plc在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用-文庫(kù)吧資料
2025-02-12 15:28本頁(yè)面
【正文】 和 RS485。作業(yè)完了之后，向地面發(fā)出“作業(yè)結(jié)束”信息。碼垛機(jī)控制盤(pán)在收到作業(yè)信息之后向地面控制盤(pán)發(fā)出響應(yīng)信息。一個(gè)指令執(zhí)行完了之后，必須從碼垛機(jī)向地面發(fā)送響應(yīng)信號(hào) ，即確認(rèn)信號(hào)，之后才能執(zhí)行下一個(gè)指令。 變頻器和單相電容式運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的接線如圖 所示。另外，變頻器的輸出電壓和電動(dòng)機(jī)的輸出電壓相匹配，變頻器要留有足夠的容量（應(yīng)比電動(dòng)機(jī)的使用功率大三倍）。 單相交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速與三相交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速不同，將單相220V 輸入、三相輸出的變頻器的三個(gè)輸出端子（ U、 V、 W），接任意兩端。 圖 電容分組式單相異步電動(dòng)機(jī)原理圖 1— 工作繞組； 2— 起動(dòng)繞組 K— 離心式開(kāi)關(guān)； C— 電容器 單相異步電動(dòng)機(jī)的突出特點(diǎn)是沒(méi)有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和固定的轉(zhuǎn)向。但也有一些電容或電阻電動(dòng)機(jī)，在運(yùn)行時(shí)將起動(dòng)繞組接于電源上，這實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一臺(tái)兩相電機(jī)，但由于它接在單相電源上，故稱(chēng)為單相異步電動(dòng)機(jī)。垂直方向變頻調(diào)速系統(tǒng)與水平方向變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似，但是由于單相異步電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)有所區(qū)別，所以垂直變頻調(diào)速系統(tǒng)和水平變頻調(diào)速系統(tǒng)也有不同的地方。 變頻器參數(shù)設(shè)定如表 23 所示。 采用帶傳感器矢量控制閉環(huán)調(diào)速，能滿足像 碼 垛機(jī)這樣動(dòng)態(tài)特性要求較高，并且在低頻時(shí)輸出高轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速精度要求較高的場(chǎng)合。 （ 3）在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)測(cè)取系統(tǒng)各參數(shù)和輸出特性，并能在上 /下位機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)控制。 擾動(dòng) gn e KU u n PLC 控制器 （ PID 算法） 變頻器 主電路 （ IGBT逆變器） 三相異步電動(dòng)機(jī)（負(fù)載系統(tǒng)） PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 7 fn 圖 PLC 變頻調(diào)速閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 （ 1）運(yùn)用指令系統(tǒng)中的 PID 指令，偏差信號(hào)按照 PID 算法計(jì)算出控制量，用傳送指令輸出電壓控制量到變頻器的模擬量輸入 AIN1 口。 S7200PLC 的模擬量輸出信號(hào)KU 作為 MM440 變頻器的模擬量輸入，來(lái)控制變頻器輸出頻率和輸出電壓的變化，從而控制三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由光電編碼器檢測(cè)并反饋到PLC 得高速計(jì)數(shù)口 和 ，構(gòu)成閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)。 操作功能： AOP 盤(pán)、 BOP 控制盤(pán)、電位器與外接端子操作。 模擬量輸出： 2 路 (0~20) mA 模擬量輸出。 數(shù)字量輸出： 8 路繼電器輸出。 控制作用： VF，矢量 — 轉(zhuǎn)矩、光電編碼器反饋的速度控制等。 輸出電流： 。 輸出電壓： 3 相 (0380)VAC 可調(diào)。 輸入電流： 。 （ 2） 變頻器的選型 本文根據(jù)綜合考慮選擇西門(mén)子 MM440 變頻器， MM440 型使用 PID 控制器，具 PID微調(diào)等功能， MM440 可用于矢量控制，可以實(shí)現(xiàn)高性能的應(yīng)用，帶內(nèi)置制動(dòng)單元，可以快速制動(dòng)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4 個(gè)部分組成。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如 所示： 上位機(jī)CPU 226EM 221EM 235EM 235輸入?yún)^(qū)手動(dòng)開(kāi)關(guān)光電編碼器限位開(kāi)關(guān) 指示燈 、 繼電器步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器MM 440 變頻器MM 440 變頻器二相混合式步進(jìn)電機(jī)三相交流異步電動(dòng)機(jī)單相交流異步電動(dòng)機(jī)輸出區(qū)RS 485圖 系統(tǒng)總體結(jié) 構(gòu)圖 碼垛機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)碼垛機(jī)的準(zhǔn)確定位， 提高存取效率和保證碼垛機(jī)的穩(wěn)定性，必須對(duì)碼垛機(jī)三個(gè)機(jī)構(gòu)的速度進(jìn)行合理有效的控制，由于水平和垂直運(yùn)行電機(jī)分別采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)和單相交流異步電動(dòng)機(jī)，所以對(duì)這兩個(gè)方向的速度控制采用閉環(huán)變頻調(diào)速控制。 表 22 擴(kuò)展模塊選型表 控制器 調(diào)速系統(tǒng) M 認(rèn)址器 PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 5 系列號(hào) 類(lèi)別 描述 選型型號(hào) 數(shù)量 EM221 輸入擴(kuò)展模塊 DI16 6ES72211BH220XA0 1 EM235 輸入 /輸出擴(kuò)展模塊 AI4/AO1 6ES72350KD220XA0 2 由于 CPU226 的輸入點(diǎn)只有 24 個(gè)，不能滿足設(shè)計(jì)的輸入點(diǎn)的需要，所以加入一個(gè) EM221 模塊，該模塊有 16 個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)，總體上可以滿足系統(tǒng)輸入的要求。 V A B C S1 S2 S3 S 圖 梯形速度曲線 的模塊選型 由于 S7200CPU226 的集成 24 輸入 /16 輸出不能滿足設(shè)計(jì)的要求，所以又選用了 EM221 擴(kuò)展模塊和 EM235 擴(kuò)展模塊，正好滿足設(shè)計(jì)的需要。本文采用最常用的梯形速度曲線。 監(jiān)控計(jì)算機(jī) S7200 PLC 碼垛機(jī)水平認(rèn)址系統(tǒng) 碼垛機(jī)縱向認(rèn)址系統(tǒng) 碼垛機(jī)縱向變頻系統(tǒng) 碼垛機(jī)水平變頻系統(tǒng) 碼垛機(jī)貨叉控制系統(tǒng) 碼垛機(jī)縱向運(yùn)行機(jī)構(gòu) 碼垛機(jī)水平運(yùn)行機(jī)構(gòu) 碼垛機(jī)貨叉運(yùn)行機(jī)構(gòu) 碼垛機(jī)貨物檢測(cè)系統(tǒng) 碼垛機(jī)限位保護(hù)系統(tǒng) PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 4 碼垛機(jī)速度位置控制的實(shí)現(xiàn)方法如圖 所示，控制系統(tǒng)由 PLC 控制器、調(diào)速系統(tǒng)、編碼器、認(rèn)址片和認(rèn)址器組成，實(shí)現(xiàn)位置和速度的雙閉環(huán)控制。要完成對(duì)碼垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先要保證碼垛機(jī)能夠準(zhǔn)確到 達(dá)目標(biāo)位置， 所以在設(shè)計(jì)碼垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，關(guān)鍵在于準(zhǔn)確可靠的認(rèn)址和定位保證碼垛機(jī)準(zhǔn)確無(wú)誤的定位在目標(biāo)貨位 。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如圖 所示。采用組態(tài)系統(tǒng) 建立監(jiān)控界面 ，同時(shí)將運(yùn)行系統(tǒng)的狀態(tài)反饋到監(jiān)控計(jì)算機(jī)。 本系統(tǒng)由上位監(jiān)控級(jí)與直接控制級(jí)組成。 PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 3 ⑤ 安全保護(hù)：水平行走、載貨臺(tái)升降及貨叉的伸縮等都有限位保護(hù)。 ③ 速度調(diào)整和準(zhǔn)確停車(chē)：根據(jù) 碼 垛機(jī)和目標(biāo)位置的距離， PLC 輸出速度調(diào)整的控制信號(hào)給變頻 器，通過(guò)變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在停車(chē)之前先把 碼 垛機(jī)的運(yùn)行速度降低到低速檔，使 碼 垛機(jī)以低速接近目標(biāo)位置，保證 碼 垛機(jī)的穩(wěn)定性。 ② 位置技術(shù)及判斷：沿著 碼 垛機(jī)的行進(jìn)方向和載貨臺(tái)的升降方向設(shè)置認(rèn)址片， PLC 通過(guò)檢測(cè)認(rèn)址片來(lái)判斷 碼 垛機(jī)位置和載貨臺(tái)的位置，每經(jīng)過(guò)一個(gè)認(rèn)址片，PLC 的高速計(jì)數(shù)器就自動(dòng)計(jì)數(shù)一次，前進(jìn)加一，后退減一，上升加一，下降減一。 （ 3）在本文設(shè)計(jì)的碼垛機(jī)控制系統(tǒng)中上位機(jī)完 成的只是數(shù)據(jù)輸入和傳送，主要的控制任務(wù)是由 PLC 來(lái)完成。界面操作時(shí)，應(yīng)具備對(duì)貨物的單送、單取操作。手動(dòng)操作主要用于安裝、調(diào)試和排除故障。同 時(shí)運(yùn)動(dòng)速度也可以手動(dòng)選擇。 主要技術(shù)指標(biāo)和和主要設(shè)計(jì)參數(shù) 碼垛機(jī)運(yùn)行的速度范圍： 水平方向： 2m/min~360m/min； 垂直方向： 2m/min~80/min； 貨叉： 2m/min~60/min （ 2）本文碼垛機(jī)的控制方式有自動(dòng)和手動(dòng)控制。伸叉機(jī)構(gòu)電機(jī)采用兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，由西門(mén)子 S7200 通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制。 PLC 在倉(cāng)庫(kù)
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