一种石膏板设备定位控制方法及装置与流程

1.本发明涉及石膏板生产线技术领域，具体涉及一种石膏板设备定位控制方法及装置。


背景技术：

2.分配桥顾名思义是用于将石膏板分配至干燥机不同的干燥层，通常的做法是在分配桥的中间位置增加升降机构，将分配桥绕其端部旋转，从而改变分配桥靠近干燥机的端部高度，以实现升降分配桥输出石膏板的高度位置。由于每个干燥机的每层入口比较小，仅稍大于石膏板厚度，因此分配桥在升降电机带动下的高度位置精度对石膏板的干燥工作至关重要。
3.现有的分配桥升降定位依靠的是固定安装在每个干燥层的接近开关，当接近开关检测到分配桥端部的挡板或者辊道时，则系统调控分配桥停止分配桥的升降工作，但是接近开关易受干扰且易损坏，定位精度不够高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种石膏板设备定位控制方法及装置，以解决现有技术中利用接近开关计算分配桥的升降高度比较易受干扰且易损坏，定位精度不够高的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
6.一种石膏板设备定位控制装置，包括：
7.plc处理系统，用于接收分配桥的高度位置信息，并调控伺服元件的执行动作；
8.变频器，用于驱动分配桥的升降电机转动以调控所述分配桥的倾斜角度；
9.编码器，安装在所述升降电机的旋转轴上且在所述升降电机的旋转轴每转动一周产生一个脉冲数，用于计算所述升降电机的转动圈数；
10.所述变频器和所述编码器分别与所述plc处理系统电性连接，所述plc处理系统输出控制指令启动所述变频器，所述变频器带动所述升降电机旋转，且所述编码器跟随所述升降电机旋转并产生表示所述升降电机转动圈数的脉冲数，所述plc处理系统接收所述脉冲数并将所述脉冲数转换为所述分配桥的高度位置，所述plc处理系统将所述高度位置与预先设定的干燥层高进行对比并根据对比结果调控所述变频器，以实现对所述升降电机的闭环故障自检控制。
11.作为本发明的一种优选方案，还包括与所述plc处理系统以及所述变频器通讯连接的控制单元，所述plc处理系统输出控制指令并发送所述控制单元，所述控制单元控制所述变频器带动所述升降电机旋转，且所述编码器跟随所述升降电机旋转并产生表示所述升降电机转动圈数的脉冲数，所述控制单元接收所述脉冲数并将所述脉冲数转换为所述分配桥的高度位置，所述控制单元将所述高度位置与预先设定的干燥层高进行对比并根据对比结果调控所述变频器，以实现对所述升降电机的闭环故障自检控制。
12.作为本发明的一种优选方案，还包括安装在所述分配桥靠近干燥机的端部下方的激光测距传感器，所述激光测距传感器用于检测所述分配桥端部的辊道与所述激光测距传感器安装位置之间的距离值，且所述plc处理系统内预存有所述分配桥至不同干燥层的高度值；
13.所述plc处理系统根据所述激光测距传感器的输出信号测量所述分配桥处于水平状态的初始高度，且所述plc处理系统将所述初始位置与所述脉冲数转化的高度位置进行叠加统计以获得所述分配桥靠近干燥机的端部高度，所述plc处理系统根据所述端部高度与预先设定的干燥层高的对比结果调控所述变频器的工作。
14.作为本发明的一种优选方案，所述plc处理系统通过所述激光测距传感器以及所述编码器的输出信号计算所述分配桥的升降电机的升降高度，所述plc处理系统通过同时对比两个计算的所述升降高度判断所述升降电机以及编码器是否出现故障，并判断所述分配桥在调整倾斜高度的稳定性。
15.作为本发明的一种优选方案，所述分配桥的升降电机工作时，所述plc处理系统利用所述激光测距传感器测量所述分配桥处于倾斜状态的倾斜高度h；
16.其中，h＝ct/，c为激光在空气中的传输速度，t为所述激光测距传感器完成一次激光发射和激光接收的时间差；
17.所述plc处理系统根据所述激光测距传感器测量所述分配桥处于水平状态的初始高度h，且所述分配桥的升降电机工作时，所述plc处理系统利用所述编码器输出的脉冲数测量所述分配桥处于倾斜状态的倾斜高度h'；
18.其中，h'＝h q，h为所述分配桥处于水平状态时的辊道初始高度、辊道的直径以及分配桥传输带的厚度之和，q为所述编码器的脉冲数转换的垂直高度。
19.作为本发明的一种优选方案，所述干燥层高具体为干燥机的每个干燥层与所述激光测距传感器安装平面之间的高度，所述plc处理系统创建所述分配桥的倾斜高度与所述干燥层高之间的函数关系式，根据需求的所述干燥层高确定所述分配桥的倾斜高度。
20.作为本发明的一种优选方案，所述分配桥按照距离所述干燥机从远到近依次分为一级辊组和二级辊组，所述二级辊组的中心位置设有用于带动所述二级辊组倾斜的升降组件，所述一级辊组与所述二级辊组首尾相连，且所述一级辊组的支架尾端两侧设有第一滑动槽，所述二级辊组的支架首端两侧设有分布在所述一级辊组的支架外侧的延长框板，且所述延长框板的端部设有安插在所述第一滑动槽的移位杆，所述移位杆通过在所述第一滑动槽限位水平移动以补偿所述二级辊组旋转时与所述干燥机入口水平间距。
21.作为本发明的一种优选方案，所述二级辊组靠近所述干燥机的端部设有导向辊组，所述导向辊组的框架上设有切割孔槽，所述二级辊组的两侧外表面设有用于限制所述导向辊组转动的限位杆，所述干燥机正对所述二级辊组的表面设有走线孔槽，所述走线孔槽内活动设有沿着走线孔槽线性移动的水平连杆，所述水平连杆卡定所述导向辊组的辊道上，所述水平连杆用于压制所述导向辊组的辊轮与所述二级辊组尾端的辊道处于同一水平面上，且所述水平连杆在所述二级辊组转动时拉动所述导向辊组的框架通过限位杆沿着所述切割孔槽线性移动，以补偿所述二级辊组旋转时与所述干燥机入口水平间距，且保证所述激光测距传感器始终保持监测所述导向辊组的辊道高度。
22.为解决上述技术问题，本发明还进一步提供下述技术方案：一种石膏板设备定位
控制装置的控制方法，包括以下步骤：
23.步骤100、改变干燥机进行干燥工作的干燥层数，且plc处理系统根据分配桥的升降高度与干燥层高之间的函数关系式确定所述分配桥的需求升降高度；
24.步骤200、所述plc处理系统驱动分配桥的升降电机调整所述分配桥的送板高度，利用编码器和激光传感器两次监控的当前总高度位置；
25.步骤300、所述plc处理系统根据所述当前总高度位置与所述需求升降高度的对比结果调控变频器的工作状态。
26.作为本发明的一种优选方案，所述编码器安装在所述分配桥的升降电机的输出轴上，用于通过统计所述升降电机的输出轴的转动圈数确定所述分配桥的调整高度，且所述plc处理系统将所述编码器对所述升降电机不同转动方向输出的脉冲数分为正数和负数，所述plc处理系统通过累计所述编码器的脉冲数转换为所述分配桥的累计高度位置；
27.所述激光传感器安装在所述分配桥靠近所述干燥机的端部下方，用于监测所述分配桥端部的高度位置，且所述plc处理系统同时接收所述激光传感器的输出信号以及所述编码器输出的脉冲数，并转换为所述分配桥的当前总高度位置以及所述编码器对多次升降操作的累计高度位置，所述plc处理系统通过对比所述当前总高度位置与累计高度位置的差值调整所述编码器的换算公式以及所述分配桥升降工作的稳定性。
28.本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
29.本发明通过这种动态的定位方式，实现闭环自动化的自我系统检测工作，通过故障自检操作来不断的自循环提高定位控制精度，控制过程响应快、控制精度高，在控制上更加的智能化，可以有效的解决使用接近开关进行定位控制所产生的问题。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
31.图1为本发明实施例1提供的编码器定位控制系统的结构框图；
32.图2为本发明实施例2提供的控制单元独立控制系统的结构框图；
33.图3为本发明实施例3提供的激光测距传感器定位控制系统的结构框图；
34.图4为本发明实施例3提供的控制单元独立控制系统的结构框图；
35.图5为本发明实施例4提供的双定位控制系统的结构示意图；
36.图6为本发明实施例5提供的双定位独立控制系统的结构示意图；
37.图7为本发明实施例4提供的分配桥的俯视结构示意图
38.图8为本发明实施例6提供定位控制方法的流程示意图。
39.图中的标号分别表示如下：
[0040]1‑
plc处理系统；2
‑
变频器；3
‑
编码器；4
‑
控制单元；5
‑
激光测距传感器；6
‑
二级辊组；7
‑
二级辊组；8
‑
第一滑动槽；9
‑
延长框板；10
‑
移位杆；11
‑
导向辊组；12
‑
切割孔槽；13
‑
限位杆；14
‑
走线孔槽；15
‑
水平连杆。
具体实施方式
[0041]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042]
实施例一
[0043]
如图1所示，本发明公布了一种石膏板设备定位控制装置，主要用于定位分配桥靠近干燥机的高度位置，以将石膏板转移到需求高度的干燥层。
[0044]
众所周知，分配桥顾名思义是用于将石膏板分配至干燥机不同的干燥层，通常的做法是在分配桥的中间位置增加升降机构，将分配桥绕其端部旋转，从而改变分配桥靠近干燥机的端部高度，以实现升降分配桥输出石膏板的高度位置。
[0045]
具体包括plc处理系统1、变频器2和编码器3，其中：
[0046]
plc处理系统1用于接收分配桥的高度位置信息，并调控伺服元件的执行动作；变频器2用于驱动分配桥的升降电机转动以调控分配桥的倾斜角度；编码器3安装在升降电机的旋转轴上且在升降电机的旋转轴每转动一周产生一个脉冲数，用于计算升降电机的转动圈数。
[0047]
变频器2和编码器3分别与plc处理系统1电性连接，plc处理系统1输出控制指令启动变频器2，变频器2带动升降电机旋转，且编码器3跟随升降电机旋转并产生表示升降电机转动圈数的脉冲数，plc处理系统1接收脉冲数并将脉冲数转换为分配桥的高度位置，plc处理系统1将高度位置与预先设定的干燥层高进行对比并根据对比结果调控变频器2，以实现对升降电机的闭环控制。
[0048]
升降电机的工作圈数与分配桥端部的高度位置正相关，且编码器3统计升降电机的工作圈数的脉冲数分为正数和负数，升降电机带动分配桥的高度上升时，此时编码器3的输出脉冲数为正数，当升降电机带动分配桥的高度下降时，此时编码器3的输出脉冲数为负数，本实施方式通过累加升降电机多次调控之后的脉冲数计算分配桥的当前高度位置，并在当前高度位置与预先设定的干燥层高对应时，则调控变频器2停止驱动升降电机工作。
[0049]
现有的分配桥升降定位依靠的是每层的接近开关，接近开关易受干扰且易损坏，定位精度不够高，而本实施方式通过这种闭环控制的方式控制分配桥升降电机进行升降定位控制，控制过程响应快、控制精度高，在控制上更加的智能化，可以有效的解决使用接近开关进行定位控制所产生的问题。
[0050]
实施例二
[0051]
与实施例一不同的是，如图2所示，本实施方式还包括与plc处理系统1以及变频器2通讯连接的控制单元4，plc处理系统1输出控制指令并发送控制单元4，控制单元4控制变频器2带动升降电机旋转，且编码器3跟随升降电机旋转并产生表示升降电机转动圈数的脉冲数，控制单元4接收脉冲数并将脉冲数转换为分配桥的高度位置，控制单元4将高度位置与预先设定的干燥层高进行对比并根据对比结果调控变频器2，以实现对升降电机的闭环故障自检控制。
[0052]
本实施方式需要加入控制单元4，本实施方式的扩展相对灵活方便，可以把闭环控制都下放到控制单元处，而不是都在plc处，这样可以极大的的减少plc的数据处理任务，减
少plc的运算负荷，更有利于系统的稳定，同时能极大的减少系统响应时间，增加对分配桥升降定位控制的控制精度。
[0053]
实施例三
[0054]
与实施例二不同的是，如图3和图4所示，本实施方式除了plc处理系统1、控制单元4，还包括安装在分配桥靠近干燥机的端部下方的激光测距传感器5，激光测距传感器5用于检测分配桥端部的辊道与激光测距传感器5安装位置之间的距离值，且plc处理系统1内预存有分配桥至不同干燥层的高度值。
[0055]
plc处理系统1根据激光测距传感器5的输出信号测量分配桥处于水平状态的初始高度，且plc处理系统1将初始位置与脉冲数转化的高度位置进行叠加统计以获得分配桥靠近干燥机的端部高度，plc处理系统1根据端部高度与预先设定的干燥层高的对比结果调控变频器2的工作。
[0056]
激光测距是光波测距中的一种测距方式，plc处理系统1根据激光测距传感器5测量分配桥处于水平状态的初始高度h1，且分配桥的升降电机工作时，plc处理系统1利用激光测距传感器5测量分配桥处于倾斜状态的倾斜高度h。
[0057]
其中，h＝ct/2，c为激光在空气中的传输速度，t为激光测距传感器5完成一次激光发射和激光接收的时间差。
[0058]
这种实施方式结构简单，外部接线少故障点少，控制响应快，分配桥升降定位控制精度高，控制效果好。
[0059]
实施例四
[0060]
本实施方式的实现方式具体为实施例一和实施例三的结合方案，如图5所示，包括plc处理系统1、变频器2、编码器3和激光测距传感器5。
[0061]
plc处理系统1通过激光测距传感器5以及编码器3的输出信号计算分配桥的升降电机的升降高度，plc处理系统1通过同时对比两个计算的升降高度判断升降电机以及编码器3是否出现故障，并判断分配桥在调整倾斜高度的稳定性。
[0062]
具体来说，plc处理系统1通过处理激光测距传感器5的输出信号确定分配桥的当前高度位置，而plc处理系统1通过处理编码器3输出的脉冲数的总和来计算分配桥的当前高度位置，plc处理系统1计算激光测距传感器5的输出信号在多次相同时间间隔的高度位置差值，来判断分配桥在调整倾斜高度的稳定性，在调整分配桥在调整倾斜高度的稳定性后，保证多次相同间隔的高度位置差值相同。
[0063]
plc处理系统1通过将编码器3以及激光测距传感器5计算出的两个当前高度位置进行对比，可确定利用编码器3计算分配桥的高度位置的准确性，即升降电机是否存在系统误差，或者通过根系编码器3在多次相同时间间隔高度位置差值来确定编码器3是否存在故障。
[0064]
因此本实施方式通过这种动态的定位方式，可以实现定位控制系统的自检工作，通过对比相同时间间隔的编码器3输出脉冲数的差值来自动检测编码器3是否出现故障，通过对比相同时间间隔的激光测距传感器5的输出信号差值来自动检测分配桥的升降方式稳定性，从而实现闭环自动化的自我系统检测工作，另外通过plc处理系统1在相同时间点根据激光测距传感器5计算的高度位置与通过编码器3计算的高度位置进行对比，来检测升降电机是否存在系统误差，由于每个干燥层的入口比较小，仅稍大于石膏板厚度，因此分配桥
在升降电机带动下的高度位置差距对石膏板的干燥工作至关重要，而本实施方式通过上述故障自检操作，来不断的自循环提高定位控制精度。
[0065]
具体的，利用激光测距传感器5计算分配桥的高度位置的实现方式为：分配桥的升降电机工作时，plc处理系统1利用激光测距传感器5测量分配桥处于倾斜状态的倾斜高度h；
[0066]
其中，h＝ct/2，c为激光在空气中的传输速度，t为激光测距传感器5完成一次激光发射和激光接收的时间差。
[0067]
通过激光测距传感器5和编码器3计算分配桥的高度位置的实现方式为：
[0068]
plc处理系统1根据激光测距传感器5测量分配桥处于水平状态的初始高度h1，且分配桥的升降电机工作时，plc处理系统1利用编码器3输出的脉冲数测量分配桥处于倾斜状态的倾斜高度h'；
[0069]
其中，h'＝h1 q，h1为分配桥处于水平状态时的辊道初始高度、辊道的直径以及分配桥传输带的厚度之和，q为编码器3的脉冲数转换的垂直高度。
[0070]
干燥层高具体为干燥机的每个干燥层与激光测距传感器5安装平面之间的高度，plc处理系统1创建分配桥的倾斜高度与干燥层高之间的函数关系式，根据需求的干燥层高确定分配桥的倾斜高度。
[0071]
比如说，当用户在上位机输入10层时，则意味着需要将分配桥的端部高度调整至对应10层的位置，而10层的高度已经预存在plc处理系统1内，因此通过分配桥的倾斜高度与干燥层高之间的函数关系式即可确定对分配桥的高度位置，根据高度位置确定编码器3的需求数，当编码器3的脉冲数达到需求时，则plc处理系统1调控升降电机暂停工作。同样的，当计算激光测距传感器5的输出信号与高度位置相同时，则plc处理系统1调控升降电机暂停工作。
[0072]
由于升降电机驱动分配桥绕其端部转动，以改变分配桥另一个端部的高度位置，从而与干燥机的层高匹配，但是由于分配桥绕其端部转动时，与干燥机之间的水平间距随着转动角度的增大而增大，由于激光测距传感器5固定安装在分配桥的下方，因此为了保证激光测距传感器5检测到分配桥端部的辊道高度，本实施方式需要确保分配桥端部的辊道与干燥机之间的间距不变，从而激光测距传感器5能够实时检测到分配桥的高度位置。
[0073]
如图7所示，具体的实现方式为：分配桥按照距离干燥机从远到近依次分为一级辊组6和二级辊组7，二级辊组7的中心位置设有用于带动二级辊组7倾斜的升降组件，一级辊组6与二级辊组7首尾相连，且一级辊组6的支架尾端两侧设有第一滑动槽8，二级辊组7的支架首端两侧设有分布在一级辊组6的支架外侧的延长框板9，且延长框板9的端部设有安插在第一滑动槽8的移位杆10，移位杆10通过在第一滑动槽8限位水平移动以补偿二级辊组7旋转时与干燥机入口水平间距。
[0074]
即二级辊组7的延长框板9端部的移位杆10沿着一级辊组6的第一滑动槽8移动，因此当升降组件驱动二级辊组7旋转时，由于移位杆10在第一滑动槽8内部线性移动，从而延长了二级辊组7的框架长度，缩小二级辊组7旋转时与干燥机入口水平间距，从而确保二级辊组7靠近干燥机的端部的辊道位置保持垂直上下移动。
[0075]
二级辊组7靠近干燥机的端部设有导向辊组11，导向辊组11的框架上设有切割孔槽12，二级辊组7的两侧外表面设有用于限制导向辊组11转动的限位杆13，干燥机正对二级
辊组7的表面设有走线孔槽14，走线孔槽14内活动设有沿着走线孔槽14线性移动的水平连杆15，水平连杆15卡定导向辊组11的辊道上，水平连杆15用于压制导向辊组11的辊轮与二级辊组7尾端的辊道处于同一水平面上，且水平连杆15在二级辊组7转动时拉动导向辊组11的框架通过限位杆13沿着切割孔槽12线性移动，以补偿二级辊组7旋转时与干燥机入口水平间距，且保证激光测距传感器5始终保持监测导向辊组11的辊道高度。
[0076]
进一步的，为了避免延长框板9过长，导致石膏板从一级辊组6转移到二级辊组7时弯折受损，本实施方式缩短了延长框板9的长度，且在二级辊组7的另一端增加活动的导向辊组11，导向辊组11沿着二级辊组7水平移动以进一步补偿二级辊组7旋转时与干燥机入口水平间距。
[0077]
且导向辊组11在水平连杆15的作用下始终保持与二级辊组7尾端的辊道处于同一水平面，所以激光测距传感器5检测的导向辊组11的辊道高度即为分配桥的高度位置，且激光测距传感器5的安装位置在二级辊组7处于干燥层1层和干燥层12层时均可以检测与二级辊组7之间的距离。
[0078]
实施例五
[0079]
与实施例4不同的是，如图6所示，本实施方式中增加与plc处理系统1连接的控制单元4，对于激光测距传感器5和编码器3的数据处理工作均是由控制单元4实现。
[0080]
实施例六
[0081]
为了进一步说明上述石膏板设备定位控制装置的工作过程，如图8所示，本实施方式还提供了石膏板设备定位控制装置的控制方法，包括以下步骤：
[0082]
步骤100、改变干燥机进行干燥工作的干燥层数，且plc处理系统根据分配桥的升降高度与干燥层高之间的函数关系式确定分配桥的需求升降高度；
[0083]
步骤200、plc处理系统驱动分配桥的升降电机调整分配桥的送板高度，利用编码器和激光传感器两次监控的当前总高度位置；
[0084]
步骤300、plc处理系统根据当前总高度位置与需求升降高度的对比结果调控变频器的工作状态。
[0085]
编码器安装在分配桥的升降电机的输出轴上，用于通过统计升降电机的输出轴的转动圈数确定分配桥的调整高度，且plc处理系统将编码器对升降电机不同转动方向输出的脉冲数分为正数和负数，plc处理系统通过累计编码器的脉冲数转换为分配桥的累计高度位置。
[0086]
激光传感器安装在分配桥靠近干燥机的端部下方，用于监测分配桥端部的高度位置，且plc处理系统同时接收激光传感器的输出信号以及编码器输出的脉冲数，并转换为分配桥的当前总高度位置以及编码器对多次升降操作的累计高度位置，plc处理系统通过对比当前总高度位置与累计高度位置的差值调整编码器的换算公式以及分配桥升降工作的稳定性。
[0087]
以上实施例仅为本技术的示例性实施例，不用于限制本技术，本技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本技术的实质和保护范围内，对本技术做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本技术的保护范围内。