PLC的立体仓库控制系统的设计范文仅 .docx

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1、精品名师归纳总结封面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结作者： PanHongliang仅供个人学习摘 要随着国民经济的飞速进展 , 自动化立体仓库必定会在各行各业中得到越来越可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结广泛的应用。自动化立体仓库是现代物流系统的重要组成部分，是一种多层存放货物的高架仓库系统，由自动掌握与治理系统、高位货架、巷道堆垛机、自动入库、自动出库、运算机治理掌握系统以及其他帮助设备组成。本仓库模型掌握系统是依据自动化立体仓库运行的基本原理而设计的。在 整个掌握系统中以三菱 FX2N系列PLC作为核心掌握元件，专用键盘作为人机接口部件，掌握步进电机来驱动一

2、个有三自由度的仓库模型在高强度导轨上做三 维运动。以步进电机每转输出的脉冲数为基础，通过键盘对每个仓位予以的址编码，通过 PLC对命令键盘进行扫描并得到相应的仓位号，当PLC接收到来自键盘的输入命令后，便输出对应仓位的脉冲数，经过驱动器驱动步进电机按设定的方向转动肯定的角度，进而掌握传动部件丝杠旋转进行精确的定位，以完成货物的存取功能。另外，为了保证整个掌握系统运行的稳固性和牢靠性，我们仍采纳了限位开关对其进行限位爱护。本文第一对该课题的可行性及课题实现的现实意义和价值进行了介绍。其次对该系统的硬件组成、结构、原理进行了阐述和分析。再次对本掌握系统的核心软件进行了编写，论文中即有梯形图又有相应

3、的语句表。最终对设计本课题所学到的学问和结论进行归纳和总结，并对本论文有待完善的的方进行扼要的说明。关键字： 立体仓库 可编程掌握器（ PLC） 步进电机 物流治理目 录1. 绪论 51.1 本课题设计的背景51.2 本课题设计的内容61.3 本课题设计的目的和意义6 2.系统掌握方案的确定72.1 自动化立体仓库的概述72.2 采纳 PLC 掌握立体仓库的优点72.3 系统设计的基本步骤82.4 系统掌握方案 82.5 立体仓库技术参数的确定10 3.系统硬件设计 103.1 掌握系统结构设计103.2 可编程掌握器 PLC 的选型 10可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.2

4、.1 PLC 概述 103.2.2 PLC 的选型 113.3 步进电机的挑选 133.3.1步进电机的原理133.3.2步进电机的挑选133.4 步进电机驱动器的挑选153.5 传感器的挑选 173.6 微动开关的挑选 183.7 PLC 输入输出安排表 183.8 电气原理图的设计19 4 系统掌握软件设计204.1 PLC 梯形图概述 204.2 三菱编程软件的特点214.3 系统流程图 214.4 梯形图的设计 22 5.系统调试及结论225.1 梯形图程序的下载（传送）225.2 程序运行过程记录235.3 结论 24附录 IPLC 设计的梯形图 24参考文献 24引言可编程掌握器

5、Programmable Logic Controller，简称 PLC。它是 20 世纪 70 岁月以来， 在集成电路、运算机技术基础上进展起来的一种新型工业掌握设备。由于它具有功能强、牢靠性高、配置敏捷、使用便利以及体积小、重量轻等优点，国外已广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。近年来，国内在PLC 技术与产品开发应用方面进展很快，除有很多从国外引进的设备、自动化生产线外，国产的机床设备已越来越多的采纳PLC 掌握系统取代传统的继电-接触器掌握系统。与继电接触器系统相比系统更加牢靠。占位空间比继电接触器掌握系统小。价格上能与继电接触器控制系统竞争。易于在现

6、场变更程序。便于使用、爱护、修理。能直接推动电磁阀、接触器与于之相当的执行机构。能向中心执行机构。能向中心数据处理系统直接传输数据等自动化立体仓库也称立库，是在不直接进行人工参加的情形下自动的储备和取出物料的系统。它是采纳高层货架储备货物，用特的的仓储作业设备进行货物出入库作业的仓库。与传统继电器接触装置相比，PLC 具有体积小、抗干扰才能强和牢靠性高等优点。现代意义上的立体仓库，是物流机械和运算机技术的完善结合，仓库作业全部实现自动化.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1. 绪论1.1 本课题设计的背景立体仓库一般是指采纳几层、十几层乃至几十层高的货架储存单元货物，用相应的物料

7、搬运设备进行货物入库和出库作业的仓库。由于这类仓库能充分利用空间储存货物，故常形象的将其称为“立体仓库”。立体仓库的产生和进展是其次次世界大战之后生产和技术进展的结果。 50 岁月初，美国显现了采纳桥式堆垛起重机的立体仓库。50 岁月末60 岁月初显现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库。1963 年美国领先在高架仓库中采纳运算机掌握技术，建立了第一座运算机掌握的立体仓库。此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到快速进展，并形成了专门的学科。 60 岁月中期，日本开头兴建立体仓库，并且进展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开头并不晚，

8、1963 年研制成第一台桥式堆垛起重机（机械部北京起重运输机械讨论所），1973 年开头研制我国第一座由运算机掌握的自动化立体仓库（高15M ，机械部起重所负责），该库1980 年投入运行。到目前为止， 我国自动化立体仓库数量已超过200 座。立体仓库由于具有很高的空间利用率、很强的入出库才能、采纳运算机进行掌握治理而利于企业实施现代化治理等特点，已成为企业物流和生产治理不行缺少的仓储技术，越来越受到企业的重视。自动化仓库应用范畴很广，几乎遍布全部行业。在我国，自动化仓库应用的行业主要有机械、冶金、化工、航空航天、电子、医药、食品加工、烟草、印刷、配送中心、机 场、港口等。1969 年美国数字

9、设备公司（DEC ）研制书世界第一台可编程掌握器，并胜利的应用在美国（ GM ）的生产线上。但当时只能进行规律运算，故称为可编程规律掌握期，简称PLC（ programmable logic controller ）。70 岁月后期，随着微电子技术和运算机的迅猛进展，使PLC 从开关量的规律掌握扩展到数字掌握及生产过程掌握域，真正成为一种电子运算机工业掌握装置，故称为可编程控制器，简称PC（ programmable controller ） .但由于 PC 简洁与个人运算机（programmable computer）相混淆，故交们仍习惯的用PLC 作为可编程器的缩写。1985 年国际电工委

10、员会（ IEC ）对 PLC 的定义如下：可编程掌握器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业掌握器，它采纳了可以编程的储备器，用来在其内部储备执行规律运算、次序掌握、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，掌握各种类型机械的生产过程。PLC 是继电器规律掌握系统进展而来，所以它在数学处理、次序掌握方面具有肯定优势。继电器在掌握系统中主要起两种作用：（ 1）规律运算（ 2）弱电掌握强电。PLC 是集自动掌握技术，运算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业掌握装置，已可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结跃居工业自动化三大支柱（PLC

11、、ROBOT 、CAD/CAM）的首位。可编程掌握器，简称PLC。它在集成电路、运算机技术的基础上进展起来的一中新型工业掌握设备。具有 1.牢靠性高、抗干扰才能强2.设计、安装简洁，爱护工作量少4.功能强、通用性好5.开发周期短，胜利率高6. 体积小，重量轻、功耗底等特点。已经广泛应用于自动化掌握的各个领域，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。与继电接触器系统相比系统更加可 靠。占位空间比继电接触器掌握系统小。价格上能与继电接触器掌握系统竞争。 易于在现场变更程序。便于使用、爱护、修理。能直接推动电磁阀、触器与于之相当的执行机构。能向中心执行机构。能向中心数据处理系统直接传输数据等。因此，进

12、行立体仓库的PLC 掌握系统的设计，可以推动机械手行业的进展，扩大PLC在自动掌握领域的应用，具有肯定的经济和理论讨论的价值。1.2 本课题设计的内容课题的主要任务是基于三菱FX2N 系列 PLC 的立体仓库掌握系统的设计。仓位的主体框架除包括十二个库位外，仍配有一个物品入口位和一个出口位，并在这十二个库位的底部均设置有检测开关，如库内有物品，就压制相应的检测开关使之闭合，如无物品，就相应的检测开关断开。1.3 本课题设计的目的和意义传统条件下的库房治理作业，主要依据人工装卸，特殊是对于一些大型物资，不仅工作效率低，铺张大量的人力、物力，存在较大的安全隐患，同时仍占据大量的库房面积。立体库的投

13、入使用，完全解决了这一难题 .自动化立体仓库可以产生庞大的社会效益和经济效益。它通过高层货架储备，使储备区大幅度的向高空进展，提高了空间利用率。自动化立体仓库采纳层积式存放，结合运算机治理，可以很简洁实现先入先出，防止货物的自然老化、变质和损坏。通过自动存取系统AS/RS, 加快了运行和处理速度，提高了劳动生产率，降低操作人员的劳动强度。采纳自动化技术后，仍能较好的适应黑暗、低温、污染、有毒和易爆等特殊场合的物品储备需要。运算机掌握能够始终精确无误的对各种信息进行储备和治理，削减了货物处理和信息处理过程中的差错。同时借助于运算机治理仍能有效的利用仓库储备才能，便于清点和盘库，合理削减库存，加快

14、资金周转，节约流淌资金，从而提高仓库的治理水平。自动化仓库的信息系统可以与企业的生产信息系统集成，实现企业信息治理的自动化。同时，由于使用自动化仓库，促进企业的科学治理，削减了铺张，保证均衡生产，也提高了操作人员素养和治理人员的水平。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2. 系统掌握方案的确定2.1 自动化立体仓库的概述自动化立体仓库是指在不直接进行人工处理的情形下, 自动的完成物品仓储和取出的系统, 它以高层立体货架为主体, 以成套搬运设备为基础, 是集自动掌握技术、通信技术、机电技术于一体的高效率、大容量储备机构。自动化立体仓库的显现, 实现了仓库功能从单纯保管型向综合流通型的

15、转变。用PLC 掌握的自动化立体仓库达到仓储技术的全面自动化。自动化立体库基本由以下部分组成:高层货架 : 用于储备货物的钢结构。目前主要有焊接式货架和组合式货架两种基本形式。托盘（货箱）：用于承载货物的器具，亦称工位器具。巷道堆垛机 :用于自动存取货物的设备。按结构形式分为单立柱和双立柱两种基本形式。按服务方式分为直道、弯道和转移车三种基本形式。输送机系统 :立体库的主要外围设备，负责将货物运输到堆垛机或从堆垛机将货物移走。输送机种类特别多，常见的有辊道输送机，链条输送机，升降台，安排车，提升机 机，皮带机等。AGV 系统 :即自动导向小车。依据其导向方式分为感应式导向小车和激光导向小车。自

16、动掌握系统 :驱动自动化立体库系统各设备的自动掌握系统。目前以采纳现场总线方式为掌握模式为主。库存信息治理系统 :亦称中心运算机治理系统。是全自动化立体库系统的核心。目前典型的自动化立体库系统均采纳大型的数据库系统（如ORACLE ， SYBASE等）构筑典型的客户机 /服务器体系，可以与其他系统（如ERP 系统等）联网或集成。2.2 采纳 PLC 掌握立体仓库的优点1、低成本利用电力线上网，最大的优点就是成本低。由于利用电力线上网，直接使用现有电力网就可以实现通信，而不需要另外铺设电话线、光电缆等，大大的削减了在基础网络上的投资。2、范畴广无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。电力线是最基

17、础的网络，它的规模之大，是其他任何网络无法比拟的。由于家家都有电力线，由此，运营商就可以轻松的把这种网络接入服务渗透到每一个家庭.因此，这一技术一旦进入商业化阶段，将会促进电信市场的变革，并给互联网普及带来极大的进展空间。3、高 速利用电力线上网能够供应高速传输。德国最大的电力设备生产商 RWE 承诺， 运用他们的电力线上网技术，其速度要比 ISDN 拔号上网快 30 多倍 , 比 ADSL 更快！足以支持现有网络上的各种应用。更高速率的 PLC 产品正在研制之中。4、便 捷不管在家里的哪个角落 ,只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立刻拥有可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结P

18、LC 带来的高速网络享受 .5、永久在线PLC 属于 即插即用 ，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络！6、结构敏捷通过PLC 技术实现 Internet 接入，可以敏捷扩展接入端口数量，使资源保持较高的利用率。目前仍未有效解决电力线信号通过变压器的技术，因此，电力线通信设备都是集中在220V 线路变压器的用户端。7、家庭数字化PLC 技术能够通过电力线将整个家庭的电器与网络联为一体，在室内的设备之间构筑起可自由交换信息的局域网，使人们能够通过网络来掌握自己家里的电器 设备。2.3 系统设计的基本步骤立体仓库系统设计与调试的主要步骤，如下图 2-1 所示： 在立体仓库掌握系统的设计过程中

19、主要要考虑以下几点： 1.深化明白和分析立体仓库的工艺条件和掌握要求。2. 确定 I/O 设备。依据立体仓库掌握系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。3. 依据 I/O 点数挑选合适的 PLC 类型。4. 安排 I/O 点，安排PLC 的输入输出点，编制出输入输出安排表或者输入输出端子的接线图。5. 设计立体仓库系统的梯形图程序，依据工作要求设计出周密完整的梯形图程序，这是整个立体仓库系统设计的核心工作。6. 将程序输入PLC 进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。7. 立体仓库整体调试，在PLC 软硬件设计和现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，调试中发觉的问题要逐

20、一排除，直至调试胜利。图 2-1 立体仓库掌握系统设计步骤2.4 系统掌握方案德马物流公司需要装一立体仓库十二个仓库位、有物品出入口位与输出口位，各仓位能自检，其动作示意图2所示。立体仓库的结构示意图见下图2-2 所示:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结堆垛机动作指示灯自动堆垛机四层三列立体库反射式传感器堆垛机伸叉称重仪紧停按钮 紧停 叉中联动 单动 手动 复位 功能 伸叉 升降 行走线位联动 自动堆垛机电源直流开头电源直流开头电源供 步 进机 驱 动模块堆垛机掌握 PLC:Fx-2n-80mr行走步进电升降步进电机驱动模块机驱动模块图 2-2 立体仓库结构示意图依据某一物流公司

21、对立体仓库的具体要求，本课题所设计的立体仓库具有以下功能：1、堆垛机（机械手）要有三个自由度，即：前进、后退。上、下。左、右。2、堆垛机的运动由步进电机驱动。3、堆垛机前进（或后退）运动和上（或下）运动可同时进行。4、堆垛机前进、后退和上、下运动时必需有超限位爱护。5、每个仓位必需有检测装置（微动开关），当操作有误时发出错误报警信号。6、当按完仓位号后，没按入或取前，可以按取消键进行取消该操作。7、整个电气掌握系统必需设置急停按钮，以防发生意外。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.5 立体仓库技术参数的确定立体仓表 2-1 立体仓库具体参数出/ 入货柜台最重物品20Kg每个仓位

22、的高度4 5CM仓位的上下距离0 5CM仓位的平行距0 5CM3仓位的体积4M可编程掌握器（ PLC）电源24V DC堆垛机电源220V AC,50Hz3. 系统硬件设计3.1 掌握系统结构设计本设计是运用 PLC 掌握系统来掌握立体仓库的运动的方式。能快速的对输入信号做出反应掌握立体仓库，便于检修。掌握系统结构图如图3-1 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结启 动手动 / 自动图 3-1 掌握系统结构图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.2 可编取程出掌握器 PLC 的选型送 进3.2.1 PLC取 概消述前 进急 停后 退可编程1控号制仓器，库英文键称P

23、rogrammable Controller ，简称 PLC，本课题中用PLC 作为它向 上P的简称。 P1L2C号仓是用库于键工业现场的电掌握器。它源于继电器掌握技术，但基于电子运算机。向 下它通过运行储备在其内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所检 验 0号 仓要求的输出信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的掌握。 送 进检 验 12 号仓L取 出PLC 基于电子运算机，但并不等同于一般运算机。一般运算机进行入出信息变换时，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结前进限制C显示取出可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结大多只考虑信息本身，信

24、息入出的物理过程一般不考虑的。而PLC 就要考虑信息入出的可后退限制靠性、实时性，以及信息的实际使用。特殊要考虑怎么适应于工业环境，如显便示于送安进装，便可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结于修理及抗干后扰退等超问过题向上限制向下限制向下超过前时限制,入出信息变换及牢靠的物理实现，可以说是显示操PL作C错实误现掌握的两个基显示 1号仓库显示 12号仓库可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结本要点。 PLC 可以通过它的外设或通信接口与外界交换信息。其功能要比继电掌握装置多的多、强的多。PLC 有丰富的指令系统，有各种各样的I/O 接口、通信接口，有大容量的内存，有牢靠的自

25、身监控系统，因而具有以下基本的功能：1 规律处理功能。2 数据运算功能。3 精确定时功能。4 高速计数功能。5 中断处理（可以实现各种内外中断）功能。6 程序与数据储备功能。7 联网通信功能。8 自检测、自诊断功能。可以说，凡一般小型运算机能实现的功能，PLC 几乎也都可以做到。像 PLC 这样。集丰富功能于一身，是别的电控器所没有的，更是传统的继电掌握电路所无法比拟的。丰富的功能为PLC 的广泛应用供应了可能，同时，也为自动门行业的远程化、信息化及智能化制造了条件。3.2.2 PLC 的选型在 PLC 系统设计时，第一应确定掌握方案，下一步工作就是PLC 工程设计选型。工艺流程的特点和应用要

26、求是设计选型的主要依据。因此，工程设计选型和估算时，应具体分析工艺过程的特点、掌握要求，明确掌握任务和范畴确定所需的操作和动作，然后依据掌握要求，估算输入输出点数、所需储备器容量、确定PLC 的功能、外部设备特性等，最终挑选有较高性能价格比的PLC 和设计相应的掌握系统。1. 输入输出（ I/O ）点数的估算I/O 点数估算时应考虑适当的余量，通常依据统计的输入输出点数，再增加 10% 20% 的可扩展。余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，仍需依据制造厂商PLC 的产品特点，对输入输出点数进行圆整。依据估算的方法故本课题的 I/O 点数为输入 40 点， 输出 21 点。2. 储备器

27、容量的估算储备器容量是可编程序掌握器本身能供应的硬件储备单元大小，程序容量是储备器中用户应用工程使用的储备单元的大小，因此程序容量小于储备器容量。设计阶段，由于用户应用程序仍未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有肯定估算，通常采纳储备器容量的估算来替代。储备器内存容量的估算没有固定的公式，很多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量 I/O 点数的 10 15 倍，加上模拟I/O 点数的 100 倍，以此数为内存的总字数（16 位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。因此本课题的PLC 内存容量挑选应能储备 5000 条梯形图，这

28、样才能在以后的改造过程中有足够的空间。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3. 掌握功能的挑选该挑选包括运算功能、掌握功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的挑选。依据本课题所设计的自动门掌握的需要，主要介绍以下几种功能的挑选。（ 1）掌握功能PLC 主要用于次序规律掌握，因此，大多数场合常采纳单回路或多回路掌握器解决模拟量的掌握，有时也采纳专用的智能输入输出单元完成所需的掌握功能，提高 PLC 的处理速度和节约储备器容量。（ 2）编程功能离线编程方式： PLC 和编程器公用一个 CPU ，编程器在编程模式时， CPU 只为编程器供应服务，不对现场设备进行掌握。完成编程

29、后，编程器切换到运行模式， CPU 对现场设备进行掌握，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不便利。在线编程方式： CPU 和编程器有各自的CPU ，主机 CPU 负责现场掌握，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就依据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作便利，在大中型PLC中常采纳。五种标准化编程语言：次序功能图（SFC）、梯形图（ LD ）、功能模块图（ FBD ）三种图形化语言和语句表（IL ）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（ IEC6113123 ），同时，仍应支

30、持多种语言编程形式，如C， Basic 等，以满意特殊掌握场合的掌握要求。（ 3）诊断功能PLC 的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的规律判定确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC 内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对 PLC 的 CPU 与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。PLC 的诊断功能的强弱，直接影响对操作和爱护人员技术才能的要求，并影响平均修理时间。4. 机型的挑选1PLC 的类型FX2 系列可编程掌握器主机分为16、24、32、64、 80、128 点六档，仍有各种输入和输出扩展单元，这样在增加I/O 点数时，不必转变机型

31、，可以通过扩展模块实现，降低了经济投入。本课题设计的立体仓库掌握系统有输入信号40 个，输出信号 21 个。其中，外部输入元件包括：检测元件、按钮、取、送、急停、限位开关、超限位爱护等等。输出有三个步进电机的正反向、动作指示、错误显示等等。依据上述配置，所选I/O 点不得低于61 点，结合实际情形，所选I/O 点为 80 点。因此我所选型号为FX2N-80MR 。（ 2）经济性的考虑挑选 PLC 时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较中意的产品。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结输入输出点数对价格有直接

32、影响。当点数增加到某一数值后，相应的储备器容量相应增加，因此，点数的增加对CPU 选用、储备器容量、掌握功能范畴等挑选都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个掌握系统有较合理的性能价格比。本课题所设计的立体仓库属于小型掌握系统，结合经济性的考虑因此挑选整体型PLC。依据我组设计的立体仓库其输入点数为40 点、输出电数为21 点，所以挑选三菱FX2N-80MR 。3.3 步进电机的挑选3.3.1 步进电机的原理步进电机是数字掌握系统中的执行电动机，当系统将一个电脉冲信号加到步进电机定子绕组时，转子就转一步，当电脉冲按某一相序加到电动机时，转子沿某一方向转动的步数等于电脉冲个数。因此，转变输入脉

33、冲的数目就能掌握步进电动机转子机械位移的大 小。转变输入脉冲的通电相序，就能掌握步进电动机转子机械位移的方向，实现位置的掌握。当电脉冲按某一相序连续加到步进电动机时，转子以正比于电脉冲频率的转速沿某一方向旋转。因此，转变电脉冲的频率大小和通电相序，就能掌握步进电动机的转速和转 向，实现宽广范畴内速度的无级平滑掌握。步进电动机的这种掌握功能，是其它电动机无法替代的。步进电动机可分为磁阻式、永磁式和混合式，步进电动机的相数可分为：单 相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多种。增加相数能提高步进电动机的性能， 但电动机的结构和驱动电源就会复杂，成本就会增加，应按需要合理选用。3.3.2 步进电机

34、的挑选（ 1）、步进电动机的特点、步进电动机是一种作为掌握用的特种电机，它的旋转是以固定的角度 称为 “步距角”一步一步运行的，其特点是没有积存误差精度为100 ，所以广泛应用于各种开环掌握。、步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比、步距值不简洁由于电气、负载、环境条件的变化而转变,使用开环掌握 或半闭环掌握 就能进行良好的定位掌握。、起制动、正反转、变速等掌握便利。、价格廉价 ,牢靠性高。、步进电动机的主要缺点是效率较低,并且需要配上适当的驱动电源。、步进电动机带负载惯性的才能不强,在使用时既要留意负载转矩的大小,又要留意负载转动惯量的大小 ,只有当两者选取在合适的范畴时,电机才能获的中意的运

35、行性能。、由于存在失步和共振，因此步进电机的加减速的方法依据利用状态的不同而复杂可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结多变。（ 2）、步进电机驱动系统的基本组成与交直流电动机不同，仅仅接上供电电源，步进电机不会运行的。为了驱动步进电动机，必需由一个打算电动机速度和旋转角度的脉冲发生器（在该立体仓库掌握系统中采纳PLC 作脉冲发生器进行位置掌握）、一个使电动机绕组电流按规定次序通断的脉冲安排器、一个保证电动机正常运行的功率放大器，以及一个直流功率电源等组成一个驱动系统，如图 3-2 所示。图 3-2 步进电机驱动系统的组成（ 3）、步进电动机的挑选运算在挑选步进电动机时第一考虑的是步进

36、电动机的类型挑选，其次才是具体的品种挑选，在该立体仓库掌握系统中要求步进电动机电压低、电流小、有定位转矩和使用螺栓机构的定位装置，确定步进电动机采纳2 相 8 拍混合式步进电机。在进行步进电动机的品种挑选时，要综合考虑速比i、轴向力 F、负载转矩、额定转矩和运行频率，以确定步进电机的具体规格和掌握装置。由于我们使用螺栓机构的定位装置，已知条件和要求条件为： 移动部分总重M=25kg外力Fa=4kg.cm磨擦系数=0.04螺栓机构的效率=O. 9螺栓轴径=1.2cm螺栓长=42cm螺距P=3mm辨论率L=0.01mm移动距离=0.0075mm/ 步速度运算：V=2m min设拟选用 2 相、 1

37、.8 步距角的 HB 型电动机速比 设使用直接驱动方式 i=m /360L=2 1.8 360 O.01=1轴向力F=Fa+M=4+0.04 25=5kg.cm负载转矩=FP 2 +/2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结=50.3 23.14 0.9+ 0.3=0.289kg.cm螺栓的惯量=（ ） /321.67 0.3/23.14可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结=（ 3.14 7.9 42） /32=0.0675kg.移动体的惯量=M=25 =0.0571 kg.负载惯量为=+=0.0675+0.00571=0.1246kg.依据以上运算可以初步选定步进电动机

38、，其惯量为=0.03 kg.，空载起动频率 =3000H 。由要求的速度可求出运行的频率：f=V L=2000 60 0.01=3333HZ可知需要加减速的驱动方式。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结齿轮比： G=360/L=0.0075360/ 1.8换算到电机轴的负载转矩为T=GL+F/ 20.01=150可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结=150 0.01 0.289+5/6.28=1.40 kg.cm0.9可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结对首次设计的装置来讲，所选用的电动机通常留有2 3 倍的余

39、量，所以电机转矩=3T=3 1.40=4.2 kg.cm =0.41N.M依据以上的运算，在该立体仓库掌握系统中的步进电动机采纳北京斯达特机电科技发 展有限公司生产的2 相 8 拍混合式步进电机，它的主要特点：体积小，具有较高的起动和运行频率，有定位转矩等优点。型号：42BYGHl01 。电气原理图如图3-3 所示。快接线插头：红色表示 A 相，蓝色表示 B 相。假如发觉步进电机转向不对时可以将A 相或 B 相中的两条线对调。图 3-3 步进电机的出线圈表 3-1 步进电机的电气技术数据电机型号相数步距角相电流驱动电压额定转矩重量42BYGH10121.801.7ADC24V0.44N M0.

40、24kg3.4 步进电机驱动器的挑选(1) 、步进电机驱动器的挑选可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结步进电机的运行要有一电子装置进行驱动，这种装置就是步进电机驱动器，它是把掌握系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，或者说：掌握系统每发一个脉冲信号， 通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。全部型号驱动器的输入信号都相同，共有三路信号，它们是：步进脉冲信号 CP、方向电平信号 DIR 、脱机信号 FREE此端为低电平有效，这时电机处于无力矩状态。此端为高电平或悬空不接时，此功能无效，电机可正常运行 。它们在驱动器内部的接口电路都相同，见下图

41、。 OPTO 端为三路信号的公共端，三路输入信号在驱动器内部接成共阳方式，所以 OPTO 端须接外部系统的VCC ，假如 VCC 是+5V 就可直接接入。假如VCC 不是 +5V 就须外部另加限流电阻R，保证给驱动器内部光耦供应8-1 5mA 的驱动电流，参见图3-4 和图 3-5。在该立体仓库中由于FP0 供应的电平为 24V ，而输入部分的电平为5V ，所以须外部另加 1.8K 的限流电阻 R。图 3-4输入信号接口电路图 3-5外接限流电阻 R步进电机驱动器的输出信号有两种:、初相位信号：驱动器每次上电后将使步进电机起始在一个固定的相位上，这就是初相位。初相位信号是指步进电机每次运行到初

42、相位期间，此信号就输出为高电平，否就为低电平。此信号和掌握系统协作使田，可产生相位记忆功能，其接口见图3-6。图 3-6 初相位信号接口电路、报警输出信号：每台驱动器都有多种爱护措施 如：过压、过流、过温等。当爱护发生时，驱动器进入脱机状态使电机失电，但这时掌握系统可能尚未知晓。如要通知系统，就要用到 报警输出信号 。此信号占两个接线端子，此两端为一继电器的常开点，报警时触点立刻闭合。驱动器正常时，触点为常开状态。触点规格：DC24V 1A或AC11OV O 3A 。一般来说，对于两相四根线电机，可以直接和驱动器相连，如图3-7 所示。图 3-7电机与驱动器接线图所以我采纳SH 系列步进电动机

43、驱动器，型号为SH-2H057 。主要由电源输入部分、信号输入部分、输出部分组成。SH-2H057 步进电动机驱动器采纳铸铝结构，此种结构主要用于小功率驱动器 ,这种结构为封闭的超小型结构，本身不带风机，其外壳即为散热体，所以使用时要将其固定在较厚、较大的金属板上或较厚的机柜内，接触面之间要涂上导热硅脂，在其旁边加一个风机也是一种较好的散热方法。此步进电机驱动器的电气技术数据为：表 3-2 步进电机驱动器的电气技术数据细分数最大可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结驱动器型号相数类别通过拨位开关设定相电流 开关设定工作电源一组直流可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SH-2H057二相或四相混合式二相八拍3.0A(2) 、步进电机驱动器接线示意图见图3-8图 3-8 步进电机驱动器接线示意图3.5 传感器的挑选DC24V-40V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在该立体仓库中采纳欧姆龙EE-SPY402