【正文】 這次設(shè)計(jì)，使我了解到老師的用心良苦，并且從老師那學(xué)到了很多寶貴的東西。并且，更 了解了有關(guān)可編程控制器的功能。調(diào)試結(jié)果表明，在適應(yīng)性、精確性和可靠性方面，到達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，表明該設(shè)計(jì)方案是可行的。當(dāng) 機(jī)械手的功能增加 時(shí)，硬件接線(xiàn)上只需增加 行程開(kāi)關(guān) 輸入信號(hào)。 選中要下載到 PLC 的內(nèi)容，單擊 [執(zhí)行 ]就可以將寫(xiě)好的梯形圖程序下載到 PLC 的 CPU中。先將 PLC 與計(jì)算機(jī)的串口互連，然后單擊 [在線(xiàn) ][傳輸設(shè)置 ]，可以進(jìn)入 [傳輸設(shè)置 ]對(duì)話(huà)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)的串口通信口及通信方式的設(shè)定，可以進(jìn)行其他網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的設(shè)定，還可以實(shí)現(xiàn)通信測(cè)試。 具體梯形圖見(jiàn)附錄 I。 4．在一個(gè)程序中，同一編號(hào)的線(xiàn)圈如果使用兩次，稱(chēng)為雙線(xiàn)圈輸出，它很容易引起誤操作，應(yīng)避免 。 2．梯形圖每一行都是從左邊開(kāi)始，線(xiàn)圈接在最右邊（線(xiàn)圈右邊不允許再有觸點(diǎn)）。 能夠簡(jiǎn)單設(shè)定和其他站點(diǎn)的鏈接 由于連接對(duì)象的指定被圖形化而構(gòu)筑成復(fù)雜的系統(tǒng)的情況下也能夠簡(jiǎn)單的設(shè)定 。 此外，零件化后，能夠防止將其運(yùn)用到別的 順序程序時(shí)的順序輸入錯(cuò)誤。 (2) 功能塊 FB 是以提高順序程序的開(kāi)發(fā)效率為目的而開(kāi)發(fā)的一種功能。 程序的標(biāo)準(zhǔn)化 (1) 標(biāo)號(hào)編程 用標(biāo)號(hào)編程制作可編程控制器程序的話(huà)，就不需要認(rèn)識(shí)軟元件的號(hào)碼而能夠根據(jù)標(biāo)示制作成標(biāo)準(zhǔn)程序。 此外，選擇 FX 系列情況下，還能變換成 FXGP(DOS),FXGP(WIN)格 式的文檔。對(duì)于自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)以后的故障查找是很重要的一項(xiàng)功能。次功能對(duì)于在完成自動(dòng)門(mén)程序的時(shí)候進(jìn)行程序的檢查是很重要的。此功能對(duì)于自動(dòng)門(mén)的控制系統(tǒng)在查找故障的時(shí)候是非常重要的。 三菱 編程軟件的特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)的梯形圖編程是運(yùn)用三菱公司的 GX Developer 編程軟 件完成的。 模擬量：按其精 度可分為 12bit、 14bit 、 16bit 等；按信 號(hào)類(lèi)型可分 為電流型(420mA,020mA)、電壓型 (010V,05V,1010V)等。 I/O 分為開(kāi)關(guān)量輸入（ DI），開(kāi)關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。 I/O 模塊集成了 PLC 的I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。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)外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行的。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。右母線(xiàn)可以不畫(huà)出。 梯形圖兩側(cè)的垂直公共線(xiàn)稱(chēng)為母線(xiàn) (Bus bar)。 模擬量：按其精 度可分為 12bit、 14bit 、 16bit 等；按信 號(hào)類(lèi)型可分 為電流型(420mA,020mA)、電壓型 (010V,05V,1010V)等。使用中也常將這些“軟繼電器”稱(chēng)為編程元件。該存儲(chǔ)單元如果為“ 1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對(duì)應(yīng)軟繼電器的線(xiàn)圈“通電”，其常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，稱(chēng)這種狀態(tài)是該軟繼電器的“ 1” 或“ ON”狀態(tài)。梯形圖常被稱(chēng)為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱(chēng)為編程。 第 22 頁(yè) 共 41 頁(yè) 圖 311 電氣原理圖 4 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì) PLC 梯形圖概述 梯形圖是使用得最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱(chēng)為 PLC 的第一 編程語(yǔ)言。 圖 310 微動(dòng)開(kāi)關(guān)原理圖 PLC 輸入輸出分配表 根據(jù)本課題 PLC 輸入輸出的控制要求，得出 PLC 輸入輸出 I/O 分配，如表 34所示。 C 保存時(shí) 25～ +65176。 15mm) 應(yīng)差距離 (檢測(cè)距離 3mm,橫方向 ) 光源 (發(fā)光波長(zhǎng) ) GaAs～紅外發(fā)光二級(jí)管 (940nm) 顯示燈 入光時(shí)燈亮 (紅 ) 電源電壓 DC5～ 24V177。需要注意檢測(cè)距離不要離傳感器太近，否則傳感器不能動(dòng)作；連接是采用接插件方式，千萬(wàn)不要對(duì)端子 (讀出頭 )進(jìn)行焊接。 第 18 頁(yè) 共 41 頁(yè) 此步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為： 表 32 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù) 驅(qū)動(dòng)器型號(hào) 相數(shù) 類(lèi)別 細(xì)分?jǐn)?shù) 通過(guò)撥位 開(kāi)關(guān)設(shè)定 最大 相電流 開(kāi)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(24V40V) (2)、 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接線(xiàn)示意圖見(jiàn)圖 38 圖 38 步進(jìn) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接線(xiàn)示意圖 傳感器的選擇 在該立體倉(cāng)庫(kù)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(cè)，它是日本歐姆龍公司的產(chǎn)品，采用能抗周?chē)鈦?lái)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(lái)光干擾的影響；電源電壓為 DC524V 的大量程電壓輸出型；帶有容易調(diào)整的光軸標(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)間圖和輸出回路圖如圖 39 所示。主要由電源輸入部分、信號(hào)輸入部分、輸出部分組成。 一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于兩相四根線(xiàn)電機(jī)，可以直接和驅(qū)動(dòng)器相連，如圖 37 所示。驅(qū)動(dòng)器正常時(shí)，觸點(diǎn)為常開(kāi)狀態(tài)。如要通知系統(tǒng)，就要用到 ?報(bào)警輸出信號(hào) ?。 圖 36 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(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫等 )。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。 電機(jī)型號(hào) 相數(shù) 步距角 相電流 驅(qū)動(dòng)電壓 額定轉(zhuǎn)矩 重量 42BYGH101 2 DC24V 178。 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(yáng)方式，所以O(shè)PTO 端須接外部系統(tǒng)的 VCC，如果 VCC 是 +5V 則可直接接入；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 81 5mA 的驅(qū)動(dòng)電流，參見(jiàn)圖 34 和圖35。 所有型號(hào)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(wú)力矩狀態(tài)；此端為高電平或懸空不接時(shí)，此功能無(wú)效，電機(jī)可正常運(yùn)行 )。 第 16 頁(yè) 共 41 頁(yè) 圖 33 步進(jìn)電機(jī)的出線(xiàn)圈 表 31 步進(jìn)電機(jī)的電氣技術(shù)數(shù)據(jù) 步進(jìn) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選擇 (1)、 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選擇 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行要有一電子裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這種裝置就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它是把控制系統(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(shuō)：控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步距角。電氣原理圖如圖 33 所示。)=150 換算到電機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 T=GL( lT +F)/ 2 ? ? =150(+5)/() = kg. ? ? cm 對(duì)首次設(shè)計(jì)的裝置來(lái)講，所選用的電動(dòng)機(jī)通常留有 2～ 3 倍的余量，所以電機(jī)轉(zhuǎn)矩NT =3T=3= kg. ? cm =.? M 根據(jù)以上的計(jì)算， 在該立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)中的步進(jìn)電動(dòng)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(diǎn)：體積小，具有較高的起動(dòng)和運(yùn)行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點(diǎn)。/ b? L= 360176。 由要求的速度可求出運(yùn)行的頻率： f=V／ L=2020／ (60)=3333HZ 可知需要加減速的驅(qū)動(dòng)方式。 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(dòng)部分總重 M=25kg 外力 Fa=4kg.? cm 磨擦系數(shù) ? = 螺栓機(jī)構(gòu)的效率 ? =O. 9 螺栓軸徑 BD = 螺栓長(zhǎng) BL =42cm 螺距 P=3mm 分辨率 L= 移動(dòng)距離 ? =速度 V=2m／ min 計(jì)算： 設(shè)擬選用 2 相、 176。為了驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，必須由一個(gè)決定電動(dòng)機(jī)速度和旋轉(zhuǎn)角度的脈沖發(fā)生器（在該立體倉(cāng)庫(kù)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(gè)使電動(dòng)機(jī)繞組電流按規(guī)定次序通斷的脈沖分配器、一個(gè)保證電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行的功率放大器，以及一個(gè)直流功率電源等組成一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如圖 32所示。 ⑧ 、由于存在失步和共振，因此步進(jìn)電機(jī)的加減速的方法根據(jù)利用狀態(tài)的不同而復(fù)雜多變。 ⑥ 、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要缺點(diǎn)是效率較低 ,并且需要配上適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電源。 ④ 、起制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、變速等控制方便。 步進(jìn)電機(jī)的選擇 （ 1）、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) ① 、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種作為控制用的特種電機(jī)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度 (稱(chēng)為 “步距角 ”)一步一步運(yùn)行的，其特點(diǎn)是沒(méi)有積累誤差 (精度為 100％ )，所以廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可分為磁阻式、永磁式和混合式，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相數(shù)可分為：?jiǎn)蜗?、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多種。因此，改變電脈沖的頻率大小和通電相序，就能控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)寬廣范圍內(nèi)速度的無(wú)級(jí)平滑控制。因此，改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械位移的大??；改變輸入脈沖的通電相序，就能控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械位移的方向，實(shí)現(xiàn)位置的控制。 根據(jù)我組設(shè)計(jì)的立體倉(cāng)庫(kù)其輸入點(diǎn)數(shù)為 40 點(diǎn)、輸出電數(shù)為 21 點(diǎn)，所以選擇三菱FX2N80MR。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。 第 13 頁(yè) 共 41 頁(yè) 輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。 （ 2） 經(jīng)濟(jì)性的考慮 選擇 PLC 時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比。按照上述配置，所選 I/O 點(diǎn)不得低于 61 點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，所選 I/O 點(diǎn)為 80 點(diǎn)。 本課題設(shè)計(jì)的立體 倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)有輸入信號(hào) 40 個(gè)，輸出信號(hào) 21 個(gè)。 PLC 的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（ IEC6113123），同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式，如 C， Basic 等，以滿(mǎn)足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。離線(xiàn)編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。 （ 2） 編程功能 離線(xiàn)編程方式： PLC 和編程器公用一個(gè) CPU，編程器在編程模式時(shí)， CPU 只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。 根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén)控制的需要，主要介紹以下幾種功能的 選擇。 因此本課題的 PLC 內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ)第 12 頁(yè) 共 41 頁(yè) 5000 條梯形圖，這樣才能在以后的改造過(guò)程中有足夠的空間。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一 定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。 2． 存儲(chǔ)器容量的估算 存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶(hù)應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠(chǎng)商 PLC 的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。 1． 輸入輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)?余量，通常根據(jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加 10%～ 20%的可擴(kuò)展 。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。豐富的功能為 PLC 的廣泛應(yīng)用提供了可能，同 時(shí)，也為自動(dòng)門(mén)行業(yè)的遠(yuǎn)程化、信息化及智能化創(chuàng)造了條件。 像 PLC 這樣。 PLC 有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的 I