【正文】 PLC 輸入輸出分配表 根據(jù)系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)的 I/O 分配見下表所示 表 34 PLC 輸入輸出分配表 I0 啟 動 I24 檢驗 2 號倉庫 Q0 前 進(jìn) I1 手動 /自動 I25 檢驗 3 號倉庫 Q1 后 退 I2 取 出 I26 檢驗 4 號倉庫 Q2 向 上 I3 送 進(jìn) I27 檢驗 5 號倉庫 Q3 向 下 I4 取 消 I30 檢驗 6 號倉庫 Q4 送 進(jìn) I5 急 停 I31 檢驗 7 號倉庫 Q5 取 出 I6 1 號倉庫的鍵 I32 檢驗 8 號倉庫 Q6 顯示取出 I7 2 號倉庫的鍵 I33 檢驗 9 號倉庫 Q7 顯示送進(jìn) I10 3 號倉庫的鍵 I34 檢驗 10 號倉庫 Q10 顯示操作錯誤 I11 4 號倉庫的鍵 I35 檢驗 11 號倉庫 Q11 顯示 1 號倉庫 I12 5 號倉庫的鍵 I36 檢驗 12 號倉庫 Q12 顯示 2 號倉庫 I13 6 號倉庫的鍵 I37 前進(jìn)限制 Q13 顯示 3 號倉庫 I14 7 號倉庫的鍵 I40 后退限制 Q14 顯示 4 號倉庫 I15 8 號倉庫的鍵 I41 后退超過 Q15 顯示 5 號倉庫 I16 9 號倉庫的鍵 I42 向上限制 Q16 顯示 6 號倉庫 I17 10 號倉庫的鍵 I43 向下限制 Q17 顯示 7 號倉庫 I20 11 號倉庫的鍵 I44 向下超過 Q20 顯示 8 號倉庫 I21 12 號倉庫的鍵 I45 前進(jìn)限制 Q21 顯示 9 號倉庫 I22 檢驗 0 號倉庫 I46 取出限制 Q22 顯示 10 號倉庫 I23 檢驗 1 號倉庫 I47 取出超過 Q23 顯示 11 號倉庫 Q24 顯示 12 號倉庫 XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計論文 共 57 頁 第 22 頁 。 圖 313 微動開關(guān)原理圖 并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源 并聯(lián)式開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出功率大、體積小、重量輕、可靠性高、適應(yīng)變動寬范圍的輸入電壓，具有完備的過電壓過電流保護(hù)功能，內(nèi)置輸入 EMI 濾波器，具有較高的抗干擾能力 。C 保存時 25 ～ +65176。此傳感器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為 : 表 33 傳感器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù) 型 號 EESPY402 形 狀 立式 檢測方式 反射型 檢測距離 5mm(反射率 90﹪ 1515mm) 應(yīng)差距離 (檢測距離 3mm,橫方向 ) 光源 (發(fā)光波長 ) GaAs～紅外發(fā)光二級管 (940nm) 顯示燈 入光時燈亮 (紅 ) 電源電壓 DC5～ 24V177。 圖 312 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(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，當(dāng) 與擋塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。 SH2H057 步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器采用鑄鋁結(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。 （ 5）步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器選型 我采用 SH 系列步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器，型號為 SH2H057。M XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計論文 共 57 頁 第 18 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 對于超小型驅(qū)動器，采用一組 DC 24~40V 供電。所以，采用細(xì)分驅(qū)動器只要改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就能改變步距角。對于兩相步進(jìn)電動機(jī)，細(xì)分后電動機(jī)的步距角等于電動機(jī)整步步距角除以細(xì)分?jǐn)?shù)。 圖 310 輸入輸出接口電路 （ 2）步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器選擇 我們這里采用 SH 系列的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，它主要由電源輸入部分、信號輸入部分、信號輸出部分組成。它們在驅(qū)動器內(nèi)部的接口電路都相同如圖 310 所示。因此，步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。 圖 39 步進(jìn)電機(jī)的出線圈 XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計論文 共 57 頁 第 17 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 表 步進(jìn)電機(jī)的電氣技術(shù)數(shù)據(jù) 步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器的選擇 （ 1）步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器輸入輸出信號介紹 步進(jìn)電 動機(jī)的運(yùn)行需要有電子裝置進(jìn)行驅(qū)動，這種裝置就是步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器。電氣原理圖如圖 39 所示。 齒輪比： 0 0 03 6 0 / 0 . 0 0 7 5 3 6 0 / ( 1 . 8 0 . 0 1 ) 1 5 0bGL??? ? ? ? ? 換算到 電機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 ( ) / 2lT G L T F ??? ? ? 1 5 0 0 . 0 1 (0 . 0 2 8 9 5 ) / (6 . 2 8 0 . 9 )? ? ? ? ? cm?? 對首次設(shè)計的裝置來講，所選用的電動機(jī)通常留有 2～ 3 倍的余量，所以電機(jī)轉(zhuǎn)矩 3 3 1 . 4 0 4 . 2 0 . 4 1NT T k g c m N M? ? ? ? ? ? ? 根據(jù)以上的計算，在該立體倉庫控制系統(tǒng)中的步進(jìn)電動機(jī)采用北京斯達(dá)特機(jī)電科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的 2 相 8 拍混合式步進(jìn)電機(jī)，它的主要特點：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。 由于我們使用螺栓機(jī)構(gòu)的定位裝置，已知條件和要求條件為： 移動部分總重 25M kg? 外力 4Fa kg cm?? 磨擦系數(shù) ?? 螺栓機(jī)構(gòu)的效率 ?? 螺栓軸徑 cm? 螺栓長 42BL cm? 螺距 3P mm? 分辨率 mm? 移動距離 ? ? /步 速度 2 / minVm? 計算： 設(shè)擬選用 2 相、 176。為了驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)，必須由一個決定電動機(jī)速度和旋轉(zhuǎn)角度的脈沖發(fā)生器（在該立體倉庫控制系統(tǒng)中采用 PLC 作脈沖發(fā)生器進(jìn)行位置控制）、一個使電動機(jī)繞組電流按規(guī)定次序通斷的脈沖分配器、一個保證電動機(jī)正常運(yùn)行的功率放大器，以及一個直流功率電源等組成一個驅(qū)動系統(tǒng)，如圖 38 所示。 （ 6）電動機(jī)本身沒有電刷、轉(zhuǎn)子上沒有繞組，也不需要位置傳感器，可靠性高。范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。所以步進(jìn)電機(jī)具有帶電自鎖能力。 （ 4）具有自鎖的能力。 （ 2）速度可以在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。在數(shù)字位置隨動系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)的工作速度和穩(wěn)定性，還有速度反饋內(nèi)環(huán)。將位置傳感器測出的負(fù)載實際位置與位置指令值相比較，用比較信號進(jìn)行控制，不僅可防止失步，還能夠消除位置誤差提，高系統(tǒng)的精度。因此必須在控制回路中增加反饋環(huán)節(jié)，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖 37所示。在某些運(yùn)行速度范圍寬、負(fù)載大小變化頻繁的場合，步進(jìn)電動機(jī)很容易失步使整個系統(tǒng)趨于失控。因而在數(shù)字控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。為了實現(xiàn)加減速的最佳控制，往往是分段設(shè)計 加速轉(zhuǎn)矩和加速時間，采用微機(jī)控制來實現(xiàn)。這樣就可以既快又穩(wěn)地準(zhǔn)確定位，如圖 36所示。電機(jī)開始以低于最高啟動頻率的某一頻率啟動，然后再逐步提高頻率，使電機(jī)逐步加速，到達(dá)最高運(yùn)行頻率，電機(jī)高速轉(zhuǎn)動。若電動機(jī)的工作頻率總是低于最高啟動頻率，當(dāng)然不會失步，但沒有充分發(fā)揮電機(jī)的潛力，工作速度太低。 圖 35 步進(jìn)電動機(jī)開環(huán)控制原理框圖 開環(huán)控制常常采用加減定位控制方式。 步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制系統(tǒng)，由控制器（包括變頻信號源）、脈沖分配器、驅(qū)動電路及步進(jìn)電動機(jī)四部分組成如圖 35所示。 （ 1）開環(huán)控制 步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)的主要特點是能實現(xiàn)精確位移、精確定位，且無積累誤差。以微型計算機(jī)為核心的計算機(jī)控制系統(tǒng)為步進(jìn)電動機(jī)的控制開辟了新的途徑，利用計算機(jī)的軟件或軟、硬件相結(jié)合的方法能使系統(tǒng)的功能大大增強(qiáng)，同時也提高了系統(tǒng)的靈活性和可靠性。較簡單的控制電路是利用一些數(shù)字邏輯單元組成，即采用硬件的方式。但雙三拍運(yùn)行時，每一拍總有一相繞組持續(xù)通電，例如由 A 、 B兩相通電變?yōu)?B、 C兩相通電時， B相保持持續(xù)通電狀態(tài)， C相磁拉力力圖使轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)動，而 B相磁拉力卻起有阻止轉(zhuǎn)子繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動的作用，即起到一定的電磁阻尼作用，所以電機(jī)工作比較平穩(wěn)。到達(dá)新的平衡位置，如圖 34(b)所示。當(dāng) A、 B兩相控制繞組同時通電時，轉(zhuǎn)子齒的位置應(yīng)同時考慮到兩對定子極的作用，只有 A相極和 B相極對轉(zhuǎn)子齒所產(chǎn)生的磁拉力相平衡，才是轉(zhuǎn)子的平衡位置，如圖 34(a)所示。 （ 2）三相雙三拍通電方式 控制繞組的通電方式為 ABBCCAAB或 ABCABCAB。 “ 三相 ” 是指三相步進(jìn)電動機(jī)每次只有一相控制繞組通電 ； 控制繞組每改變一次通電方式稱為一拍 ，“ 三拍 ” 是指經(jīng)過三次改變通電 方式為一個循環(huán)。若按 ACBA的順序通電，則電機(jī)按順時針反方向轉(zhuǎn)動。 如此按 ABCA的順序輪流通電，轉(zhuǎn)子就會一步一步地按逆時針方向轉(zhuǎn)動。若再斷開 B相使 C相控制繞組通電轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)過 30176。若 A相控制繞組斷電， B相控制繞組通電時，轉(zhuǎn)子在反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用下，逆時針方向轉(zhuǎn)過 30176。 圖 33 步進(jìn)電動機(jī)原理圖 XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計論文 共 57 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ （ 1）三相單三拍通電方式 當(dāng) A相控制繞組通電，其余兩相均不通電，電機(jī)內(nèi)建立以定子 A相極為軸線的磁場。轉(zhuǎn)子用軟磁性材料制成，也是凸極結(jié)構(gòu)，只有四個齒，齒寬等于定子的極靴寬。 圖 32 步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu) 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 圖 33是一臺三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的原理圖。轉(zhuǎn)子上沒有繞組，沿圓周也有均勻的小齒，其齒距和定子磁極上小齒的齒距必須相等，而且轉(zhuǎn)子的齒數(shù)有一定的限制。定子上有三套控制繞組，每一 套有兩個串聯(lián)的集中控制繞組分別繞在徑向相對的兩個磁極上。 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 圖 32 為三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的徑向截面圖。 計算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，給步進(jìn)電動機(jī)的應(yīng)用開辟了廣闊的前景，應(yīng)用非常廣泛。四是有些型式的步 進(jìn)電動機(jī)在停止供電的狀態(tài)下，還有定位轉(zhuǎn)矩，有些型式在停機(jī)后某些相繞組仍保持通電狀態(tài)，具有自鎖能力，不需要機(jī)械制動裝置等。二是它每轉(zhuǎn)一周都有固定的步數(shù)，所以步進(jìn)電動機(jī)在不失步的情況下運(yùn)行，其步距誤差不會長期積累。 步進(jìn)電動機(jī)在不需 要變換的情況下，能直接將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或線位移，因此它很適合作為數(shù)字控制系統(tǒng)的伺服元件。每輸入一個電脈沖信號電機(jī)就轉(zhuǎn)動一個角度，它的運(yùn)動形式是步進(jìn)式的，所以稱為步進(jìn)電動機(jī)。所選 I/O 點不得低于 61 點，結(jié)合實際情況，考慮到經(jīng)濟(jì)實惠所選本系統(tǒng)所采用的 PLC 是西門子 S7200 CPU226 DC24V，外加一個數(shù)字量擴(kuò)展模塊 EM223[1]。微型 PLC S7200 系列可編程控制器主機(jī)分為 12 40 點四檔，還有各種輸入和輸出擴(kuò)展單元，這樣在增加 I/O 點數(shù)時，不必改變機(jī)型，可以通過擴(kuò)展模塊實現(xiàn)，降低了經(jīng)濟(jì)投 入。 S7 系