標(biāo),選擇PLC_1.PEOFINET 接口_1,即可將LUC-PN的模塊連入PROFINET網(wǎng)絡(luò)中
設(shè)置項(xiàng)目中的S7-1200的IP地址及分配LUC-PN的IP地址和設(shè)備名稱(chēng)。選中網(wǎng)口,右擊屬性,在以太網(wǎng)地址中設(shè)定IP地址。
確認(rèn)和修改遠(yuǎn)程IO設(shè)置設(shè)備名稱(chēng)方式,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)視圖的模塊直接分配設(shè)備名稱(chēng)
選擇正確的網(wǎng)卡,然后更新列表
根據(jù)MAC碼選擇相應(yīng)的模塊分配設(shè)備名稱(chēng),設(shè)置后 PLC 上電時(shí)會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備分配名稱(chēng)分配 IP 地址,務(wù)必要保證硬件設(shè)備名稱(chēng)與軟件的設(shè)備名稱(chēng)要一致
程序編譯下載,在項(xiàng)目樹(shù)中,選中需要下載的項(xiàng)目文件夾,然后執(zhí)行菜單命令"在線(xiàn)〉下載到設(shè)備"或直接點(diǎn)擊工具欄上的圖標(biāo)"下載到設(shè)備
如果需要下載修改過(guò)的硬件組態(tài)且CPU處于運(yùn)行模式時(shí),需要把CPU轉(zhuǎn)為停止模式.
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