【正文】 01010110011156011001111101670111001001117810000111111189100101101111900000001111110 PLC程序的編制4 步進(jìn)電機(jī)的選擇與控制步進(jìn)電機(jī)作為本系統(tǒng)的動力驅(qū)動元件，控制其穩(wěn)定性是至關(guān)重要的本章將具體介紹，三相六拍式步進(jìn)電機(jī)的控制原理。步進(jìn)電機(jī)主要為本設(shè)計執(zhí)行元件，之所以選擇步進(jìn)電機(jī)就是因為其適用于開環(huán)控制，而且其控制精度較高，在供電電源切斷時，混合式步進(jìn)電機(jī)具有自定位轉(zhuǎn)矩，因此仍能保持原來的位置，同時也是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，因此，可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。它的時序為脈沖正序列為A→AB→B→BC→C→CA,反序列為CA→C→BC→B→AB→A。按照時序循環(huán)輸入就可以通過軟件控制來實現(xiàn)。當(dāng)將時序輸入按照與正轉(zhuǎn)時序相反的順序輸入時，就可以實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器的工作原理及型號不管是那一種類型的步進(jìn)電機(jī)，其運(yùn)動控制系統(tǒng)都是相似的。均屬于開環(huán)控制系統(tǒng)，一般主要由步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動控制器（本設(shè)計中步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動控制器為PLC）、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器和步進(jìn)電機(jī)三部分組成。 本設(shè)計步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器主要包括環(huán)形分配器和功率放大器兩部分。其中環(huán)形分配器又稱脈沖分配器，它根據(jù)運(yùn)行指令按一定的邏輯關(guān)系分配脈沖，通過功率放大器加到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組，使步進(jìn)電機(jī)按一定的方式運(yùn)行；并實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制和定位控制。由于輸出的功率極小，所以脈沖分配器不能直接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)工作，必須通過功率放大器進(jìn)行放大，才能給步進(jìn)電機(jī)各相繞組提供足夠的電流。 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動控制器則是控制系統(tǒng)的核心部分，它根據(jù)控制要求提供給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制信號，該控制信號包括脈沖信號、脈沖方向信號、控制方式信號。運(yùn)動控制器提供給步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動信號是標(biāo)準(zhǔn)的信號，不論哪種驅(qū)動器都接受這樣的標(biāo)準(zhǔn)信號，從而為開放式的控制提供了標(biāo)準(zhǔn)接口。這樣為步進(jìn)電機(jī)設(shè)計的運(yùn)動控制器就可根據(jù)不同的需要與不同的驅(qū)動器連接使用[21]。 為了控制的方便，步進(jìn)電機(jī)一般可以有兩種不同的控制模式可供選擇?？刂颇Ｊ骄褪怯煽刂品绞叫盘杹碓O(shè)置的。一種是方向/脈沖模式，在這種控制模式下，脈沖信號控制的是步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動，脈沖方向信號控制的是步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動方向(即正、反轉(zhuǎn))；另一種是脈沖模式，此時這兩路信號分別控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)運(yùn)動，這樣對于某些只需要一個方向運(yùn)動的應(yīng)用場合，可以省去一路信號，簡化設(shè)計。 步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及速度的PLC控制①步進(jìn)電機(jī)的通電方式為三相六拍（脈沖正序列為A→AB→B→BC→C→CA,反序列為CA→C→BC→B→AB→A）②步進(jìn)電機(jī)的工作方式為手動跟自動。手動時，按正轉(zhuǎn)按鈕電機(jī)每次正轉(zhuǎn)一拍，按反轉(zhuǎn)按鈕，電機(jī)每次反轉(zhuǎn)一拍。自動方式時，按啟動按鈕，電機(jī)連續(xù)正轉(zhuǎn)，按反轉(zhuǎn)按鈕，電機(jī)連續(xù)反轉(zhuǎn)。按加速按鈕，電機(jī)加速，按減速按鈕，電機(jī)減速。 I/O分配表輸入說明輸出說明輸入說明X0總開關(guān)Y0A相功放電X3反轉(zhuǎn)按鈕X1手動/自動開關(guān)Y1B相功放電X4減速按鈕X2正轉(zhuǎn)Y2C相功放電X5加速按鈕 控制程序PLC\電機(jī)控制\ 程序說明①本程序中采用定時器T246為脈沖發(fā)生器，設(shè)定值為K200～K1000（即200～1000ms），則步進(jìn)電機(jī)可獲得1～5步的變速范圍。②當(dāng)X3為‘OFF’時，輸出正脈沖序列，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。接通總開關(guān)X0，T246以D0的預(yù)置值K500開始計時，時間到，T246的常開觸點(diǎn)閉合，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1的數(shù)值，第一次為0，使M10為ON，Y0輸出，步進(jìn)電機(jī)A相通電；D1加1，T246自行復(fù)位后又重新開始計時，時間到，T246常開觸點(diǎn)又接通，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1的數(shù)值，（此時為1）則使M11為ON，使Y0、Y1輸出，步進(jìn)電機(jī)的A、B相同時通電；D1加1，T246自行復(fù)位后又重新開始計時，時間到，T246常開觸點(diǎn)又接通，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1的數(shù)值，（此時為2）則使M12為ON，使Y1輸出，步進(jìn)電機(jī)的B相通電；D1又加1，T246自行復(fù)位后又重新開始計時，時間到，T246常開觸點(diǎn)又接通，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1的數(shù)值，（此時為3）則使M13為ON，使YY2輸出，步進(jìn)電機(jī)的B、C相同時通電；程序繼續(xù)執(zhí)行，D1又加1，T246自行復(fù)位后又重新開始計時，時間到，T246常開觸點(diǎn)又接通，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1的數(shù)值，（此時為4）則使M14為ON，使Y2輸出，步進(jìn)電機(jī)的C相通電；D1再加1，T246自行復(fù)位后又重新開始計時，時間到，T246常開觸點(diǎn)又接通，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1的數(shù)值，（此時為5）則使M15為ON，使Y0、Y2輸出，步進(jìn)電機(jī)的A、C相同時通電；完成脈沖序列的正轉(zhuǎn)輸出要求。當(dāng)M16為ON時，D1復(fù)位，重新開始新一輪的脈沖序列的產(chǎn)生，步進(jìn)電機(jī)連續(xù)正向運(yùn)轉(zhuǎn)。③當(dāng)X3為ON時，輸出反向序列脈沖，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。分析方法同上。④每次按下減速按鈕X4時，（M8012的時鐘周期為100ms）將D0的當(dāng)前值與K1000比較，若D0﹤K1000，則使D0增加1，輸出脈沖頻率降低，電機(jī)減速。⑤每次按下加速按鈕X5時，通過CMP指令，將D0的當(dāng)前值與K200比較，只要D0﹥K200，則使D0的數(shù)減小，輸出脈沖頻率增大，電機(jī)加速轉(zhuǎn)動。5 實驗環(huán)節(jié) 實驗?zāi)康呐c實驗要求根據(jù)實驗室現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行自動化立體倉庫的控制實驗，完成兩個貨位的取貨與送貨。 實驗設(shè)備自動化立體倉庫模擬實驗架、直流電機(jī)、三菱FX1N系列PLC、三菱專用編程軟件、個人計算機(jī)、電源 實驗內(nèi)容 控制要求將貨物放到送貨臺上后，按啟動按鈕，自動將貨物送到小車旁邊，由傳感器控制送貨臺停止后，小車接收傳感器脈沖將貨物取入小車內(nèi)，自動放入指定的貨位里，送貨完成后，小車自動回到原來的位置。當(dāng)要取貨時，小車自動到指定倉位將貨物取出放到出貨臺，同樣由傳感器發(fā)出脈沖，出貨臺將貨物送出。 輸入與輸出點(diǎn)數(shù)分配X0X軸1位置X11X軸10位置X22Z軸3位置上限位X1X軸2位置X12X軸11位置X23Z軸3位置下限位X2X軸3位置X13Y軸前向限位X24Z軸4位置上限位X3X軸4位置X14Y軸中向限位X25Z軸4位置下限位X4X軸5位置X15Y軸后向限位X26Z軸5位置上限位X5X軸6位置X16Z軸1位置上限位X27Z軸5位置下限位X6X軸7位置X17Z軸1位置下限位X30小車處物料檢測X7X軸8位置X20Z軸2位置上限位X31進(jìn)料出物料檢測X10X軸8位置X21Z軸2位置下限位X32出料處物料檢測輸出Y0沿X軸向右Y3沿Y軸向后Y6進(jìn)料處傳送帶Y1沿X軸向左Y4沿Z軸向上Y7出料處傳送帶Y2沿Y軸向前Y5沿Z軸向下 實驗編程與調(diào)試立體倉庫實驗\ 實驗演示立體倉庫實驗\本系統(tǒng)通過最終調(diào)試表明本控制系統(tǒng)能夠較為準(zhǔn)確地完成對貨物的存取功能，而且運(yùn)行比較靈敏、可靠、。但同時也暴露出了一系列問題，在具體應(yīng)用中可以采用半閉環(huán)控制，傳感器采用旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在傳動絲杠軸端，既能判定速度，又能確定位置，比較精確可靠。驅(qū)動采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，轉(zhuǎn)速可以提高，力矩也較大，靈敏度也高，更接近與實用。 另外在工作臺上安裝機(jī)械自鎖，以提高安全。在智能化上可以提高，在工作臺上安裝接近傳感器，防止工作臺與倉庫、存放貨物等相撞。增加記憶、邏輯判定、自動存放、自動提取、采用條形碼識別自動執(zhí)行等方式。利用上位機(jī)編程組態(tài)軟件，來提高控制方式增加數(shù)據(jù)分析等工作能力。