【正文】 )；、——齒輪轉(zhuǎn)動慣量(kg .cm)； ——桿轉(zhuǎn)動慣量(kg .cm)； ——工作臺重量(N)； P——絲杠螺距(cm)。 3)計(jì)算電動機(jī)輸出的總轉(zhuǎn)矩M。 33 34 35 36 式中 ——電動機(jī)起動加速轉(zhuǎn)矩()； ——導(dǎo)軌摩擦折算至電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩()； ——外力折算至電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩()； 、——電動機(jī)自身轉(zhuǎn)動慣量與負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量()； n——電動機(jī)所需達(dá)到的轉(zhuǎn)速(r/min)； T——電動機(jī)升速時間(s)； ——摩擦系數(shù)； ——傳遞效率； ——最大外力(N)。4) 負(fù)載起動頻率的估算。電動機(jī)的起動頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩和慣量有很大關(guān)系，其估算公式為 37式中 ——帶載起動頻率(Hz)； ——空載起動頻率(Hz)； ——起動頻率下由矩頻特性決定的電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩()。若負(fù)載參數(shù)無法精確確定，則可按進(jìn)行估算。5)運(yùn)行的最高頻率與升速時間的計(jì)算。由于電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩隨著頻率的升高而下降，因此在最高頻率時，由矩頻特性的輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)能驅(qū)動負(fù)載，并留有足夠的余量。6)負(fù)載轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩。負(fù)載轉(zhuǎn)矩可按式(35)和式(36)計(jì)算。電動機(jī)在最大進(jìn)給速度時，由矩頻特性決定的電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩要大于與之和，并留有余量。一般來說，與之和應(yīng)小于() 。根據(jù)以上的計(jì)算，我們在該立體倉庫控制系統(tǒng)中的步進(jìn)電動機(jī)采用二相八拍混合式步進(jìn)電動機(jī)。它的主要特點(diǎn)是體積小，具有較高的起動和運(yùn)行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點(diǎn)。步進(jìn)電動機(jī)的接線如圖34。 圖34 步進(jìn)電機(jī)的接線圖 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的選擇步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行要有電子裝置進(jìn)行驅(qū)動，這種裝置就是步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器。它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電動機(jī)的角位移，或者說，控制系統(tǒng)每發(fā)出一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就使步進(jìn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)一個步距角。所以，步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。所有型號驅(qū)動器的輸入信號都相同，共有三路信號，它們是步進(jìn)脈沖信號CP、方向電平信號DIR、脫機(jī)信號FREE（此端為低電平有效時，電動機(jī)處于無轉(zhuǎn)矩狀態(tài)；此端為高電平或懸空不接時，此功能無效，電動機(jī)可正常運(yùn)行）。它們在驅(qū)動器內(nèi)部的接口電路都相同，OPTO端為三路信號的公共端，二路輸入信號在驅(qū)動器內(nèi)部接成共陽方式，所以O(shè)PT0端必須接外部系統(tǒng)的Vcc。如果Vcc是+5v，則可直接接入；如果Vcc不是+5v，則需要外部另加限流電阻R，保證給驅(qū)動器內(nèi)部光耦合器提供8 15mA的驅(qū)動電流，在該立體倉庫中，由于FPO提供的電平為24V，而輸入部分的電平為5V。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的輸出信號有以下兩種。 (l) 初相位信號驅(qū)動器每次通電后將使步進(jìn)電動機(jī)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(jìn)電動機(jī)每次運(yùn)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，可產(chǎn)生相位記憶功能。(2) 報(bào)警輸出信號每臺驅(qū)動器都有多種保護(hù)措施（如過電壓、過電流、過溫等）。當(dāng)保護(hù)發(fā)生時，驅(qū)動器進(jìn)入脫機(jī)狀態(tài)使電動機(jī)失電，但這時控制系統(tǒng)可能尚未知曉。如要通知控制系統(tǒng)，就要用到“報(bào)警輸出信號”。所以，我們采用SH系列步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器，它主要由電源輸入、信號輸入部分、信號輸出部分組成。SH系列步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器采用鑄鋁結(jié)構(gòu)，是封閉的超小型結(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，在其旁邊加一個風(fēng)機(jī)也是一種較好的散熱辦法。此種結(jié)構(gòu)主要用于小功率驅(qū)動器。PLC 控制器與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器工作原理如圖35所示：圖35 PLC 控制器與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器工作原理 系統(tǒng)中傳感器的運(yùn)用在該系統(tǒng)中運(yùn)用了反射式傳感器和對射式傳感器，下面分別對這兩種傳感器進(jìn)行簡單的分析。 反射式傳感器 在該立體倉庫中采用反射式傳感器作為貨物檢測裝置，并采用能抗周圍外來光干擾的變調(diào)光式。采用變調(diào)光式，與直流光式比，不易受外來光干擾的影響，其電源電壓為DC 5 24V的大量程電壓輸出型，帶有容易調(diào)整的光軸標(biāo)識，還帶有動作確認(rèn)的入光顯示燈。其結(jié)構(gòu)如圖36所示。36 變調(diào)光式傳感器的結(jié)構(gòu)工作原理：當(dāng)物體相對于傳感器移動時，反射回來的信號與原先的信號相比較，產(chǎn)生頻移，集成電路再把微弱的頻移信號進(jìn)行放大，經(jīng)多普勒檢測、放大、限幅等措施，最后取得和物體移動信號相關(guān)的直流信號輸出電平。反射式傳感器有紅、藍(lán)、黑三根連接線，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，當(dāng)與擋塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。需要注意的是，檢測距離不要離傳感器太近。 對射式傳感器(l) 對射式傳感器的工作原理對射式傳感器的輸出狀態(tài)一般為NPN輸出，輸出晶體管的動作狀態(tài)可分為人光時“ON”和遮光時“ON”兩種。入光時為“ON”的對射式傳感器的電路如圖37所示。當(dāng)24V電壓加到發(fā)光二極管VL時，它將光發(fā)射給光敏二極管VD，VD接收到光導(dǎo)通，進(jìn)而晶體管導(dǎo)通，輸出為“ON”。當(dāng)發(fā)光二極管VL發(fā)射出的光被物體擋住使光敏二極管VD接收不到時，VD不導(dǎo)通，晶體管也不導(dǎo)通，輸出為“OFF”。37 對射式傳感器的電路(2) 對射式傳感器的選擇在該立體倉庫控制系統(tǒng)中，采用8個對射式傳感器作限位控制。其中4個對射式光電傳感器分別作為X、Y軸的限位控制，當(dāng)入光時輸出晶體管“ON”；2個對射式光電傳感器分別作為貨架在X軸和Y軸的到位檢測，當(dāng)遮光時輸出晶體管“ON，如果貨架來到達(dá)正確位置，Z軸電動機(jī)將不能運(yùn)行，以確保當(dāng)PLC程序出錯時也不至于損壞設(shè)備；2個對射式光電傳感器作為Z軸的限位控制，當(dāng)遮光時輸出晶體管“ON”，其信號對應(yīng)PLC的輸入點(diǎn)是X4（后限位）和X5（前限位）。 本章小結(jié)本章是本篇論文的重點(diǎn)章節(jié)，是對系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)章節(jié)。根據(jù)控制工藝和控制要求列寫了系統(tǒng)的I/O分布列表，并根據(jù)I/O的個數(shù)和CPU 的容量估算等其他條件確定控制單元PLC 設(shè)計(jì)和選型。為了滿足控制要求，對步進(jìn)電機(jī)和傳感器進(jìn)行了詳細(xì)的學(xué)習(xí)。沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 立體倉庫主要程序設(shè)計(jì)第四章 立體倉庫主要程序設(shè)計(jì) 在倉庫的控制系統(tǒng)中，由于起重機(jī)運(yùn)行于各個倉位之間，而每個倉位的坐標(biāo)是一個定位，故要求其位置控制最好在一個絕對系統(tǒng)下工作，這樣，通過輸入不同的倉位坐標(biāo)值，系統(tǒng)能自動完成起重機(jī)的上下以及左右行進(jìn)工作。編寫步進(jìn)電動機(jī)程序，要求在絕對坐標(biāo)系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的位置控制。故在倉庫系統(tǒng)首次接通和初始回零時將系統(tǒng)坐標(biāo)值寫入相應(yīng)的寄存器中，程序如圖41所示。圖41 位置坐標(biāo)控制程序 立體倉庫倉位選中控制程序設(shè)計(jì)數(shù)碼顯示采用BCD編碼方式，故采用4個端口就可以顯示16個數(shù)字狀態(tài)。如圖42所示的是輸出BCD碼到數(shù)碼譯碼，選中某個倉位需要BCD碼輸出幾位。同時，在選中十、十一、十二號倉時要輸出十位顯示。在根據(jù)圖43所示的程序來確定倉位號。 42 BCD碼輸出位數(shù) 圖43 倉位號確定程序 本章小結(jié)本章是系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分。通過前文對系統(tǒng)的了解和學(xué)習(xí)，在滿足系統(tǒng)控制要求的情況設(shè)計(jì)符合系統(tǒng)條件的程序來。程序包括位置坐標(biāo)控制程序和倉位號確定程序。沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第五章 總結(jié)第五章 總結(jié)通過一學(xué)期的研究與設(shè)計(jì)，經(jīng)歷了了解立體倉庫的控制工藝和控制要求、控制單元的設(shè)計(jì)和硬件選型、主要程序設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)室調(diào)試等幾個階段，最后整個系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)先設(shè)定要求，可穩(wěn)定正常工作，并已經(jīng)順利通過了系統(tǒng)驗(yàn)收。本論文采用PLC為控制核心設(shè)計(jì)了立體倉庫輸送控制系統(tǒng)。整套系統(tǒng)具有時效性好、速度快、可靠性高、運(yùn)行穩(wěn)定、調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在對本論文研究設(shè)計(jì)工作總結(jié)如下:⑴硬件完成了電氣控制系統(tǒng)的硬件選型、設(shè)備接線和軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試工作，使系統(tǒng)按要求正常運(yùn)行。⑵在PLC程序設(shè)計(jì)中采用了模塊化設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)清晰、層次分明、便于調(diào)試，為日后的軟件維護(hù)及功能升級提供了便利條件。沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 致謝致謝值此完成學(xué)位論文之際，衷心地感謝尊敬的導(dǎo)師蔡老師，在學(xué)位論文的各階段都得到導(dǎo)師的關(guān)懷和幫助。感謝蔡老師給我提供個充滿活力的學(xué)習(xí)和科研環(huán)境，更感謝蔡老師對我在大學(xué)生期間學(xué)習(xí)上和生活上所給予的關(guān)懷和幫助。蔡老師對學(xué)生的教誨使學(xué)生領(lǐng)略到作為一名科技工作者應(yīng)有的素質(zhì)，為今后的科研工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)、高尚的道德品質(zhì)和平易近人的長者風(fēng)范是我受益匪淺，并將承遠(yuǎn)影響和激勵著我。沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1] 何群 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