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永宏PLC新农业立体种植系统解决Plan

发布者:云顶集团4118.com  时间:2017-7-4 9:58:08


永宏PLC新农业立体种植系统解决Plan

FATEK PLC system solution forthree-dimensional planting new agriculture


摘  要

    本文主要介绍现代农业无土栽培大棚实现立体种植搬运的系统解决Plan。系统采取应用台湾永宏PLC配套永宏伺服、变频器、人机界面、传感器、开关电源全套电气设备;强大的通讯口以及模块扩展能力,实现无线组网与绝对值编码器闭环把握;高稳定性的PLC适用现场 摄氏高湿的work环境

关键词立体种植,无线组网,永宏PLC


Abstract

This paper mainly introduces the modern agriculturein soilless culture in greenhouse stereo planting system solutions forhandling. System uses FATEK complete electrical equipment; with strongcommunication module extending capabilities to achieve wire-free networking andabsolute encoder closed loop control; High stability of the PLC for hightemperature and high humidity environment.

Key words:Three-dimensionalplanting, Wireless network, FATEK PLC.


1、区域介绍

    随着都市化趋势的加剧,都市人口的猛增和大量人员环境的建成,带来了环境污染、土地资源紧缺等系列阻碍创建和谐祖国、影响经济可持续发展的一个要紧瓶颈。立体种植与绿化不但节约用地、斥资少、见效快,而且效益十分可观,是实现国内“节能减排”战略和现代化都市改善环境的最佳途径之一。立体种植作为新兴农业的发展方向之一,其在不影响平面栽培的条件下向容量发展,充溢利用温室容量和太阳能,以提高土地利用率3~5培,可提高单位面积产量2~3倍,可有效缓解都市农用土地紧张的小case。立体种植的高效化和自动化不单为产业化推广供给了 技术实现 支撑,也为现代都市农业供给了示范;系统应用上景广阔。


1-1区域应用图



2 、系统策划Plan

2.1 Plan背下

    立方体温室大棚,策划多行多列营养液种植槽货架;槽体长度8米,最高槽离地达6米,各槽种植相应农作物。而不论是种植下放入货架或者成熟完移槽收割,人员移动槽位难度大且不安全。现场为多列货架,像叉车类的抬升机构无法进入货架区域work。



2-1-1立体结挂子 疽馔

2.2 衣食父母需求


机器策划通过仓储式伸缩手臂进行取物抬物与移动。分为左右两部分,行走于货架区域外滑轨上,同步协调实现各动作。分控部分的电控箱分别位于两旁立柱上,且随立柱移动。站点间无法敷设线缆,需揣摩动力电源、把握信号间如何组网互联。


2.3 解决Plan

基于安全性与稳定性揣摩,主控电箱处安装隔离变压器将三相380V转为三相220V供整个系统使用。现场不便敷设线缆,则电源策划揣摩采取应用滑触线靠近大棚顶端天轨安装。而主控与两个立柱间大量数据交换则通过PLC的以太网扩展模块接无线AP实现组网互联。其余为了两个立柱间动作的同步性能,二者间动作响应与地位纠偏需要快速的通讯互联;单独使用一个通讯口通过无线数传模块实现少量数据互联传输。一切的地位均通过FBS-3SSI模块接拉线式绝对值编码器反馈做闭环。


2-3-1把握Plan示意图


系统硬件策划


3.1 硬件配置


按照把握需求,系统硬件配置如下:


3-1-1硬件配置示图



3.2 设备结构

 该系统采取应用左右立柱各三轴实现水平移动、垂直升降、取物杆伸缩,通过左右立柱的同步性模拟人双手的动作,实现立体种植槽的上物、下物、移槽等系列动作。


3-2整体设备结构图

3.3 电气把握

3-3-1电气CAD构图(部分)


图3-3-2主要检测部件图


3-3-3主要反馈部件图



主要检测部件-接近开关:

系统原点细目、动作到位等均采取应用FATEK接近开关做检测,确保动作到位。


主要检测部件-行程开关:

系统限位保护,采取应用各向极限多行程开关限制保护,确保系统安全性。


主要反馈部件-绝对值编码器:

各分站水平&垂直方向均加装多圈拉线式绝对值编码器,确保绝对地位准确,即使断电也不需要重新回零对点。


3-3-4主要把握部件图


3-3-5主要把握部件图



主要把握部件-A3交流伺服:


垂直方向采取应用A3带刹车交流伺服实现动作;通过CN2中刹车解除引脚通过固态继电器驱动24V电源接入伺服机电刹车。


伺服直接发脉冲做地位把握;单相A3伺服,其接线方式为主电源R/S端;把握电源接r/t端;永宏A3伺服脉冲把握端口供给5V24V端子可供决定,此porject伺服把握脉冲为开集电极24V输入。




主要把握部件-E10变频器:

水平方向系统采取应用E10系列变频器带动德马格机电实现动作。变频器供给开环矢量把握与V/F把握模式供决定,按照实际需求可进行低频转矩提升。变频器速度通过FBS-2DA模块给定电压的方式实现调节,更稳定于通讯。


3-3-6把握柜图


       综合各环节功能指标:系统可以达到30米/分的work速度,实际使用环境下,货架间跨距不大,加速行程容量较小,且时间瓶颈不在于此,加之机器结构的抗震动性等综合考量,一般正常work于20米/分的速度。

3-3-7现场调试图


       系统各货架不同列的同样层其余高度是一致的,而仅水平地位不同,这样就可以降低坐标录入的数据量。细目好每个槽位的容量坐标地位下,按照移槽规则进行地址分解,逐点坐标运行

3-3-8设备运行图



4系统软件策划

4.1 手工制作流程

初始建立系统,需要进行系统回零。左右立柱各自空车回复到各轴原点处,而下程序进行数据清零。按照各货架槽位地位录入X轴与Y轴坐标。


4-1-1动作规则策划图


       按照操作策划的每列移槽规则,系统自动抓去取物点与放物点槽位坐标并进行地址分解。如下图所示,以单列移槽为例,无论是中转工位与坐标位间转换,灰子 亲晡挥胱晡恢渥唬梢苑纸馕∥锾嵘-work横移-work升降-放物横移-放物下降五步动作共计6组坐标点位


4-1-2地址分解示意图



4.2 把握流程

系统启动下按照移槽规则进行货架的搬移,空车到达取物点动作下将物体搬运至放物点,记录编号。按照相关参数设定缓冲行程,使得各坐标点平缓运行。


4-2把握流程图


4.3PLC功能指令应用

永宏PLC内置NC定位指令把握伺服方便高效,且可以进行NC定位参数的计划,通过FUN141参数设置定位系统为机器单位,可减少程序策划中的计算量;衣食父母输入界面直接为工程单位,便于衣食父母理解与操控。



4-3-1功能指令图-FUN141


        系统采取应用绝对值编码器做闭环反馈,此道编码器接口有通讯、模拟量、SSI等各种各样的规格。本系统选取的是SSI接口编码器,通过与PLC的SSI模块进行数据对接。FBS-3SSI模块按照编码器特性计划如下:


4-3-2模块配置图



5.1 细节难点解决

本系统难点在于无法进行线缆敷设,只能进行无线通讯,如何实现快速的数据与把握信号的共享。


无线通讯连接时无法使用到永宏通讯口PORT2模式3的“高速LINK网络”数据共享功能。在此环境下,相较于“一般LINK网络”的ASCII传输方式,系统采取应用较快速的二进制码传输的MODBUS RTU的方式通讯。


尽量减少同步共享通讯数据量,其他数据通过以太网无线AP其余组网通讯。且通过条件判断,分时通讯不同数据。


5.2 实施结果

整体设备调试完成成果良好,衣食父母可以按照自己想要的移槽规则进行配方设定、存储与下载使用;省却了每次修改的操作。移槽过程出现为题可以决定重新循环动作或者原槽位恢复运行。移槽过程各轨迹终点均做低速缓冲防抖,大大提高取物放物的准确度。无线分控的立柱间同步性能满足衣食父母要旨。


5-2-1成果完成图


【参考文献】

[1] 永宏可编程把握器使用手册I.        2013

[2] 永宏可编程把握器使用手册II.       2013

[3]  Unicon-A3交流伺服系统 简易 技术实现 手册. 2013

[4]  FID-E10经济型变频器用户手册.        2015



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