【正文】 減少掃描周期造成的響應(yīng)延時等不良影響。繼電接觸器是按“并行”方式工作的，也就是說是按同時執(zhí)行的方式工作的，只要形成電流通路，就可能有幾個電器同時動作。這種串行工作方式可以避免繼電接觸器控制的觸點(diǎn)競爭和時序失配問題。 ．輸出點(diǎn)數(shù) 根據(jù)上述運(yùn)行情況的分析，可以確定該系統(tǒng)的輸入和輸出點(diǎn)數(shù) (1)．輸入設(shè)備的數(shù)量：根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，該立體倉庫系統(tǒng)共有12個倉位，有12個微動開關(guān)，這樣此處需要12個點(diǎn)，檢測目的倉位是否有物需要1點(diǎn)，貨臺回位限位需要1點(diǎn)，貨臺到位限位需要1點(diǎn)，反射式傳感器需要1點(diǎn)，自動/手動的選擇需要1點(diǎn)，44鍵盤需要4點(diǎn)，X軸限位保護(hù)需要2點(diǎn)，Y軸限位保護(hù)需要2點(diǎn)，所以輸入點(diǎn)需要25點(diǎn)。在該立體倉庫控制系統(tǒng)中我們需要PLC的輸入點(diǎn)為25點(diǎn)，輸出點(diǎn)為14點(diǎn)。又考慮到以后改變方案時，一般要檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此，即使控制方案有變化，該P(yáng)LC仍能繼續(xù)使用。這樣，經(jīng)擴(kuò)展后的PLC輸入點(diǎn)共為32點(diǎn)，輸出點(diǎn)為16點(diǎn)，完全滿足系統(tǒng)要求。它分為上下兩層，上層為貨臺，可前后伸縮，低層裝有絲杠等傳動機(jī)構(gòu)。整個系統(tǒng)需要三維的位置控制。（此時1～6號有效）←2↓、3→、4↙、5↑、6↗，觀察水平（X軸）、垂直(Y軸)、前后(Z軸)各絲杠運(yùn)行情況，運(yùn)行應(yīng)平穩(wěn)，在接近極限位置時，應(yīng)執(zhí)行限位保護(hù)（運(yùn)行自動停止）。（通電狀態(tài)下，各機(jī)構(gòu)復(fù)位，即返回零位）。(1)選擇欲送倉位號，按動倉位號對應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示倉位號。(3)指令完成后，機(jī)械自動返回。(1)選擇欲取倉位號，按動倉位號對應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示倉位號。(3)指令完成后，機(jī)構(gòu)自動復(fù)位。演示程序中的其它內(nèi)容(1)當(dāng)零號倉位上有貨物時，若無外部操作指令，“就緒”燈亮，延時10秒后，自動將貨物放在倉庫號最小的空位上，依次類推。如4都已存放貨物， 10秒內(nèi)若無外部操作指令，自動將貨物放在2倉庫。此時，程序又處在待命狀態(tài)，“就緒”燈亮，又可進(jìn)行其它操作。如5有物，該程序?qū)⒆詣影?物品轉(zhuǎn)至3倉庫。此時按按鍵4，再按“送”鍵，運(yùn)行機(jī)構(gòu)將把貨物放在4庫，然后停在起初位置，“就緒”燈亮10秒后，若無外部操作指令，程序又將4庫貨物轉(zhuǎn)至3庫。在正常的情況下，按下某一倉位的按鈕和“取”或“送”按鈕，系統(tǒng)將進(jìn)行相應(yīng)的動作，此時控制面板上的數(shù)碼管顯示相應(yīng)的倉位號。在緊急情況下，按下緊急按鈕，送貨物送回原來的位置，只有當(dāng)故障排除后，才能重新運(yùn)行。因此，改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械位移的大?。桓淖冚斎朊}沖的通電相序，就能控制步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械位移的方向，實(shí)現(xiàn)位置的控制。因此，改變電脈沖的頻率大小和通電相序，就能控制步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)寬廣范圍內(nèi)速度的無級平滑控制。步進(jìn)電動機(jī)可分為磁阻式、永磁式和混合式，步進(jìn)電動機(jī)的相數(shù)可分為：單相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多種。2. 步進(jìn)電動機(jī)的特點(diǎn)(1).步進(jìn)電動機(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(稱為“步距角”)一步一步運(yùn)行的，其特點(diǎn)是沒有積累誤差(精度為100％)，所以廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。(4).起制動、正反轉(zhuǎn)、變速等控制方便。(6).步進(jìn)電動機(jī)的主要缺點(diǎn)是效率較低,并且需要配上適當(dāng)?shù)尿?qū)動電源。(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。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)，如圖七所示 。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 M=25kg 外力 Fa=磨擦系數(shù) =螺栓機(jī)構(gòu)的效率 =O. 9螺栓軸徑 =螺栓長 =42cm螺距 P=3mm分辨率 L=移動距離 =速度 V=2m／min 計(jì)算： 設(shè)擬選用2相、176。由要求的速度可求出運(yùn)行的頻率：f=V／L=2000／(60)=3333HZ可知需要加減速的驅(qū)動方式。/L= 360176。)=150換算到電機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為T=GL(+F)/ 2 =150(+5)/() = 對首次設(shè)計(jì)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=3T=3= =根據(jù)以上的計(jì)算，我們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(diǎn)：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(diǎn)。電氣原理圖如圖八所示。圖八 步進(jìn)電機(jī)的出線圖此步進(jìn)電機(jī)的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為:電機(jī)型號相數(shù)步距角相電流驅(qū)動電壓額定轉(zhuǎn)矩重量42BYGH1012 176。所以步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。它們在驅(qū)動器內(nèi)部的接口電路都相同，見下圖。在該立體倉庫中由于FP0提供的電平為24V，而輸入部分的電平為5V。初相位信號是指步進(jìn)電機(jī)每次運(yùn)行到初相位期間，此信號就輸出為高電平，否則為低電平。 圖十一 初相位信號接口電路(2). 報(bào)警輸出信號：每臺驅(qū)動器都有多種保護(hù)措施(如：過壓、過流、過溫等)。如要通知系統(tǒng)，就要用到‘報(bào)警輸出信號’。驅(qū)動器正常時，觸點(diǎn)為常開狀態(tài)。一般來說，對于兩相四根線電機(jī)，可以直接和驅(qū)動器相連，見圖十二。主要由電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分組成。此步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為：驅(qū)動器型號相數(shù)類別細(xì)分?jǐn)?shù)通過撥位開關(guān)設(shè)定 最大 相電流 開關(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)動器接線示意圖見圖十三 圖十三 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器接線示意圖(1). 細(xì)分?jǐn)?shù)的設(shè)定要了解“細(xì)分”，先要弄清“步距角”這個概念：它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動的角度。在系統(tǒng)頻率允許的情況下，盡量選用高細(xì)分?jǐn)?shù)。/176。40=。；而用細(xì)分驅(qū)動器工作在40細(xì)分狀態(tài)時，176。細(xì)分功能完全是由驅(qū)動器靠精確控制電機(jī)的相電流所產(chǎn)生的，與電機(jī)無關(guān)。在使用時，唯一需要注意的一點(diǎn)是步進(jìn)電機(jī)步距角的改變,這一點(diǎn)將對控制系統(tǒng)所發(fā)出的步進(jìn)信號的頻率有影響。驅(qū)動器細(xì)分后的主要優(yōu)點(diǎn)為：①.完全消除了電機(jī)的低頻振蕩。②.提高了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。③.提高了電機(jī)的分辨率。以上這些優(yōu)點(diǎn)，尤其是在性能上的優(yōu)點(diǎn)，并不是一個量的變化，而是質(zhì)的飛躍。在沒有細(xì)分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求。所以如果用戶采用細(xì)分驅(qū)動器，‘相數(shù)’將變得沒有意義(2).電機(jī)相電流的設(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)定電機(jī)的相電流，您只需根據(jù)面板上的電流設(shè)定表格進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)任一保護(hù)發(fā)生時，保護(hù)指示燈變亮?；蛘哂梢婚_關(guān)電源提供,參考下圖。 圖十四 開關(guān)式穩(wěn)壓電源（六）傳感器的選擇在該立體倉庫中采用歐姆龍EESPY402凹槽型、反射型接插件式傳感器作貨物檢測 ，它是日本歐姆龍公司的產(chǎn)品，采用能抗周圍外來光干擾的變調(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；帶有便于調(diào)整，動作確認(rèn)的入光顯示燈；其結(jié)構(gòu)圖如圖十五所示。反射式傳感器的時間圖和輸出回路圖如圖十六所示圖十六 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。此傳感器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為型號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10﹪ 脈動(pp)5﹪以下 消耗電流平均值15mA以上50mA以下控制輸出NPN電壓輸出負(fù)載電源電壓DC5～24V負(fù)載電流80mA以下(負(fù)載電流80mA時) 應(yīng)答頻率100HZ使用環(huán)境照度受光面照度 白熾燈 太陽光：各3，000x以下環(huán)境溫度動作時：10～+55176。C(不結(jié)冰)環(huán)境濕度動作時：5～85﹪RH 保存時5～95﹪RH (不結(jié)露) 耐久振動10～55HZ XYZ各方向2h耐久沖擊500m/ X、Y、Z各方向三次 保護(hù)構(gòu)造IEC規(guī)格 IP50 連接方式接插件式 (不可進(jìn)行軟釬焊) 質(zhì)量 g 外殼材質(zhì)聚碳酸酯(PC)(1).對射式傳感器的工作原理對射式傳感器的輸出狀態(tài)一般為 NPN輸出，輸出晶體管的動作狀態(tài)可分為入光時ON和遮光時ON兩種。 圖十七 對射式傳感器結(jié)構(gòu)圖(2).對射式傳感器的選擇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，其中4只對射式光電傳感器分別作為X、Y軸的限位控制，當(dāng)入光時輸出晶體管ON；2只對射式光電傳感器分別作為貨架在X軸和Y軸的到位檢測，當(dāng)遮光時輸出晶體管ON，如果貨架未到達(dá)正確位置，Z軸電機(jī)將不能運(yùn)行以確保當(dāng)PLC程序出錯時也不至于損壞設(shè)備；2只對射式光電傳感器作為Z軸的限位控制，當(dāng)遮光時輸出晶體管ON，其信號對應(yīng)PLC的輸入點(diǎn)是X4（后限位）和X5（前限位）。 圖十八 微動開關(guān)原理圖(八) 并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源的原理和選擇并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源是由開關(guān)晶體管V和二極管及儲能電感L、濾波電容C組成的。圖十九 并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源的原理框圖設(shè)開關(guān)晶體管V的開關(guān)轉(zhuǎn)換周期T，導(dǎo)通期的時間為，截止期的時間為，占空比為δ(δ＝／T)。在此期間流過L的電流為近似線性地增加的鋸齒波電流(見圖二十)，并以磁能的形式儲存在L中。儲存在L中的能量通過二極管輸送給負(fù)載電阻和濾波電容C。同理，當(dāng)開關(guān)晶體管V導(dǎo)通期間在儲能電感L中增加的電流數(shù)值應(yīng)該等于開關(guān)管V截止期間在儲能電感L中減少的電流值。2. 開關(guān)式穩(wěn)壓電源的選擇在該立體倉庫控制系統(tǒng)中，考慮到PLC和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器都要求直流24V電源，綜合考慮系統(tǒng)用電量、系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的規(guī)整性，我們選用了DM15024型并聯(lián)式開關(guān)電源。DM150系列開關(guān)電源的性能指標(biāo)見表二表二、DM150系列開關(guān)電源的性能指標(biāo) 型 號 DMl5024輸入電壓 ACl70V～264V 輸入頻率 50～60Hz輸入浪涌電流60A(ACIN 220V，Ta25℃，冷啟動) 輸出電壓 24V輸出電流 輸出功率 156W輸出可調(diào)范圍約177。1V輸入輸出絕緣AC1500V，1分鐘，10mA；DC500V，絕緣電阻60MΩ輸入機(jī)殼絕緣AC1500V，1分鐘，10mA；DC500V，絕緣電阻50MΩ輸出機(jī)殼絕緣AC1500V，1分鐘，10mA；DC500V，絕緣電阻10MΩ 相對濕度Ta=25℃ 相對濕度=80％工作環(huán)境溫度10℃～40℃ 儲存溫度 20℃～55℃ 尺寸／重量 200X118X49mm(長X寬X高) 顏色黑色 冷卻方式 風(fēng)冷四、立體倉庫軟件設(shè)計(jì)立體倉庫I/O分配表輸 入 部 分輸 出 部 分X0Y0橫軸脈沖X1Y1豎軸脈沖X2Y2橫軸方向I／0X3Y3豎軸方向I／0X4貨臺回位限位Y4X5貨臺到位限位Y5X6貨臺是否有物Y6貨臺前升X7自動／手動(0／1)Y7貨臺退回X20十六進(jìn)制輸入鍵盤值1位Y20顯示部分就緒X21鍵盤值2位Y21取X22鍵盤值3位Y22放X23鍵盤值4位Y23十位顯示X24橫軸右限位Y24BCD碼輸出顯示BCD碼1位X25橫軸左限位Y25BCD碼2位X26豎軸上限位Y26BCD碼3位X27豎軸下限位Y27BCD碼4位 注：X40～X4C為0至12個倉庫的微動開關(guān)五、可編程序控制器的應(yīng)用可靠性工業(yè)生產(chǎn)一般要求控制設(shè)備具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能在惡劣的環(huán)境中可靠地工作，對可靠性要求很高，絕大多數(shù)用戶也都將可靠性作為選擇控制裝置的首要條件。(一) 硬件措施在工業(yè)環(huán)境中，空間電磁干擾是PLC系統(tǒng)的一大禍害。對供電系統(tǒng)以及I／O線路采用了較多的濾波環(huán)節(jié)。對微處理器所需的+5V電源，采用多級濾波并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動，它對過電壓、欠電阻均有—定的保護(hù)作用。在PLC中，所有輸出模塊都受開門信號控制，而這個信號只有在規(guī)定的條件都滿足時才有效，以防止被控對象誤動作。當(dāng)故障查出在某一模塊上，只要及時更換，就大大縮小了尋找范圍，加快修復(fù)速度。對于較低信噪比的模擬量輸入信號，