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應(yīng)用案例丨ES-04DMA脈沖定位模塊在上下料中的應(yīng)用

發(fā)布時間：2024/11/29

作者：無錫凌科自動化技術(shù)有限公司

所屬分類：公司新聞

ES-04DMA脈沖定位模塊在上下料中的應(yīng)用

01 行業(yè)背景

丨實(shí)現(xiàn)高精度定位控制

脈沖定位模塊能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的位置控制，這在大載重上下料中至關(guān)重要。在搬運(yùn)重型機(jī)械零部件的場景中，例如大型機(jī)床的床身部件，其重量可能達(dá)到數(shù)噸甚至數(shù)十噸。脈沖定位模塊通過精確控制電機(jī)的脈沖數(shù)來驅(qū)動運(yùn)輸設(shè)備（如行車、自動導(dǎo)引車等），可以將位置精度控制在毫米級別。原理是根據(jù)電機(jī)的步距角和脈沖數(shù)的關(guān)系來確定位移。例如，一個步距角為 1.8° 的電機(jī)，每接收 200 個脈沖旋轉(zhuǎn)一圈。如果驅(qū)動輪的周長是 1 米，那么每個脈沖對應(yīng)的位移就是 1 米 / 200 = 5 毫米。這樣就可以根據(jù)需要搬運(yùn)的距離準(zhǔn)確地發(fā)送脈沖信號，使重物精確地到達(dá)上下料位置

丨負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)

大載重的物料搬運(yùn)往往會對定位系統(tǒng)產(chǎn)生較大的沖擊和負(fù)載變化。脈沖定位模塊具有良好的負(fù)載適應(yīng)性。在建筑行業(yè)，當(dāng)搬運(yùn)大型預(yù)制混凝土梁（重達(dá)幾十噸）進(jìn)行上下料時，脈沖定位模塊可以根據(jù)負(fù)載的變化自動調(diào)整電機(jī)的驅(qū)動扭矩。它通過電流反饋等機(jī)制，當(dāng)檢測到電機(jī)負(fù)載增大（如在啟動或遇到障礙物時），增加脈沖信號的強(qiáng)度來提供足夠的動力，確保重物能夠按照預(yù)定的位置和速度進(jìn)行搬運(yùn)。并且在負(fù)載變化過程中，依然能夠保持較高的定位精度，不會因?yàn)樨?fù)載的波動而導(dǎo)致位置偏差過大

丨與自動化系統(tǒng)集成

脈沖定位模塊能夠很方便地與自動化控制系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)大載重上下料的自動化流程。在自動化倉庫中，對于重型貨物的存儲和取出操作，脈沖定位模塊可以接收來自倉庫管理系統(tǒng)（WMS）的指令。當(dāng)需要取出一個位于高層貨架的重型貨物（如大型電機(jī)設(shè)備）時，WMS 發(fā)送貨物的位置坐標(biāo)信息給脈沖定位模塊，模塊根據(jù)坐標(biāo)計算出電機(jī)所需的脈沖數(shù)，驅(qū)動堆垛機(jī)準(zhǔn)確地到達(dá)貨物位置，完成下料操作。同時，在進(jìn)料時，也能按照預(yù)設(shè)的存儲位置信息將重物精準(zhǔn)地上料放置到相應(yīng)的貨架位置，提高了倉庫空間的利用率和貨物出入庫的效率

多軸協(xié)同定位

在一些復(fù)雜的大載重上下料設(shè)備中，如具有多個自由度的工業(yè)機(jī)器人手臂用于搬運(yùn)大型鍛造件，脈沖定位模塊可以實(shí)現(xiàn)多軸協(xié)同定位。每個關(guān)節(jié)電機(jī)都有相應(yīng)的脈沖定位控制。以六軸機(jī)器人為例，當(dāng)搬運(yùn)一個大型航空發(fā)動機(jī)部件進(jìn)行上下料時，脈沖定位模塊會同時控制六個關(guān)節(jié)電機(jī)的脈沖信號。通過運(yùn)動學(xué)模型和逆運(yùn)動學(xué)算法，根據(jù)目標(biāo)位置和姿態(tài)，精確地計算每個關(guān)節(jié)電機(jī)所需的脈沖數(shù)，使機(jī)器人手臂能夠靈活、精準(zhǔn)地將重物放置在指定的上下料位置，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜空間中的精確定位操作

丨負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)

丨速度和位置的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)

脈沖定位模塊不僅可以控制位置，還能精準(zhǔn)調(diào)節(jié)運(yùn)動速度。在大載重上下料過程中，根據(jù)不同的工況和安全要求，需要合理控制重物的搬運(yùn)速度。例如，在化工企業(yè)中，當(dāng)搬運(yùn)大型反應(yīng)釜（重量大且內(nèi)部可能含有危險化學(xué)品）進(jìn)行上下料時，在反應(yīng)釜接近目標(biāo)位置時，脈沖定位模塊可以逐漸降低脈沖頻率。這樣就能夠使運(yùn)輸設(shè)備（如行車）緩慢、平穩(wěn)地將反應(yīng)釜放置到指定位置，避免因速度過快而產(chǎn)生碰撞，確保上下料過程的安全和準(zhǔn)確。同時，在空載返回等情況時，又可以提高脈沖頻率，加快設(shè)備的運(yùn)行速度，提高工作效率

02 現(xiàn)場應(yīng)用圖片

03 ES-04DMA功能簡介

● 支持4通道NPN高速脈沖輸出，最高輸出脈沖頻率：200k/軸

● 可接入16通道NPN 數(shù)字量輸入，8個NPN 數(shù)字量輸出。

● 位置控制/速度→位置切換控制

● 原點(diǎn)回零（近點(diǎn)狗式）

● 點(diǎn)動功能（JOG）

● 遞增與絕對定位切換

● 支持S型和T型曲線加減速，實(shí)現(xiàn)速度方面的精細(xì)變化，確保加減速平穩(wěn)

● 可以按照外部設(shè)備的需求修改I/O的邏輯

● 支持快速啟動，在位置控制起動時每個軸起動時間縮短到1ms，多軸同時啟動時沒有啟動延時

● 模塊可適配PROFINET,ETHERNET/IP,CC-Link IE FB，ETHERCAT，MODBUS TCP的耦合器，與西門子，三菱，歐姆龍等各大主流國內(nèi)外PLC品牌適配。

04 應(yīng)用拓?fù)鋱D

05 產(chǎn)品實(shí)物圖

06 接線圖

07 設(shè)置步驟解析（西門子博圖軟件為例)

第一步：硬件連接正確連接

S7-1200PLC與遠(yuǎn)程IO模塊電源，將測試對象PLC的網(wǎng)口，通過網(wǎng)線插入到遠(yuǎn)程IO模塊的X1口，后將遠(yuǎn)程IO模塊的X2 口通過網(wǎng)線接入到調(diào)試電腦網(wǎng)口上。

第二步：建立示例工程

新建工程打開 TIA Portal 軟件，選擇“創(chuàng)建新項(xiàng)目”，并填寫項(xiàng)目名稱、路徑、版本、作者等相關(guān)信息，點(diǎn)擊創(chuàng)建：

CPU的添加與連接。點(diǎn)擊界面左邊的“項(xiàng)目”，出現(xiàn)下級目錄，并雙擊“添加新設(shè)備”：

彈出“添加新設(shè)備” 窗口，進(jìn)行“控制器/SIMATIC S7-1200/CPU→CPU 1211C DC/DC/DC→6ES7 211-1AE40-0XB0” 操作，點(diǎn)擊確定：

添加凌科LUC-PN的管理通用站描述文件。點(diǎn)擊菜單欄的“選項(xiàng)” 按鈕，選擇“管理通用站描述文件（GSD）”：

選擇源路徑（準(zhǔn)備階段存放的位置），勾選文件夾，點(diǎn)擊“安裝”即可：

添加LUC-PN模塊。選擇中間界面的“網(wǎng)絡(luò)視圖”，在右側(cè)硬件目錄找到“LUC-PN” 拖拽到左側(cè)網(wǎng)絡(luò)視圖，并設(shè)置IP地址：

添加ES-04DMA硬件。雙擊后TIA Portal軟件右上角區(qū)域會出現(xiàn)LUC-PN擴(kuò)展模塊的信息。先選中插槽1，再選擇“功能模塊_脈沖”再雙擊ES04DMA。

第三步：ES-04DMA屬性設(shè)置

選中插槽1的ES04DMA，右擊選擇屬性，系統(tǒng)會跳出ES04DMA的屬性對話框

I/O地址設(shè)置。選中常規(guī)中的I/O地址，紅色區(qū)域中顯示了輸入地址的起始地址：68，結(jié)束地址91，表示輸入地址從I68.0~I91.7；輸出地址的起始地址：64，結(jié)束地址103；表示輸出地址從Q64.0~Q103.7。這個地址為模塊默認(rèn)地址，我們這里不做修改