[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于出爐機(jī)械手的控制系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010444711.3
• 申請(qǐng)日: 2020-05-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111571592B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭雪鋒;龔斌;鄧聚金;龍厚炳;尹英概;郭功清;劉慶旺;章立志
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 虔東稀土集團(tuán)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/16
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/16;C25C7/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種用于出爐機(jī)械手的控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于在PLC可編程邏輯控制器(1001)內(nèi)通過(guò)下述方式確定輸入力矩控制元件(1004)的扭矩系數(shù)：夾持過(guò)程分為兩個(gè)過(guò)程，過(guò)程一為尋找坩堝，過(guò)程二為坩堝夾持，所述過(guò)程一時(shí)，夾持機(jī)構(gòu)多個(gè)夾取爪上壓力傳感器為F1、F2、F3...Fn，其中取所述F1、F2、F3...Fn的絕對(duì)值用于計(jì)算；坩堝及其內(nèi)金屬重量產(chǎn)生重力為G1，伺服電機(jī)的扭矩產(chǎn)生的力矩為F扭，伺服電機(jī)的額定扭矩為F額，輸入控制伺服的扭矩系數(shù)a，卡爪的夾持力傳導(dǎo)系數(shù)b；貼著陽(yáng)極片下降過(guò)程中，即過(guò)程1，需要滿(mǎn)足|Fn|≤|m*F額|＝F安全，F(xiàn)安全為給定值，即卡爪張開(kāi)不會(huì)使陽(yáng)極片被頂破的安全值，已加入安全系數(shù)計(jì)算，只要有任何一只卡爪不滿(mǎn)足判斷條件便停止張開(kāi)，并且機(jī)械手控制夾持機(jī)構(gòu)挾持卡爪朝著力的反方向移動(dòng)并張開(kāi)，使其繼續(xù)滿(mǎn)足判定條件，當(dāng)同時(shí)存在多個(gè)不滿(mǎn)足時(shí)張開(kāi)停止，下降到設(shè)置高度停止下降，到達(dá)夾持位置；所述過(guò)程二為夾持過(guò)程，坩堝及其內(nèi)金屬重量產(chǎn)生重力為G1，伺服電機(jī)的扭矩產(chǎn)生的力矩為F扭，伺服電機(jī)的額定扭矩為F額，輸入控制伺服的扭矩系數(shù)a，各卡爪的平均壓力F均，卡爪的夾持力傳導(dǎo)系數(shù)b,F扭＝a*F額，F(xiàn)均＝b*F扭＝a*b*F額，夾取安全時(shí)有F扭1.5*G1，可得a＝F均/(b*F額)，a1.5*G1/F額，a(1.5*G1/F均)1/2；在此基礎(chǔ)上，PLC通過(guò)PID計(jì)算控制輸出合適的a，即a＝kp(1+1/m*∫F(t)dt+n*F(t)/dt)，或其簡(jiǎn)化形式a＝kp(1+1/(TI*t)+TD*t)；由此，使用PID控制力矩模式控制修正a、m，根據(jù)感應(yīng)器(103)的信號(hào)控制伺服電機(jī)以合適的扭力夾住坩堝。

2.一種使用權(quán)利要求1所述的控制方法的出爐機(jī)械手的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)電解爐出爐，其特征在于所述控制系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入安裝出爐機(jī)械手的車(chē)間的工控機(jī)，工控機(jī)與數(shù)據(jù)庫(kù)可實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，工控機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)與公司ERP網(wǎng)絡(luò)連接；控制系統(tǒng)直接獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，接收工控機(jī)的指令，控制系統(tǒng)將機(jī)械手的狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，發(fā)送給數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，控制系統(tǒng)包括橫移伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、縱移伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及夾持伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用位置控制、速度模式控制、力矩模式控制多個(gè)伺服電機(jī),所述多個(gè)伺服電機(jī)為橫移機(jī)構(gòu)、縱移機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)元件，輸出力矩控制元件(1004)通過(guò)感應(yīng)器(103)的反饋對(duì)夾持伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制，所述輸出力矩控制元件(1004)分別與機(jī)械手橫移、機(jī)械手縱移、機(jī)械手旋轉(zhuǎn)以及夾持機(jī)構(gòu)夾持連接，采用位置或者位置結(jié)合速度控制模式可完成縱移機(jī)構(gòu)(2)、橫移機(jī)構(gòu)(3)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(4)的控制，采用速度模式控制和力矩模式聯(lián)合控制坩堝夾持機(jī)構(gòu)(1)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于：所述控制系統(tǒng)包含的控制面板具有手動(dòng)操作模式、自動(dòng)模式和中控機(jī)操作模式。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括：PLC可編程邏輯控制器(1001)、位置檢測(cè)元件(1005)、輸出力矩控制元件(1004)、HMI人機(jī)交互控制面板(1002)、通訊系統(tǒng)(1003)、其它可擴(kuò)展輔助元件(1016)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)(1017)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述PLC可編程邏輯控制器(1001)為出爐機(jī)械手的控制中心，通過(guò)I/O接口與控制系統(tǒng)其他部件連接，自身具有存儲(chǔ)器，采用所述存儲(chǔ)器或者通過(guò)通訊接口從上位機(jī)中植入控制程序，所述PLC可編程邏輯控制器(1001)作為從PLC接入至工廠電解線工控機(jī)的主PLC中，工控機(jī)主PLC直接讀取從PLC存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，或?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)取存儲(chǔ)或發(fā)送指令程序。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其特征在于：所述位置檢測(cè)元件(1005)由多個(gè)連接至所述PLC可編程邏輯控制器(1001)的位置傳感器構(gòu)成，包括橫移方向位置傳感器、縱移方向位置傳感器、旋轉(zhuǎn)位置傳感器以及力傳感器，多個(gè)所述位置傳感器包括接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、光纖傳感器，所述位置傳感器的位置根據(jù)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)位置確定安裝在機(jī)械手的橫梁縱梁的各個(gè)指定位置，所述位置傳感器作為信號(hào)源為所述PLC可編程邏輯控制器提供控制信號(hào)，作為硬限位防止執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的伺服電機(jī)失效，起保險(xiǎn)作用。