【文章內容簡介】 2 步進電機驅動部分的組成步進電機驅動器步進電機要有一種電子裝置進行驅動，這種裝置就是步進電機的驅動器，他是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉化為步進電機的角位移，或者說是控制系統(tǒng)每發(fā)出一個脈沖信號，通過驅動器就使步進電機旋轉一步距角。所以步進電機的轉速與脈沖信號的頻率成正比。所有型號的驅動器的輸入信號都相同，共有三路信號，它們是：步進脈沖信號CP、方向電平信號DIR、脫機信號FREE（此端為低電平有效，這時電機處于無力矩狀態(tài)；此端為高電平或懸空不接時，此功能無效，電機可正常運行）。它們在驅動器內部的接口電路都相同，如圖3—3所示：圖33 輸入信號接口電路OPTO端為三路信號的公共端，三路輸入信號在驅動器內部接成共陽方式，所以OPTO端須接外部系統(tǒng)的VCC，如果VCC是+5V則可直接輸入；如果VCC不是+5V則須外部另加限流電阻R，保證給驅動器內部光耦提供8~18mA的驅動電流，如圖33和表32所示。在在智能倉庫中由于FP0提供的電平為24V，而輸入部分的電平為5V。表32 外接限流電阻R信號幅值外接限流電阻R5V不加12V680Ω24V步進電機驅動器的輸出信號有兩種：（1）初相位信號：驅動器每次上電后將使步進電機起始在一個固定的相位上，這就是初相位。初相位信號是指步進電機每次運行到初相位期間，此信號就輸出為高電平，否則為低電平。此信號和控制系統(tǒng)配合使用，可以產生相位記憶功能，其接口如圖34所示：圖34 初相位信號接口電路（2）報警輸出信號：每臺驅動器都有多種保護措施（如：過壓、過流、過濕等）。當保護發(fā)生時，驅動器進入脫機狀態(tài)使電機失電，但這時控制系統(tǒng)可能尚未知曉。如要通知系統(tǒng)，就要用到報警輸出信號，此信號占兩個接線端子，此兩端為一繼電器的常開點，報警時觸電立即閉合。驅動器正常時，觸電為常開狀態(tài)。觸電規(guī)格有：DC24V/1A、AV110V/。一般來說，對于兩相四根線電機，可以直接和驅動器相連，如圖35所示：圖35 電機與驅動器接線圖所以在此采用SH系列步進電機驅動器，型號為SH2H057。主要由電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分組成。SH2H057步進電動機驅動器采用鑄鋁結構，此種結構主要用于小功率驅動器，這種結構為封閉的超小型結構，本身不帶風機，其外殼即為散熱體，所以使用時要將其固定在較厚、較大的金屬板上或較厚的機柜內，接觸面之間要涂上導熱硅脂，在其旁邊加一個風機也是一種較好的散熱辦法。此步進電機驅動器的電氣技術數(shù)據(jù)如表33所示：表33 步進電機驅動器的電氣技術數(shù)據(jù)表驅動器型號相數(shù)類別細分數(shù)通過撥位開關設定最大相電流開關設定工作電源SH2H057二相或四相混合式二相八拍一組直流DC（24~40）步進電動機驅動器接線示意圖如36所示：圖36 步進電動機驅動器接線示意圖 傳感器的選擇 反射式傳感器的選擇在智能倉庫中采用歐姆龍EESPY402凹槽型、反射型接插件式傳感器作貨物檢測，它是日本歐姆龍公司的產品，采用能抗周圍外來光干擾的便調光式。采用表那調光式與直流光式相比，不易受外來光干擾影響；電源電壓為DC5~24V的大量程電壓輸出型；帶有容易調整光的光軸標識；帶有便于調整動作確認的入光顯示燈；反射式傳感器的時間圖和輸出回路如圖37所示：圖37 反射式傳感器的時間圖和輸出回路圖它有三根連接線（紅、藍、黑），紅色接電源的正極，黑色接電源的負極，藍色為輸出信號，當與擋塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。需要注意檢測距離不要離傳感器太近，否則傳感器不能動作；連接是采用插件方式，千萬不要對端子（讀出頭）進行焊接。EESPY402型傳感器的電氣技術參數(shù)如表34所示：表34 EESPY402型傳感器的電氣技術參數(shù)表型號EESPY402形狀立式檢測方式反射型應差距離（檢測距離3mm，橫方向）檢測距離5mm（反射率90%15X15mm）光源（發(fā)光波長）GaAs~紅外發(fā)光二極管（940mm）顯示燈入光時燈亮（紅）電源電壓DC5~24V 脈動（pp）5%以下消耗電流平均值15mA~50mA控制輸出NPN電壓輸出負載電源電壓DC5~24V負載電流80mA以下（負載電流80mA時）（負載電流10mA時）應答頻率100Hz使用環(huán)境照度受光面照度、白熾燈、太陽光各3000ex以下環(huán)境溫度動作時：10 ~C ，保存時25~C（不結冰）環(huán)境濕度動作時：5~85%RH，保存時5~95%RH（不結露）耐久振動10~耐久沖擊500m/ X、Y、Z各方向三次保護構造IEC規(guī)格IP50連接方式接插件式質量外殼材料聚碳酸酯（PC） 微動開關的選擇在該智能倉庫控制系統(tǒng)中共有13個倉位（四層十二個倉位加0號倉位）分別采用13只微動開關作為貨物檢測，當有貨物時相應開關動作，其信號對應PLC的輸入點是X22X36；另外為保險起見，在X軸的左限位和Y軸的下限位出乎安分別加裝了1只微動開關作限位保護，以確保智能倉庫在程序出錯時不損壞；微動開關原理如圖38所示：圖38 微動開關原理圖 PLC輸入輸出I/O的分配根據(jù)該智能倉庫PLC輸入輸出的控制要求，可以得出PLC輸入輸出I/O的分配，如表35所示：表35 I/O口分配表表X0啟動X25檢驗3號倉庫Y2 向上X1手動或自動X26檢驗4號倉庫Y3 向下X2取出X27檢驗5號倉庫Y4送進X3送進X30檢驗6號倉庫Y5取出X4取消X31檢驗7號倉庫Y6 顯示取出X5急停X32檢驗8號倉庫Y7顯示送進X61號倉庫的鍵X33檢驗9號倉庫Y10顯示操作錯誤X72號倉庫的鍵X34檢驗10號倉庫Y11顯示1倉庫X103號倉庫的鍵X35檢驗11號倉庫Y12顯示2倉庫X114號倉庫的鍵X36檢驗12號倉庫Y13顯示3倉庫X125號倉庫的鍵X37前進限制Y14顯示4倉庫X136號倉庫的鍵X40后退限制Y15顯示5倉庫X147號倉庫的鍵X41后退超過Y16顯示6倉庫X158號倉庫的鍵X42向上限制Y17顯示7倉庫X169號倉庫的鍵X43向下限制Y20顯示8倉庫X1710號倉庫的鍵X44向下超過Y21顯示9倉庫X2011號倉庫的鍵X45前時限制Y22顯示10倉庫X2112號倉庫的鍵X46取出限制Y23顯示11倉庫X22檢驗0號倉庫X47取出超過Y24顯示12倉庫X23檢驗1號倉庫Y0前進X24檢驗2號倉庫Y1后退 電氣原理圖的設計根據(jù)該智能倉庫的設設計要求，可以總結出該智能智能自動定位控制系統(tǒng)的電氣原理圖，改圖由PLC、步進電機、步進電機驅動器、等構成。示意圖如圖39所示，具體情況見附圖！圖39 電氣原理圖 第4章 智能倉庫系統(tǒng)控制軟件設計 PLC梯形圖概述梯形圖是使用的最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電氣控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關邏輯控制。梯形圖被稱為電路或程序梯形圖的設計稱為編程。PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器），每一軟繼電器與PLC存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應。該存儲單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點接通，常閉觸電斷開，稱這種狀態(tài)的軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲單元為“0”狀態(tài)，對應軟繼電器的線圈和觸點的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”成為編程元件。開關量 按電壓水平分為：220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分為：有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量 按其精度可分為12bit、14bit、16bit等；按信號類型可以分為電流型（4~20mA，0~20mA）、電壓型（0~10V，0~5V，10~10V）等。除了上述通用I/O口外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。梯形圖兩側的垂直公共線稱為母線。在分析梯形圖的邏輯關系時，為了借用繼電氣電路圖的分析方法，可以想象左右兩側之間有一個左正右負的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動。右母線可以不畫出。根據(jù)梯形圖中各個觸點的狀態(tài)和邏輯關系，求出與圖中各線圈相對應的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進行的。解算的結果馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時外部輸入觸電的狀態(tài)來進行的。PLC與電氣回路的接口是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反應輸入信號的狀態(tài)，輸出點反應輸出鎖存器的狀態(tài)。輸入模塊將電信號轉變?yōu)閿?shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。 系統(tǒng)流程圖根據(jù)系統(tǒng)工作過程分析可以得出，該控制系統(tǒng)的流程圖如圖41所示：圖41 系統(tǒng)流程圖PLC硬件電路連接完畢后，控制功能的完成還要依靠軟件程序的運行，兩者缺一不可。該智能倉庫的梯形圖程序分析如下： 初始化主控指令該段程序主要是用來控制其內部的通用輔助繼電器觸點，如圖42所示。當X000和X001接通時執(zhí)行MC和MCR之間的指令，其間的輸出點有輔助繼電器觸點M0、MMM30和計數(shù)器C0、CCC7等，當X000接通、X001斷開時執(zhí)行MC和MCR之間的指令，其輸出點為M3M3M3M3M35和M36都是用來控制后面的輸出的。圖42 初始化梯形圖當M30接通或M40而X00X00X004斷開時輸出M101，之后M101接通開始對各個動作進行檢測判斷，以便確定正確的位置來完成貨物的存取，如圖43所示。此時前面主控程序之間的輸出開始起作用，如當M1接通，Y001斷開，輸出的動作為Y000前進。其它的動作執(zhí)行和其相似，具體情況詳見梯形圖：圖43 位置檢測梯形圖當出現(xiàn)錯誤時可以通過以下程序來控制系統(tǒng)的運行，通過輸出操作錯誤，然后再改變操作來確保貨物存取的正確性。詳細程序如圖44所示：圖44 檢測錯誤梯形圖當沒有出現(xiàn)錯誤時，則輸出Y01Y01Y01、Y024，顯示出倉庫的位置，如圖45所示：圖41 動作輸出梯形圖第5章 系統(tǒng)調試要將GX ,必須先進行網(wǎng)絡傳輸設置。先將PLC與計算機的串口互連，然后可以進入【傳輸設置】對話框，進行FX2n PLC設備與網(wǎng)絡傳輸參數(shù)設定，可以進行PLC和計算機的串口通信方式的設定，可以進行其他網(wǎng)絡電的設定，還可以實現(xiàn)通信測試。梯形圖寫入PLC單擊【在線】【PLC寫入】，就可以打開“PLC寫入”對話框，進行相關設置并執(zhí)行，就可以將GX ，如圖51所示：選中要下載到PLC的內容，單擊【執(zhí)行】就可以將寫好的梯形圖程序下載到PLC的CPU中。圖51 程序的調試……帶程序全部寫入PLC之后，首先運用PLC的編程軟件進行模擬調試，模擬調試成功后，接上外部接線進行現(xiàn)場調試，現(xiàn)場調試的具體情況如表51所示：表51 程序運行過程記錄PLC元件狀態(tài)運行結果X0ON啟動X1ON手動、自動X2ON取出X3ON送進X4ON取消X5ON急停X6ON1號倉庫的鍵X7ON2號倉庫的鍵X10ON3號倉庫的鍵X11ON4號倉庫的鍵X12ON5號倉庫的鍵X13ON6號倉庫的鍵X14ON7號倉庫的鍵X15ON8號倉庫的鍵X16ON9號倉庫的鍵X17ON10號倉庫的鍵X20ON11號倉庫的鍵X21ON12號倉庫的鍵X22ON檢驗0號倉庫X23ON檢驗1號倉庫X24ON檢驗2號倉庫X25ON檢驗3號倉庫X26ON檢驗4號倉庫X27ON檢驗5號倉庫X30ON檢驗6號倉庫X31ON檢驗7號倉庫X32ON檢驗8號倉庫X33ON檢驗9號倉庫X34ON檢驗10號倉庫X35ON檢驗11號倉庫X36ON檢驗12號倉庫X37ON前進限制X40ON后退限制X41ON后退超過X42ON向上限制X43ON向下限制X44ON向下超過X45ON前時限制X46ON取出限制X47ON取出超過 結　論本系統(tǒng)主要以PLC為核心，利用PLC強大的控制功能，具有接線簡單、編程直觀、擴展容易等特點。當機械手的功能增加時，硬件接線上只需要增加行程開關輸入信號，原來的接線不需要改變，軟件上只需要增加相應程序以及輸出的功能，要改動的地方也較少。通過本設計，