立体仓库控制系统硬件设计18329.docx

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1、立体仓库库控制系系统硬件件设计一、摘摘要：可编程序序控制器器（Prrogrrammmablle LLogiic CConttrolllerr）简称称PLCC,是一种种以微处处理器为为基础、带带有指令令存储器器和输入入输出接接口、综综合了微微电子技技术、计计算机技技术、自自动控制制技术、通通信技术术的新一一代工业业控制装装置。它它能够存存储和执执行指令令，进行行位置控控制、逻逻辑控制制、顺序序控制、定定时、计计数和算算术运算算等操作作，并通通过数字字式和模模拟式的的输入和和输出，控控制各种种类型的的机械或或生产过过程。本本文介绍绍立体仓仓库控制制系统硬硬件设计计与选择择,松下电电工系列列FP00

2、型PLCC的特点点以及在在立体仓仓库控制制系统应应用中的的程序设设计。与与继电器器控制系系统相比比，PLLC具有有软件简简单易学学，使用用维护方方便，运运行稳定定可靠，设设计施工工周期短短等优点点，对于于立体仓仓库控制制系统的的应用，更更具有普普遍推广广的价值值。关键词词：PLCC 立立体仓库库位置控控制硬件件The harrdwaare proograam iis ddeviisedd inn wareehouuse conntroolleer ssysttemJIA XIAAOJIIAbsstraact: Prrogrrammmablle LLogiic CConttrolllerris

3、shoorteed PPLC. Itt iss a neww inndusstryy coontrrolller devvicee wiith toggethher eleectrroniic, commputter, auutommatiic cconttroll, ccommmuniicattionn teechnnoloogy, whhichh haas tthe miccropproccesssor as thee baase、thee orrderr meemorry aand thee innterrfacce oof iinpuutannd ooutpput. Itt caan

4、ddo tthesse ooperratiion succh aas ssaviing andd exxecuutinng oordeer, doiing possitiion conntrool、loggiccconttroll annd ssequuenccecoontrrol、timmingg,caalcuulattingg suums andd soo onn. IIt ccan alsso cconttroll maachiine andd thhe pproccesss off vaarioous typpes prooducctioon bby uusinng tthe digg

5、itaal aand thee annaloog iinpuut aand outtputt. TThe artticlle iis iintrroduucedd thhe ddesiign of thee haardwwaree annd sseleectiion, whhichh ussed intto tthe autto wwareehouuse conntrool ssysttem, thhe ffeatturees oof tthe Pannasoonicc FPP0 pproggrammmabble conntroolleers andd thhe pproggramms oof

6、 tthe autto wwareehouuse conntrool ssysttem. Coompaare witth tthe rellay conntrool ssysttem, PLLC hhas morre aadvaantaagess suuch as simmplee sooftwwaree, cconvveniiencce iin uusinng aand maiintaainiing, sttablle aand relliabble opeerattionn, tthe shoort perriodd off thhe ddesiign. Itt haas tthe val

7、luabble of genneraal sspreead witth tthe apppliccatiion of thee auuto warrehoousee coontrrol sysstemm. Keyyworrds:PLCC WaarehhoussePoosittionn coontrrolHHarddwarre 二、绪言言在工业控控制领域域，为了了实现弱弱电对强强电的控控制，使使机械设设备实现现预期的的要求，继继电器系系统曾被被广泛使使用并占占主导地地位。虽虽然它具具有结构构简单、易易学易懂懂、价格格便宜的的优点，但但其控制制过程是是由硬件件接线的的方式实实现的。如如果某一一个继

8、电电器损坏坏，甚至至仅仅是是一对触触点接触触不良，就就可能造造成系统统瘫痪，而而故障的的查找和和排除又又往往是是困难的的，需要要花费很很长时间间。如果果产品更更新换代代，则需需改变整整个系统统的控制制元件及及其组合合，重新新进行复复杂的接接线。既既要增加加硬件的的购置费费用，又又延长了了施工周周期。可可见，继继电器控控制系统统存在着着可靠性性低、适适应性差差的缺点点，给人人们在使使用上带带来很大大的不便便和遗憾憾。现代社会会中各类类产品的的品种和和型号不不断地改改进和翻翻新，可可谓日新新月异，所所以产品品生产具具有多品品种、小小批量、低低成本和和高质量量的特点点。显然然，传统统的继电电器系统统

9、己无法法满足频频繁变动动的控制制要求，人人们开始始寻求新新的控制制系统。220世纪纪60年年代初，大大规模生生产提出出了多机机群控的的要求，其其所配置置的继电电器系统统相当复复杂。恰恰逢此时时出现了了小型计计算机，于于是，人人们试图图用小型型计算机机系统取取代复杂杂的继电电器系统统来实现现工业控控制。传传统的继继电接触触器控制制采用的的是固定定接线方方式，一一旦生产产过程有有所变动动，就得得重新设设计线路路连线安安装，不不利于产产品的更更新换代代。但小小型计算算机用于于工业控控制时存存在价格格昂贵、输输入输出出电路不不匹配和和编程技技术复杂杂等问题题，故未未能得到到推广应应用。19688年，为

10、为使汽车车型号不不断翻新新，以在在激烈的的市场竞竞争中取取胜，美美国通用用汽车公公司(GGM)从从用户角角度提出出了新型型控制器器应具备备的十项项条件进进行招标标，即有有名的十十项招标标指标，之之后立即即引起了了开发热热潮。这这十项招招标指标标是： 编程简简单，可可在现场场修改和和调试程程序；维护方方便，采采用插入入式模块块结构；可靠性性高于继继电器控控制系统统；体积小小于继电电器控制制柜；能与管管理中心心计算机机系统进进行通信信；成本可可与继电电器控制制系统相相竞争；输入量量是1115V交交流电压压(美国国电网电电压1110V)；输出量量为1115V交交流电压压，输出出电流在在2A以以上，能

11、能直接驱驱动电磁磁阀；系统扩扩展时，原原系统只只需作很很小变动动；用户程程序存储储器容量量至少44K字节节。从招招标条件件中可以以看出，新新型的工工业控制制器被设设想为将将硬件接接线逻辑辑关系转转变为软软件程序序计算，编编程语言言面向用用户，系系统易于于设计修修改，既既保留继继电器控控制系统统结构简简单、易易于掌握握、价格格便宜的的优点，又又结合吸吸收计算算机的功功能丰富富、灵活活通用、可可靠性高高的优点点，并且且一定要要适合在在工业环环境下运运行。美美国数字字设备公公司(DDEC)19669年中中标，研研制出符符合要求求的控制制器，即即世界上上第一台台可编程程控制器器，在通通用汽车车公司的的

12、汽车装装配线上上首次应应用即获获成功。很很快，对对这项新新技术的的研究应应用从美美、日、欧欧遍及到到全世界界。可编编程序控控制器得得到不断断地改进进和发展展，迅速速成为现现代工业业控制的的主导产产品。最初的可可编程控控制器主主要用于于顺序控控制，虽虽然采用用了计算算机的设设计思想想，但实实际只能能进行逻逻辑运算算，故称称作可编编程逻辑辑控制器器(Prrogrrammmablle LLogiic CConttrolllerr)，简简称PLLC。70年代代后期，随随着计算算机技术术的发展展及微处处理器的的应用，可可编程控控制器的的功能不不断扩展展和完善善，早已已远远超超出逻辑辑控制、顺顺序控制制的

13、范围围，具备备了模拟拟量控制制、过程程控制以以及远程程通信等等强大功功能。经经过调查查，美国国电气制制造商协协会(NNEMAA)将其其正式命命名为可可编程控控制器(Proograammaablee Coontrrolller)，简称称PC。但但为了与与个人计计算机(Perrsonnal Commputter)的专称称PC相相区别，常常常把可可编程控控制器简简称为PPLC。对于立体体仓库控控制系统统，采用用PLCC控制，将将传统的的继电器器控制逻逻辑变为为PLCC的程序序控制逻逻辑。PPLC的的内部继继电器可可代替所所有用于于逻辑控控制的中中间继电电器，使使噪音下下降，使使用设备备寿命延延长，体

14、体积减小小。PLLC的最最大特点点之一，就就是采用用易懂易易学的梯梯形图语语言，就就是采用用易学易易懂的梯梯形图语语言，它它是以计计算机软软件技术术构成人人们惯用用的继电电器模型型,形成一一套独具具风格得得以继电电器梯形形图为基基础的形形象编程程语言。梯梯形图控控制符号号和定义义与常规规继电器器展开图图完全一一致, 电气气操作人人员使用用起来得得心应手手，不存存在计算算机技术术和传统统电气控控制技术术之间的的专业“鸿沟”。在了了解PLLC简要要工作原原理和它它的编程程技术之之后，就就可结合合实际需需要进行行应用设设计，进进而将PPLC用用于实际际控制系系统中。可可编程序序控制器器的优点点与这个

15、个“可”字有关关，从软软件来讲讲，它的的程序可可编、也也不难编编，从硬硬件上讲讲，它的的配置可可变、也也易变。其其主要特特点为：(1)PPLC的的软件简简单易学学，不存存在计算算机技术术和传统统电器控控制技术术之间的的“鸿沟”。(2)使使用和维维护方便便，硬件件配置方方便，安安装方便便，使用用方便，维维护也方方便。(3)运运行稳定定可靠，在在设计过过程中采采取了多多层次抗抗干扰和和精选元元件措施施，可在在恶劣的的工业环环境下与与强电设设备一起起工作，运运行的稳稳定性可可靠性较较高，内内部处理理不依赖赖于接点点，元件件的寿命命几乎不不用考虑虑。(4)设设计施工工周期短短，在系系统设计计完成以以后

16、，现现场施工工和PLLC程序序设计可可以同时时进行，周周期短，而而且程序序的调试试和维修修都很方方便。我国在研研制、生生产自己己PLCC产品的的同时，也也引进国国外的PPLC，不不少公司司、或替替国外的的公司推推销质量量与档次次较高的的PLCC产品，并并负责售售后服务务；或与与国外合合资，生生产各种种档次的的PLCC产品，并并远销海海外，也也向国内内销售。可可以预见见，PLLC的应应用将会会越来越越广泛，我我国的工工业自动动化程度度必将提提高到一一个新水水平。近年来，国国外发展展的一个个明显的的特征是是产品的的集成度度越来越越高，工工作速度度越来越越快，功功能越来来越强，使使用越来来越方便便，

17、工作作越来越越可靠。PLC可进行模拟量控制，位置控制。特别是远程通信功能的实现，易于实现柔性加工和制造系统（FMS）,使得PLC如虎添翼。PLC现己广泛用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，为工业自动化提供了有力的工具，加速了机电一体化的进程。现在，仅仅以立体体仓库控控制系统统为例，介介绍PLLC的控控制系统统设计。三、立体体仓库硬硬件设计计(一)立立体仓库库主体结结构 立体仓仓库主体体由底盘盘、四层层十二仓仓位库体体、运动动机械及及电气控控制等四四部分组组成。 机械部部分采用用滚珠丝丝杠、滑滑杠、普普通丝杠杠等机械械元件组组成，采采用步进进电机、直直流电机机作为拖拖动元件件。电气控制制是由松松下

18、电工工生产的的FP00型可编编程序控控制器(PLCC)、步步进电机机驱动电电源模块块、开关关电源、位位置传感感器等器器件组成成。控制面板板上的开开关及按按钮功能能及仓位位号（见见图一、二二）图一控制制面板上上的开关关及按钮钮功能 图二控控制面板板上的仓仓位号表一、控控制面板板上的按按钮功能能表按键号功能选择择定义l自动选择1号号仓位手动机构水平平向左移移动2自动选择2号号仓位手动机构垂直直向下移移动3自动选择3号号仓位手动机构水平平向右移移动4自动选择4号号仓位手动机构水平平向后移移动5自动选择5号号仓位手动机构垂直直向上移移动6自动选择6号号仓位手动机构水平平向前移移动7自动选择7号号仓位手

19、动无意义8自动选择8号号仓位手动无意义9自动选择9号号仓位手动无意义10自动选择100号仓位位手动无意义11自动选择111号仓位位手动无意义12自动选择122号仓位位手动无意义 (二) 可编编程序控控制器的的原理与与选择1.PLLC的一一般结构构PLC采采用了典典型的计计算机结结构，主主要是由由CPUU、RAAM、RROM和和专门设设计的输输入输出出接口电电路等组组成,PPLC结结构示意意图如图图三所示示，PLLC逻辑辑结构示示意图如如图四所所示图三PLLC结构构示意图图图四 PPLC逻逻辑结构构示意图图(1).中央处处理机中央处理理机是PPLC的的大脑，它它是由中中央处理理器和存存储器组组成

20、。.中央央处理机机(CPPU)一一般由控控制电路路、运算算器和寄寄存器组组成,这这些电路路一般都都集成在在一块芯芯片上.CPUU通过地地址总线线、数据据总线和和控制总总线与存存储单元元、输入入输出( I/O)接接口电路路相连接接.不同型号号的PLLC可能能使用不不同的CCPU部部件，制制造厂家家使用CCPU部部件的指指令系统统编写系系统程序序，并固固化到只只读存储储器ROOM中。CCPU按按系统程程序赋予予的功能能，接收收编程器器键入的的用户程程序和数数据，存存入随机机存储器器RAMM中，CCPU按按扫描方方式工作作，从000000首址存存放的第第一条用用户程序序开始，到到用户程程序的最最后一

21、个个地址，不不停地周周期性扫扫描，每每扫描一一次，用用户程序序就执行行一次。CPU的的主要功功能：a.从存存储器中中读取指指令b.执行行指令c.准备备取下一一条指令令d.处理理中断.存储储器存储器是是具有记记忆功能能的半导导体电路路，用来来存储系系统程序序、用户户程序、逻逻辑变量量和其它它一些信信息。在PLCC中使用用两种类类型存储储器为RRAM和和ROMM。a.只读读存储器器ROMM，ROOM中的的内容是是由PLLC的制制造厂家家写入的的系统程程序，并并且永远远驻留（PLC去电后再加电,ROM内容不变）。系统程序一般包括检查程序、翻译程序和监控程序。b.随机机存储器器RAMM，RAMM是可读

22、读可写存存储器，读读出时，RAM中的内容不被破坏；刚写入的信息就会消除原来的信息。RAM中一般存放用户程序、逻辑变量和供内部程序使用的工作单元。(2).电源部部件电源部件件将交流流电源转转换成供供给PLLC的中中央处理理器、存存储器等等电子电电路工作作所需要要的直流流电源，使使PLCC能正常常工作，PPLC内内部电路路使用的的电源是是整体的的能源供供给中心心，它的的好坏直直接影响响PLCC的功能能和可靠靠性，因因此目前前大部分分PLCC采用开开关式稳稳压电源源供电。(3).输入、输输出部分分 这是是PLCC与被控控设备相相连接的的接口电电路。用用户设备备需输入入PLCC的各种种控制信信号，如如

23、限位开开关、操操作按钮钮、选择择开关、行行程开关关以及其其它一些些传感器器输出的的开关量量或模拟拟量(要要通过模模数变换换进入机机内)等等，通过过输入接接口电路路将这些些信号转转换成中中央处理理器能够够接收和和处理的的信号。 输出接接口电路路将中央央处理器器送出的的弱电控控制信号号转换成成现场需需要的强强电信号号输出，以以驱动电电磁阀、接接触器、电电机等被被控设备备的执行行元件。.输入入接口电电路 现场场输入接接口电路路一般由由光电耦耦合电路路和微电电脑输入入接口电电路组成成。.输出出接口电电路 一般般由微电电脑输出出接口电电路和功功率放大大电路组组成。PPLC一一般采用用继电器器输出，也也有

24、的采采用晶闸闸管或晶晶体管输输出。 但是当当选择使使用脉冲冲控制的的电机时时，必须须选择晶晶体管输输出形式式的PLLC。除了上面面介绍的的这几个个主要部部分外，PPLC上上还配有有和各种种外围设设备的接接口，均均用插座座引出到到外壳上上，可配配接编程程器、计计算机、打打印机、录录音机以以及AD、DDA、串串行通信信模块等等，可以以十分方方便地用用电缆进进行连接接。2.PLLC的工工作原理理PLC虽虽具有微微机的许许多特点点但它的的工作方方式却与与微机有有很大不不同。微微机一般般采用等等待命令令的工作作方式。如如常见的的键盘扫扫描方式式或I0扫描描方式，有有键按下下或I0动作作则转入入相应的的子

25、程序序，无键键按下则则继续扫扫描。PPLC则则采用循循环扫描描工作方方式，在在PLCC中，用用户程序序按先后后顺序存存放，如如CPU从从第一条条指令开开始执行行程序，直直至遇到到结束符符后又返返回第一一条。如如此周而而复始不不断循环环。这种种工作方方式是在在系统软软件控制制下，顺顺次扫描描各输入入点的状状态，按按用户程程序进行行运算处处理，然然后顺序序向输出出点发出出相应的的控制信信号。整整个工作作过程可可分为五五个阶段段：自诊诊断，与与编程器器等的通通信，输输入采样样，用户户程序执执行，输输出刷新新，其工工作过程程框图如如图五所所示。图五 PPLC结结构过程程框图每次扫扫描用户户程序之之前，

26、都都先执行行故障自自诊断程程序。自自诊断内内容为II0部部分、存存储器、CCPU等等，发现现异常停停机显示示出错。若若自诊断断正常，继继续向下下扫描。PLCC检查是是否有与与编程器器计算机机等的通通信请求求，若有有则进行行相应处处理，如如接收由由编程器器送来的的程序、命命令和各各种数据据，并把把要显示示的状态态、数据据、出错错信息等等发送给给编程器器进行显显示。如如果有与与计算机机等的通通信请求求，也在在这段时时间完成成数据的的接受和和发送任任务。PLCC的中央央处理器器对各个个输入端端进行扫扫描，将将输入端端的状态态送到输输入状态态寄存器器中，这这就是输输入采样样阶段。中央处处理器CCPU将

27、将指令逐逐条调出出并执行行，以对对输入和和原输出出状态(这些状状态统称称为数据据）进行行“处理理”，即即按程序序对数据据进行逻逻辑、算算术运算算，再将将正确的的结果送送到输出出状态寄寄存器中中，这就就是程序序执行阶阶段。当所有有的指令令执行完完毕时。集集中把输输出状态态寄存器器的状态态通过输输出部件件转换成成被控设设备所能能接受的的电压或或电流信信号，以以驱动被被控设备备，这就就是输出出刷新阶阶段。 PLCC经过这这五个阶阶段的工工作过程程，称为为一个扫扫描周期期，完成成一个周周期后，又又重新执执行上述述过程，扫扫描周而而复始地地进行。扫扫描周期期是PLLC的重重要指标标之一，在在不考虑虑第二

28、个个因素(与编程程器等通通讯)时时，扫描描周期TT为: T=(读入一一点时间间x输入入点数)+(运运算速度度x程序序步数)+(输输出一点点时间xx输出点点数)+故障诊诊断时间间。 显然扫描描时间主主要取决决于程序序的长短短，一般般每秒钟钟可扫描描数十次次以上，这这对于工工业设备备通常没没有什么么影响。但但对控制制时间要要求较严严格，响响应速度度要求快快的系统统，就应应该精确确的计算算响应时时间，细细心编排排程序，合合理安排排指令的的顺序，以以尽可能能减少扫扫描周期期造成的的响应延延时等不不良影响响。PLC与与继电接接触器控控制的重重要区别别之一就就是工作作方式不不同。继继电接触触器是按按“并行

29、”方式工工作的，也也就是说说是按同同时执行行的方式式工作的的，只要要形成电电流通路路，就可可能有几几个电器器同时动动作。而而PLCC是以反反复扫描描的方式式工作的的，它是是循环地地连续逐逐条执行行程序，任任意时刻刻它只能能执行一一条指令令，这就就是说PPLC是是以“串行”方式工工作的。这这种串行行工作方方式可以以避免继继电接触触器控制制的触点点竞争和和时序失失配问题题。总之之，采用用循环扫扫描的工工作方式式也是PPLC区区别于微微机的最最大特点点。3.确定定输入输出点点数 根据据上述运运行情况况的分析析，可以以确定该该系统的的输入和和输出点点数(1)输入设设备的数数量：根据系统统的控制制要求，

30、该该立体仓仓库系统统共有112个仓仓位，有有12个个微动开开关，这这样此处处需要112个点点，检测测目的仓仓位是否否有物需需要1点点，货台台回位限限位需要要1点，货货台到位位限位需需要1点点，反射射式传感感器需要要1点，自自动/手手动的选选择需要要1点，444键盘盘需要44点，XX轴限位位保护需需要2点点，Y轴限位位保护需需要2点点，所以以输入点点需要225点。(2)输出设设备的数数量 根据据系统的的控制要要求，XX轴，YY轴的运运行共需需要两台台步进电电动机，Z轴需要一台直流电动机，这样控制步进电动机和直流电动机共需要6点，就绪、取和放指示灯需要3点，十位显示需要1点，BCD码输出显示需要4

31、点，所以输出点需要14点。在该立体体仓库控控制系统统中我们们需要PPLC的的输入点点为255点，输输出点为为14点点。4选择PPLC型型号根据上述述的计算算，我们们需要输输入255点，输输出144点的PPLC。又又考虑到到以后改改变方案案时，一一般要检检测电机机的转速速。而FFPO型型的PLLC有特特殊功能能指令SSPD，可可以方便便的检测测电机的的转速；另外该该PLCC的指令令系统不不宜算术术运算和和数据处处理功能能，加上上其扫描描速度较较快，可可以短时时间内完完成PLLD控制制的运算算。因此此，即使使控制方方案有变变化，该该PLCC仍能继继续使用用。综合合上述各各方面的的情况，确确定使用用

32、FP00-C116系列列的PLLC(FFP0-C166T)，再再加一块块FP0-E166RS扩展展单元和和一块FFP0-El66X型的扩扩展单元元。这样样，经扩扩展后的的PLCC输入点点共为332点，输输出点为为16点点，完全全满足系系统要求求。(三)立立体仓库库的工作作原理本系统采采用滚珠珠丝杠、滑滑杠和普普通丝杠杠作为主主要传动动机构，电电机采用用步进电电机和直直流电机机，其关关键部分分是堆垛垛机，它它由水平平移动、垂垂直移动动及伸叉叉机构三三部分组组成，其其水平和和垂直移移动分别别用两台台步进电电机驱动动滚珠丝丝杠来完完成，伸伸叉机构构由一台台直流电电机来控控制。它它分为上上下两层层，上

33、层层为货台台，可前前后伸缩缩，低层层装有丝丝杠等传传动机构构。当堆堆垛机平平台移动动到货架架的指定定位置时时，伸叉叉电机驱驱动货台台向前伸伸出可将将货物取取出或送送入，当当取到货货物或货货已送入入，则铲铲叉向后后缩回。整整个系统统需要三三维的位位置控制制。其工工作原理理如下：1.接通通电源。2.将选选择开关关置于手手动位置置（此时时166号有效效）3.分别别点动按按键1、22、3、4、5、6，观察察水平（XX轴）、垂垂直(YY轴)、前后后(Z轴轴)各丝丝杠运行行情况，运运行应平平稳，在在接近极极限位置置时，应应执行限限位保护护（运行行自动停停止）。4.用计计算机或或手持编编程器（需需另购）编编

34、写程序序并下装装至PLLC。5.将选选择开关关置自动动位置（通通电状态态下，各各机构复复位，即即返回零零位）。6.将一一带托盘盘汽车模模型置零零号仓位位，放置置模型时时，入位位要准确确，并注注意到仓仓位底部部检测开开关已动动作。7.执行行送指令令(1)选选择欲送送仓位号号，按动动仓位号号对应按按钮，控控制面板板上的数数码管显显示仓位位号。(2)按按动送指指令按钮钮，观察察送入动动作（若若被选择择仓位内内已有汽汽车，则则该指令令不被执执行）。(3)指指令完成成后，机机械自动动返回。(4)零零号仓位位已无汽汽车，则则下一个个送指令令（误操操作）将将不被执执行。8.执行行取指令令(1)选选择欲取取仓

35、位号号，按动动仓位号号对应按按钮，控控制面板板上的数数码管显显示仓位位号。(2)按按动取指指令按钮钮，观察察取出动动作（若若被选择择仓位内内无汽车车，则该该指令不不被执行行）。(3)指指令完成成后，机机构自动动复位。(4)零号仓仓位已有有汽车，则则下一个个取指令令（误操操作），将将不被执执行。9、演示示程序中中的其它它内容(1)当当零号仓仓位上有有货物时时，若无无外部操操作指令令，“就绪”灯亮，延延时100秒后，自自动将货货物放在在仓库号号最小的的空位上上，依次次类推。如如1#、2#、3#、4#都已已有货物物，程序序延时110秒，100秒内若若无外部部操作指指令，自自动将货货物放在在5#仓库库

36、。如11#、3#、4#都已已存放货货物， 10秒秒内若无无外部操操作指令令，自动动将货物物放在22#仓库库。在延延时的110秒内内，若按按下数字字5，然后后按下“送”键，则则运行机机构将货货物放入入5#库，若若按下55键后，想想取消此此操作，可可按下“放弃”键。此此时，程程序又处处在待命命状态，“就绪”灯亮，又可进行其它操作。(2)当当零号仓仓位上无无货物时时，若无无人操作作，“就绪”灯亮100秒后，程程序将把把数值最最大仓库库号里的的物品转转运至没没有放货货物的仓仓号比它它小的仓仓库里。如如1#、2#、5#有物物，该程程序将自自动把55#物品品转至33#仓库库。若需需从5#取回物物品，放放入

37、4#库，操操作步骤骤如下：“就绪”灯亮时时，按下下按钮键键“5”，再按按“取”键，运运行机构构执行程程序要求求取回货货物后，停停在起初初位置。此此时按按按键4，再再按“送”键，运运行机构构将把货货物放在在4#库，然然后停在在起初位位置，“就绪”灯亮100秒后，若若无外部部操作指指令，程程序又将将4#库货货物转至至3#库。 根据据前面的的分析，该该立体仓仓库系统统的运行行情况归归纳如下下：当按下启启动按钮钮后，允允许进行行立体仓仓库运行行的控制制。在正正常的情情况下，按按下某一一仓位的的按钮和和“取”或“送”按钮，系系统将进进行相应应的动作作，此时时控制面面板上的的数码管管显示相相应的仓仓位号。

38、当当出现故故障时，电电机停止止运行。在在紧急情情况下，按按下紧急急按钮，送送货物送送回原来来的位置置，只有有当故障障排除后后，才能能重新运运行。图六 立立体仓库库控制流流程图(四)步步进电机机的原理理与选择择1.步进进电机的的工作原原理步进电机机是数字字控制系系统中的的执行电电动机，当当系统将将一个电电脉冲信信号加到到步进电电机定子子绕组时时，转子子就转一一步，当当电脉冲冲按某一一相序加加到电动动机时，转转子沿某某一方向向转动的的步数等等于电脉脉冲个数数。因此此，改变变输入脉脉冲的数数目就能能控制步步进电动动机转子子机械位位移的大大小；改改变输入入脉冲的的通电相相序，就就能控制制步进电电动机转

39、转子机械械位移的的方向，实实现位置置的控制制。当电电脉冲按按某一相相序连续续加到步步进电动动机时，转转子以正正比于电电脉冲频频率的转转速沿某某一方向向旋转。因因此，改改变电脉脉冲的频频率大小小和通电电相序，就就能控制制步进电电动机的的转速和和转向，实实现宽广广范围内内速度的的无级平平滑控制制。步进进电动机机的这种种控制功功能，是是其它电电动机无无法替代代的。步步进电动动机可分分为磁阻阻式、永永磁式和和混合式式，步进进电动机机的相数数可分为为：单相相、二相相、三相相、四相相、五相相、六相相和八相相等多种种。增加加相数能能提高步步进电动动机的性性能，但但电动机机的结构构和驱动动电源就就会复杂杂，成

40、本本就会增增加，应应按需要要合理选选用。2. 步步进电动动机的特特点(1).步进电电动机是是一种作作为控制制用的特特种电机机，它的的旋转是是以固定定的角度度(称为为“步距角角”)一步步一步运运行的，其其特点是是没有积积累误差差(精度度为1000)，所以以广泛应应用于各各种开环环控制。(2).步进电电机的转转速与脉脉冲信号号的频率率成正比比(3).步距值值不容易易因为电电气、负负载、环环境条件件的变化化而改变变,使用用开环控控制(或或半闭环环控制)就能进进行良好好的定位位控制。(4).起制动动、正反反转、变变速等控控制方便便。(5).价格便便宜,可可靠性高高。(6).步进电电动机的的主要缺缺点是

41、效效率较低低,并且且需要配配上适当当的驱动动电源。(7)步步进电动动机带负负载惯性性的能力力不强,在使用用时既要要注意负负载转矩矩的大小小,又要要注意负负载转动动惯量的的大小,只有当当两者选选取在合合适的范范围时,电机才才能获的的满意的的运行性性能。(8)由由于存在在失步和和共振，因因此步进进电机的的加减速速的方法法根据利利用状态态的不同同而复杂杂多变。3. 步步进电机机驱动系系统的基基本组成成与交直流流电动机机不同，仅仅仅接上上供电电电源，步步进电机机不会运运行的。为为了驱动动步进电电动机，必必须由一一个决定定电动机机速度和和旋转角角度的脉脉冲发生生器（在在该立体体仓库控控制系统统中采用用P

42、LCC作脉冲冲发生器器进行位位置控制制）、一一个使电电动机绕绕组电流流按规定定次序通通断的脉脉冲分配配器、一一个保证证电动机机正常运运行的功功率放大大器，以以及一个个直流功功率电源源等组成成一个驱驱动系统统，如图图七所示示 。图七步进进电机驱驱动系统统的基本本组成4.步进进电动机机的选择择计算在选择步步进电动动机时首首先考虑虑的是步步进电动动机的类类型选择择，其次次才是具具体的品品种选择择，在该该立体仓仓库控制制系统中中要求步步进电动动机电压压低、电电流小、有有定位转转矩和使使用螺栓栓机构的的定位装装置，确确定步进进电动机机采用22相8拍拍混合式式步进电电机；在在进行步步进电动动机的品品种选择

43、择时，要要综合考考虑速比比i、轴向向力F、负载载转矩、额额定转矩矩和运行行频率，以以确定步步进电机机的具体体规格和和控制装装置。由于我们们使用螺螺栓机构构的定位位装置，已已知条件件和要求求条件为为：移动部分分总重 M=225kgg 外力 Faa=4kg.cm磨擦系数数 =00.044螺栓机构构的效率率=O. 9螺栓轴径径=1.2cmm螺栓长 =422cm螺距 P=3mmm分辨率 L=0.001mmm移动距离离 =00.00075mmm/步步速度V=2mminn计算： 设拟选用用2相、1.8步距角的HB型电动机速比(设设使用直直接驱动动方式)i=m/(3360L)=21.88(3600O.01)

44、=1轴向力F=Faa+M=4+0.0425=5kgg.cm负载转矩矩=FPP(2 )+()/2 =500.3(2 3.1140.99)+(0.331.6670.33)/(2 3.114)=0.2289kkg.cm螺栓的惯惯量=（）/332=（3.147.9942）/332=0.006755kg.移动体的的惯量=M=25=0.005711 kgg.负载惯量量为=+=0.006755+0.005571=0.112466kg.根据以上上计算可可以初步步选定步步进电动动机，其其惯量为为=0.03 kg.，空载起起动频率率=30000HH。由要求的的速度可可求出运运行的频频率：f=VL=20000(60

45、0.001)=33333HZZ可知需要要加减速速的驱动动方式。齿轮比：G=3660/L=00.00075 3600/ (1.880.001)=1500换算到电电机轴的的负载转转矩为T=GL(+FF)/ 2 =15500.001(0.2899+5)/(66.2880.99) =1.40 kg.cm对首次设设计的装装置来讲讲，所选选用的电电动机通通常留有有23倍的余余量，所所以电机机转矩=3T=31.440=44.2 kg.cm =0.41NN.M根据以上上的计算算，我们们在该立立体仓库库控制系系统中的的步进电电动机采采用北京京斯达特特机电科科技发展展有限公公司生产产的2相相8拍混混合式步步进电机

46、机，它的的主要特特点：体体积小，具具有较高高的起动动和运行行频率，有有定位转转矩等优优点。型型号：442BYYGHll01。电电气原理理图如图图八所示示。快接接线插头头：红色色表示AA相，蓝蓝色表示示B相；如果发发现步进进电机转转向不对对时可以以将A相相或B相相中的两两条线对对调。图八 步步进电机机的出线线图此步进电电机的电电气技术术数据为为:电机型号号相数步距角相电流驱动电压压额定转矩矩重量42BYYGH11012 1.81.7AADC244V0.444NM 0.224 kkg（五）步步进电机机驱动器器的原理理与选择择1 .步步进电机机驱动器器的选择择步进电机机的运行行要有一一电子装装置进行行驱动，这这种装置置就是步步进电机机驱动器器，它是是把控制制系统发发出的脉脉冲信号号转化为为步进电电机的角角位移，或或者说：控制系系统每发发一个脉脉冲信号号，通过过驱动器器就使步步进电机机旋转一一步距角角。所以以步进电电机的转转速与脉脉冲信号号的频率率成正比比。所有型号号驱动器器的输入入信号都都相同，共共有三路路信号，它它们是：步进脉脉冲信号号CP、方方向电平平信号DDIR、脱脱机信号号FREEE(此此端为低低电平有有效，这这时电机机处于无无力矩状状态；此此端为高高电平或或悬空不不接时，此此功能无无效，电电机可正正常运行行)。它它们在驱驱动器内内部的接接口电路路都相同同，见下下图。OOPTO