專利名稱：一種對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位的方法和裝置。
背景技術(shù)：
經(jīng)過了 30多年的發(fā)展，可編程控制器(Programmable Logic Controller, PLC)目 前己經(jīng)成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制器?，F(xiàn)在，PLC已經(jīng)進(jìn)入了包 括過程控制、位置控制等場(chǎng)合的所有控制領(lǐng)域。


圖1是顯示現(xiàn)有的PLC的硬件結(jié)構(gòu)的示范性的示意圖。其包括處理單元，存儲(chǔ)器，輸 入/輸出單元,通信接口及電源(未圖示)等。
處理單元10分別連接存儲(chǔ)器，輸入/輸出單元和通信接口，是PLC的運(yùn)算和控制中心。
存儲(chǔ)器根據(jù)其在PLC中的作用，分為以下3種只讀存儲(chǔ)器ll (Read Only Memory, R0M)，用戶存儲(chǔ)器12(User Memory, UM)和工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器13(Work Random Access Memory, Work RAM)。 R0M11用于存儲(chǔ)PLC的系統(tǒng)程序，用戶不能更改。UM12用于存儲(chǔ)用戶根據(jù)功 能要求而編寫的應(yīng)用程序(即梯形圖Ladder Program)。工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器13用于存儲(chǔ)工 作數(shù)據(jù)，工作數(shù)據(jù)是PLC運(yùn)行時(shí)經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器13例 如還包括與輸入單元對(duì)應(yīng)的輸入寄存器(未圖示)以及作為各種內(nèi)部寄存器的元件寄存器 (未圖示)等。
輸入/輸出單元使得PLC通過其與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)相聯(lián)系，例如可以包括輸入接口 16和模擬 輸出接口 18等。輸入接口 16接收操作指令、現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)信息和通過編碼器18輸出的反 饋脈沖等。模擬輸出接口 15將控制信號(hào)等通過輸出電路輸出以驅(qū)動(dòng)接觸器、電機(jī)等執(zhí)行 元件。
通信接口例如可以包括串行通信接口 14等。PLC利用串行通信接口 14或以太網(wǎng)接口 (未圖示)與諸如變頻器17的外部設(shè)備通信。
近年來，利用PLC控制變頻器，并由變頻器帶動(dòng)電機(jī)對(duì)諸如生產(chǎn)流水線等定位對(duì)象進(jìn) 行定位，已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中普遍應(yīng)用的定位方法。
圖2是顯示現(xiàn)有的PLC的整體處理過程的流程圖。
首先，PLC通電后進(jìn)行初始化處理。然后進(jìn)入循環(huán)工作過程， 一次循環(huán)過程可歸納為 四個(gè)工作階段。
通用處理階段進(jìn)行硬件檢查、用戶存儲(chǔ)器檢查等。檢查正常后，才能進(jìn)行下面的操 作；若有異常情況，則根據(jù)錯(cuò)誤的嚴(yán)重程度發(fā)出報(bào)警或停止PLC運(yùn)行。
命令執(zhí)行處理階段處理單元對(duì)用戶程序即梯形圖進(jìn)行解釋、執(zhí)行；從輸入寄存器、 元件寄存器中讀取狀態(tài)；根據(jù)用戶程序給出的邏輯關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果寫入元件 寄存器或其他數(shù)據(jù)內(nèi)存區(qū)域。
輸入/輸出單元刷新處理階段在此階段PLC進(jìn)行輸入/輸出單元的刷新處理。 外圍服務(wù)設(shè)備處理階段完成與外設(shè)端口 (也是一種輸入/輸出單元)連接的外圍設(shè) 備(如變頻器)的通信處理等。
圖3是顯示現(xiàn)有的通過PLC控制變頻器對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位控制的系統(tǒng)構(gòu)成的示范性 示意圖。該系統(tǒng)包括可編程邏輯控制器31，變頻器32，電機(jī)33，編碼器34和定位對(duì)象 35。
現(xiàn)有技術(shù)中的定位方法中，用戶事先在PLC31中設(shè)定一些操作量，如目標(biāo)脈沖輸出量
M，啟動(dòng)脈沖頻率fstart，目標(biāo)脈沖頻率f。bjeet，加速比率r+和減速比率r—等。
目標(biāo)脈沖輸出量M對(duì)應(yīng)期望的電機(jī)的運(yùn)行量，即對(duì)應(yīng)電機(jī)帶動(dòng)定位對(duì)象移動(dòng)的總距離。
啟動(dòng)脈沖頻率對(duì)應(yīng)電機(jī)的啟動(dòng)速度，目標(biāo)脈沖頻率對(duì)應(yīng)電機(jī)在恒速時(shí)的速度。加速比 率表示電機(jī)在加速過程中脈沖頻率周期遞增的比率，減速比率表示電機(jī)在減速過程中脈沖 頻率周期遞減的比率。設(shè)定這些值，可以控制電機(jī)的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的速度。
在PLC31的整體處理過程中，PLC31通過定時(shí)器實(shí)現(xiàn)中斷處理，來定期計(jì)算假想脈沖 輸出量。定期計(jì)算的周期T可以由用戶根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)通過PLC31系統(tǒng)設(shè)定，例如為幾毫秒。 該假想脈沖輸出量根據(jù)用戶設(shè)定的操作量而計(jì)算得到。
在第i個(gè)計(jì)算周期T內(nèi)的假想脈沖輸出量Mi=T*f,， fi為該計(jì)算周期的脈沖頻率。例 如，如果該計(jì)算周期為第O個(gè)計(jì)算周期，則其脈沖頻率為啟動(dòng)脈沖頻率。
由于電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程可以包括加速過程，恒速過程和減速過程。如果電機(jī)高速停止，則 不包括減速過程。因此，
如果該計(jì)算周期處于加速過程，則f,二fstart+r"i;
如果該計(jì)算周期處于恒速過程，則fi二f—ect;
如果該計(jì)算周期處于減速過程，則f,-f。bjee, — r—*i;
其中，i為》0的正整數(shù)，在每個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，i從0開始計(jì)算。
在PLC31的命令執(zhí)行處理階段，將計(jì)算好的假想脈沖輸出量存儲(chǔ)在指定的內(nèi)存區(qū)域。 然后將假想脈沖輸出量生成速度指令值，并存儲(chǔ)在和變頻器通信用的數(shù)據(jù)內(nèi)存區(qū)域。
在PLC31的外圍服務(wù)設(shè)備處理階段，當(dāng)PLC31可以與變頻器32進(jìn)行通信時(shí)，根據(jù)前 述速度指令值生成被連接的變頻器32能夠識(shí)別的速度指令，并將該速度指令發(fā)送給變頻 器32。由變頻器32帶動(dòng)電機(jī)33運(yùn)轉(zhuǎn)。
同時(shí)PLC31定期監(jiān)控電機(jī)33通過編碼器34傳送過來的反饋脈沖，該反饋脈沖表示電 機(jī)33的實(shí)際運(yùn)行量。當(dāng)電機(jī)33傳送過來的反饋脈沖量大于或者等于目標(biāo)脈沖輸出量時(shí)， 定位對(duì)象35停止，即實(shí)現(xiàn)定位。
由上述方法可知，PLC31定期計(jì)算假想脈沖輸出量并向變頻器32發(fā)送與該假想脈沖 輸出量相應(yīng)的速度指令，從而由變頻器控制電機(jī)33以期望的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，在PLC31 通過變頻器32控制電機(jī)32運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際過程中，電機(jī)32的實(shí)際轉(zhuǎn)速并不總能達(dá)到期望的 速度，會(huì)與理論值產(chǎn)生一定的偏差。
而現(xiàn)有的定位方法中，只是監(jiān)控當(dāng)前反饋脈沖量，對(duì)于電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中當(dāng)前反饋脈沖 量與當(dāng)前累計(jì)的假想脈沖輸出量之間的偏差并不作任何補(bǔ)償。因此，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)際 值(相應(yīng)于當(dāng)前反饋脈沖量)和理論值(相應(yīng)于當(dāng)前累計(jì)的假想脈沖輸出量)之間的偏差 不斷積累，當(dāng)PLC輸出的脈沖達(dá)到目標(biāo)脈沖輸出量時(shí)，反饋脈沖量會(huì)較大程度上偏離目標(biāo) 脈沖輸出量。這樣，現(xiàn)有技術(shù)在梯形圖執(zhí)行階段，在定位對(duì)象即將到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)比較反 饋脈沖量和目標(biāo)脈沖輸出量，以決定PLC是否需要繼續(xù)輸出脈沖來補(bǔ)償前面積累的偏差， 直到反饋脈沖量大于或等于目標(biāo)脈沖輸出量才向變頻器發(fā)送停止指令，控制定位對(duì)象停止 在目標(biāo)位置。
電機(jī)停止包括高速停止和低速運(yùn)行停止兩種。如果電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中停止，則補(bǔ) 償電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中累積的偏差的時(shí)間可能非常少，但是從PLC發(fā)出停止指令到變頻器停止 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的這段時(shí)間內(nèi)電機(jī)將繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，由于電機(jī)從高速停止，這段距離將比較大，這樣 就會(huì)大大影響定位的精確度。
如果電機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中停止，需要先減速再低速運(yùn)行，則從PLC發(fā)出停止指令到 變頻器停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的這段時(shí)間內(nèi)電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的距離可能非常小(由于低速)，但是為 了補(bǔ)償電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中累積的偏差則需要以低速多運(yùn)行一段時(shí)間，這樣定位所花費(fèi)的時(shí)間 將大大超出預(yù)定定位時(shí)間。綜上所述，現(xiàn)有的定位方法很難同時(shí)滿足對(duì)時(shí)間和精度要求較高的工業(yè)生產(chǎn)線(定位 對(duì)象)上的操作。

發(fā)明內(nèi)容
由于在現(xiàn)有的定位方法中，只監(jiān)控當(dāng)前反饋脈沖量，對(duì)于電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中當(dāng)前反饋脈 沖量與當(dāng)前累計(jì)的假想脈沖輸出量之間的偏差并不作任何補(bǔ)償。因此，電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)際值 (相應(yīng)于當(dāng)前反饋脈沖量)和理論值(相應(yīng)于當(dāng)前累計(jì)的假想脈沖輸出量)之間的偏差不 斷積累，以致到最后會(huì)產(chǎn)生較大的偏差。
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，增加了偏差值計(jì)算這個(gè)關(guān)鍵的步驟，即在每 個(gè)計(jì)算周期T，都進(jìn)行當(dāng)前反饋脈沖量與當(dāng)前累計(jì)的假想脈沖輸出量之間的偏差值計(jì)算， 并在PLC可以與變頻器進(jìn)行通信時(shí)，將由計(jì)算得到的偏差值生成的速度指令發(fā)送給變頻器， 從而在電機(jī)的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不斷地進(jìn)行偏差補(bǔ)償。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位的方法，該方法通過可編程邏輯控 制器(PLC)向變頻器發(fā)送速度指令，由變頻器控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，由電機(jī)帶動(dòng)所述定位對(duì)象 運(yùn)動(dòng)，并且通過可編程邏輯控制器監(jiān)控電機(jī)傳送回來的代表實(shí)際運(yùn)行量的反饋脈沖量，當(dāng) 反饋脈沖量等于設(shè)定的目標(biāo)脈沖輸出量時(shí)定位對(duì)象定位于目標(biāo)位置，該方法包括以下步 驟用戶設(shè)定操作信息，以及PLC系統(tǒng)設(shè)定計(jì)算周期T，并初始化值Ro-0;在每個(gè)計(jì)算 周期，根據(jù)用戶設(shè)定的操作信息計(jì)算所述計(jì)算周期T內(nèi)的脈沖頻率fi和假想脈沖輸出量 Mi，其中，i為^0的正整數(shù)，表示第i個(gè)計(jì)算周期；累計(jì)當(dāng)前所有假想脈沖輸出量Ri = Rw+ Mi，根據(jù)電機(jī)傳送回來的當(dāng)前反饋脈沖量f,'，獲得當(dāng)前所有假想脈沖輸出量和當(dāng)前 反饋脈沖量之間的偏差值Di二R,—f,';以及在PLC與變頻器通信時(shí)，將根據(jù)所述偏差值 Dj獲得的變頻器能夠識(shí)別的速度指令發(fā)送給所述變頻器，由所述變頻器控制所述電機(jī)旋 轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位的裝置，該裝置向變頻器發(fā)送速 度指令，由變頻器控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，由電機(jī)帶動(dòng)所述定位對(duì)象運(yùn)動(dòng)，該裝置包括-
操作信息設(shè)置裝置，供用戶進(jìn)行操作信息設(shè)置；系統(tǒng)設(shè)定和初始化裝置，設(shè)定計(jì)算周 期T，和初始化工作寄存器值Ro;脈沖頻率和假想脈沖輸出量計(jì)算裝置，用于根據(jù)設(shè)置的 操作信息，計(jì)算每個(gè)計(jì)算周期T內(nèi)的脈沖頻率fi和假想脈沖輸出量Mi;其中，i為^0的 正整數(shù)，表示第i個(gè)計(jì)算周期；工作寄存器，用于累加每個(gè)計(jì)算周期得到的假想脈沖輸出 量Mi，從而得到當(dāng)前所有假想脈沖輸出量1^ = 11，-,+Mi;偏差值計(jì)算裝置，用于根據(jù)電機(jī)
傳送回來的當(dāng)前反饋脈沖量fi，，計(jì)算當(dāng)前所有假想脈沖輸出量和當(dāng)前反饋脈沖量之間的偏 差值Di二Ri — f,';速度指令生成和發(fā)送裝置，用于根據(jù)所述偏差值D,獲得該變頻器能夠識(shí) 別的速度指令，并將該速度指令發(fā)送到該變頻器；比較裝置，用于在定位對(duì)象即將達(dá)到目 標(biāo)位置時(shí)對(duì)當(dāng)前反饋脈沖量和目標(biāo)脈沖量進(jìn)行比較；以及停止/反轉(zhuǎn)指令發(fā)送裝置，當(dāng)反饋 脈沖量等于目標(biāo)脈沖輸出量時(shí)，向變頻器發(fā)送停止指令，由該變頻器控制電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)， 使該定位對(duì)象定位于目標(biāo)位置；或者當(dāng)反饋脈沖量大于目標(biāo)脈沖輸出量時(shí)，發(fā)出反轉(zhuǎn)指令 給變頻器，變頻器帶動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)移動(dòng)定位對(duì)象至目標(biāo)位置。
本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，在每個(gè)計(jì)算周期T，增加了偏差值計(jì)算這個(gè)步驟，即都 進(jìn)行當(dāng)前反饋脈沖量與當(dāng)前累計(jì)的假想脈沖輸出量之間的偏差值計(jì)算，該偏差值包含了電 機(jī)的期望轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速之間的偏差，并在每次PLC與變頻器進(jìn)行通信時(shí)，將由該偏差值 生成的速度指令發(fā)送給變頻器，從而對(duì)電機(jī)的期望轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速之間的偏差進(jìn)行了補(bǔ) 償，因此，本發(fā)明方法提高了定位的精確度，并且不需要在定位的最后階段再花費(fèi)時(shí)間對(duì) 積累的偏差進(jìn)行補(bǔ)償了。
附圖簡(jiǎn)要說明 圖1是顯示現(xiàn)有的PLC的硬件結(jié)構(gòu)的示范性的示意圖； 圖2是顯示現(xiàn)有的PLC的整體處理過程的流程圖3是顯示現(xiàn)有的通過PLC控制變頻器對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位控制的系統(tǒng)構(gòu)成的示范性 示意圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位的流程圖；以及
圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位的裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
本實(shí)施例通過可編程邏輯控制器PLC向變頻器發(fā)送速度指令，由變頻器控制電機(jī)旋 轉(zhuǎn)，由電機(jī)帶動(dòng)定位對(duì)象運(yùn)動(dòng)，并且通過PLC監(jiān)控電機(jī)傳送回來的代表實(shí)際運(yùn)行量的反饋 脈沖量，當(dāng)反饋脈沖量達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)脈沖輸出量時(shí)定位對(duì)象實(shí)現(xiàn)定位。
本實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于引入了偏差值計(jì)算這個(gè)步驟，即在每個(gè)計(jì)算周期T， 都進(jìn)行當(dāng)前反饋脈沖量與當(dāng)前累計(jì)的假想脈沖輸出量之間的偏差值計(jì)算，并在PLC可以與 變頻器進(jìn)行通信時(shí)，將由計(jì)算得到的偏差值生成的速度指令發(fā)送給變頻器。
圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位的流程圖。
如圖4所示，首先，在PLC中為"定位"而設(shè)置操作信息(步驟S41)。該操作信息包 括啟動(dòng)脈沖頻率fo、加速比率r+、目標(biāo)脈沖頻率f。b」ect、減速比率r-、目標(biāo)脈沖輸出量M; 并且系統(tǒng)設(shè)定計(jì)算周期T和初始化寄存器值R0。
其中，啟動(dòng)脈沖頻率fo、加速比率r+、目標(biāo)脈沖頻率f。bject、減速比率r—、目標(biāo)脈沖輸 出量M和計(jì)算周期T的定義與現(xiàn)有技術(shù)相同。
接著，根據(jù)設(shè)置的操作信息，獲得電機(jī)的加速過程包含的計(jì)算周期的個(gè)數(shù)，減速點(diǎn)位 置，減速過程包含的計(jì)算周期的個(gè)數(shù)(步驟S42)。
其中，加速運(yùn)動(dòng)過程所需的計(jì)算周期的個(gè)數(shù)n+由下述公式獲得
n+二 (f。bject — fstart) / f+ 。
減速運(yùn)動(dòng)過程所需的計(jì)算周期的個(gè)數(shù)n—由下述公式獲得 n-=f。bject/r一 0
減速點(diǎn)位置是這樣計(jì)算的當(dāng)可編程邏輯控制器累計(jì)輸出M—Rru個(gè)脈沖后，即達(dá)到 減速點(diǎn)位置，電機(jī)由恒速運(yùn)動(dòng)過程變換到減速運(yùn)動(dòng)過程，其中，M為目標(biāo)脈沖輸出量，Rn -為減速運(yùn)動(dòng)過程中累積的假想脈沖輸出量。M—Rn—個(gè)脈沖即為加速過程和恒速過程中累 計(jì)的假想脈沖輸出量。
然后，在每個(gè)計(jì)算周期，根據(jù)設(shè)置的操作信息，獲得該計(jì)算周期T內(nèi)的脈沖頻率fi和 假想脈沖輸出量Mi (步驟S43)。
電機(jī)啟動(dòng)后即進(jìn)入加速過程，達(dá)到一定速度后進(jìn)入恒速過程，經(jīng)減速點(diǎn)后進(jìn)入減速過 程，直到停止。如果該周期在加速過程，則f，=fstart+ 如果該周期在恒速過程，則fi =f。bje(;t;如果該周期在減速過程，貝!Jf,二f。b一—r—*i。其中，i為^0的正整數(shù)，代表第i個(gè) 周期，在每個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，i從O開始計(jì)算。
那么，假想脈沖輸出量Mi二P^，即在計(jì)算周期T內(nèi)輸出的假想脈沖量。
本實(shí)施例的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程包括加速，恒速和減速過程。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該 熟知，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程也可以只包括加速和恒速過程，而沒有減速過程。本發(fā)明也可以適 用于這種情況。
接著，獲得當(dāng)前所有假想脈沖輸出量11,=11,-1+ Mi (歩驟S44)。 R,是PLC中一個(gè)工作 寄存器的值，用于累加每個(gè)計(jì)算周期得到的假想脈沖輸出量Mi，從而得到當(dāng)前所有假想脈 沖輸出量。
再根據(jù)電機(jī)傳送回來的當(dāng)前反饋脈沖量fi'，獲得當(dāng)前所有假想脈沖輸出量和當(dāng)前反饋
脈沖量之間的偏差值Di-R,—f,，(步驟S45)。該偏差值Di被存儲(chǔ)于PLC指定內(nèi)存區(qū)域并 更新前一周期的偏差值。
在每次PLC與變頻器通信時(shí)，將根據(jù)所述偏差值Di獲得的變頻器能夠識(shí)別的速度指 令發(fā)送給所述變頻器，由所述變頻器根據(jù)該速度指令控制所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)(步驟S46)。即由 偏差值決定速度指令Di，從而決定電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
具體地，從PLC指定內(nèi)存區(qū)域讀取該偏差值Di，并根據(jù)該偏差值D,生成變頻器用的 速度指令值。該速度指令值存儲(chǔ)在和變頻器通信用的數(shù)據(jù)內(nèi)存區(qū)域內(nèi)。
然后，根據(jù)計(jì)算得到的速度指令值生成能夠被變頻器識(shí)別的速度指令，在每次PLC與 變頻器通信時(shí)，將該速度指令發(fā)送到變頻器，由該變頻器根據(jù)設(shè)置的"速度"帶動(dòng)電機(jī)旋 轉(zhuǎn)。在本實(shí)施例中，由于PLC與變頻器通信的周期一般長于計(jì)算周期T，因此，只有通信 前最后一次更新的偏差值Di對(duì)控制電機(jī)速度有效，其余的偏差值只是起到定期計(jì)算的效 果。
當(dāng)電機(jī)傳送回來的反饋脈沖量等于目標(biāo)脈沖輸出量，則可編程邏輯控制器向變頻器發(fā) 送停止指令，由變頻器控制電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，使定位對(duì)象定位于目標(biāo)位置(步驟S47)。
另外，本實(shí)施例中可以偏差值是否為O作為停止的條件，如果出現(xiàn)反饋脈沖量大于目 標(biāo)脈沖輸出量的情況，則偏差值為負(fù)，可以令PLC發(fā)出反轉(zhuǎn)指令給變頻器，變頻器帶動(dòng)電 機(jī)反轉(zhuǎn)移動(dòng)定位對(duì)象至定位位置。
上文描述了對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位的總體流程，為了顯而易見地體現(xiàn)電機(jī)從加速、恒速 到減速的過程，下面申請(qǐng)人用具體數(shù)值為例描述各個(gè)過程的數(shù)據(jù)計(jì)算。
假設(shè)設(shè)置的操作信息具體為啟動(dòng)頻率fstart-lOO、加速比率"=300、目標(biāo)頻率f。bject
=5000、減速比率r—= 200、目標(biāo)脈沖輸出量M二60000;以及設(shè)定計(jì)算周期T=4ms和初
始化寄存器值Ro二O。
計(jì)算過程如下
① .計(jì)算加速過程所需的計(jì)算周期的個(gè)數(shù)
加速所需周期數(shù)=(目標(biāo)頻率-啟動(dòng)頻率)/加速比率=(5000- 100)/300= 166
② .計(jì)算加速過程中每個(gè)計(jì)算周期的脈沖頻率和假想脈沖輸出量
加速周期O:脈沖頻率=啟動(dòng)頻率=100(Hz)
假想脈沖輸出量=計(jì)算周期*脈沖頻率=0.004* 100 = 0.4 = 1 加速周期l:脈沖頻率-啟動(dòng)頻率+加速比率=100+ 300 = 400 (Hz)
假想脈沖輸出量=計(jì)算周期*脈沖頻率=0.004 * 400= 1.6 = 2
加速周期i:脈沖頻率=啟動(dòng)頻率+加速比率"二100 + 300"(Hz)
假想脈沖輸出量=計(jì)算周期*脈沖頻率=0.004* (100+ 300*i)
加速周期165:脈沖頻率=啟動(dòng)頻率+加速比率* 165 = 100+ 300* 165 = 49600 (Hz)
假想脈沖輸出量=計(jì)算周期*脈沖頻率=0.004* 49600= 198 預(yù)計(jì)加速過程中累積的假想脈沖輸出量=1 + 2 + ... + 198 = 16664 ③.計(jì)算加速過程中每個(gè)周期的偏差值
加速周期O:寄存器值=寄存器值+加速周期O假想脈沖輸出量=0+1 = 1
偏差值=寄存器值-反饋脈沖數(shù)=1-0=1 加速周期1:寄存器值=寄存器值+加速周期1假想脈沖輸出量=1+2 = 3 偏差值=寄存器值-反饋脈沖數(shù)=...
加速周期i:寄存器值=寄存器值+加速周期i假想脈沖輸出量
偏差值=寄存器值-反饋脈沖數(shù)=... 預(yù)計(jì)PLC累計(jì)假想輸出脈沖16664個(gè)后，PLC進(jìn)入恒速過程；
④.計(jì)算恒速過程中每個(gè)周期的脈沖頻率和假想脈沖輸出量 脈沖頻率=目標(biāo)頻率=50000(Hz)
假想脈沖輸出量=計(jì)算周期*脈沖頻率=0.004 * 50000 = 200 計(jì)算恒速過程中每個(gè)周期的偏差值
恒速周期1:寄存器值=寄存器值+恒速周期1假想脈沖輸出量=16664 + 200 = 16864
偏差值=寄存器值-反饋脈沖數(shù)=...
恒速周期i:寄存器值=寄存器值+恒速周期i假想脈沖輸出量 偏差值=寄存器值-反饋脈沖數(shù)
◎.計(jì)算減速所需周期數(shù)
減速所需周期數(shù)=目標(biāo)頻率/減速比率-50000/200 = 250
⑦.計(jì)算減速過程中每個(gè)周期的脈沖頻率和假想脈沖輸出量 減速周期0:脈沖頻率=目標(biāo)頻率=50000 (Hz)
假想脈沖輸出量=計(jì)算周期*脈沖頻率=0.004 * 50000 = 200 減速周期l:脈沖頻率=目標(biāo)頻率-減速比率=50000 —200 = 49800 (Hz)
假想脈沖輸出量=計(jì)算周期*脈沖頻率=0.004 * 49800= 199.2= 199 減速周期2:脈沖頻率=目標(biāo)頻率-減速比率*2 = 50000-200*2-49600 (Hz)
假想脈沖輸出量=計(jì)算周期*脈沖頻率=0.004*49600= 198.4= 198
減速周期i:脈沖頻率=目標(biāo)頻率-減速比率"-50000-200*i (Hz)
假想脈沖輸出量=計(jì)算周期*脈沖頻率=0.004 * (50000 - 200*n)
減速周期249:脈沖頻率=目標(biāo)頻率-減速比率*249 = 50000-200*249 = 200 (Hz)
假想脈沖輸出量=計(jì)算周期*脈沖頻率=0.004 * 200=1 減速過程中累積的假想脈沖輸出量=200+ 199 + ... + 1 -25000
⑧ .計(jì)算減速點(diǎn)位置
減速點(diǎn)位置=目標(biāo)脈沖輸出量-減速過程中累積的假想脈沖輸出量=600000 -25000 = 575000
即累計(jì)輸出575000個(gè)脈沖后進(jìn)入減速過程；
⑨ .計(jì)算減速過程中每個(gè)周期的偏差值
減速周期1:寄存器值=寄存器值+減速周期1假想脈沖輸出量==575000 + 200 = 575200
偏差值=寄存器值-反饋脈沖數(shù)
減速周期i:寄存器值=寄存器值+減速周期H叚想脈沖輸出量
偏差值=寄存器值-反饋脈沖數(shù)=...
.當(dāng)反饋脈沖量等于600000后，可編程邏輯控制器向變頻器發(fā)送停止指令，由變頻器控 制電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，使定位對(duì)象定位于目標(biāo)位置。
從本實(shí)施例可以看出，本發(fā)明方法的關(guān)鍵在于進(jìn)行了當(dāng)前所有假想脈沖輸出量和反饋 脈沖量之間的偏差計(jì)算，并以該偏差值為基礎(chǔ)向變頻器發(fā)送速度指令。這樣的話，在電機(jī)
的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不斷地進(jìn)行偏差補(bǔ)償，這樣就不需要在定位的最后階段再花費(fèi)時(shí)間對(duì)積
累的偏差進(jìn)行補(bǔ)償了。
與現(xiàn)有技術(shù)的定位方法比較，本實(shí)施例的定位方法具有下述的優(yōu)點(diǎn)。 與高速停止比較本實(shí)施例中采用了加速、恒速到減速，因此從PLC發(fā)出停止指令到
變頻器停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的這段時(shí)間內(nèi)的電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)引起的定位偏差小，主要體現(xiàn)了定位的
精確度。
與低速停止比較同樣都有一個(gè)減速過程，但現(xiàn)有技術(shù)在電機(jī)即將停止前以低速運(yùn)轉(zhuǎn) 的方式對(duì)整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中積累的偏差進(jìn)行補(bǔ)償，增加了定位時(shí)間；而本實(shí)施例中將補(bǔ)償分 散到每次PLC與變頻器通信時(shí)(即貫穿整個(gè)定位過程的始終)，從而不必在定位的最后階 段才進(jìn)行偏差的補(bǔ)償。因此實(shí)施例中的定位時(shí)間將少于低速停止時(shí)的情況。
另外，本實(shí)施例的定位方法還具有高速停止與低速停止均不能做到的優(yōu)點(diǎn)雖然都是 以比較反饋脈沖量和目標(biāo)脈沖輸出量作為停止的條件，但如果比較時(shí)反饋脈沖量已經(jīng)大于 目標(biāo)脈沖輸出量，現(xiàn)有技術(shù)也只能發(fā)出停止指令，而無法對(duì)定位對(duì)象位置進(jìn)行反轉(zhuǎn)調(diào)整； 而本實(shí)施例中以偏差值是否為O作為停止的條件，如果出現(xiàn)反饋脈沖量大于目標(biāo)脈沖輸出 量的情況，則PLC發(fā)出反轉(zhuǎn)指令給變頻器，變頻器則帶動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)移動(dòng)定位對(duì)象至定位位 置。
圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位的裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
如圖5所示，對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位的裝置500，包括操作信息設(shè)置裝置501，系統(tǒng) 設(shè)定和初始化裝置502，脈沖頻率和假想脈沖輸出量計(jì)算裝置503，工作寄存器504，偏差 值計(jì)算裝置505，速度指令生成和發(fā)送裝置506，比較裝置507和停止/反轉(zhuǎn)指令發(fā)送裝置 508。
操作信息設(shè)置裝置501供用戶進(jìn)行操作信息設(shè)置，該操作信息包括啟動(dòng)頻率fstart、加 速比率r+、目標(biāo)頻率f。bjeet、減速比率r一目標(biāo)脈沖輸出量M。
系統(tǒng)設(shè)定和初始化裝置502用于設(shè)定計(jì)算周期T，和初始化工作寄存器值R0;
脈沖頻率和假想脈沖輸出量計(jì)算裝置503，用于根據(jù)設(shè)置的操作信息，計(jì)算每個(gè)計(jì)算 周期T內(nèi)的脈沖頻率fi和假想脈沖輸出量Mi;
工作寄存器504用于累加每個(gè)計(jì)算周期得到的假想脈沖輸出量Mi，從而得到當(dāng)前所有 假想脈沖輸出量Ri=Rw+ Mi。
偏差值計(jì)算裝置505，用于根據(jù)電機(jī)傳送回來的當(dāng)前反饋脈沖量f,'，計(jì)算當(dāng)前所有假想脈沖輸出量和當(dāng)前反饋脈沖量之間的偏差值Di— fj'。
速度指令生成和發(fā)送裝置506，用于根據(jù)該偏差值D,獲得該變頻器能夠識(shí)別的速度指 令，并將該速度指令發(fā)送到該變頻器，由該變頻器控制該電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
比較裝置507，用于在定位對(duì)象即將達(dá)到目標(biāo)位置時(shí)對(duì)當(dāng)前反饋脈沖量和目標(biāo)脈沖量 進(jìn)行比較。
停止/反轉(zhuǎn)指令發(fā)送裝置508，當(dāng)反饋脈沖量等于目標(biāo)脈沖輸出量時(shí)，向變頻器發(fā)送停 止指令，由該變頻器控制電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，使該定位對(duì)象定位于目標(biāo)位置；或者當(dāng)反饋脈沖 量大于目標(biāo)脈沖輸出量時(shí)，發(fā)出反轉(zhuǎn)指令給變頻器，變頻器帶動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)移動(dòng)定位對(duì)象至 定位位置。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該容易地知道，對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位的裝置500可以是可編程邏 輯控制器PLC的組成部分，也可以是能夠由程序控制完成上述功能的任何其它電子設(shè)備。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但這些實(shí)施例只以實(shí)例的方式呈現(xiàn)，其意圖并 不是限制本發(fā)明的范圍。實(shí)質(zhì)上，本文描述的新穎的方法和系統(tǒng)可以多種其它形式實(shí)施； 進(jìn)一步，對(duì)本文描述的方法和系統(tǒng)的形式可以作出多種省略，替代和改變而不背離本發(fā)明 的精神和范圍。附后的權(quán)利要求及其等同內(nèi)容的意圖是覆蓋落在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的 這樣的形式或者修改。
權(quán)利要求
1. 一種對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位的方法，所述方法通過可編程邏輯控制器(PLC)向變頻器發(fā) 送速度指令，由所述變頻器控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，由所述電機(jī)帶動(dòng)所述定位對(duì)象運(yùn)動(dòng)，并且 通過可編程邏輯控制器監(jiān)控所述電機(jī)傳送回來的代表實(shí)際運(yùn)行量的反饋脈沖量，當(dāng)反 饋脈沖量等于設(shè)定的目標(biāo)脈沖輸出量時(shí)定位對(duì)象定位于目標(biāo)位置，其特征在于，所述 方法包括以下步驟-a. 用戶設(shè)定操作信息，以及PLC系統(tǒng)設(shè)定計(jì)算周期T,并初始化值Ro二0;b. 在每個(gè)計(jì)算周期，根據(jù)用戶設(shè)定的操作信息計(jì)算所述計(jì)算周期T內(nèi)的脈沖頻率fi和假 想脈沖輸出量Mi，其中，i為》0的正整數(shù)，表示第i個(gè)計(jì)算周期；c. 累計(jì)當(dāng)前所有假想脈沖輸出量1^=11,-*Mi，d. 根據(jù)所述電機(jī)傳送回來的當(dāng)前反饋脈沖量f,'，獲得當(dāng)前所有假想脈沖輸出量和當(dāng)前反 饋脈沖量之間的偏差值Di二R,—f,';以及e. 在PLC與變頻器通信時(shí)，將根據(jù)所述偏差值Di獲得的變頻器能夠識(shí)別的速度指令發(fā)送 給所述變頻器，由所述變頻器控制所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a中，所述操作信息包括啟動(dòng)脈沖頻 率fstart、加速比率"、目標(biāo)脈沖頻率f。bject、減速比率r—和目標(biāo)脈沖輸出量M。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟b中 如果所述第i個(gè)計(jì)算周期處于加速過程，則1^=1;^+ r+*i; 如果所述第i個(gè)計(jì)算周期處于恒速過程，則f,=f。b.iect; 如果所述第i個(gè)計(jì)算周期處于減速過程，則f,二f。bje"—r一"； 其中，在每個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，i從0開始計(jì)算。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟b中，假想脈沖輸出量Mi =T*f'，其 中T為計(jì)算周期，f,為所述計(jì)算周期的脈沖頻率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述加速過程所包括的計(jì)算周期的個(gè)數(shù)n+ 由下述公式獲得n+ 二 ( f。bject — fstart ) / "。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述減速過程所包括的計(jì)算周期的個(gè)數(shù)n-由下述公式獲得n一 二f。bject/ r一 。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述恒速過程變換到減速過程的減速點(diǎn)位 置由當(dāng)前所有假想脈沖輸出量達(dá)到M—Rn-個(gè)來確定，其中，M為目標(biāo)脈沖輸出量，Rn— 為減速運(yùn)動(dòng)過程中累積的假想脈沖輸出量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，當(dāng)反饋脈沖量大于設(shè)定的目標(biāo)脈沖輸出量 時(shí)，所述可編程邏輯控制器發(fā)出反轉(zhuǎn)指令給變頻器，變頻器帶動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)移動(dòng)定位對(duì)象至 目標(biāo)位置。
9. 一種對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位的裝置，所述裝置向變頻器發(fā)送速度指令，由所述變頻器控 制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，由所述電機(jī)帶動(dòng)所述定位對(duì)象運(yùn)動(dòng)，并且通過所述裝置監(jiān)控所述電機(jī)傳送回 來的代表實(shí)際運(yùn)行量的反饋脈沖量，當(dāng)反饋脈沖量達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)脈沖輸出量時(shí)定位對(duì)象 定位于目標(biāo)位置，其特征在于，所述裝置包括操作信息設(shè)置裝置，供用戶進(jìn)行操作信息設(shè)置；系統(tǒng)設(shè)定和初始化裝置，設(shè)定計(jì)算周期T，和初始化工作寄存器值Ro;脈沖頻率和假想脈沖輸出量計(jì)算裝置，用于根據(jù)設(shè)置的操作信息，計(jì)算每個(gè)計(jì)算周期T 內(nèi)的脈沖頻率fi和假想脈沖輸出量Mi;其中，i為》0的正整數(shù)，表示第i個(gè)計(jì)算周期；工作寄存器，用于累加每個(gè)計(jì)算周期得到的假想脈沖輸出量Mi，從而得到當(dāng)前所有假 想脈沖輸出量R「Rw+Mi:偏差值計(jì)算裝置，用于根據(jù)電機(jī)傳送回來的當(dāng)前反饋脈沖量fV，計(jì)算當(dāng)前所有假想脈 沖輸出量和當(dāng)前反饋脈沖量之間的偏差值Di=Ri — fi';速度指令生成和發(fā)送裝置，用于根據(jù)所述偏差值D,獲得所述變頻器能夠識(shí)別的速度指 令，并將所述速度指令發(fā)送到所述變頻器；比較裝置，用于在定位對(duì)象即將達(dá)到目標(biāo)位置時(shí)對(duì)當(dāng)前反饋脈沖量和目標(biāo)脈沖量進(jìn)行 比較；以及停止/反轉(zhuǎn)指令發(fā)送裝置，當(dāng)反饋脈沖量等于目標(biāo)脈沖輸出量時(shí)，向變頻器發(fā)送停止指 令，由所述變頻器控制電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，使所述定位對(duì)象定位于目標(biāo)位置；或者當(dāng)反饋脈沖 量大于目標(biāo)脈沖輸出量時(shí)，發(fā)出反轉(zhuǎn)指令給變頻器，變頻器帶動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)移動(dòng)定位對(duì)象至 目標(biāo)位置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述操作信息包括啟動(dòng)脈沖頻率fstart、加速比率r—、目標(biāo)脈沖頻率f。bject、減速比率r—和目標(biāo)脈沖輸出量M。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的方法，其特征在于，如果所述第i個(gè)計(jì)算周期處于加速過程，則fi = fstart+ r+*i;如果所述第i個(gè)計(jì)算周期處于恒速過程，則fi = f。bject; 如果所述第i個(gè)計(jì)算周期處于減速過程，則f'二f。bjeet — r-";其中，在每個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，i從0開始計(jì)算。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述假想脈沖輸出量Mi =T*fi，其中T 為計(jì)算周期，f,為所述計(jì)算周期的脈沖頻率。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述加速過程所包括的計(jì)算周期的個(gè)數(shù)n +由下述公式獲得<formula>formula see original document page 4</formula>
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述減速過程所包括的計(jì)算周期的個(gè)數(shù)n-由下述公式獲得<formula>formula see original document page 4</formula>
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述恒速過程變換到減速過程的減速點(diǎn) 位置由當(dāng)前所有假想脈沖輸出量達(dá)到M—Rn-個(gè)來確定，其中，M為目標(biāo)脈沖輸出量， Rn—為減速運(yùn)動(dòng)過程中累積的假想脈沖輸出量。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種對(duì)定位對(duì)象進(jìn)行定位的方法，該方法通過可編程邏輯控制器(PLC)向變頻器發(fā)送速度指令，由變頻器控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，再由電機(jī)帶動(dòng)定位對(duì)象運(yùn)動(dòng)，該方法包括以下步驟用戶設(shè)定操作信息，以及PLC系統(tǒng)設(shè)定計(jì)算周期T；在每個(gè)計(jì)算周期，根據(jù)用戶設(shè)定的操作信息獲得假想脈沖輸出量Mi；累計(jì)當(dāng)前所有假想脈沖輸出量；根據(jù)電機(jī)傳送回來的代表實(shí)際運(yùn)行量的反饋脈沖量，獲得當(dāng)前所有假想脈沖輸出量和當(dāng)前反饋脈沖量之間的偏差值；在PLC與變頻器通信時(shí)，將根據(jù)該偏差值D_i獲得的速度指令發(fā)送給變頻器；當(dāng)反饋脈沖量等于設(shè)定的目標(biāo)脈沖輸出量時(shí)定位對(duì)象定位于目標(biāo)位置。
文檔編號(hào)G05B19/05GK101122787SQ20061011104
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
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