【文章內(nèi)容簡介】 2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的組成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電機(jī)要有一種電子裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這種裝置就是步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，他是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，或者說是控制系統(tǒng)每發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)的頻率成正比。所有型號(hào)的驅(qū)動(dòng)器的輸入信號(hào)都相同，共有三路信號(hào)，它們是：步進(jìn)脈沖信號(hào)CP、方向電平信號(hào)DIR、脫機(jī)信號(hào)FREE（此端為低電平有效，這時(shí)電機(jī)處于無力矩狀態(tài)；此端為高電平或懸空不接時(shí)，此功能無效，電機(jī)可正常運(yùn)行）。它們在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的接口電路都相同，如圖3—3所示：圖33 輸入信號(hào)接口電路OPTO端為三路信號(hào)的公共端，三路輸入信號(hào)在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部接成共陽方式，所以O(shè)PTO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(qū)動(dòng)器內(nèi)部光耦提供8~18mA的驅(qū)動(dòng)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(hào)幅值外接限流電阻R5V不加12V680Ω24V步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸出信號(hào)有兩種：（1）初相位信號(hào)：驅(qū)動(dòng)器每次上電后將使步進(jìn)電機(jī)起始在一個(gè)固定的相位上，這就是初相位。初相位信號(hào)是指步進(jìn)電機(jī)每次運(yùn)行到初相位期間，此信號(hào)就輸出為高電平，否則為低電平。此信號(hào)和控制系統(tǒng)配合使用，可以產(chǎn)生相位記憶功能，其接口如圖34所示：圖34 初相位信號(hào)接口電路（2）報(bào)警輸出信號(hào)：每臺(tái)驅(qū)動(dòng)器都有多種保護(hù)措施（如：過壓、過流、過濕等）。當(dāng)保護(hù)發(fā)生時(shí)，驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入脫機(jī)狀態(tài)使電機(jī)失電，但這時(shí)控制系統(tǒng)可能尚未知曉。如要通知系統(tǒng)，就要用到報(bào)警輸出信號(hào)，此信號(hào)占兩個(gè)接線端子，此兩端為一繼電器的常開點(diǎn)，報(bào)警時(shí)觸電立即閉合。驅(qū)動(dòng)器正常時(shí)，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(jī)，可以直接和驅(qū)動(dòng)器相連，如圖35所示：圖35 電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器接線圖所以在此采用SH系列步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，型號(hào)為SH2H057。主要由電源輸入部分、信號(hào)輸入部分、輸出部分組成。SH2H057步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用鑄鋁結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)主要用于小功率驅(qū)動(dòng)器，這種結(jié)構(gòu)為封閉的超小型結(jié)構(gòu)，本身不帶風(fēng)機(jī)，其外殼即為散熱體，所以使用時(shí)要將其固定在較厚、較大的金屬板上或較厚的機(jī)柜內(nèi)，接觸面之間要涂上導(dǎo)熱硅脂，在其旁邊加一個(gè)風(fēng)機(jī)也是一種較好的散熱辦法。此步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)如表33所示：表33 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)表驅(qū)動(dòng)器型號(hào)相數(shù)類別細(xì)分?jǐn)?shù)通過撥位開關(guān)設(shè)定最大相電流開關(guān)設(shè)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(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器接線示意圖如36所示：圖36 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(chǎn)品，采用能抗周圍外來光干擾的便調(diào)光式。采用表那調(diào)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(diào)整光的光軸標(biāo)識(shí)；帶有便于調(diào)整動(dòng)作確認(rèn)的入光顯示燈；反射式傳感器的時(shí)間圖和輸出回路如圖37所示：圖37 反射式傳感器的時(shí)間圖和輸出回路圖它有三根連接線（紅、藍(lán)、黑），紅色接電源的正極，黑色接電源的負(fù)極，藍(lán)色為輸出信號(hào)，當(dāng)與擋塊接近時(shí)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(dòng)作；連接是采用插件方式，千萬不要對端子（讀出頭）進(jìn)行焊接。EESPY402型傳感器的電氣技術(shù)參數(shù)如表34所示：表34 EESPY402型傳感器的電氣技術(shù)參數(shù)表型號(hào)EESPY402形狀立式檢測方式反射型應(yīng)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(shí)燈亮（紅）電源電壓DC5~24V 脈動(dòng)（pp）5%以下消耗電流平均值15mA~50mA控制輸出NPN電壓輸出負(fù)載電源電壓DC5~24V負(fù)載電流80mA以下（負(fù)載電流80mA時(shí)）（負(fù)載電流10mA時(shí)）應(yīng)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(dòng)作時(shí)：10 ~C ，保存時(shí)25~C（不結(jié)冰）環(huán)境濕度動(dòng)作時(shí)：5~85%RH，保存時(shí)5~95%RH（不結(jié)露）耐久振動(dòng)10~耐久沖擊500m/ X、Y、Z各方向三次保護(hù)構(gòu)造IEC規(guī)格IP50連接方式接插件式質(zhì)量外殼材料聚碳酸酯（PC） 微動(dòng)開關(guān)的選擇在該智能倉庫控制系統(tǒng)中共有13個(gè)倉位（四層十二個(gè)倉位加0號(hào)倉位）分別采用13只微動(dòng)開關(guān)作為貨物檢測，當(dāng)有貨物時(shí)相應(yīng)開關(guān)動(dòng)作，其信號(hào)對應(yīng)PLC的輸入點(diǎn)是X22X36；另外為保險(xiǎn)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(dòng)開關(guān)作限位保護(hù)，以確保智能倉庫在程序出錯(cuò)時(shí)不損壞；微動(dòng)開關(guān)原理如圖38所示：圖38 微動(dòng)開關(guān)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(dòng)X25檢驗(yàn)3號(hào)倉庫Y2 向上X1手動(dòng)或自動(dòng)X26檢驗(yàn)4號(hào)倉庫Y3 向下X2取出X27檢驗(yàn)5號(hào)倉庫Y4送進(jìn)X3送進(jìn)X30檢驗(yàn)6號(hào)倉庫Y5取出X4取消X31檢驗(yàn)7號(hào)倉庫Y6 顯示取出X5急停X32檢驗(yàn)8號(hào)倉庫Y7顯示送進(jìn)X61號(hào)倉庫的鍵X33檢驗(yàn)9號(hào)倉庫Y10顯示操作錯(cuò)誤X72號(hào)倉庫的鍵X34檢驗(yàn)10號(hào)倉庫Y11顯示1倉庫X103號(hào)倉庫的鍵X35檢驗(yàn)11號(hào)倉庫Y12顯示2倉庫X114號(hào)倉庫的鍵X36檢驗(yàn)12號(hào)倉庫Y13顯示3倉庫X125號(hào)倉庫的鍵X37前進(jìn)限制Y14顯示4倉庫X136號(hào)倉庫的鍵X40后退限制Y15顯示5倉庫X147號(hào)倉庫的鍵X41后退超過Y16顯示6倉庫X158號(hào)倉庫的鍵X42向上限制Y17顯示7倉庫X169號(hào)倉庫的鍵X43向下限制Y20顯示8倉庫X1710號(hào)倉庫的鍵X44向下超過Y21顯示9倉庫X2011號(hào)倉庫的鍵X45前時(shí)限制Y22顯示10倉庫X2112號(hào)倉庫的鍵X46取出限制Y23顯示11倉庫X22檢驗(yàn)0號(hào)倉庫X47取出超過Y24顯示12倉庫X23檢驗(yàn)1號(hào)倉庫Y0前進(jìn)X24檢驗(yàn)2號(hào)倉庫Y1后退 電氣原理圖的設(shè)計(jì)根據(jù)該智能倉庫的設(shè)設(shè)計(jì)要求，可以總結(jié)出該智能智能自動(dòng)定位控制系統(tǒng)的電氣原理圖，改圖由PLC、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、等構(gòu)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(shè)計(jì) 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(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)邏輯控制。梯形圖被稱為電路或程序梯形圖的設(shè)計(jì)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(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲(chǔ)單元（軟繼電器），每一軟繼電器與PLC存儲(chǔ)器中映像寄存器的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對應(yīng)。該存儲(chǔ)單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點(diǎn)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(chǔ)單元為“0”狀態(tài)，對應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)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(guān)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(hào)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(cè)的垂直公共線稱為母線。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借用繼電氣電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動(dòng)。右母線可以不畫出。根據(jù)梯形圖中各個(gè)觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈相對應(yīng)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(jìn)行的。解算的結(jié)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(shí)外部輸入觸電的狀態(tài)來進(jìn)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(yīng)輸入信號(hào)的狀態(tài)，輸出點(diǎn)反應(yīng)輸出鎖存器的狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)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(yùn)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(nèi)部的通用輔助繼電器觸點(diǎn)，如圖42所示。當(dāng)X000和X001接通時(shí)執(zhí)行MC和MCR之間的指令，其間的輸出點(diǎn)有輔助繼電器觸點(diǎn)M0、MMM30和計(jì)數(shù)器C0、CCC7等，當(dāng)X000接通、X001斷開時(shí)執(zhí)行MC和MCR之間的指令，其輸出點(diǎn)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(dāng)M30接通或M40而X00X00X004斷開時(shí)輸出M101，之后M101接通開始對各個(gè)動(dòng)作進(jìn)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(shí)前面主控程序之間的輸出開始起作用，如當(dāng)M1接通，Y001斷開，輸出的動(dòng)作為Y000前進(jìn)。其它的動(dòng)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(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)可以通過以下程序來控制系統(tǒng)的運(yùn)行，通過輸出操作錯(cuò)誤，然后再改變操作來確保貨物存取的正確性。詳細(xì)程序如圖44所示：圖44 檢測錯(cuò)誤梯形圖當(dāng)沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，則輸出Y01Y01Y01、Y024，顯示出倉庫的位置，如圖45所示：圖41 動(dòng)作輸出梯形圖第5章 系統(tǒng)調(diào)試要將GX ,必須先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)置。先將PLC與計(jì)算機(jī)的串口互連，然后可以進(jìn)入【傳輸設(shè)置】對話框，進(jìn)行FX2n PLC設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)設(shè)定，可以進(jìn)行PLC和計(jì)算機(jī)的串口通信方式的設(shè)定，可以進(jìn)行其他網(wǎng)絡(luò)電的設(shè)定，還可以實(shí)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(jìn)行相關(guān)設(shè)置并執(zhí)行，就可以將GX ，如圖51所示：選中要下載到PLC的內(nèi)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(diào)試……帶程序全部寫入PLC之后，首先運(yùn)用PLC的編程軟件進(jìn)行模擬調(diào)試，模擬調(diào)試成功后，接上外部接線進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，現(xiàn)場調(diào)試的具體情況如表51所示：表51 程序運(yùn)行過程記錄PLC元件狀態(tài)運(yùn)行結(jié)果X0ON啟動(dòng)X1ON手動(dòng)、自動(dòng)X2ON取出X3ON送進(jìn)X4ON取消X5ON急停X6ON1號(hào)倉庫的鍵X7ON2號(hào)倉庫的鍵X10ON3號(hào)倉庫的鍵X11ON4號(hào)倉庫的鍵X12ON5號(hào)倉庫的鍵X13ON6號(hào)倉庫的鍵X14ON7號(hào)倉庫的鍵X15ON8號(hào)倉庫的鍵X16ON9號(hào)倉庫的鍵X17ON10號(hào)倉庫的鍵X20ON11號(hào)倉庫的鍵X21ON12號(hào)倉庫的鍵X22ON檢驗(yàn)0號(hào)倉庫X23ON檢驗(yàn)1號(hào)倉庫X24ON檢驗(yàn)2號(hào)倉庫X25ON檢驗(yàn)3號(hào)倉庫X26ON檢驗(yàn)4號(hào)倉庫X27ON檢驗(yàn)5號(hào)倉庫X30ON檢驗(yàn)6號(hào)倉庫X31ON檢驗(yàn)7號(hào)倉庫X32ON檢驗(yàn)8號(hào)倉庫X33ON檢驗(yàn)9號(hào)倉庫X34ON檢驗(yàn)10號(hào)倉庫X35ON檢驗(yàn)11號(hào)倉庫X36ON檢驗(yàn)12號(hào)倉庫X37ON前進(jìn)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(shí)限制X46ON取出限制X47ON取出超過 結(jié)　論本系統(tǒng)主要以PLC為核心，利用PLC強(qiáng)大的控制功能，具有接線簡單、編程直觀、擴(kuò)展容易等特點(diǎn)。當(dāng)機(jī)械手的功能增加時(shí)，硬件接線上只需要增加行程開關(guān)輸入信號(hào)，原來的接線不需要改變，軟件上只需要增加相應(yīng)程序以及輸出的功能，要改動(dòng)的地方也較少。通過本設(shè)計(jì)，