【正文】 置輸入 EMI 濾波器，具有較高的抗干擾能力。本系統(tǒng)采用的直流電動機的輸入電壓為 1224V。直流電動機具有良好的起動性能，且能在寬廣的范圍內(nèi)平滑、均勻地調(diào)速。 [16] 微動開關(guān)該立體倉庫控制系統(tǒng)中共有 13 個庫位（四層十二個庫位加 0 號庫位）分別采用 13 個微動開關(guān)作為貨物的檢測裝置，當(dāng)有貨物時相應(yīng)開關(guān)動作；為了保險起見，在 X 軸的左限位和 Y 軸的下限位處還安裝了 1 個微動開關(guān)作限位保護(hù)，以確保立體倉庫的安全。12 / 44圖 對射式傳感器的電路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。當(dāng) 24V 電壓加到發(fā)光二級管 VL 時，它將光發(fā)射給光敏二級管 VD，VD 接收到光導(dǎo)通，于是晶體管導(dǎo)通，輸出為 ON。下面是反射式傳感器的輸出電路圖：圖 反射式傳感器的輸出電路（2） 對射式傳感器對射式傳感器的工作原理：對射式傳感器的輸出狀態(tài)一般是 NPN 輸出，輸出晶體管的動作狀態(tài)可以分為：入光時 ON 和遮光時 ON 兩種。11 / 44圖 變調(diào)光式傳感器的結(jié)構(gòu)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。 傳感器（1） 反射式傳感器工作原理：當(dāng)物體相對于傳感器移動時，反射回來的信號和原來的信號進(jìn)行對比，產(chǎn)生頻移，然后集成電路放大微弱的頻移信號。（4） 步進(jìn)電動機驅(qū)動器電源接口對于超小型驅(qū)動器，采用一組 DC 24~40V 供電。細(xì)分后完全消除了電動機的低頻振蕩，而且提高了電動機的輸出轉(zhuǎn)矩和電動機的分辨率。（3） 步進(jìn)電動機驅(qū)動器細(xì)分?jǐn)?shù)和電動機電流設(shè)定 SH 系列驅(qū)動器是靠驅(qū)動器上的撥位開關(guān)來設(shè)定細(xì)分?jǐn)?shù)的，只需根據(jù)面板上的提示進(jìn)行設(shè)定即可。該立體倉庫中，由于提供的電平為24V，而輸入部分的電平為 5V，所以需要外部另加 的限流電阻 R。所有型號驅(qū)動器的輸入信號都相同，它們是步進(jìn)脈沖信號 CP、方向電平信號 DIR、脫機信號 FREE（此端為低電平有效時，電動機處于無轉(zhuǎn)矩狀態(tài)；此端為高電平或懸空不接時，此功能無效，電動機可以正常運行）?？刂葡到y(tǒng)每發(fā)出一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就使得步進(jìn)電動機旋轉(zhuǎn)一個步距角，也就是說，它把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電動機的角位移。八拍混合式步進(jìn)電動機的主要特點是體積小，具有較高的起動和運行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點。圖 步進(jìn)電動機驅(qū)動控制器的構(gòu)成（4） 步進(jìn)電動機的選擇在選擇步進(jìn)電動機時，首先要考慮的是步進(jìn)電動機的類型，其次才是具體的品種。f) 電動機本身沒有電刷、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)電機具有帶電自鎖能力。9 / 44d) 具有自鎖的能力。b) 速度可以在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。因此，改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進(jìn)電機轉(zhuǎn)子機械位移的大小；改變輸入脈沖的通電相序，就能控制步進(jìn)電機電動機轉(zhuǎn)子機械位移的方向，實現(xiàn)對位置的控制。當(dāng)系統(tǒng)將一個電脈沖信號加到步進(jìn)電機定子繞組時，轉(zhuǎn)子就會轉(zhuǎn)動一步。下面簡單介紹步進(jìn)電機的工作原理及其特點與選擇。因此，步進(jìn)電動機又稱為脈沖電動機。本 系 統(tǒng) 所 采 用 的 PLC 是 西 門 子 S7200 CPU226 DC24 V,繼 電 器 輸 出 。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴(kuò)展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能。2 個 RS485 通訊/編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。S7200 CPU 226 集成 24 輸入/16 輸出共 40 個數(shù)字量 I/O 點。 [17]（ 4） 機 型 的 選 擇S7200 系 列 在 集 散 自 動 化 系 統(tǒng) 中 充 分 發(fā) 揮 著 強 大 功 能 。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 中經(jīng)常被采用。在本設(shè)計中選用的是此方式。完成編程之后，編程器切換到運行模式，CPU 對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，就不能進(jìn)行編程。PLC 的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。硬件診斷通過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。（1）控制功能PLC 主要用于順序邏輯控制，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，一方面要提高 PLC 的處理速度，另一方面節(jié)省存儲器容量。 [3]3．控制功能的選擇該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。存儲器內(nèi)存容量的估算，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點數(shù)的 10～15 倍，加上模擬量 I/O 點數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16 位為一個字） ，另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。2．存儲器容量的估算存儲器容量是指可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。 7 / 441．輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算在我們設(shè)計時，我們先對 I/O 點數(shù)估算，并且考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加 10%～20%的可擴(kuò)展，以此來確定我們所需要的PLC 輸入輸出點數(shù)。因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)當(dāng)是要分析控制過程的特點、要求、范圍。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。構(gòu)成 PLC 控制系統(tǒng)的主要電氣硬件有控制立體倉庫的 Z 軸的直流電動機，控制 XY 軸的步進(jìn)電動機以及供給系統(tǒng)能源的直流開關(guān)電源，還有各種傳感器，如系統(tǒng)中采用的反射式和對射式傳感器以及微動開關(guān)（用來完成貨物的檢測以及限位保護(hù)）?？偟膩砜?，基于 PLC 的自動化立體倉庫可以總結(jié)為如下幾點優(yōu)點：低成本、范圍廣、高速、便捷、永遠(yuǎn)在線、結(jié)構(gòu)靈活、數(shù)字化等。自動化立體倉庫，少不了自動化倉庫管理系統(tǒng)，只有使用強大的倉庫管理系統(tǒng)才能使得倉庫管理和業(yè)務(wù)流程上一個臺階，才能將先進(jìn)的硬件設(shè)備發(fā)揮作用、產(chǎn)生效益，針對這一倉庫管理系統(tǒng)，我選擇了 PLC。PLC 的應(yīng)用大大提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、適用性、并且降低了系統(tǒng)成本。 采用 PLC 控制立體倉庫的優(yōu)點PLC 的應(yīng)用非常廣泛，例如：電梯控制、防盜系統(tǒng)的控制、交通分流信號燈控制、樓宇供水自動控制、噴水池自動控制、消防系統(tǒng)自動控、供電系統(tǒng)自動控制及各種生產(chǎn)流水線的自動控制等。在此設(shè)計的立體倉庫需要滿足一下功能：機械手要有三個自由度，即：前進(jìn)、后退；上、下；左、右；機械手的運動由步進(jìn)電機驅(qū)動；機械手前進(jìn)（或后退）運動和上（或下）運動可同時進(jìn)行；機械手前進(jìn)、后退和上、下運動時必須有超限位保護(hù)；每個庫位必須有檢測裝置（微動開關(guān)） 。 [.2]4 / 442. 系統(tǒng)控制方案 立體倉庫系統(tǒng)的功能系統(tǒng)采用滾珠絲杠、滑杠以及普通絲杠作為主要傳動機構(gòu)、點擊采用步進(jìn)電機和直流電機，其關(guān)鍵部分是機械手，它由水平移動、垂直移動、貨臺機構(gòu)三部分組成，其水平和垂直移動分別用兩臺步進(jìn)電機驅(qū)動滾珠絲杠來完成，伸叉機構(gòu)由一臺直流電機來控制。（5） ．壽命長，體積小，能耗低。（3） ．編程簡易，現(xiàn)場可修改。 [2] 基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖 PLC 的基本結(jié)構(gòu) 可編程控制器（PLC）的特點(1)．可靠性高，抗干擾強。微處理器 CPU 是 PLC 的核心部件。輸入模塊用于將控制現(xiàn)場輸入信號變換成 CPU 能接收的信號，并對其進(jìn)行濾波、電平轉(zhuǎn)換、隔離和放大等；輸出模塊用于將 CPU 的決策輸出信號變換成驅(qū)動控制對象執(zhí)行機構(gòu)的控制信號，并對輸出信號進(jìn)行功率放大、隔離PLC 內(nèi)部和外部執(zhí)行元件等。PLC 與計算機的基本組成一致，它實際上就是一種工業(yè)控制計算器。為了系統(tǒng)的安全，在各個限位處都裝有超限位保護(hù)開關(guān)，每個庫位都有檢測裝置，判斷庫位是否已有貨物，禁止雙重入庫和空的取操作。機械手在執(zhí)行每次的去放任務(wù)，都會自動回到零位，等待下一條指令。在入庫作業(yè)時，當(dāng)檢測傳感器檢測到零位平臺上有貨物，那么起動機械手，將零位平臺上的貨物放到指定的庫位上。堆垛機是立體倉庫的關(guān)鍵部件，負(fù)責(zé)全部貨