在工廠的機(jī)械化輸送系統(tǒng)中經(jīng)常采用滑橇輸送系統(tǒng)，而在系統(tǒng)的應(yīng)用方案中，分布控制方案因其具有強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢和良好的應(yīng)用效果，被認(rèn)為是滑橇輸送系統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)步的必然發(fā)展趨勢。

汽車工廠焊裝車間、涂裝車間的機(jī)械化輸送系統(tǒng)絕大部分采用滑橇輸送系統(tǒng)，目前普遍應(yīng)用的滑橇輸送系統(tǒng)控制技術(shù)解決方案主要有3種，即分散控制方案、分散集成控制方案和分布控制方案。分布控制解決方案以其大量減少控制柜數(shù)量、節(jié)省工藝面積、大量減少配線和現(xiàn)場接線數(shù)量（至少30％）、節(jié)省投資和縮短工程周期、安裝調(diào)試維護(hù)方便快捷等技術(shù)和工程優(yōu)勢，被認(rèn)為是滑橇輸送系統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)步的必然發(fā)展趨勢，在國際上特別是在汽車行業(yè)的物流自動(dòng)化控制系統(tǒng)中已得到普遍應(yīng)用。

我國引進(jìn)的項(xiàng)目，如一汽大眾PQ35涂裝車間、一汽解放卡車駕駛室涂裝車間及一汽轎車涂裝車間等的滑橇輸送系統(tǒng)均采用了分布控制技術(shù)。

目前，國際化的自動(dòng)化設(shè)備制造商（如美國ROCKWELL AUTOMATION公司、德國SEW公司以及丹麥DANFOSS公司等）都有成熟的系列分布控制器，但市場上的分布控制器都是面對(duì)通用的控制設(shè)備，而不是面對(duì)由多個(gè)控制設(shè)備對(duì)象組合的成套輸送設(shè)備單元，且普遍存在功能、配置不足或過剩，價(jià)格高，與分散控制方案、分散集成控制方案相比競爭力不高等缺點(diǎn)。

滑橇輸送系統(tǒng)每類成套輸送設(shè)備單元的功能和控制設(shè)備對(duì)象及配置已固化（標(biāo)準(zhǔn)化），因此開發(fā)定制專用滑橇分布控制器十分必要。

下面通過滑橇輸送系統(tǒng)中一種成套輸送設(shè)備單元——旋轉(zhuǎn)滾床為例來說明專用滑橇分布控制器的開發(fā)原則和結(jié)構(gòu)原理。

機(jī)械設(shè)備旋轉(zhuǎn)滾床的工作原理和控制要求

旋轉(zhuǎn)滾床是滑橇輸送系統(tǒng)中改變輸送線布置方向（90°居多）或同時(shí)改變工件頭尾方向的成套輸送設(shè)備單元（如圖1）。

1.主要構(gòu)成：一臺(tái)0.55kW的輸送驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于工件輸送驅(qū)動(dòng)；一臺(tái)0.75kW旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于旋轉(zhuǎn)滾床的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。

2. 設(shè)備的工作原理：旋轉(zhuǎn)滾床有一個(gè)進(jìn)件工位和一個(gè)出件工位，當(dāng)進(jìn)件工位空置（沒有工件）時(shí)，如前一工位工件輸送到位，輸送電機(jī)啟動(dòng)接收工件，檢測到慢速信號(hào)后減速，旋轉(zhuǎn)到位后停止輸送。旋轉(zhuǎn)滾床占位（工件輸送到位）后，旋轉(zhuǎn)電機(jī)啟動(dòng)，檢測到慢速信號(hào)后減速，到出件工位后停止旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)滾床占位且停止在出件工位后，等待后續(xù)工位的空置信號(hào)，后續(xù)工位空置時(shí)，輸送電機(jī)起動(dòng)進(jìn)行出件操作，前一工位接收工件到位后輸送停止。旋轉(zhuǎn)滾床空置后，旋轉(zhuǎn)電機(jī)起動(dòng)回轉(zhuǎn)到進(jìn)件工位。旋轉(zhuǎn)滾床不在出件工位輸送出現(xiàn)超行程信號(hào)或工件進(jìn)出過程沒有全部完成時(shí)（未進(jìn)/出到位），旋轉(zhuǎn)電機(jī)不得起動(dòng)或立即停止運(yùn)行。任何時(shí)候旋轉(zhuǎn)電機(jī)和輸送電機(jī)不得同時(shí)運(yùn)行。

3. 設(shè)備的控制系統(tǒng)功能要求和配置：旋轉(zhuǎn)電機(jī)和輸送電機(jī)均需要采用變頻器進(jìn)行調(diào)速控制以保證精確定位，輸送檢測元件設(shè)置4個(gè)（橇體占位、慢速、到位和超行程），旋轉(zhuǎn)檢測元件6個(gè)，其中旋轉(zhuǎn)起止方向設(shè)置慢速、到位和超行程各1個(gè)。

機(jī)械設(shè)備旋轉(zhuǎn)滾床控制解決方案分析

對(duì)于成套輸送設(shè)備單元的控制系統(tǒng)，目前有3種解決方案：

1. 分散控制方案

在旋轉(zhuǎn)滾床上安裝現(xiàn)場總線的現(xiàn)場模塊1個(gè)（16個(gè)輸入點(diǎn)）用于連接10個(gè)檢測元件，通過現(xiàn)場總線I/O站的I/O點(diǎn)連接變頻器的控制接線端子（或部分集成）將變頻器連接到現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。2臺(tái)變頻器分別控制輸送驅(qū)動(dòng)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)保護(hù)和控制使用斷路器和接觸器，通過現(xiàn)場總線I/O站的I/O點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接線實(shí)現(xiàn)控制和狀態(tài)反饋，共占用3個(gè)多現(xiàn)場總線節(jié)點(diǎn)。

2. 分散集成控制方案

在旋轉(zhuǎn)滾床上安裝現(xiàn)場總線的現(xiàn)場模塊1個(gè)（16個(gè)輸入點(diǎn)）用于連接10個(gè)檢測元件，變頻器通過現(xiàn)場總線通信卡連接到現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，由網(wǎng)絡(luò)控制。2臺(tái)變頻器分別控制輸送驅(qū)動(dòng)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)保護(hù)和控制使用電機(jī)起動(dòng)器集成到現(xiàn)場總線節(jié)點(diǎn)，共占用3個(gè)多現(xiàn)場總線節(jié)點(diǎn)。分散集成控制方案的原理圖如圖2。

3. 分布控制方案

該方案采用目前市場上的通用分布控制器（帶變頻器的）2臺(tái)，分別控制輸送驅(qū)動(dòng)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，每個(gè)通用分布控制器集成有輸入點(diǎn)（可選用具有多個(gè)輸入點(diǎn)的控制器或擴(kuò)展I/O模塊以保證配置10個(gè)及以上的輸入點(diǎn)）用于連接10個(gè)檢測元件，占用2個(gè)現(xiàn)場總線節(jié)點(diǎn)。

定制的滑橇分布控制器原理

為旋轉(zhuǎn)滾床定制的滑橇分布控制器構(gòu)成為：現(xiàn)場總線模塊——用于連接到現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)輸入/輸出模塊（配置不少于10個(gè)輸入點(diǎn)用于連接共10個(gè)檢測元件）；驅(qū)動(dòng)模塊使用1個(gè)變頻器，通過參數(shù)組切換和硬件切換電路，既控制輸送驅(qū)動(dòng)電機(jī)也控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。上述全部控制功能和元件集成在1個(gè)殼體內(nèi)，占用1個(gè)現(xiàn)場總線節(jié)點(diǎn)，且僅配置機(jī)械設(shè)備操作特性必須的功能和設(shè)備（如現(xiàn)場維修開關(guān)、復(fù)位按鍵、指示器件等）。因此，本方案的指導(dǎo)思想確定的滑橇分布控制器針對(duì)的是已標(biāo)準(zhǔn)化的成套輸送設(shè)備的定制功能和配置的專用控制器，目前國內(nèi)和國際上均為空白，其具體原理如圖4。滑橇分布控制器（適用旋轉(zhuǎn)滾床）的配置如表所示。

針對(duì)滑橇輸送系統(tǒng)的1～3個(gè)單速滾床、軟啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)的1～3個(gè)單速滾床、旋轉(zhuǎn)滾床、軌道移行機(jī)、剪式升降臺(tái)、升降機(jī)、皮帶移行機(jī)、升降滾床、存儲(chǔ)鏈、輸送鏈、過渡滾床和堆垛機(jī)等滑橇輸送系統(tǒng)成套輸送設(shè)備，分別依據(jù)上述原則定義每種滑橇分布控制器的功能、配置、連接方式、I/O點(diǎn)數(shù)量和規(guī)格、數(shù)據(jù)映像、操作指示器件的配置及功能等。采用國際通用的模塊化結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵技術(shù)是開發(fā)可選參數(shù)組的變頻器和硬件切換電路，集成現(xiàn)場總線通信單元、I/O單元和集成安全控制電路?？蛇x參數(shù)組的變頻器內(nèi)置兩套控制參數(shù)，分別用于控制和保護(hù)輸送驅(qū)動(dòng)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，國際化自動(dòng)化產(chǎn)品供應(yīng)商的資料表明此技術(shù)是可以實(shí)現(xiàn)的。

適用于旋轉(zhuǎn)滾床的滑橇分布控制器的配置

滑橇分布控制器開發(fā)實(shí)施方案

對(duì)單速滾床等無變頻器的可使用低防護(hù)等級(jí)的現(xiàn)場總線模塊，以硬件接線的方式封裝。對(duì)需要集成變頻器的有兩種方案：

1. 選用帶現(xiàn)場總線通信單元的變頻器并要求變頻器擴(kuò)展I/O，用變頻器的擴(kuò)展I/O控制切換電路和連接其他電路及檢測元件。

2. 選用I/O點(diǎn)多的低防護(hù)等級(jí)的模塊擴(kuò)展一個(gè)模擬量接口或通信接口，I/O用于切換電路和檢測元件等連接，并用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接線控制變頻器端子，用模擬量或通信接口作變頻器速度給定值控制。

滑橇分布控制器應(yīng)用的實(shí)施方法和效果

在實(shí)施中，工程設(shè)計(jì)階段依據(jù)輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖，確認(rèn)各類成套輸送設(shè)備后選型對(duì)應(yīng)的滑橇分布控制器；工程安裝時(shí)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙將滑橇分布控制器直接安裝在成套輸送設(shè)備上或附近，按照?qǐng)D紙連接動(dòng)力電源、控制電源、電動(dòng)機(jī)電纜、現(xiàn)場總線電纜以及I/O電纜等；調(diào)試時(shí)將現(xiàn)場總線節(jié)點(diǎn)地址按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)定，EDS或GSD文件安裝到現(xiàn)場總線配置軟件中進(jìn)行參數(shù)配置。

在使用過程中，應(yīng)用于滑橇輸送系統(tǒng)的分布控制除了可替代進(jìn)口產(chǎn)品外，其產(chǎn)品價(jià)格也低于目前市場產(chǎn)品價(jià)格約30%以上，同比其他控制方案價(jià)格約低5%～10%；同時(shí)，提高設(shè)計(jì)效率約50%，縮短設(shè)計(jì)周期約40%～50%，工程周期縮短約30%；減少材料約30%，綜合工程成本降低約30%以上，且調(diào)試方便，維護(hù)便利。此外，該系統(tǒng)還可開發(fā)功能塊化的PLC控制程序，以設(shè)備組態(tài)代替編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

綜上所述，滑橇分布控制器將開創(chuàng)滑橇輸送系統(tǒng)控制技術(shù)的新紀(jì)元，實(shí)現(xiàn)新技術(shù)的優(yōu)勢和低成本的結(jié)合，具有廣闊的應(yīng)用前景和極強(qiáng)的競爭力。

（轉(zhuǎn)載）