ICS在有轨巷道堆垛起重机上的应用

 

    21CS介绍IndustrialControlSystem（丨CS）是美国Trimble公司的高精度，智能光学定位系统，可以独立完成被控运动对象的定位。

 

    该系统已在许多行业得到应用，在立体仓库中也有成功应用的先例。〖CS外形如所示。

 

    2.1系统构成ICS控制系统由一个复杂的K）控制器和红外测距仪组成。红外测距仪可发出红外光，该红外光通过发射透镜射到固定在需控制运动对象的反光板上，光束经反光板反射后回到1CS并经接收透镜接收，通过计算光束的行程便可实现测距。

 

    该仪器的测量采样频率奋丨9.35，3（）。58，49.32，W.50HZ4种。距离读数是绝对量，Ikni以内的精度是lnun.M3控制器有以下功能：处理所有与红外测距仪的通讯。

 

    （或其它类型上位控制器）的通讯。

 

    处理用于控制的模拟量输出以及安全，刹车，同步继电器。

 

    保证安装时设置的特殊控制参数存入带掉电保护的存储器。

 

    ICS通过串口或现场总线与上位机或PLC通讯，通过模拟电压输出速度值，以及DC24V继电器信号用于控制电机。2.2工作原理ICS有三种工作方式，分别为一种闭环控制，一种开环控制，一种直接用于测距。堆垛机使用闭环控制。闭环控制算法在ICS的安装程序中选择。安装程序中有一个被控运动对象自学习软件。在设置ICS的过程中，安装程序会命令ICS中的控制器向电机发出速度激励信号。被控运动对象的反应由红外测距仪测量。安装程序用收集到的数据建立系统的数学模型（被控对象，电机以及驱动装置组成的系统）。利用系统的数学模型，安装程序可以优化闭环控制的PID参数。

 

    安装完毕后，ICS就以设置好的参数运行。当丨CS上的控制器收到上位机或PLC传来的"到新位置"的指令，红外测距仪便不断地测量被控运动对象的实际位置，这时PID控制器就会探测到实际位置与新目的位置之间的误差。P1D控制器根据误差值向电机发校正信号，校正信号通过给电机发速度信号来实现，被控运动对象的运动便得到了控制。控制运动的参数，诸如速度值，加速度甚至指定位置可以很容易的改变。

 

    31CS应用ICS用于控制运动对象一般按所示构成控制系统。PLC负责完成系统的主要控制功能，ICS在PLC的控制下独立地完成运动对象的定位控制。该系统的好处在于1CS完成高精度的定位，大大降低了PLC的负荷，并使系统稳定性加强，便于维护。

 

    3.1ICS硬件安装4将ICS安装在某一固定位置，将反光板安装在被控对象上。注意保证两者的光学中心位置应具有同样的X.Y坐标。

 

    将ICS与一上位机相连（可以通过串U，注意设好通m年第雨技术交流RS232/422或现场总线m！4BBI刹车输出ICS典型应用系统协议）并在上位机上安装随机的1CS安装程序。

 

    在上位机上运行"直接控制"程序，向ICS发RON指令，这时ICS会不断的返回红外光的反射强度。

 

    移动被控对象到行程的*远处，使用红外光显示器观察反光板上的红外光斑点，调整ICS使光斑位于反光板的中央。

 

    e>移动被控对象到行程的*近处，在移动过程中反射光斑将不断向反射板中央收缩。如果不是这样，检ICS与反光板的X，Y坐标，并从行程的*远处重新调整ICS.参数设置中几类比较重要的是：控制参数，位置参数，通讯参数。ICS随机带有一DOS下的设置程序。在该程序的配合下，使用者可以很方便的完成诸如：通讯协议，工作点位置以及控制参数的设定。

 

    参数设置是使用ICS的必要步骤，不进行正确的参数设置ICS不能正常工作。进行参数设置需要一台计算机，并通过串口与ICS相连，并在上位机上运行随机的安装程序。在进行参数设置之前，*好按照厂家的推荐先在上位机上建立一个工作目录。该工作目录的作用是用来存储ICS设置参数。

 

    对于一台新的ICS所需的设置步骤一般为：议作为默认通讯协议。如果在这5秒内没有建立通讯连接，系统就转到用户协议。如果没有设置用户协议，系统仍使用默认协议。默认协议是：波特率9600，无奇偶校验，8位数据位和1位停止位。

 

    设置位置参数。ICS可以存储1319或2000个位置。这些位置可从选定的地方开始按加1的方式顺序排列。在对ICS的编程控制中，ICS可以直接指令控制被控制运动对象到指定序号的位置。这些位置的输入可以在安装程序的提示下方便的输入，位置还可以方便的增加和删除。

 

    设置控制参数。首先选择控制算法，堆垛机应选择TCS闭环算法。在TCS闭环控制算法下又有三种工作方式，主要区别在于ICS输出的控制信号不一样，如方式A的输出信号为：用于速度的模拟量电压输出（-W到+WV），继电器信号（同步，刹车和安全）。用户可根据实际情况选择合适的工作方式。

 

    ICS可以设置的控制参数很多，主要有：干扰的P增益，干扰的I增益，干扰的D增益，系统警告标准，故障标准等。其中P，〖，D设置要十分注意，如果设置不好，CS的控制功能会大大降低，甚至不起作用。其它的参数可以使用厂家的推荐值，注意在重新设置参数前，*好将原参数备份。

 

    所有参数设置完毕后，可通过串口直接下载到ICS上。

 

    ICS编程ICS为用户提供了一个操作指令集。只需使用部分指令就可完成许多功能，如控制被控对象运动，接收系统故信息等。

 

    比较常用的指令有E，D，S.E指令可以从ICS读回错误码，语法为发大写的字母E，ICS的回应为：E，其中代表错误代码。用户根据错误码可以很快定位系统错误原因。如错误码代表无效的指令或语法错误，"1"代表由H指令（停止指令）产生的停止。D指令可命令ICS控制被控运动对象移动到给定距离的位置。语法为：D，其中代表要到的目的地的距离，单位为胃，ICS的回应为ACK，并始控制被控对象运动。S指令可命令ICS控制被控运动对象移动到给定序号的位置，这些位置必须在ICS工作前已经设置好。语法为：S，其中代表所要到的目的位置号，ICS的回应为ACK，并开始控制被控对象运动。

 

    ICS在堆琢机上的应用1W8年美国戈登食品服务公司（GordonFoodService）新开了一个可容纳59000个托盘的立体仓库。堆垛机的定位在该系统中的作用是不容忽视的：堆垛机必须能高速移动托盘到指定位置，由托盘定位不准造成的托盘偏离中心的后果是相当严重的。*终，该公司选择了Tnmble的1CS.该仓库有三个不同的存储区：冷冻区（美国*大），冷藏区，常温区。每个存储区有9个堆垛机，每个堆垛机上均安装了1CS.该立体仓库中，堆垛机每小时移动60次，托盘每小时移动560次。托盘存储的*大高度为35m，1CS完全忽略了堆垛机的摇晃。机体摇晃通常会对运动产生不利的影响并延长定位时间。摇晃的克服应归功于〖CS运用的先进控制技术。ICS运用的与移动距离无关的*优速度肘间以及闭环控制，使得即使在很短的距离内移动，堆垛机也不会产生爬行现象，完全满足了生产的要求。

 

    4结论经实践检验，1CS定位精度高，控制功能强，操作简单，对于运行在直线巷道内的有轨堆垛起重机，只需加少量的元件及很少的编程便可实现理想的定位。该系统在轨巷道堆垛起重机中的应用是完全可行的。