传送控制策略范文

传送控制策略范文（精选6篇）

传送控制策略 第1篇

随着网络技术、通信技术和计算机技术的不断发展,通信网络支持的业务种类不断增加,对网络带宽的需求也越来越大。网络带宽的增长速度永远跟不上业务量的增长速度,不可能无限制地通过增加带宽的方法来改善网络服务质量[1]。而不同类型的传送业务在重要性、带宽需求和时间敏感性等方面具有不同的特性,用户对通信网络可管可控的要求越来越高。可管可控的通信网络与因特网不同,网络具有QoS保证机制,业务在网络内的传送和网络资源分配等都是可管理可控制的。在可管可控通信网络的研究中传送控制研究是它的重要组成部分。该文就基于MPLS通信网络进行可管可控传送控制研究。

1 传送控制工作原理

基于策略的MPLS通信网络的传送控制过程主要步骤如下:

① 用户终端通过接入控制服务将用户传送任务需求发送给传送控制服务。传送控制服务首先利用策略条件最大匹配算法进行业务优先级策略决策,如果能匹配上则执行步骤②,否则拒绝任务需求;

② 传送控制服务接着进行带宽策略决策。根据业务优先级策略决策和带宽策略决策结果以及该决策MPLS业务优先级的可用资源情况,判断该决策MPLS业务优先级能否满足决策结果要求,如果满足则执行步骤③,否则执行步骤④;

③ 向源和目的接入网关下发传送需求的配置策略,如果成功则修改该MPLS隧道上的业务的映射信息,否则拒绝任务需求;

④ 进行降级策略决策,如果决策结果为新建连接则执行步骤⑤,否则进行逐步降级处理执行步骤⑦;

⑤ 向资源管理服务下发MPLS连接动态配置信息,如果成功则执行步骤⑥,否则拒绝任务需求;

⑥ 向接入网关下发传送需求的配置策略,如果成功则接收任务需求,否则拒绝任务需求;

⑦ 进行逐步降级处理,判断降级处理能否满足传送任务需求要求,如果能则接收任务需求,否则拒绝任务需求。

2 体系结构

基于MPLS通信网络可管可控网络体系由网路层、服务层和应用层组成。网路层即MPLS通信核心网络,由接入网关、ATM交换机和路由器等设备组成。服务层由传送控制服务和资源管理服务组成[2]。应用层由多个接入网路组成,每个接入网路包括1个接入控制服务和多个用户终端。

MPLS通信核心网络支持区分服务的MPLS技术,保证IP业务在核心网传送过程的QoS[3]。

接入网关用于接入网与核心网的互连。接入网关用于业务流的识别、流量控制、区分服务标识添加、隧道封装和隧道解封装等,是策略执行设备,执行信息传送控制服务制定的相应策略,实现控制面的策略到业务数据流的映射[4]。

网络资源管理服务实现网络资源的监控和配置,与底层通信网络交互,获取网络拓扑、网络资源信息和工作状态等情况,向传送控制服务提供网络资源状态和网络能力。网络资源信息包括网络各节点的IP路由端口、路由表和MPLS连接等网络资源。其中MPLS连接资源及其状态信息为传送控制提供网络资源方面的决策依据。网络资源管理服务执行传送控制服务制定的资源配置策略,进行网络资源动态调配,实现应用信息的按需传送。

传送控制服务实现通信网络的传送控制。传送控制服务了解网络内所有注册用户的用户信息,包括接入网络位置。根据用户提出的抽象的端到端传送任务需求、网络QoS保证机制和网络资源情况对传送需求进行最终的接纳控制。对接纳的传送任务需求,制定信息传送控制策略,进行网络内端到端QoS路径选择,按照用户传送需求分配相应的网络资源,并控制接入网关对任务信息流的识别及与网络QoS资源的映射,实现信息自动按需传送控制功能,保证应用信息传送的端到端QoS。

接入控制服务实现网络对通过接入网关用户的接入控制。感知用户对网络的接入,提供用户注册和登录等功能,获取用户的网络接入位置信息以及其他与用户相关信息。

3 基于策略的传送控制技术与实现

3.1 传送控制技术

该通信网路支持业务优先级策略、带宽策略和降级策略3种策略。

3.1.1 业务优先级策略

为了提高业务优先级策略决策服务质量,该文提出策略条件最大匹配算法。该算法的核心思想是首先在规则库的策略输入中查找和用户输入的策略输入完全匹配的策略规则,如果找到则结束,否则将弱化用户输入的最后一项策略输入值,将其修改为不关心,再在规则库的策略输入中查找和用户输入的策略输入完全匹配的策略规则。如果找到则结束,否则将弱化用户输入的倒数第2项策略输入值并将最后一项的策略值赋值回来,再执行策略输入匹配。多次弱化条件直到找到相匹配的策略,规则结束;如果条件弱化到除最后一个策略输入条件外其他策略输入条件都为不关心仍在策略库中找不到与之相匹配的策略,则策略决策失败并提示不支持该策略输入条件。

用户输入的策略条件为,其中当i<j时ti的重要性大于tj的重要性。该输入的策略条件有可能在策略规则库中找到完全匹配的规则,也可能找不到,如果找不到则应该根据规则输入项的重要性去弱化某项,故需要弱化处理。将输入的策略弱化后得到的(2n-1)×n输入策略矩阵如下:

策略规则矩阵:其中前n列为策略输入条件项,最后一列为策略决策输出项。

该算法不但提高了策略决策的成功率,而且还具有良好的扩展性。因为用户策略决策输入条件的个数容易变化,尽管策略输入条件发生了变化,但该算法模型完全能适应需求变化,不需要任何修改。

业务优先级策略是根据用户提交的传送需求中的业务类型、业务重要性和用户类型信息决策该用户需求映射到哪个MPLS优先级连接上。业务优先级策略输入为业务类型、业务重要性和用户类型,输出为MPLS连接优先级。其中业务类型为生存信息、时间敏感信息和计划信息3种;业务重要性分为重要和一般2种;用户类型为重要用户和一般用户2种用户。QoS保证优先级为QoS保证优先级4、QoS保证优先级3、QoS保证优先级2、QoS保证优先级1和QoS保证优先级0(LSP)5种。

将业务优先级策略规则数值化后得到的规则矩阵如下:

其中矩阵中左边的3列表示业务优先级策略的输入项,第1列为业务类型,第2列为业务重要性,第3列为用户类型,第4列为策略输出项。业务类型列中,1表示生存信息;2表示时间敏感信息;3表示计划信息。业务重要性列中,0表示不关心;1表示重要;2表示一般。用户类型列中,0表示不关心;1表示重要用户;2表示一般用户。策略输出项劣中,4表示MPLS TE最高优先级;3表示MPLS TE高级优先级;2表示MPLS TE中级优先级;1表示MPLS TE低级优先级;0表示MPLS LSP。

3.1.2 带宽策略

带宽策略决策与业务类型和任务传送需求中用户提出的带宽有关,如果业务类型为生存信息时,应优先保证一定固定的带宽,否则为用户申请带宽。带宽策略规则如表1所示。

3.1.3 降级策略

当业务优先级策略决策的策略输出的MPLS连接优先级上可用带宽不能满足带宽决策策略的输出结果带宽时,需要进行降级策略决策,它是在业务优先级决策策略的基础上执行的,降级策略规则如表2所示。

3.2 传送控制试验网络

基于策略的MPLS通信网络传送控制实验网络由1个MPLS通信核心网络、1个传送控制服务、1个资源管理服务和2个接入网络组成。MPLS通信核心网络由3台ATM交换机和2台接入网关组成。每个接入网络包括1个接入控制服务和若干个用户组成,传送控制实验网络拓扑图如图1所示。

用户在未提交任务传送需求前用户11(193.101.5.11)和用户21(193.102.5.11)之间可用带宽为0 Mbps,即图2中100 s到27.5 s时间之间所示的区域,这时它们之间是不能进行业务信息传送的。

用户提交传送任务需求后,传送控制服务首先从用户提交的传送任务需求信息中提取业务类型、业务重要性和用户类型信息形成业务优先级策略输入条件向量2,2,1,如果采用完全匹配算法则在策略决策规则M3矩阵中匹配不成功,不能进行策略决策,而采用策略条件最大匹配算法则可以弱化处理条件2次后匹配成功,最终能与M3矩阵的第4行2,0,1,2匹配,策略输出为2即MPLS TE中级优先级。传送控制服务接着进行带宽策略决策,决策结果为4 Mbps。根据业务优先级策略决策和带宽策略决策结果以及接入网关1与接入网关2之间MPLS TE中级优先级的可用资源情况进行决策,如果满足带宽决策结果的带宽要求则传送控制向接入网关下发业务配置参数,否则进行降级处理。在该试验环境中,接入网关1与接入网关2之间MPLSTE中级优先级的可用带宽是满足4 Mbps带宽要求的,故传送控制服务向接入网关下发在用户11和用户21之间建立4 Mbps带宽的业务配置参数。这样在用户11(193.101.5.11)和用户21(193.102.5.11)之间可用带宽为4 Mbps。

3.3 检测结果分析

实验过程通过AX/4000软件检测得到结果如图2所示。

在接入网络1中用户11(IP为193.101.5.11)没有传送任务之前,接入网络1中用户11与接入网络2中用户21(IP为193.102.5.11)之间可用带宽为0,即它们之间是不能进行业务信息传送的。当接入网络1中用户11通过接入控制服务1向接入网络2的用户21提交传送任务需求决策如表3所示,通过传送控制策略决策后接入网络1中的用户11和接入网络2中的用户21之间可用带宽就为4 Mbps,它们之间就可以进行传送业务信息了,即图2中第27.5~0 s之间所示的区域。在当前实验环境下用户传送任务需求的传送控制决策用时为3~5 s之间。

4 结束语

在MPLS通信网络传送控制研究中提出一种策略条件最大匹配算法,该算法在策略条件不能完全匹配的情况下,通过弱化某些策略输入项值,达到完全匹配目的。它提高了策略决策成功率和传送控制服务质量。实验表明基于策略的MPLS通信网络的传送控制技术可行、高效。

摘要：分析了基于多协议标记交换(MPLS)可管可控网络的体系结构。论述了业务优先级策略、带宽策略和降级策略3种传送控制支持的策略。提出了用于业务优先级策略的策略条件最大匹配算法。对基于策略的MPLS通信网络的传送控制工作原理进行了阐述,并进行了实验验证。实验证明基于策略的MPLS通信网络传送控制方法可行、有效。

关键词：业务优先级策略,降级策略,策略条件最大匹配算法,MPLS通信网络

参考文献

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[3]姚玉坤,刘合武.IntServ与DiffServ在Vo IP QoS中的应用分析[J].计算机与数字工程,2007(4):55-58.

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[5]刘念伯,刘明,吴磊,等.一种在MPLS网络中提供单流QoS保障的区分服务标记方法[J].计算机应用研究,2010,27(4):1422-1426.

分组传送网QoS部署策略研究 第2篇

业务的IP化是网络发展的一个必然趋势[1], 面对网络和业务快速IP化进程, 通信运营商急需一张传送网满足IP化+TDM业务统一承载。同时全业务运营战略中, 有线业务多以IP为主, 以刚性管道为主要技术特征的MSTP网络面对居高不下的带宽需求, 逐渐捉襟见肘。为降低CAPEX和OPEX, 提高带宽利用率, 并配合即将开始的LTE规模实验, 移动运营商开始率先采用完全基于分组内核的PTN网络作为下一代基站回传网络。

PTN网络在继承了传统IP承载网QOS技术体征的一些精华的同时, 也开发出了适合自身技术体系架构的QOS策略。在PTN网络的实际应用当中, 如何改变传统的IP承载网的“尽力而为”特性或者粗犷式的拥塞管理模式以及针对现网具体的业务QOS方案的制定策略都成了现阶段运营商关注的重点对象。

本文将结合上海移动在网业务的具体情况, 对各类业务特性进行分析, 并提出一种适合上海移动PTN网络的Qo S策略部署方案。

2 上海移动PTN网络承载业务Qo S配置分析

当前上海移动PTN网络承载的业务主要包括2G基站业务、3G基站业务、LTE业务、大客户专线业务、WLAN无线上网业务以OLT业务。全业务运营环境下, PTN的建设应统筹兼顾IP城域网、PON网络以及MSTP网络的发展, PTN的相关设计规划也应兼顾到与这些网络的衔接和融合[2]。

建议在网络边缘 (接近用户和业务源) 做流分类, 以减少后期分类的复杂度, 在汇聚层以上设备只做简单流分类, 以降低设备处理负担[3]。接下来对上海移动所承载业务的Qo S配置进行分析。

2.1 2G基站业务、3G基站业务以及大客户专线业务

2G基站业务、3G基站业务以及大客户专线业务为传统业务, 其占据全网业务配比中的很大一部分, 同时也是上海移动营业收入的重要组成部分。因此, 上述业务对上海移动而言有着举足轻重的作用, 在业务质量保证, 服务等级上应有相当的优先权。

大客户业务和基站业务对传送网的要求是面向连接和电信级服务, 故必具备端到端的业务管理和保护能力[4]。

在进行PTN网络的Qo S设置策略部署时, 需要对2G基站业务、3G基站业务以及大客户专线业务的带宽做带宽保证处理, 即PIR=CIR。这样, 在任何突发情况下, 只要有可利用的带宽存在, 承载业务为2G基站业务、3G基站业务以及大客户专线业务, 其带宽将得到刚性保证, 永不被侵占。

这样的配置方式保证了上述三类业务电路承载于PTN网络时, 其带宽性能和SDH (所有业务为刚性带宽) 相比不会有任何下降, 从而保证了用户的体验感。

2.2 LTE业务

LTE业务即4G网络业务, 目前处于试商用阶段, 相关的参数配置尚处于理论研究或是实验阶段, 上海移动可以结合自身网络资源情况进行相关配置。

当前, 上海移动为LTE业务配置CIR和PIR, 且PIR>CIR, CIR=80M, PIR=300M。即保证带宽为80M, 峰值带宽为300M。其中的80M作为刚性带宽, 任何情况下都不可能被侵占, 这主要用于传送语音或是视频通话等实时业务;峰值带宽为300M, 在空闲时刻可以达到, 但一旦有其他高等级业务需要通过时, 这些带宽是不能保证的, 这类带宽主要用于下载, 视频缓存等非实时业务。

2.3 WLAN业务

WLAN业务即无线局域网业务, 其主要目的是为了满足非3G用户的高速上网需求。

WLAN网络的特点是分布广, 同一站点 (即AP) 接入用户多, 且一般用户一旦接入, 会连接相当长一段时间, 不会在不同AP之间切换;同时, WLAN网络的流量不稳定, 突发性强, 如某商业区有一热点, 白天用户接入量很大, 可能出现流量井喷, 而到了晚上, 商业区基本没人, 该AP流量几乎为0。而AP主要安置于各类闹事区, 流量情况都极为类似。

针对上述情况, 对于WLAN业务如果保证带宽的话, 非工作时段的带宽都将白白浪费, 因此设置WLAN业务的带宽都为尽力而为的方式, 即CIR=0, 只有PIR, 高峰时期可以抢占其他非重要业务的带宽, 但是WLAN业务本身没有带宽保证。

2.4 OLT业务

OLT业务即PTN下联GPON系统承载业务, 在汇聚层机房内, OLT设备和PTN设备UNI端口连接, GPON系统末端的ONT或是ONU设备连接客户设备, OLT设备起到收敛所有下挂终端设备的作用。

GPON系统因其分光系统为无源器件, 部署方便, 终端设备可以延伸至各种环境, 满足不同种类用户的需求, 承载业务多样性使得无法将OLT业务归为单一种类。OLT上通过的业务网可能是大客户, 也可以能WLAN, 或者是家庭上网用户, 设置Qo S策略时需要根据具体承载的业务类型采用相应的策略, 承载的是多种混合业务时, 则需要通过ACL规则把不同的业务分开。

3 PTN网络的Qo S部署案例分析

PTN的最终目标是为全业务运营服务的, 因此全业务环境下的Qo S部署策略就显得非常重要[5]。

在上海移动近期业务规划中, 2G基站业务、3G基站业务、大客户业务以及LTE业务将占据主要位置, 因此, 可以进行简单的案例模型分析, 主要讨论上述四种典型业务的Qo S级别及配置, 连接情况如图1所示。

PE1节点共有四种业务接入, 各类业务所配置的端口以及该业务的需求为:端口1承载LTE基站, CIR=80M, PIR=300M;端口2承载3G基站, CIR=10M;端口3承载2G基站, CIR=6M;端口4承载大客户业务, CIR=10M。对不同业务的Qo S设置可以在以下步骤进行。

3.1 优先级分类———IPHB

IPHB涉及到的网元如图2所示。

在PE1网元, 可以为不同的业务配置不同的IPHB模板:

(1) 把IPHB1绑定到端口1, 则把LTE的高优先级业务映射到EF队列, 低优先级业务全部放到AF1。这样确保LTE基站的高优先级业务进EF队列, 保证时延。

(2) 把IPHB2绑定到端口2 (3G基站) 、端口3 (2G基站) 和端口4 (大客户) , 对这些业务不再区分用户优先级, 全部固定映射成EF。

3.2 PW限速

PW限速涉及到的网元如图3所示。

对于PW限速, 该项工作主要在PE1网元上完成。在PE1上对PW进行限速, 主要目的是为了给业务着色和计算CAC。进行相关设置为:LTE业务承载于PW1, CIR=80M, PIR=300M;3G业务承载于PW2, CIR=PIR=10M;2G业务承载于PW3, CIR=PIR=6M;大客户业务承载于PW4, CIR=PIR=10M。

在业务配置过程中, PW、LSP均采用管道模式。

3.3 EXP PHB

EXP PHB涉及到的网元如图4所示。

在此处进行配置时需要把颜色信息带到中间P节点以及远端PE, 因此需要进行EXP的PHB表配置。EXP的IPHB和OPHB配置一样, 并且是全局配置, 不需绑定到端口。

EXP的IPHB和OPHB的配置情况如表1-2所示。

3.4 LTE业务的桥节点Qo S

LTE业务桥节点的Qo S设置涉及网元如图5所示。

对于LTE业务, 在桥接点业务需要终结, 因此L2VPN的Qo S信息和L3VPN之间如何互相映射需要考虑, 有两种方式:

(1) L2VPN和L3VPN之间的LSP EXP直接映射。

(2) 桥节点终结L2VPN业务, 同时也终结L2VPN的Qo S信息, 然后上三层的时候再依据用户的三层信息重新做染色、限速、入队等操作, 重新生成L3VPN所需的Qo S信息。

对于以上两种方式进行比较, 可以发现方式一部署简单, 用户端到端部署Qo S, 不需要考虑中间桥节点的处理, 对于新增业务的网管配置、今后的性能维护以及故障处理都提供了极大便利。因此, 建议用方式一实现LTE业务的桥节点Qo S设置。

3.5 案例分析

上述案例为上海移动典型接入网网元的业务载配置分析, 为一抽象模型。具体到现网部署时要考虑具体的用户业务需求, 网络资源条件, 机房环境等进行规划。

接下来对上述典型案例进行简单的分析。

(1) 通过该方案的设置, 可以严格保证2G基站、3G基站、大客户业务性能稳定, 带宽和时延等参数属性不会受其他应急业务的突然加入或是网络环境突然改变的影响。

(2) 由于对LTE业务中承载的具体业务进行了分类, 通过此方案可以严格保证LTE基站中的高优先级业务带宽和时延, 比如信令和语音等实时性要求非常高的业务。

(3) 由于采用了PW限速, 通过颜色来保证各基站的CIR带宽, 基站之间的公平性较好, 公平性部署需要依赖CAC连接接纳控制功能 (即超过CIR的变成黄色, 在本点将被染色为AF12;下游拥塞控制操作时保证黄色优先丢弃从而确保公平算法切实可行) 。

(4) 相对于HQo S, 此方案的优先级粒度相对较粗。例如对于LTE业务, 只能分高低优先级两类, 高优先级 (比如语音、信令) 进EF队列, 低优先级 (流媒体、上网等) 进AF队列, 无法再精细地区分出流媒体、上网等业务。但这在LTE业务刚开始入网运行的初级阶段已经可以满足使用需求, 随着今后业务发展和种类增加, 需要使用其他方案对LTE中的各类业务进行更精细的区分和设施, 更好地完成业务区分服务。

(5) 在规划PTN网络的Qo S时, 要确保有足够的带宽资源确保服务等级的高等级业务可以顺利传递, 避免竞争问题。例如:若EF流量大于CIR, 会出现该类EF的EIR报文在本节点按照黄色报文处理, 但到下游后仍然是EF;若全网部署了CAC, 那么这部分的EIR流量将和其他正常的CIR流量进行带宽竞争。

4 PTN网络Qo S部署策略说明

在对PTN网络进行Qo S配置时, 对于调度策略以及拥塞控制统一采用SP方式进行队列调度, 并且统一采用WRED算法进行拥塞控制。同时, 所有业务限速均在PW业务颗粒上进行限速处理。

4.1 总体部署实现情况

对于PTN网络承载业务的Qo S设置, 大体可以分9种情况表示, 具体如表3所示。

对于表中9个场景, 如前所述, 丢弃策略采用WRED算法, 调度策略采用SP算法, 该算法组合对9种场景都适用。

对于LTE业务, 如果信任业务自身所带的COS, 可将COS值为5~7的映射为EF, 0~4的映射为AF1, 如场景2、3;如果信任DSCP (与SGW对接场景) , 可将DSCP值为0~45的映射为AF1, 46~63的映射为EF, 如场景5、6。

家客OLT业务一般按BE进行映射, 如场景7, 配置与WLAN相同, 即尽力而为的配置方式, 业务质量无保障;如果大客户OLT也区分CIR、PIR, 如场景8、9, 可以按照类似LTE业务的方式进行映射, 即具体情况具体分析, 高等级的业务可能采用EF, 等级稍低的可以采用AF1。一般大客户等级都较高, 故使用BE的可能性不大。

4.2 优先级映射以及管道模式配置要求

PTN网络承载典型业务的模型如图6所示。

在图6中, 网元A、网元C为PE节点, 网元B为P节点。

接下来按2G (3G、大客户业务因处理方式与2G基站业务相同, 故不作另外的专门讨论) 、LTE、WLAN、CES这4种业务进行说明, 上述四类业务分别对应于网元UNI侧的端口2、端口3、端口4、端口5, 其它几个端口为NNI侧端口。

接下来对优先级映射方案进行说明, 如图7所示。

(1) 大客户、2G、3G业务因高优先级和保证带宽的需求, 统一映射到EF队列。

(2) LTE的高优先级业务 (cos值为5~7的是高优先级) 映射到EF队列, 这样可以保证高优先级业务的时延, 其他低优先级业务进统一进一个AF队列。

(3) 在AF队列内有颜色区分, 绿色表示CIR部分带宽 (80M) , 黄色表示EIR部分带宽, 部署WRED策略, 在队列拥塞时黄色优先丢。通过保证绿色业务来保证每基站的CIR带宽。

(4) WLAN业务优先级较低, 无带宽保证, 统一映射到BE队列。

(5) Qo S设置过程中的所有限速统一针对PW进行限速。

综上所述, 优先级映射以及管道模式配置流程及规则简单来说可以大致分为三个步骤:

(1) 制定/修改各类PHB/ACL/DS规则, 即修改相关PHB或是DS域的模板。

(2) 应用各类规则, 即设置UNI端口DSCP的IPHB以及NNI端口EXP的PPHB。

(3) 设置业务/TUNNEL管道模式, 根据目前运行业务来看, 隧道和业务 (L2VPN/L3VPN) 的部署都采用继承模式, 只在个别3G、大客户都要求EF的业务模式下采用指定优先级。

Qo S从本质上来说如果网络轻载, 配置与否对业务的影响不明显, 且需要PTN业务在全程部署, 势必会造成大量的配置工作。但当峰值流量超过带宽45%时, 就要考虑部署Qo S, 后期安排相关的环路扩容。建议Qo S部署在汇聚层及以下, 汇聚层以上还是通过日常的端口检测优先保障足够的传输容量来避免使用Qo S[6]。

5 结束语

Qo S的全面部署, 对将来在城域网开展新业务也提出了新的要求。新业务的开展, 必然会带来新的流量变化, 在需要时可能会要求调整相应部署策略, 重设流量所经过节点的Qo S参数, 以不影响原有业务的Qo S保证。这对网络规划、施工建设、资源调度、数据配置以及运行维护, 整条传输专业线都提出了更高的要求。

参考文献

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[5]陈明华, 梅仪国, 陈炜, 等.PTN QoS部署策略及演进分析[J].电信技术, 2011 (7) :25-27.

例谈传送带问题的解决策略 第3篇

一、水平放置运行的传送带问题

首先是要对放在传送带上的物体进行受力分析, 分清物体所受的摩擦力是阻力还是动力;其次是对物体进行运动状态分析.

1.把物体无初速地放到运行的传送带上时, 由于受传送带滑动摩擦力作用做匀加速直线运动, 当其速度与传送带速度相等时, 摩擦力变为零, 物体做匀速直线运动.

例1如图1所示, 一平直的传送带以速度v=2m/s做匀速直线运动, 传送带把A处的物体运送到B处, A、B相距L=10m.从A处把物体无初速地放到传送带上, 经时间t=6s能传送到B处, 求: (1) 物体运动的加速度多大? (2) 欲用最短时间把物体从A处传到B处, 传送带的运行速度至少多大?

解析: (1) 此题首先分析物体在0～6s内的运动情况, 然后作出判断.假设物体在A、B间一直做加速运动, 到达B处时速度刚好和传送带速度相同, 则平均速度而实际的平均速度则v1

由 (1) (2) 得a=1m/s2

(2) 先分析什么情况下时间最短, 由 (1) (2) 式得时t最小, 即传送带速度时把物体从A处传到B处时用时最短.

2.物体以一定速度同向滑上运行传送带时, 设物体速度为v0, 传送带速度为v. (1) 当v0v时, 物体受与传送带运动反向的滑动摩擦力作用做匀减速运动, 后做匀速直线运动.

二、倾斜放置运行的传送带问题

处理这类问题可以结合斜面问题进行分析, 同样是先对物体进行受力分析, 判断摩擦力的方向是关键, 正确理解题意和挖掘题中隐含条件是解决这类问题的切入点和突破口.

例2如图2、3所示, 与水平面夹角均为θ的倾斜传送带以速度v做匀速直线运动, 把一个物体无初速地放到传送带的A点, 设物体与传送带间的动摩擦因数为μ, 试分析物体的运动情况.

传送控制策略 第4篇

传送型辊道的特点是:辊道按一定数量的辊子分组，每组多根辊子由一个变频器拖动，运行时速度一致;各组辊道之间设置激光检测器，板坯经过时激光检测器触发信号跳变，作为板坯位置的反馈。一般来说，每组辊道的长度大于运送板坯的长度，不会出现板坯横跨两组以上辊道的情况。

传送型辊道的功能主要是进行板坯运送，当板坯到达目标辊道时停止。在控制上，每一组辊道一般只允许一块板坯“占有”，多组辊道上的多块板坯在运送时能够自动排队和信息跟踪;辊道一般有两种固定速度，正常传送时以高速运行，需要排队等待或停止前以低速运行;另外，辊道可以正反双向运行。

1 所需参数

为了建立控制算法，我们需要把控制对象根据控制要求进行逻辑抽象。在一般的板坯库设计中，中部是叠放板坯的空场，两侧有多组辊道组成的传送辊道区域。传送辊道的每一组都可以停留一块板坯，等待运送、上线或者下线指令。由此可以看出，工艺要求的板坯位置可以由固定的辊道位置来区别。为此，我们提出了基于“板坯-辊道相对位置”的控制算法。

1.1 板坯-辊道相对位置

如果我们将相邻的三组辊道用A1,A2,A3表示，定义向右为传送的正方向，那么对于中间的A2辊道(如图1所示)，我们定义了以下5种状态。a状态:板坯完全位于A2辊道上，无检测器灯亮起;b状态:板坯位于A2和A3辊道之间，A2和A3辊道间检测器灯亮起;c状态:板坯位于A1和A2辊道之间，A1和A2辊道间检测器灯亮起;d状态:无板坯，无检测器灯亮起;err状态:非a,b,c,d任一状态。例如，两块板坯同时处于A2，两端检测器灯同时亮起。

以上5种状态包括了辊道和板坯位置的所有情况。由这个定义可以看出，辊道的每种状态实际上包括了板坯具体位置的一个范围;另外，在A1辊道的b状态和A2辊道的c状态下，板坯实际上是在同一个位置，只是辊道本体不同。

根据定义，一旦规定了正方向，我们只用检测器信号就可以判断辊道的状态，而与辊道本身的运行无关。需要指出的是，在辊道的a状态和d状态检测器灯都不会亮起，这时需要在程序中用信号沿检测做一个辅助判断。当经历一个检测器信号完整上升沿或下降沿时，配合辊道运行方向，可以判断辊道是否有板坯进入或者送出，以区别a状态和d状态。

1.2 辊道速度

工艺要求的“板坯到达指定辊道停止”，只要板坯位于A2辊道a状态即可，更详细的位置就可以不再考虑了，吊车可以在这个范围内进行正常工作。因此在辊道的变频器内设置停止斜坡曲线，使板坯在可接受的范围内停止，就完全能够满足工艺要求了。前面提到辊道有2种固定的运行速度，加上方向信息，即4个固定速度。为了便于表示，这里我们分别用F1s和F2s表示前进慢速和前进快速;B1s和B2s表示后退慢速和后退快速。另外，用STOP表示停止。

1.3 板坯信息

板坯信息包括板坯尺寸、质量、编号、起始地和目的地等，在控制中要求实时跟踪。这里我们利用辊道状态进行信息传送。在系统内为每一组辊道建立一个独立的存储区域，假设正方向运行，当该组辊道由d状态变为c状态时，表明有板坯由前一组辊道进入，那么控制程序自动将前一组辊道所存储的板坯数据复制到现有辊道。同理，反向时，当辊道状态由d变为b的时候，表明板坯由后一组辊道进入该辊道，程序则自动将后一组辊道的板坯信息复制到现有辊道。当辊道状态持续为d一段时间的时候，表明此辊道处于空闲，程序自动将辊道上的板坯信息清除。这样，当板坯在辊道上运行时，板坯数据就会自动传递，而且也只依赖于辊道的状态。

如果当前辊道为An，那么An辊道的运行速度Vn显然和相邻的前一组An+1辊道的状态和速度有关。另外，在辊道高速运行时，考虑到板坯质量大，惯性也大，减速滑行距离比较长，如果仅参考前方An+1辊道的状态和速度，有可能在间隙很小的情况时出现撞坯，因此在辊道高速运行时，前方第2组An+2辊道的状态和速度也将作为Vn判断的参考条件。同样，反向运行时，An-1和An-2的状态和速度是Vn判断的必要条件。由此可见，An辊道的运行速度Vn，只受到前后4组辊道的状态和速度影响，与更远的辊道无关。

板坯的目的地，是控制辊道进行传送需要的唯一最终条件。与上文分析相似，我们在区分运送目的地时，假设An辊道上的板坯目的地是本身，记为self;如果板坯目的地是An+1，记为1fwd;如果板坯目的地是An+2以及以后的辊道，记为2fwd。同理，反向时，板坯目的地是An-1，记为1bwd;如果板坯目的地是An-2以及以前的辊道，记为2bwd。在具体程序处理时，板坯信息中包含了该板坯的目的地，我们将该信息抽出，将板坯目的地用整数表示，那么判断目的地时，只需进行简单的整数大小比较就可以得到需要的标记了。因为板坯信息能够自动传递，因此这些标记也能够根据实时情况自动传递和刷新。

2 逻辑表达式

我们的最终目的是根据上述控制所需的所有参数，给出变频器的5种运行速度。根据前面的分析，我们将当前辊道的状态和速度与前后4组辊道的状态和速度进行逻辑组合，即可得到当前辊道运行速度的所有情况。根据这些组合进行分类和化简，即可得到一定条件下的辊道运行速度。由于前面提到的所有参数都是逻辑量的形式，因此输出给变频器的速度参数，也可以先以逻辑量的形式进行计算，转换成数值后再传送给变频器。

以An辊道速度Vn为控制对象，我们提出的逻辑运算式如下:

上述式中，T为辊道状态相应信息的数值表示;“+”为逻辑“或”;“·”为逻辑“与”;上标“—”为逻辑“非”。

上述逻辑式进行了必要的合并和化简后的结果。可以看到，这5个逻辑表达式是“互斥”的，而这5个逻辑表达式包括了An辊道需要的所有5种速度，因此任何情况下，左侧的5个控制结论有且只有一个成立，An辊道总是处于一个明确的控制状态下。当遇到某种不存在的情况时(例如开始的第1组辊道A1，不会存在c状态)，只需将表达式中的相应项“置0”即可。

3 有效性分析

为了验证算法的有效性，我们用一个简单的例子分析一下算法的控制效果。假设某个时间，连续的5组辊道出现了如图2所示的情况。图中，单箭头表示辊道低速运行;鱼尾箭头表示高速运行。

在图2中的1/7时刻，有两块板坯处于辊道上，板坯1的位置在A5与A6之间，目的地是A7;板坯2位于A3和A4之间，目的地是A6。

按照时间顺序，我们分析一下各个典型状态的控制结果:

(1)板坯1位于A5和A6之间，A7是空闲状态，参照前面列出的通式，A5,A6以及A7辊道符合高速前进的条件，图中用鱼尾箭头表示。板坯2位于A3和A4之间，前方A5和A6均被板坯占有，参照通式，A3和A4符合低速向前的条件，图中以单箭头表示。

(2)此时板坯1仍位于A5和A6辊道之间，A5,A6,A7继续高速前进。板坯2已经完全进入A4，参照通式，由于A5被板坯1占有，A4符合停止条件，因此A4停止运行。

(3)当板坯1完全进入A6后，A5已经空闲，因此A4可以继续运行。参照通式，此时A4,A5,A6,A7全部高速前进。

(4)当板坯1位于A6和A7之间时，根据通式，板坯1的目标是A7，因此A6和A7低速运行，准备停止。板坯2此时到达A4和A5之间，由于A6被占有，因此A4和A5同样也低速运行。

(5)板坯1到达A7，停止。板坯2仍处于A4和A5之间，但由于A6已经空闲，所以A4,A5,A6高速向前。

(6)板坯2到达A5和A6之间，板坯2的目标是A6，因此A5和A6低速前进，准备停止。

(7)板坯2完全进入A6,A5和A6停止。整个传送过程完毕。

由以上分析可以看到，本算法完全实现了两块板坯的运送功能，并在必要的时候自动改变速度或者排队等待。可以验证，只要符合“一块板坯占有一组辊道”的原则，本算法就可以实现双向的自动传送和排队。因此本算法有效可靠，完全能够满足控制工艺要求。

4 应用与扩展

本控制算法于2008年在新余钢铁股份有限公司1580热轧生产线的板坯库控制程序中应用并实现。如图3所示，新钢板坯库由两侧的12组辊道和中间板垛区组成。其中A1辊道连接连铸辊道，A6和C7辊道连接加热炉辊道。板坯库有纵向三辆行车，分管其中一个区域。当进行倒坯作业时，行车先将板坯吊至最近的辊道，由辊道自动运送至目标区域，再由另一区域的行车吊起并入库。当进行装炉作业时，多行车同时工作，板坯在辊道上排队，自动运往与加热炉连接的核对辊道。

新钢板坯库完全采用了本文所述的控制算法，控制效果良好，实现了工艺要求的自动排队、自动运输功能。由于本算法是以辊道为对象的表达通式，控制程序的扩展性和易读性很强，在设备发生变化时，只需要根据实际情况添加和删减程序段即可，极大地方便了调试和查找问题。

本文讨论的算法虽然对控制对象有一定的要求，例如板坯不能横跨两组以上辊道、对检测器信号依赖比较强等，因此在某些特殊的场合，不能完全满足工艺要求。但事实上，本文算法的可扩展性较强，只需要进行一些简单的算法扩展和改写即可实现这些功能。

如图4所示，运送长坯时，将出现横跨3组辊道的情况。此时按照辊道状态的定义，A2辊道处于err状态，控制算法会出现错误。为了解决这个问题，我们把A2和A3辊道在逻辑上进行“合并”。由于每组辊道本身的长度是固定的，由我们设计的信息传送机制，可以得到当前运送板坯的长度，当板坯长度大于当前辊道长度时，就把后一组辊道与当前辊道“合并”。这样合并后的辊道又能满足辊道状态的定义了，而且所有控制逻辑都不会发生变化。在输出控制时，只需让A3辊道跟随A2辊道的速度即可。而对于板坯横跨更多组辊道的情况，也可以采用这个方法解决。这个方法是另一种控制算法———“动态分组”算法的简单形式之一。这里不再赘述。

需要指出的是，我们定义的有关辊道状态(a,b,c,d,err)的逻辑变量实际上都是检测器信号X的计算结果，其中不排除最后的表达式在某些情况下可以简化为的情况。这是一个典型的表达式，在X信号发生跳变时，如果计算不在同一个扫描周期，就会出现逻辑上的“竞争冒险”，V将会“闪烁”[1]。前文提到，V是直接与变频器输出相关的，对于变频器而言，V闪烁意味着控制量的反复跳变，变频器将出现频繁启停报警停机，造成生产事故。为了避免“竞争冒险”现象，除了检查算法本身的逻辑表达，对X信号进行滤波处理之外，程序的执行顺序也需要特别注意。如果PLC中采用梯形图编程，那么要严格按照梯形图执行的逐行扫描和先上后下原则[2]。一般来说，我们在计算5个表达式之前，将所有的逻辑变量计算好，保证计算到5个表达式时，所有的逻辑变量都是同一个扫描周期的计算结果，就不会出现竞争冒险现象了。另外，我们所有的控制算法都是建立在检测器信号X基础之上的，一旦检测器出现损坏，那么整个控制算法就不能正常运行。在现场环境比较恶劣的情况下，这将是整个控制系统一个很不稳定的故障点。为了减少这种情况发生时的影响，我们利用辊道的速度和长度，对板坯位置进行全程跟踪，当跟踪的板坯到达检测器位置时，产生一个模拟的检测器信号X'。这样在检测器损坏时，切换到模拟信号X'代替实际检测器信号X，程序就能继续运行了。当然，模拟跟踪是一种“开环”的计算，很容易受到各种条件的影响，例如板坯打滑、速度不一致等，得不到板坯的真实位置信息。但是，模拟信号能够在紧急情况下保证生产的连续性，为在线检修创造条件，这也是现场控制系统不可或缺的功能之一。

参考文献

[1]李向东.可编程序控制器[M].北京:机械工业出版社,2007.

传送控制策略 第5篇

CCII问世后由于其X端有一个寄生电阻(约为几十欧至一百多欧),导致了基于CCII的传输函数出现误差。针对此缺陷,1995年法国学者Fabre等人利用双极型晶体管的线性互导(translinear loop)特性实现了第二代电流控制传送器CCCII(Second Generation Current Controlled Conveyor)[1],从而使电流传送器的应用扩展到了电调谐功能领域。

2. 电流控制传送器(CCCII)

CCCII是从CCII改进而来的,从表达式(1)可以看出其输入与输出特性与CCII的输入与输出特性类似。但内部其实多了一个可调电阻Rx,这一特性使CCCII有了与OTA相同的特性即元件本身自行产生一电阻效应,使设计者在设计电路时可以减少无源元件的使用。其思想是利用X端寄生电阻的大小是由电流传送器内部偏置电流决定这一原理,使用一内部直流IO偏压控制X端寄生电阻,达到电子可调的特性。CCCII对应的元件符号如图1。CCCII各端对应的关系式为:

若c=-1则为CCCII-,若c=+1则为CCCII+。

X端寄生电阻即为Rx,其值可通过偏置电流IO进行调整,其具体的的对应关系如式(2),其中VT是热电压。

从输入输出特性来说Y端是没有电流流入,X端与Y端的电压是相互追踪的,而X端的电压较Y端大了IxRx,X端与Z端的电流是相等。可以认为CCCII是在理想的CCII的基础上通过在X端连接一可调电阻Rx实现的,其等效模型如图1(b)。

3. 跨导线性回路

3.1 跨导线性电路回路

跨导线性电路是接近真正电流模式工作的电路。事实上IC和VBE之间的关系正是双极型晶体三极管(BJT)的核心所在。晶体管由电压VBE驱动下,产生集电极电流IC,表示为IC=ISexp(VBE/VT)进而可以得到跨导gm=d IC/d VBE=IC/VT,所以理想BJT的跨导gm与其集电极静态电流IC呈线性正比例关系。具有跨导线特性的电路称为跨导线性电路。

3.2 跨导线性回路

跨导线性回路原理可表述为:在一个包含偶数个正向偏置结的闭环中,若将结排列成面向顺时针方向和面向逆时针方向,其极性、数目相等,则顺时针方向的电流密度积等于逆时针方向的电流密度积。

该原理的证明如下:

晶体管的集电极电流IC=ISexp(VBE/VT)(热电势VT=k T/q,IS为晶体管的饱和电流或反向饱和电流),ISi=ASiJSi(JSi为饱和电流密度,Ai为发射区面积)对于单片集成电路来说,可认为JSi都相同,故。因为跨导线性环内的结数必须是偶数(至少两个),而且面向顺时钟方向(CW)和面向逆时钟方向(CCW)的结数相等。按顺时针方向(CW)与逆时针方向(CCW)方向分类,则顺时针方向的PN结压降之和与逆时针方向PN结压降之和相等,即:称为面积因子,则可得到:

在跨导线性回路中,器件对之间的发射区面积之比很重要。在设计电路时,通过精心设定对管发射面积之比,可获得预期的电路性能和效果,有助于减小乃至消除由于结电阻产生的误差。

如图2(a)所示为一跨导线形回路,其含有n=4个BJT发射结(PN结)的跨导线性回路原理电路。设每个发射结均被偏置到正向工作状态,且面积相同。则根据跨导线性可得I1I2=I3I4。这就是一个TL方程,是静态电子方程的一个基础式。使用三极管替代二极管时要使VCB=0,这样当晶体管面积相同时,则可得:

3.3 混合跨导线性回路的实现

传统的CCII在其X端间存在寄生电阻(约为几十欧至一百多欧)而传输特性并没有考虑这个电阻,使得X与Y端的电压跟随无法达到理想要求,这就导致了基于CCII的传输函数出现误差。归结到一点,整个电路的设计就在于如何减小电压跟随器的误差,使之得到理想的传输函数。

3.3.1 混合跨导线性回路

1991年,Alami和Fabre提出了跨导线性(Translinear)电流传送器的实现电路[2]。1992年,Fabre和Houle提出了另一种跨导线性电流传送器(CCII+)实现电路[3],跨导线性回路是CCII乃至CCCII中最为关键的基本单元之一,CCCII的特点也是由跨导线性回路的特性所决定的。

而对应的图2(b)中Q1与Q2构成了跨导线性回路,而Q3与Q4使得Q1要满足ICB1=0这个必要条件来提高电流传输的精度。电流的输入输出比IS/IE推导如下:令Q1、Q2、Q3、Q4的放大倍数都为β,且β>>1。根据图2(b)原理有I1C=I3E,根据跨导原理可得I2C=I1C而I2C=βI4E/(β+2)故可得I3E=βI4E/(β+2)。

结合式(5)和式(6)可得:

3.3.2 混合跨导线性回路实现电压跟随器

图中2(c)使用的为PNP与NPN混合跨导线性回路,当存在其它的电路使得Q2和Q4的CB端电压为0V。易知当每个管β>>1时,利用跨导线性回路有可得到I1I3=I2I4,I3=I1+IA,I4=I2+IB以及IA,IB为对称的值。且根据其对称性可知:VA≈VB

4. 基于跨导线性回路的CCCII实现

4.1 基于跨导线性回路的CCCII实现

Alain Febra等人设计出的基于双极管跨导线性回路的正电流控制传送器的电路实现原理(如图3(b)所示),正是使用了图3(a)所使用的的混合跨导线性回路实现的电压跟随器电路。

如图3(a)通过加载两个相同的偏置电流源,使得在β>>1时有I1=I3≈IO。这时输入端A呈现高阻态,输出端B呈现低阻态,此时电路为一电压跟随器。下面计算A、B间的电压。A、B端的电压差由电流ix的大小决定可表示成对于单片集成电路来说,可认为JSi都相同,Ai都相同。则可得到

假设IX的幅值远小于2I0的幅值时则有:

由式(11)明显可见等效电压跟随器的小信号输出阻抗为Rx=VT/(2IO),可以通过调节回路的偏置电流IO来控制Rx。

这样CCII原来的传输函数中电压的误差在CCCII中可以通过改变直流偏置电流实现控制和调节,在设计电路时只要给予充分合理考虑即可。混合跨导线性回路Q9和Q10以及Q11至Q13分别组成了两个镜像电流源,提供电路所需的两个直流偏置电流源IO。而Z端则可使用传统的方法,通过两个互补的电流镜实现对X端电流的复制,如图3(b)。

4.2 基于双极管的负寄生电阻CCCII的实现

一般我们遇见的CCCII电路的X端寄生电阻Rx为正值即Rx>0。2002年Alain Fabre等人提出了寄生电阻为负即Rx<0的电流控制传送器,其电路原理如图4。

Q1至Q8组成跨导线性回路,通过两个互补的镜像电流源使得I5=I6和I4=I7。而且直流电源IO提供给以二极管形式出现的Q1和Q3偏置电流,显然I1=I3=IO。假设都为理想晶体管并完全匹配,而且β>>1。如图4所示,由于晶体管Q2和Q4以及Q6和Q8的分别发射极相连I6=I8和I2=I4。Q1至Q8组成一个混合跨导线性回路,可得:I1I3I5I7=I2I4I6I8。

故可推得:IO2=I5I7(12)

假设IX的幅值远小于2I0的幅值时,有:

可见等效电压跟随器的小信号输出阻抗为负值Rx=-VT/(2IO)。显然,可以通过调节回路的偏置电流IO来控制Rx。

5. 结论

电流控制传送器作为电流传送器的改进,通过内部使用混合跨导线形回路的电压跟随器,利用了跨导回路的性质,实现了对X端寄生电阻的可调节的性质。对比传统的电流传送器,有了更多的场合,有了更加灵活的设计方法。

参考文献

[1]Alain Fabre,Omar Saaid,Christophe Boucheron.Current controlled bandpass filter based on translinear conveyors.Electronics Letters,1995,31(20):1727-1728.

[2]Alami M,Fabre A.Insensitive current mode bandpass filter implemented from two current conveyors.Electronics Letters,1991,27(5):897-899.

传送控制策略 第6篇

1 生产线传送带控制整体方案设计

1.1 整体布局

该传送主要由三部分构成:第一部分, 皮带传送机, 该部分主要负责将各个零件运输出去;第二部分, 转角机, 本系统主要有两个转角机, 其主要负责保证各个零件在运输期间能够顺利换向。该部分中的光电开关也非常重要, 其作用主要对零件位置进行严格检测, 同时保证相应程序可以顺利启动, 这样就可以最大限度的降低零件运送误差;第三部分, 气动挡板, 该部分主要负责对各个零件进行精准的定位, 利于机械手臂精确的抓到零件, 精准的放在特定位置上。

1.2 皮带传送机的控制原理

该系统中的皮带传送机运行期间使用的是开环方法, 这其中有两个非常重要的元件, 分别为控制元件与执行元件。该皮带传送机中控制元件使用可编程控制器, 而执行元件则由交流电机来充当, 皮带的具体运行驱动就是由交流电机来完成, 由此实现零件的传送。皮带传送机所使用的传动部件主要是链传动, 具体运行时, 可编程控制器 (PLC) 会根据预先编写好的程序将有关信息读取出来, 依照程序进行科学控制以及安排, 而后将指令输出到交流电机中, 尤其来执行指令, 由此保证零件能够在皮带上顺利运行。具体原理图如图1。

1.3 转角运输机的控制原理

转角输送机具有可升降性, 依据需要还能够转角相应角度, 其作用就是保证零件在运输期间可以顺利换向。转角运输机与弯道输送机相比, 既能够节约大量的空间资源, 整体结构也非常简单。转角运输机的运行需要依靠一定的动力, 该系统的转角运输机的动力主要来源于2个气缸, 1个直流机。这其中气缸始终保持着收缩状态, 换言之就是旋转气缸能够彻底伸出, 与皮带保持着垂直关系。转角运输机运行的整个环节如下:零件在皮带上开始进入到运行状态后, 顶起气缸活塞杆伸出, 同时保证是伸出状态, 而后旋转活塞杆, 旋转过程中要保证依然是伸出状态, 待到活塞杆已经全部伸出后, 就要开始缩回, 待到活塞杆完全缩回后, 立即启动直流电机, 促进皮带进行良好运转, 当零件都依照预期运走之后, 顶起与旋转等2个气缸要根据上述相反顺序进行动作。待到转角运输机达到原来的状态之后, 开始重复上述过程运输下一个零件。转角运输机原理图, 图2所示。系统通电时, 光电开关会在第一时间感应到零件的状态, 即是否皮带上, 若零件确实在皮带上, 光电开关会将信号直接传入给可编程控制中, 可编程控制器依据预先制定程序进行计算时, 会直接将控制指令传入到电磁阀YV1中, 待其通电后, 顶起气缸作用, 当顶起气缸运行到极限位置后, 并保持在极限位置同时气缸的内部磁环使上限位磁性开关CA2闭合, 接通信号传入可编程控制器, 再由可编程控制器发出指令使电磁阀YV2通电, 旋转气缸作用, 当旋转气缸旋转90°后并保持, 同时气缸的内部磁环使磁性开关CA4接通, 接通信号传入到可编程控制器, 再由可编程控制器发出指令使电磁阀YV1断电, 顶起气缸回落, 当下限位磁性开关CA1, 闭合接通信号传入可编程控制器, 再由可编程控制器发出指令使接触器KA2接通, 使电机运转, 带动皮带运转, 把零件运送出去, 当零件完全运走以后, 电机断电, 电磁阀电磁阀YV1通电, 顶起气缸再次顶起, 到了极限位置以后, 磁性开关CA2接通, 电磁阀YV2断电, 转角运输机转回到原始角度后, 磁性开关CA3接通后, 电磁阀YV1断电, 转角运输机下落到原始位置。

2 系统硬件介绍

2.1 变频器型号选择

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源 (50Hz或60Hz) 变换为另一频率的电能控制装置。在本套控制系统中选用具有恒转矩控制功能的高功能型变频器。根据选用原则和已经确定的电机参数 (型号为YS90-60) 对变频器进行选择。变频器型号选为VFD002L21A。

2.2 接触器型号选择

通过接触器控制整个系统中用电设备的的通断。其中包括变频器和直流电动机。还需考虑安全, 所以交流和直流要分开流通。还有就是本套控制系统中, 通过一个接触器控制五个变频器的电源, 其中可能多个变频器同时接通。本控制系统电路选用正泰电器生产的CJX2-0901-F4-D22交流接触器。

2.3 光电开关型号选择

在选用光电开关时需要注意使用电压范围和光电开关的逻辑极性。考虑到光电开关需要跟可编程控制器进行连接, 这需要考虑可编程控制器信号输入形式。综合考虑整体使用要求, 确定光电开关型号为G12-3C3NA4。

2.4 可编程控制器型号选择

对于选择可编程控制器, 应该综合考虑可编程控制器的机型、电源模块、I/O模块、特殊功能模块、通信联网能力等。选择时主要考虑以下几点: (1) 合理的结构型式; (2) 安装方式的选择; (3) 相应的功能要求; (4) 响应速度要求; (5) 系统可靠性的要求; (6) 机型尽量统一;还应考虑可编程控制器的I/O点数。综合考虑上述原则并结合考虑本控制系统的实际情况。选用三菱系列FX2N-32MR和FX2N-32ER作为本套控制系统的核心控制元件。

3 结论

综上所述, 可知生产线传送带及立体仓库控制系统设计具有一定的难度, 此次笔者以皮带传输机遇转角运输机为研究对象, 对整个控制系统的设计方案进行了概述, 在将两者的原理图都绘制出来, 在此基础上又对硬件部分进行了深入的探究。虽然本文探究的生产线传送带及立体仓库控制系统设计内容并不全面, 但对专业设计人员也有一定的借鉴意义。

摘要：传送带是生产流水线中用来传输产品、零件等物质不可缺少的设备, 该设备的应用领域非常广泛, 比如机械行业、食品行业、包装行业等。生产流水线中运用传送带后能够降低工作人员的工作量, 缩短整个生产的周期, 减少误差等, 此外这在很大程度上也能够提升运输自动化水平, 便于工作人员管理, 提升物流效率等。立体仓库控制系统的设计与传送带的设计同样重要, 设计人员定要认真对待。

关键词：生产线,传送带,立体仓库控制系统,可编程控制器

参考文献

[1]杨军军, 武建新.生产线传送带及立体仓库控制系统设计优先出版[J].机械研究与应用2015 (09) .

[2]邹晖华, 胡吉全, 杨艳芳.自动化立体仓库货位分配策略优化研究[J].湖北工业大学学报, 2008 (03) .