CPAC控制系統設計論文
1系統架構
�。茫校粒煤推渲幸粋�(gè)客戶(hù)端構成的銀行自動(dòng)化存取控制系統總體結構�？刂葡到y由上位機和下位機兩部分組成。上位機是計算機系統，包含控制中心計算機、客服端計算機及打印機、磁卡閱讀器與密碼鍵盤(pán)等配套設備；下位機是ＣＰＡＣ、端子板及存取機械手與取箱口所用的６個(gè)伺服電機及驅動(dòng)器。由于ＣＰＡＣ只能控制８個(gè)伺服電機，控制存取機械手與取箱口１已經(jīng)占用了６個(gè)接口，而一個(gè)取箱口遠遠不能滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。當取箱口數量超過(guò)一個(gè)后，用ＰＬＣ控制其余出箱口，ＰＬＣ與ＣＰＡＣ之間通過(guò)ＲＳ４８５總線(xiàn)通訊，由ＣＰＡＣ作為主控制器協(xié)調ＰＬＣ實(shí)現存取保管箱操作。整個(gè)系統工作在由交換機組建的星形局域網(wǎng)中，各部分之間基于ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議進(jìn)行通訊。
2控制系統設計
2.1控制過(guò)程安全機制
2.1.1限位
為避免因軟件錯誤或硬件故障導致的執行機構上的運行失控，保護硬件設備與操作人員的安全，在存取機械手與取箱口的每個(gè)控制軸上除了在導軌的兩端安裝有硬件限位塊外，還必須使用限位開(kāi)關(guān)來(lái)限制各軸的運動(dòng)范圍。軟限位與硬限位配合使用，可以有效地防止運動(dòng)部件跑出導軌。
2.1.2報警
當檢測到驅動(dòng)器報警信號以后，ＣＰＡＣ將關(guān)閉該軸的伺服使能，急停該軸的伺服電機，同時(shí)該軸報警觸發(fā)標志位置。程序中檢測到報警觸發(fā)標志位以后，將故障狀態(tài)報告控制中心，同時(shí)點(diǎn)亮報警燈并開(kāi)啟蜂鳴器，等待人工處理。
2.2運行速度的規劃
在本控制系統中，ＣＰＡＣ工作采用點(diǎn)位運動(dòng)模式。在運動(dòng)控制中，梯形速度曲線(xiàn)以耗能低、速度快、容易實(shí)現等優(yōu)點(diǎn)成為常用的速度控制曲線(xiàn)。其速度與加速度的變化曲線(xiàn)如圖３所示。然而由于梯形速度曲線(xiàn)采用線(xiàn)性加速方式，其對應的加速度曲線(xiàn)不連續，因此存在柔性沖擊，導致執行機構在運動(dòng)過(guò)程中的平穩性能差。為了既獲得平滑的加速度，又不失去梯形速度曲線(xiàn)的優(yōu)勢，將梯形速度曲線(xiàn)加以改進(jìn)得到Ｓ型速度曲線(xiàn)。Ｓ型速度曲線(xiàn)的運動(dòng)過(guò)程由加加速段、勻加速段、減加速段、勻速段、加減速段、勻減速段、減減速段組成。本控制系統采用該速度曲線(xiàn)作為存取機械手各軸的速度控制曲線(xiàn)，避免了柔性沖擊因素。Ｓ型速度曲線(xiàn)由ＣＰＡＣ通過(guò)設置各軸運動(dòng)參數中的平滑時(shí)間來(lái)實(shí)現。
2.3控制系統作業(yè)方式
在銀行保管箱自動(dòng)存取系統中，存取機械手執行任務(wù)時(shí)可以選擇單一作業(yè)方式或復合作業(yè)方式。單一作業(yè)方式是：存取機械手從原點(diǎn)位置出發(fā)運行到任務(wù)指定的保管箱位置，將保管箱取出并送到取箱口，客戶(hù)操作完成后從取箱口處把保管箱送回箱架，然后返回原點(diǎn)位置。復合作業(yè)方式是：存取機械手接收到一批存／取保管箱任務(wù)后，從原點(diǎn)位置出發(fā)運行到第一個(gè)任務(wù)指定的保管箱位置，將保管箱取出并送到取箱口，客戶(hù)操作完成后從取箱口處把保管箱送回箱架，之后存取機械手不返回原點(diǎn)，而是直接執行下一個(gè)任務(wù)，不斷循環(huán)直到完成所有任務(wù)。
2.4ＣＰＡＣ運動(dòng)控制
�。茫校粒玫倪\動(dòng)控制部分是整個(gè)軟件系統設計的核心部分。ＣＰＡＣ運動(dòng)控制軟件主要由系統初始化模塊、用戶(hù)界面模塊、運動(dòng)控制模塊、數據讀寫(xiě)模塊和網(wǎng)絡(luò )通信模塊組成。運動(dòng)控制程序首先調用系統初始化模塊，然后檢查有無(wú)故障，如果系統運行正常，則通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接控制中心，查詢(xún)ＣＰＡＣ的控制方式，如果為手動(dòng)模式，則進(jìn)入手動(dòng)模式運動(dòng)控制子程序，否則進(jìn)入自動(dòng)模式運動(dòng)控制子程序。用戶(hù)界面模塊為客戶(hù)提供登錄界面、圖形化的存／取保管箱命令，并顯示系統執行結果。運動(dòng)控制模塊通過(guò)在ＯｔｏＳｔｕｄｉｏ軟件中調用ＣＰＡＣ運動(dòng)控制庫ＧＵＣ－Ｘ００－ＴＰＸ．ｌｉｂ中的運動(dòng)控制函數執行以下功能：設置伺服電機的速度、加速度、移動(dòng)距離（脈沖數）；讀取光電開(kāi)關(guān)對應的.數字輸入口獲取光電開(kāi)關(guān)的觸發(fā)狀態(tài)；往數字輸出口寫(xiě)“１”、“０”來(lái)打開(kāi)、關(guān)閉電磁開(kāi)關(guān)。通過(guò)控制存取機械手、取箱口的執行機構、拉板以及拉勾的動(dòng)作，實(shí)現保管箱的自動(dòng)存取操作。數據讀寫(xiě)模塊通過(guò)ＲＳ４８５總線(xiàn)控制激光條形碼閱讀器，讀取條形碼掃描結果。網(wǎng)絡(luò )通信模塊使ＣＰＡＣ通過(guò)以太連接控制中心，接收控制中心的命令與保管箱在箱架中的位置數據，并返回運行結果與報警信息。
3結束語(yǔ)
基于ＣＰＡＣ設計的銀行全自動(dòng)保管箱控制系統，實(shí)現了保管箱的自動(dòng)存取與信息化管理，降低了銀行的管理與維護成本，為客戶(hù)提供了使用方便的保管箱業(yè)務(wù)，具有廣闊的應用前景。
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