【文章內(nèi)容簡介】 ts）：輸入組件的功能是將操作開關(guān)和現(xiàn)場信號送給中央處理器?，F(xiàn)場信號可能是開關(guān)量、模擬量或針對某一特定目的使用的特殊變量。輸出組件（Outputs）：輸出組件接收CPU的控制信號，并把它轉(zhuǎn)換成電壓或電流等現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)所能接收的信號后，傳送控制命令給現(xiàn)場設(shè)備的執(zhí)行器。輸入輸出（簡稱I/O）是可編程序控制器的“手”和“腳”或者叫作系統(tǒng)的“眼睛”和“視覺”。輸入信號包括按扭開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電傳感器、熱電偶、熱電阻、位置檢測開關(guān)和編碼器等。輸出信號包括繼電器、指示燈、顯示器、電機(jī)啟動等直流和交流設(shè)備。編程器（Programmer）：在正常情況下，編程器用于系統(tǒng)初始狀態(tài)的配置，控制邏輯程序編制和加載，不能對系統(tǒng)操作。編程器也可用于控制程序的調(diào)試和控制系統(tǒng)故障時作為檢查故障的有效工具。 PLC的選型及特點，抗干擾能力強(qiáng)（1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用RC濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為10~20ms。 （3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。（5）對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。（7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。，控制程序可變，使用方便PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動化中也被大量采用。，適應(yīng)面廣現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動、通信、人機(jī)對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。，容易掌握目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。、重量輕、功耗低、維護(hù)方便PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低，具有強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。綜上所述，本課題系統(tǒng)核心部分采用西門子S200系列中的CPU224為控制元件，CPU224本機(jī)集成了14點輸入／10點輸出，共有24個數(shù)字量I/O。它可連接７個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168點數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點。CPU224有13Ｋ字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存貯空間，６個獨立的30KHｚ高速計數(shù)器，２路獨立的20KHｚ高速脈沖輸出，具有PID控制器。CPU224配有１個RS485通訊／編程口，具有PPI通訊、MPI通訊和自由方式通訊能力，是具有較強(qiáng)控制能力的小型控制器。 I/O口分配表立體車庫I/O分配表如表2所示表2 立體車庫I/O分配表輸入口 名稱輸出口 名稱貨臺到位限位橫軸脈沖貨臺回位限位豎軸脈沖貨臺是否有物橫軸方向I／0自動／手動豎軸方向I／0鍵盤值1位貨臺前升鍵盤值2位貨臺退回鍵盤值3位就緒鍵盤值4位取橫軸右限位放橫軸左限位十位顯示豎軸上限位BCD碼1位豎軸下限位BCD碼2位BCD碼3位BCD碼4位注：PLC主機(jī)輸出的1L、2L、輸入1M、2M、3M、4M分別與電源L+相連 輸出的3L、4L、5L、6L、1M、2M與電源M相連 步進(jìn)驅(qū)動模塊的設(shè)計 步進(jìn)電動機(jī)的原理步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)是典型的開環(huán)控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，執(zhí)行元件是步進(jìn)電機(jī)。它受驅(qū)動控制線路的控制，將代表進(jìn)給脈沖的電平信號直接變換為具有一定方向、大小和速度的機(jī)械轉(zhuǎn)角位移，并通過齒輪和絲杠帶動工作臺移動。由于該系統(tǒng)沒有反饋檢測環(huán)節(jié)，它的精度較差，速度也受到步進(jìn)電機(jī)性能的限制。但它的結(jié)構(gòu)和控制簡單、容易調(diào)整，故在速度和精度要求不太高的場合具有一定的使用價值。步進(jìn)電機(jī)的工作原理實際上是電磁鐵的作用原理。 步進(jìn)電動機(jī)的選型在選擇步進(jìn)電動機(jī)時首先考慮的是步進(jìn)電動機(jī)的類型選擇，其次是具體的品種選擇，在該立體車庫系統(tǒng)設(shè)計中要求步進(jìn)電動機(jī)的電壓低、電流小、有定位轉(zhuǎn)矩和使用螺栓機(jī)構(gòu)的定位裝置，確定步進(jìn)電動機(jī)采用2相8拍混合式步進(jìn)電動機(jī)；在進(jìn)行步進(jìn)電動機(jī)的品種選擇時，要綜合考慮速比i、軸向力Tt、額定轉(zhuǎn)矩Tn和運行頻率Fy，以確定不進(jìn)電動機(jī)的具體規(guī)格和控制裝置。步進(jìn)電動機(jī)有如下特點： a、步進(jìn)電動機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比。因此,當(dāng)它轉(zhuǎn)一圈后,沒有累計誤差,具有良好的跟隨性。b、由步進(jìn)電動機(jī)與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng),既簡單、廉價,叉非常可靠。同時,它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。c、步進(jìn)電動機(jī)的動態(tài)響應(yīng)快,易于啟停、正反轉(zhuǎn)及變速。d、速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平穩(wěn)調(diào)整,低速下仍能獲得較大轉(zhuǎn)矩,因此一般可以不用減速器而直接驅(qū)動負(fù)載。e、步進(jìn)電機(jī)只能通過脈沖電源供電才能運行,不能直接使用交流電源和直流電源。f、步進(jìn)電機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象,必須對控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)措施。 步進(jìn)驅(qū)動模塊步進(jìn)驅(qū)動模塊由步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動器組成。倉庫立體存儲系統(tǒng)有兩套步進(jìn)驅(qū)動模塊，分別控制X軸、Y軸的絲桿運動。步進(jìn)驅(qū)動器接收PLC發(fā)出的高速脈沖信號及方向電平信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的信號。步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向由方向電平控制,步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度由脈沖信號頻率控制,步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)度由脈沖信號的數(shù)目控制。用四相步進(jìn)電機(jī)42J1834810，與之配套的驅(qū)動器選用美國IMS公司生產(chǎn)的M415B細(xì)分型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，其細(xì)分功能使步進(jìn)電機(jī)運轉(zhuǎn)精度提高，振動減小，雜訊降低，且具有光隔離信號輸入（抗干擾），靜止時電流減半，電源接反保護(hù)功能等優(yōu)點。，即在無細(xì)分的條件下，200個脈沖使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈（200=360o）。通過驅(qū)動器設(shè)置細(xì)分精度，最高可以達(dá)到12800個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器M415B細(xì)分設(shè)定由撥碼開關(guān)SWSWSW6設(shè)定，如表1所示。設(shè)置SW4=ON、SW5= OFF、SW6=ON，細(xì)分設(shè)置為800步數(shù)/圈，即800個脈沖使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，此時步距角為（800=360o）。步進(jìn)電機(jī)傳動組件采用聯(lián)軸器直接帶動螺旋絲杠轉(zhuǎn)動，螺旋絲杠的螺距為5mm，即步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)動一周，載物臺位移5mm。通過控制載物臺在XZ軸平面的運動，從而把工件運送到倉庫的指定位置。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器M415B輸出相電流設(shè)定由撥碼開關(guān)SWSW