定位控制方法、装置、可编程逻辑控制器及可读存储介质与流程

本发明涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种定位控制方法、装置、可编程逻辑控制器及可读存储介质。

背景技术：

随着电子机械的发展，人们对机械操作的准确性提出了更高的要求。可编程逻辑控制器（programmablelogiccontroller，plc）可以基于可移动设备的实时位置控制电机的启停。在变频器驱动电机带动可移动设备在运转定位的过程中，通过附在可移动设备上的编码器监测并反馈可移动设备的实际位置，当实际位置到达目标位置后，可编程逻辑控制器向变频器发送停止命令，由变频器控制电机停止运转并抱闸，使得可移动设备不再移动。

但是这种控制方式会产生一定的位置偏差，并且电机停止运转并抱闸的短暂期间会出现较大的震动。

技术实现要素：

本发明提供一种定位控制方法、装置、设备及可读存储介质，旨在提高设备定位的准确性的平稳性。

为实现上述目的，本发明提供一种定位控制方法，所述方法应用于可编程逻辑控制器，所述方法包括：

当可移动设备运转至减速窗口时，根据电机的最大运转频率和编码器上传的实时位置确定实时速度系数；

基于所述实时速度系数和所述最大运转频率确定实时目标运转频率；

将所述实时目标运转频率发送至变频器，以供所述变频器基于所述实时目标运转频率控制所述电机驱动所述可移动设备，直至所述可移动设备定位至所述目标位置。

可选地，所述当可移动设备运转至减速窗口时，根据电机的最大运转频率和编码器上传的实时位置确定实时速度系数的步骤之前还包括：

接收所述编码器上传的初始位置，基于所述初始位置和预先设定的目标位置确定目标减速距离；

将所述目标减速距离对应的窗口标记为所述减速窗口。

可选地，所述基于所述初始位置和预先设定的目标位置确定目标减速距离的步骤包括：

将所述初始位置与所述目标位置的距离确定为参考减速距离；

将所述参考减速距离与最大减速距离进行对比；

若所述参考减速距离大于或等于所述最大减速距离，则将所述最大减速距离确定为所述目标减速距离；

若所述参考减速距离小于所述最大减速距离，则将所述参考减速距离确定为所述目标减速距离。

可选地，所述将所述参考减速距离与最大减速距离进行对比的步骤之前还包括：

将所述电机的最大运转频率与预设减速系数的比值确定为所述最大减速距离。

可选地，所述根据电机的最大运转频率和编码器上传的实时位置确定实时速度系数的步骤包括：

基于所述编码器上传的所述实时位置与预先设定的目标位置确定实时减速距离；

计算所述最大运转频率与所述实时减速距离的比值，并确定所述比值的矫正值；

将所述矫正值的正弦值确定为所述实时速度系数。

可选地，所述基于所述实时速度系数和所述最大运转频率确定实时目标运转频率的步骤包括：

获得所述最大运转频率与所述实时速度系数的乘积，将所乘积标记为参考频率；

将所述参考频率与预设的最小运转频率进行对比；

若所述参考频率大于所述最小运转频率，则将所述参考频率确定为实时目标运转频率；

若所述参考频率小于或等于所述最小运转频率，则将所述最小运转频率确定为实时目标运转频率。

可选地，所述将所述实时目标运转频率发送至变频器的步骤之后还包括：

接收编码器上传的实际定位位置，计算所述实际定位位置与所述目标位置的偏差；

若所述偏差大于偏差阈值，则发出警示消息。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种定位控制装置，所述定位控制装置包括：

第一确定模块，用于当可移动设备运转至减速窗口时，根据电机的最大运转频率和编码器上传的实时位置确定实时速度系数；

第二确定模块，用于基于所述实时速度系数和所述最大运转频率确定实时目标运转频率；

发送确定模块，用于将所述实时目标运转频率发送至变频器，以供所述变频器基于所述实时目标运转频率控制所述电机驱动所述可移动设备，直至所述可移动设备定位至所述目标位置。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器包括处理器，存储器以及存储在所述存储器中的定位控制程序，所述定位控制程序被所述处理器运行时，实现如上所述的定位控制方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有定位控制程序，所述定位控制程序被处理器运行时实现如上所述定位控制方法的步骤。

相比现有技术，本发明提供一种定位控制方法、装置、可编程逻辑控制器及可读存储介质，该方法包括：当可移动设备运转至减速窗口时，根据电机的最大运转频率和编码器上传的实时位置确定实时速度系数；基于所述实时速度系数和所述最大运转频率确定实时目标运转频率；将所述实时目标运转频率发送至变频器，以供所述变频器基于所述实时目标运转频率控制所述电机驱动所述可移动设备，直至所述可移动设备定位至所述目标位置。由此，在减速窗口内根据实时位置确定实时减速系数，并确定对应的实时目标运转频率，使得可移动设备可以柔性减速，提高了设备定位的准确性的平稳性。

附图说明

图1是本发明各实施例涉及的可编程逻辑控制器的硬件结构示意图；

图2是本发明定位控制方法第一实施例的流程示意图；

图3是本发明定位控制方法第一实施例涉及的系统架构示意图；

图4是本发明定位控制方法第一实施例的一场景示意图；

图5是本发明定位控制方法第一实施例的二场景示意图

图6是本发明定位控制装置第一实施例的功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例主要涉及的可编程逻辑控制器采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

参照图1，图1是本发明各实施例涉及的可编程逻辑控制器的硬件结构示意图。本发明实施例中，可编程逻辑控制器可以包括处理器1001（例如中央处理器centralprocessingunit、cpu），通信总线1002，输入端口1003，输出端口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信；输入端口1003用于数据输入；输出端口1004用于数据输出，存储器1005可以是高速ram存储器，也可以是稳定的存储器（non-volatilememory），例如磁盘存储器，存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。本领域技术人员可以理解，图1中示出的硬件结构并不构成对本发明的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

继续参照图1，图1中作为一种可读可读存储介质的存储器1005可以包括操作系统、网络通信模块、应用程序模块以及定位控制程序。在图1中，网络通信模块主要用于连接服务器，与服务器进行数据通信；而处理器1001可以调用存储器1005中存储的定位控制程序，并执行本发明实施例提供的定位控制方法。

本发明实施例提供了一种定位控制方法。

参照图2，图2是本发明定位控制方法第一实施例的流程示意图。

本实施例中，所述定位控制方法应用于可编程逻辑控制器，所述方法包括：

步骤s101，当可移动设备运转至减速窗口时，根据电机的最大运转频率和编码器上传的实时位置确定实时速度系数；

本实施例中所述可移动设备是指可以移动至指定位置的整机设备或者机械设备中的可移动部件，例如机械手、起重机、大摆锤、移动托盘等。本实施例中，将所述可移动设备的移动范围标记为移动窗口，将所述可移动设备开始减速至停止的这一段范围标记为减速窗口，可以理解的，减速窗口是所述可移动窗口的一部分。

一般地，所述可编程逻辑控制器与相关部件配合运转，实现设备的精准定位。具体地，参照图3，图3是本发明定位控制方法第一实施例涉及的系统架构示意图。所述可编程逻辑控制器接收编码器反馈的实时位置，基于所述实时位置计算出目标运转频率并将目标运转频率发送至变频器，以供所述变频器基于所述目标运转频率控制电机运转，由所述电机驱动可移动设备运行。

所述步骤s101之前还包括：接收所述编码器上传的初始位置，基于所述初始位置和预先设定的目标位置确定目标减速距离；将所述目标减速距离对应的窗口标记为所述减速窗口。

具体地，在接收到定位指令后，将所述编码器当前上传的位置标记为初始位置，基于所述初始位置和预先设定的目标位置确定目标减速距离。

将所述初始位置与所述目标位置的距离确定为参考减速距离；将所述参考减速距离与最大减速距离进行对比；若所述参考减速距离大于或等于所述最大减速距离，则将所述最大减速距离确定为所述目标减速距离；若所述参考减速距离小于所述最大减速距离，则将所述参考减速距离确定为所述目标减速距离。

本实施例中，将最大减速距离对应的运行区间标记为减速窗口，也即如果获取待定位指令时，如果所述可移动设备已经位于所述减速窗口内，则将所述参考减速距离确定为所述目标减速距离；若所述可移动设备还未进入所述减速窗口，则将所述最大减速距离确定为所述目标减速距离。

进一步地，将所述电机的最大运转频率与预设减速系数的比值确定为所述最大减速距离。若减速距离过长，则会导致整个过程耗时较多，若减速距离过短，则难以达到平稳减速的目的。本实施例将最大运转频率与预设减速系数的比值确定为所述最大减速距离，也即最大减速距离=最大运转频率/预设减速系数。其中，所述预设减速系数可以根据需要设置，例如设置为100、150或200等。为了适应于各种类型的可移动设备，还可以设置补偿值，若有补偿值，则最大减速距离=最大运转频率/预设减速系数+补偿值。所述补偿值根据实际情况设置，例如将所述补偿值设置为5，10等。

具体地，所述步骤s101包括：

基于所述编码器上传的所述实时位置与预先设定的目标位置确定实时减速距离；计算所述最大运转频率与所述实时减速距离的比值，并确定所述比值的矫正值；将所述矫正值的正弦值确定为所述实时速度系数。

由于可移动设备一直在移动，所述编码器获得的实时位置也一直在更新，因此实时减速距离在不断减小。例如若所述可移动设备在上一个采样时间点的实时位置为+0.5m，若以0为目标位置，则对应的实时减速距离为0.5m;若当前采样时间点的实时位置为+0.4m，若以0为目标位置，则对应的实时减速距离为0.4m。可以理解地，每个电机都有由其自身性能决定的最大运转频率，若超出最大运转频率运行则可能会出现运行故障甚至直接烧坏电机。获取到所述电机的最大运行频率后，则计算所述最大运转频率与所述实时减速距离的比值，并将所述比值乘以预算矫正系数，获得对应的矫正值，并将所述矫正值的正弦值确定为所述实时速度系数。本实施例中，将所述矫正系数设置为1.57。在正弦函数中，1.57是圆心角90度半圆所对应的弧长保留两位小数点的值，因此1.57对应的弧长不到90°，所以sin1.57弧度不足1，约为0.999。

由此所述实时速度系数的计算公式可以表示为：

；

所述实时速度系数的范围在0-1之间，并且随着实时减速距离的变化而变化。在实际生产中，编码器上传的实时位置可能是正数也可能是负数，为了便于计算，可以对编码器上传的实时位置取绝对值后再计算实时减速距离。

当确定所述实时速度系数后，则执行步骤s102，基于所述实时速度系数和所述最大运转频率确定实时目标运转频率；

可以理解地，所述电机还设置有最小运转频率，电机在正常运行时，电机的实际频率在所述最大运行频率与最小运行频率之间。

在确定目标运转频率时，将所述最大运转频率与当前时刻的实时速度系数的乘积标记为参考频率，然后判断所述参考频率是否大于所述电机的最小运转频率，具体地，将所述参考频率与预设的最小运转频率进行对比，获得二者的大小比较结果；若比较结果是所述参考频率大于所述最小运转频率，则说明所述参考频率在所述电机正常运转的频率内，因此可以将所述参考频率确定为实时目标运转频率；若比较结果是所述参考频率小于或等于所述最小运转频率，则说明所述参考频率低于所述电机的最小运转频率，此时，若电机以该参考频率运转，则可能会导致电机的运行频率太低而使得电机发生故障，因此可以将所述最小运转频率确定为实时目标运转频率。

确定所述目标运转频率后，则执行所述步骤s103：将所述实时目标运转频率发送至变频器，以供所述变频器基于所述实时目标运转频率控制所述电机驱动所述可移动设备，直至所述可移动设备定位至所述目标位置。

将所述实时目标运转频率发送至控制所述电机的变频器，以供所述变频器基于所述实时目标运转频率控制所述电机运行，以驱动所述可移动设备，直到所述可移动设备定位至所述目标位置。并且在所述可移动设备在所述目标位置完成相关操作后，再控制所述可移动设备返回至初始位置或者执行下一个运转任务。

所述电机的运转频率在减速窗口内逐渐减小，对应的可移动设备的速度也是逐渐减小的。具体地，参照图4，图4是本发明定位控制方法第一实施例的一场景示意图。如图4所示，可移动设备在a点开始进入减速窗口，d点为预先设定的目标位置，c点表示电机运转频率达到最小运转频率，b1，b2，b3表示减速窗口内的多个过程点。图4清楚的表明：在减速窗口内，随着所述目标距离的减小，所述目标运转频率逐级减小。实现了柔性减速的目的。并且由于速度是逐渐小的，因此在停止时刻由于惯性导致的晃动会大大减小，极大的增加了可移动设备的平稳性。

进一步地，所述步骤s103之后还包括：接收编码器上传的实际定位位置，计算所述实际定位位置与所述目标位置的偏差；若所述偏差大于偏差阈值，则发出警示消息。当所述可移动设备被电机驱动运行并停止后，再次通过附在所述可移动设备上的编码器获得实际定位位置，并计算所述实际定位位置与所述目标位置的偏差，将所述偏差与预设的偏差阈值进行比较，若所述偏差大于偏差阈值，则发出警示消息，以供监控人员基于所述警示消息进行决策。

此外，在其它实施例中，若所述可编程逻辑控制器与所述变频器直接通讯异常，或者对于无通讯模块的变频器，则可以利用端子控制功能对变频器进行段速控制。具体地，将所述实时目标运转频率与预先设定的多个段速进行比较，若所述目标运转频率小于预设第一段速，则控制所述电机以预设第一段速运行；若所述目标运转频率大于或等于所述第一段速且小于预设第二段速，则控制所述电机以预设第二段速运行；若所述目标运转频率大于或等于所述第二段速且小于预设第三段速，则控制所述电机以预设第三段速运行。其中所述预设第一段速小于所述预设第二段速小于所述预设第三段速。

此外，所述定位控制方法还包括输出步骤，在各个运行阶段，输出当前运行参数、可移动设备的状态，具体地，参见图5，图5是本发明定位控制方法第一实施例的二场景示意图。如图5所示，所述可编程逻辑控制器输出的参数包括parameter_contorl（控制参数）；command_state（命令&状态）；parameter_position（位置记录）；encoder_value（编码器数值，也即实时位置）；dir1（表示正转）；dir2（表示反转）；out_speed1（表示端子控制的段速为第一预算段速）；out_speed2（表示端子控制的段速为第二预算段速）；speed（表示变频器输出的目标运转频率）。一般地，编码器获得的实际位置减去目标位置获得一个带正负符号的差值数据。这个差值数据若大于0，可以判定运转方向为正，dir1有信号输出；这个差值数据若是小于0，可以判定运转方向为负，dir2有信号输出。

本实施例基于上述方案，当可移动设备运转至减速窗口时，根据电机的最大运转频率和编码器上传的实时位置确定实时速度系数；基于所述实时速度系数和所述最大运转频率确定实时目标运转频率；将所述实时目标运转频率发送至变频器，以供所述变频器基于所述实时目标运转频率控制所述电机驱动所述可移动设备，直至所述可移动设备定位至所述目标位置。由此，在减速窗口内根据实时位置确定实时减速系数，并确定对应的实时目标运转频率，使得可移动设备可以柔性减速，提高了设备定位的准确性的平稳性。

此外，本实施例还提供一种定位控制装置。参照图6，图6为本发明定位控制装置第一实施例的功能模块示意图。

本实施例中，所述定位控制装置为虚拟装置，存储于图1所示的定位控制设备的存储器1005中，以实现定位控制程序的所有功能：用于当可移动设备运转至减速窗口时，根据电机的最大运转频率和编码器上传的实时位置确定实时速度系数；用于基于所述实时速度系数和所述最大运转频率确定实时目标运转频率；用于将所述实时目标运转频率发送至变频器，以供所述变频器基于所述实时目标运转频率控制所述电机驱动所述可移动设备，直至所述可移动设备定位至所述目标位置。

具体地，所述定位控制装置包括：

第一确定模块10，用于当可移动设备运转至减速窗口时，根据电机的最大运转频率和编码器上传的实时位置确定实时速度系数；

第二确定模块20，用于基于所述实时速度系数和所述最大运转频率确定实时目标运转频率；

发送确定模块30，用于将所述实时目标运转频率发送至变频器，以供所述变频器基于所述实时目标运转频率控制所述电机驱动所述可移动设备，直至所述可移动设备定位至所述目标位置。

进一步地，所述第一确定模块还用于：

接收所述编码器上传的初始位置，基于所述初始位置和预先设定的目标位置确定目标减速距离；

将所述目标减速距离对应的窗口标记为所述减速窗口。

进一步地，所述第一确定模块还用于：

将所述初始位置与所述目标位置的距离确定为参考减速距离；

将所述参考减速距离与最大减速距离进行对比；

若所述参考减速距离大于或等于所述最大减速距离，则将所述最大减速距离确定为所述目标减速距离；

若所述参考减速距离小于所述最大减速距离，则将所述参考减速距离确定为所述目标减速距离。

进一步地，所述第一确定模块还用于：

将所述电机的最大运转频率与预设减速系数的比值确定为所述最大减速距离。

进一步地，所述第一确定模块还用于：

基于所述编码器上传的所述实时位置与预先设定的目标位置确定实时减速距离；

计算所述最大运转频率与所述实时减速距离的比值，并确定所述比值的矫正值；

将所述矫正值的正弦值确定为所述实时速度系数。

进一步地，所述第一确定模块还用于：获得所述最大运转频率与所述实时速度系数的乘积，将所乘积标记为参考频率；

将所述参考频率与预设的最小运转频率进行对比；

若所述参考频率大于所述最小运转频率，则将所述参考频率确定为实时目标运转频率；

若所述参考频率小于或等于所述最小运转频率，则将所述最小运转频率确定为实时目标运转频率。

进一步地，所述第二确定模块还用于：

接收编码器上传的实际定位位置，计算所述实际定位位置与所述目标位置的偏差；

若所述偏差大于偏差阈值，则发出警示消息。

此外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有定位控制程序，所述定位控制程序被处理器运行时实现如上所述定位控制方法的步骤。

相比现有技术，本发明提出的一种定位控制方法、装置、可编程逻辑控制器及可读存储介质，该方法包括：当可移动设备运转至减速窗口时，根据电机的最大运转频率和编码器上传的实时位置确定实时速度系数；基于所述实时速度系数和所述最大运转频率确定实时目标运转频率；将所述实时目标运转频率发送至变频器，以供所述变频器基于所述实时目标运转频率控制所述电机驱动所述可移动设备，直至所述可移动设备定位至所述目标位置。由此，在减速窗口内根据实时位置确定实时减速系数，并确定对应的实时目标运转频率，使得可移动设备可以柔性减速，提高了设备定位的准确性的平稳性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个可读存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。