【正文】 統(tǒng)。（7）整個(gè)電氣控制系統(tǒng)必須設(shè)置急停按鈕，以防發(fā)生意外。立體倉(cāng)庫(kù)坐標(biāo)定位以零位開始。按送貨按鈕后，貨物自動(dòng)送入指定的倉(cāng)位號(hào)對(duì)應(yīng)的倉(cāng)庫(kù)位里。送貨完成后，小車自動(dòng)返回原來(lái)的位置。如果小車?yán)镉胸浳铮瑒t取貨命令不被執(zhí)行。 （5） 整個(gè)電氣控制系統(tǒng)必須設(shè)置急停按鈕，以防發(fā)生意外。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。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，少不了自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，只有使用強(qiáng)大的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)才能使得倉(cāng)庫(kù)管理和業(yè)務(wù)流程上一個(gè)臺(tái)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(duì)這一倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，我選擇了PLC?？偟膩?lái)看，基于PLC的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)可以總結(jié)為如下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：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。（2）確定I/O設(shè)備。（3）根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類型。（5）設(shè)計(jì)立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖程序，這是整個(gè)立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。（7）立體倉(cāng)庫(kù)整體調(diào)試，在PLC軟硬件設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題要逐一排除，直至調(diào)試成功。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是機(jī)械和電氣、強(qiáng)電控制和弱電控制相結(jié)合的產(chǎn)品。其次闡述了本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)現(xiàn)的功能與總體的控制步驟。最后確定了立體倉(cāng)庫(kù)的具體參數(shù)，并詳細(xì)介紹了本課題設(shè)計(jì)的基本步驟。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖 31 所示。PLC與計(jì)算機(jī)的基本組成一致，它實(shí)際上就是一種工業(yè)控制計(jì)算器[3]。 輸入模塊用于將控制現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)變換成CPU能接收的信號(hào)，并對(duì)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(hào)變換成驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)，并對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行功率放大、隔離PLC內(nèi)部和外部執(zhí)行元件等。微處理器 CPU 是PLC的核心部件。（PLC）的特點(diǎn) （1）可靠性高，抗干擾強(qiáng)。 （3）編程簡(jiǎn)易，現(xiàn)場(chǎng)可修改。 （5）壽命長(zhǎng)，體積小，能耗低。該選擇包括運(yùn)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。（1）控制功能PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。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。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。本設(shè)計(jì)采用 24V 直流電。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)然是預(yù)先設(shè)計(jì)好整套系統(tǒng)方案， 然后算出所有的輸入輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)，如果是第一次設(shè)計(jì)的方案，建議預(yù)留點(diǎn)數(shù)。（3）輸出觸點(diǎn)類型：是繼電器輸出類型還是晶體管輸出類型。本設(shè)計(jì)因?yàn)橛胁?進(jìn)電機(jī)的控制所以選擇晶體管輸出類型。S7 系列 PLC 產(chǎn)品可分為微型 PLC（如 S7200），小規(guī)模性能要求的 PLC（如 S7300）和中、高性能要求的 PLC（如 S7400）等。根據(jù)控制功能要求選 擇微型 PLC。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)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移或直線位移的一種特殊電機(jī)。又由于它輸入的是脈沖電流所以也叫脈沖電動(dòng)機(jī)[14]。此外，它還具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，一是輸出角位移量或線位移量與其輸入的脈沖數(shù)成正比，而轉(zhuǎn)速或線速度與脈沖的頻率成正比，在負(fù)載能力范圍內(nèi)，這些關(guān)系不受電壓的大小、負(fù)載的大小、環(huán)境條件等外界各種因素的干擾。三是控制性能好，它可以在開環(huán)系統(tǒng)中在很寬的范圍內(nèi)通過(guò)改變脈沖的頻率來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且能夠快速啟動(dòng)制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。當(dāng)采用速度和位置檢測(cè)裝置后，它可構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。如數(shù)控機(jī)床、繪圖機(jī)、自動(dòng)記錄儀表、遙控裝置和航空系統(tǒng)等等，都大量使用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。定轉(zhuǎn)子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，定子磁極為凸極式，磁極的極面上開有小齒。每套繞組叫一相，三相繞組接成星形，所以定子磁極數(shù)通常為相數(shù)的兩倍，即2p=2m （p為極對(duì)數(shù)，m為相數(shù)）。這種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)便，精度易于保證，步距角可以做得較小，容易得到較高的啟動(dòng)和運(yùn)行頻率。定子鐵芯為凸極式，共有三對(duì)（六個(gè)）磁極，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的磁極上繞有一相控制繞組。下面通過(guò)幾種基本的控制方式來(lái)說(shuō)明其工作原理。由于磁通具有力圖走磁阻最小路徑的特點(diǎn)，使轉(zhuǎn)子齒3的軸線與定子A相極軸線對(duì)齊，如圖33(a)所示。使轉(zhuǎn)子齒4的軸線與定子B相極軸線對(duì)齊，即轉(zhuǎn)子走了一步，如圖33(b)所示。使轉(zhuǎn)子齒3的軸線與定子C相極軸線對(duì)齊，如圖33(c)所示。其轉(zhuǎn)速取決于各相控制繞組通電與斷電的頻率，旋轉(zhuǎn)方向取決于控制繞組輪流通電的順序。上述通電方式稱為三相單三拍運(yùn)行。我們稱每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度為步距角常用θs來(lái)表示，三相單三拍運(yùn)行時(shí)θs= 30176。每拍同時(shí)有兩相繞組通電，三拍為一個(gè)循環(huán)。若下一拍為B、C兩相同時(shí)通電時(shí)，則轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)30176?？梢姡p三拍運(yùn)行時(shí)的步距角仍是30176。 (a) (b)圖34 三相雙三拍運(yùn)行方式由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能直接接收數(shù)字量信號(hào)，所以被廣泛應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。但要改變系統(tǒng)的控制功能，一般都要重新設(shè)計(jì)硬件電路，靈活性較差。以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件的數(shù)字控制系統(tǒng)有開環(huán)和閉環(huán)兩種形式。這是因?yàn)椴竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)受輸入脈沖控制，其位移量是斷續(xù)的，總的位移量嚴(yán)格等于輸入的指令脈沖數(shù)或其平均轉(zhuǎn)速嚴(yán)格正比于輸入指令脈沖的頻率；若能準(zhǔn)確控制輸入指令脈沖的數(shù)量或頻率，就能夠完成精確的位置或速度控制，無(wú)需系統(tǒng)的反饋，形成所謂的開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)的精度主要取決于步距角的精度和負(fù)載狀況。因?yàn)椴竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)頻率要比連續(xù)運(yùn)行頻率小，所以開環(huán)控制的脈沖指令頻率，只有小于電機(jī)的最大啟動(dòng)頻率，電機(jī)才能成功啟動(dòng)。為此，常用加減速定位控制。在到達(dá)終點(diǎn)前，降頻使電機(jī)減速。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩受頻率影響較大，所以負(fù)載的加減速控制不能像普通電機(jī)那樣。由于開環(huán)控制系統(tǒng)不需要反饋元件，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低。圖36 加減速定位過(guò)程（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)在開環(huán)控制系統(tǒng)中，電機(jī)響應(yīng)控制指令后的實(shí)際運(yùn)行情況，控制系統(tǒng)是無(wú)法預(yù)測(cè)和監(jiān)視的。另外，對(duì)于高精度的控制系統(tǒng)，采用開環(huán)控制往往滿足不了精度的要求。與開環(huán)系統(tǒng)相比多了一個(gè)由位置傳感器組成的反饋環(huán)節(jié)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的精度與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有關(guān)，但主要是取決于位置傳感器的精度。圖37 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)原理框圖（1）位移與輸入脈沖信號(hào)的信號(hào)數(shù)相對(duì)應(yīng)，步距誤差不長(zhǎng)期積累，可以組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且具有一定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可以在需要更高精度時(shí)組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。（3）易于起動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)及變速，快速響應(yīng)性能好。當(dāng)控制脈沖停止輸入且讓最后一個(gè)脈沖控制的繞組繼續(xù)通電時(shí)，電機(jī)可以保持在固定的位置上，即停在最后一個(gè)控制脈沖所控制的角位移的終點(diǎn)位置上。（5）步距角選擇的范圍大，可以在幾十角分至180176。在小步距情況下，通?？梢栽诔退傧赂咿D(zhuǎn)矩穩(wěn)定運(yùn)行，可以不經(jīng)減速器直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。與交直流電動(dòng)機(jī)不同，僅僅接上供電電源，步進(jìn)電機(jī)不會(huì)運(yùn)行的。圖 38 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖在選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)首先考慮的是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的類型選擇，其次才是具體的品種選擇，在該立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)中要求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)電壓低、電流小、有定位轉(zhuǎn)矩和使用螺栓機(jī)構(gòu)的定位裝置，確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用2相8拍混合式步進(jìn)電機(jī)；在進(jìn)行步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的品種選擇時(shí)，要綜合考慮速比i、軸向力F、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、額定轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行頻率，以確定步進(jìn)電機(jī)的具體規(guī)格和控制裝置。步距角的HB型電動(dòng)機(jī)速比(設(shè)使用直接驅(qū)動(dòng)方式)軸向力負(fù)載轉(zhuǎn)矩螺栓的慣量移動(dòng)體的慣量負(fù)載慣量為根據(jù)以上計(jì)算可以初步選定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其慣量為，空載起動(dòng)頻率由要求的速度可求出運(yùn)行的頻率：可知需要加減速的驅(qū)動(dòng)方式。型號(hào)：42BYGHl01?？旖泳€插頭：紅色表示A相，藍(lán)色表示B相；如果發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向不對(duì)時(shí)可以將A相或B相中的兩條線對(duì)調(diào)。M （1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸入輸出信號(hào)介紹步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行需要有電子裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這種裝置就是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)的頻率成正比。它們?cè)隍?qū)動(dòng)器內(nèi)部的接口電路都相同如圖310所示。圖310 輸入輸出接口電路（2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器選擇我們這里采用SH系列的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它主要由電源輸入部分、信號(hào)輸入部分、信號(hào)輸出部分組成。對(duì)于兩相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，細(xì)分后電動(dòng)機(jī)的步距角等于電動(dòng)機(jī)整步步距角除以細(xì)分?jǐn)?shù)。所以，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器只要改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就能改變步距角。因?yàn)镻LC需要采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電，所以該立體倉(cāng)庫(kù)中應(yīng)該選用開關(guān)式穩(wěn)壓電源。主要由電源輸入部分、信號(hào)輸入部分、輸出部分組成。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)相數(shù)工作電源SH2H057二相或四相混合式二相八拍一組直流DC(24V40V)