P L C通過逐次逼近法實現(xiàn)工件同軸固定的應用

張榮贊

（蘇州大學機電工程學院，江蘇 蘇州 215000）

PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。逐次逼近法通過按照一定規(guī)則，可以使得結(jié)果無限接近于某一已知數(shù)值。下面詳細介紹PLC使用逐次逼近法在油罐同軸固定、焊接中的應用。

1 測量工藝

兩油罐在焊接前的空間結(jié)構(gòu)示意如圖1所示：左、右側(cè)油罐通過下方工裝支撐（圖示中未畫出），下方工裝可以對油罐位置進行三維調(diào)整。圖2為欲通過逐次逼近法實現(xiàn)工件同軸固定的施工圖。其中，中間圓環(huán)機構(gòu)用于安裝電感式距離傳感器，64個傳感器在左右筒上方均對稱安裝，且左右側(cè)傳感器安裝起點與間隔均相同。在初始位置時，左右側(cè)傳感器所測距離差值為零。

圖1

圖2

為了更加清楚了解傳感器的安裝及測量過程，下面給出詳細的二維圖。圖3為剖視圖，可以看到傳感器被順序編號；圖3為任一編號對應的A、B兩個傳感器的詳細安裝與測量圖，A側(cè)傳感器測量值為XA，B側(cè)傳感器測量值為XB，故A、B所測距離差值為δ=XA-XB。

圖3

圖4

2 測量原理及流程圖

本例擬通過測量距離差來實現(xiàn)兩油罐的同軸固定，故先假定左側(cè)為“標準圓”，右側(cè)為“待移動圓”，只需移動右側(cè)圓與左側(cè)圓重合即可。為了盡可能高精度的實現(xiàn)圓的同軸性，這里采用逐次逼近法，即通過每次移動將最高距離差縮小為原來的1/10，直到所有距離差縮小到設(shè)定的范圍或是移動設(shè)定的次數(shù)。當然，這里的“移動”并非真實地對右側(cè)圓進行空間移動，只是程序內(nèi)部按照假定的移動進行計算而已。由于64對距離傳感器在空間圓周上均勻分布，故每個傳感器所測點在圓上的角度α均可求出；又油罐的半徑R和距離偏差δ已知，故可計算出待移動圓上64個測量點的坐標及角度。任一“待移動圓”上的點距“標準圓”圓心的長度為L=R+δ，進而求得該點的X坐標為：[L*cos(α),L*sin(α)]。

下面給出程序的流程圖,如圖5所示:

圖5

3 PLC中關(guān)鍵部分程序段

下面介紹PLC中程序的主要過程功能塊，以西門子S7-1200為例。

a）64對傳感器安裝角度的初始化部分：

b）為了將“待移動圓”與“標準圓”距離差降到設(shè)定值，需要將“待移動圓”移動多次，此處采用 WHILE…DO語句，反復執(zhí)行直至不滿足循環(huán)條件退出。

WHILE#step<"10.XY".MStep AND"10.XY".E>"10.XY".E_con DO

c）找出距離差最大值，并通過移動將此最大值降低為原來的1/10。每一次移動的偏移量以最大值為參考，通過最大值對應點的角度可將移動量分解為X分量與Y分量。下面為部分參考程序：

d）隨著X與Y坐標的移動，64個點相應的角度也發(fā)生變化。相應地，這兒需要求出移動后的新角度。下面為部分參考程序：

//若移動點在第一象限

//若移動點在第二象限

//若移動點在第三象限

//若移動點在第四象限

e）計算累計移動坐標量，并增加循環(huán)計算器：

［1］廖常初.S7-300/400 PLC應用教程.北京:機械工業(yè)出版社,2008(10):10.

［2］胡壽松.自動控制原理[M].6版.科學出版社,2013.

［3］蔡軼珩.逐次逼近線性規(guī)劃法:一種評定形狀誤差的新方法[J].北京工業(yè)大學學報,1999(3).