移載設備（見圖1）在汽車廠常用于汽車部件以及車身在2臺傳送設備之間的轉移，典型的移載系統是伸縮叉式移載機（簡稱移載機），利用電機通過皮帶或鏈條帶動移載叉，在其兩側的傳送設備間穿梭、接收和釋放工件。該設備的特點是定位精度要求高，移載機上下件兩側的伸出和縮回位置的重復定位精度必須小于±3mm，并且隨著當代汽車廠生產節拍的不斷提高（通常為90～120s/臺車），要求該設備同時具備具有高速運行和精準定位的特性，并具有根據車型和應用場合自動調節位置的柔性功能，傳統控制方案中往往采取接近開關或行程開關定位，開關安裝不便，且精度不易保證。針對這種情況，我們采取絕對值編碼器完成對移載機位置的判斷和控制。

圖1 移載設備
設備選型和連接

完成移載機的位置控制首先必須正確地選擇編碼器。對于旋轉編碼器的選擇應當特別注意其輸出方式、最大轉數NOR和單轉分辨率STR（每轉步數），以便于PLC通訊和保證控制精度。由于選用的主控PLC為羅克韋爾自動化的Contrologix5000系列PLC，而且編碼器和PLC之間的距離較遠，為避免信號衰減和偏差，我們在設計中采用了具有DeviceNet接口的絕對值型編碼器，直接連接在總線上，通過總線配置和I/O映射將編碼器步數據采集到程序中來。

通過對產品的各方面比較，最終選用了羅克韋爾自動化的842D絕對值編碼器，該產品具有DeviceNet接口，最大轉數8192轉，單轉分辨率可自由配置（1～8192步）。

該產品總步數ASP＝NOR×STR8192×8 192＝67108864（226）步，由于移載設備行程通常在3m以內，不需要使用過大的分辨率，因此在編碼器的配置中選擇了1024步/轉。實際總步數：NOR×STR＝8 192×1 024＝8 388 608（223）步。

編碼器通過聯軸器與電機減速機后出軸連接，與其同步轉動；編碼器總線通過帶有M12快速插頭的分支電纜連接在總線干纜上，并通過撥碼開關設定地址和通訊速率。我們將編碼器通訊速率設定在125bps，節點地址為50號。連接總線后編碼器狀態燈顯示綠色閃爍，如圖2所示。

圖2 編碼器硬件連接
通訊設定

由于采用DeviceNet總線協議，首先需要使用Rockwell Networkx for DeviceNet軟件對編碼器進行配置，編碼器的總線配置信息如圖3所示。總線連通后通過Networkx for DeviceNet軟件讀取編碼器參數并設置單轉分辨率STR（每轉步數）為1 024轉，其他參數不需要調整。

圖3 編碼器的總線配置信息
在設定分辨率之后，上述參數表中的第6個參數Position Value即為當前位置的計步值，待PLC運行后，該數值將會隨著電機的轉動實時變化，并通過總線上傳至PLC中（見圖4）。

圖4 移載機距離計算
PLC工程量轉換和PLC邏輯

由PLC采集的編碼器計步值在程序中不能直接使用，必須轉化為實際工程量，以便于控制和觀察校對。我們在具體應用中以厘米作為工程變量，通過用實際測量移載機的相對中位的位移尺寸（上件側距離為L1，下件側距離為L2）與計步值之差相除，可以得到每厘米的分辨率（K.rcm，單位cm/stp），并以此為系數與運行計步差（上件側計步差為Rstp1，下件側計步差為Rstp2）相乘得到實際PLC工程量（上件側RsL1，下件側RsL2）。

上件側PLC工程量：RsL1＝Rstp1×K.rcm；

下件側PLC工程量：RsL2＝Rstp2×K.rcm。

當PLC完成實際工程量轉換后，即可根據此參數判斷移載機伸縮裝置的實際位置，以上件側到位和減速為例（見圖4）：

當Lb≤RsL1＜La時：移載機減速運行；

當RsL1＝La時：移載機停止；

當RsL1＞La時：移載機停止，并報過位故障。

PLC中的邏輯即根據上述原理編制，所有位置的判斷和動作邏輯只在RsL1的極限值設定方面有所不同，經過實際運行檢驗，各位置定位狀態良好。

結束語

移載機采用編碼器控制定位后使整機性能有很大改善，重復定位精度明顯提高，具有柔性控制的特點；可根據工件交接位置的不同，設定不同的減速和到位距離值；能適應多種不同車型和應用場合；通過大規模實際生產的考驗，為車間將來的擴展和柔性化生產打下良好的基礎。(end)