畢業(yè)設(shè)計（論文）PLC控制的堆垛式立體車庫設(shè)計

1、畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計論文設(shè)計（論文）題目： plc控制的堆垛式立體車庫設(shè)計下 達(dá) 日 期： 2011 年 2 月 21 日開 始 日 期： 2011 年 2 月 21 日完 成 日 期： 2011 年 4 月 1 日指 導(dǎo) 教 師： 學(xué) 生 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 生 姓 名： 教 研室主任： 電氣工程 學(xué)院基于松下plc的立體車庫控制摘 要隨著汽車的急劇增加，致使城市停車難問題不斷惡化，而作為解決城市靜態(tài)交通的有效措施-向空間、向高層發(fā)展的自動化立體停車設(shè)備，以其占地面積少，停車率高、布置靈活、高效低耗、性價比高、安全可靠等優(yōu)點，越來越受到人們的青睞。 立體車庫是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中迅速發(fā)展的一個重要

2、組成部分，是一種多層存放貨物的高價倉庫系統(tǒng)，有自動控制與管理系統(tǒng)、巷道堆垛機、高位貨架、自動入庫以及其他輔助設(shè)備組成。 立體停車庫生產(chǎn)在中國是個新興行業(yè)，立體停車庫可緩解城市動、靜態(tài)交通問題，改善居住環(huán)境，有效利用土地價值。本系統(tǒng)采用plc，按動按鈕即可完成汽車存取過程，操作簡單，存取方便?？刂齐娐凡糠植捎媒涣鹘佑|器傳統(tǒng)方式，使運行安全可靠。設(shè)計采用可分組合，模塊式安裝，方便靈活，具備維護使用方便，造價低等特點。立體車庫是在不直接進行人工參與的情況下，自動存儲和取出物料的系統(tǒng)。它是采用高層貨架存儲貨物，用專門的倉儲作業(yè)設(shè)備進行貨物出入作業(yè)的倉庫。針對都市住宅小區(qū)、商業(yè)區(qū)、寫字樓等繁華地帶短時間

3、停車難的問題,提出了采用松下plc作為主控器控制立體車庫的方案,設(shè)計開發(fā)一種堆垛式立體車庫的自動控制系統(tǒng)并構(gòu)建研制了實驗?zāi)Ｐ团?提高經(jīng)濟。它可以實現(xiàn)利用空間多層停車,不但節(jié)省占地空間,而且堆垛外觀可設(shè)計成多用途的商業(yè)廣告效益和實用性,堆垛式立體車庫對于解決現(xiàn)代化密集型城市的汽車停放問題具有重要的開發(fā)價值和廣泛的應(yīng)用前景。該系統(tǒng)具有操作簡便,自動化程度高,運行速度快、可靠性高等特點。關(guān)鍵詞 巷道式堆垛起重機/立體車庫/可編程控制器目錄摘 要i第一章 緒論11.1 本課題的設(shè)計背景11.2 本課題的主要任務(wù)11.3 本課題研究的主要意義2第二章 立體車庫的概述32.1 立體倉庫的基本結(jié)構(gòu)32.2

4、fp0系類plc的特點及配置62.2.1 該型plc還具有如下特點62.2.2 fp0系列plc的i/o配置72.3 設(shè)計程序清單82.4 系統(tǒng)流程框圖92.5 plc實現(xiàn)步進電機庫位的定位122.5.1 plc部分122.5.2步進電機驅(qū)動器132.5.3 步進電機的工作原理及特點132.5.4 plc位置控制指令152.2.5傳感器的選擇172.6 立體車庫的編程設(shè)計202.6.1 系統(tǒng)初始化設(shè)置202.6.2 脈沖個數(shù)的計算222.6.3 鍵盤取低四位232.6.4 鍵盤輸入各庫位編號23結(jié)論28致謝29主要參考資料：30第一章 緒論1.1 本課題的設(shè)計背景1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（

5、dec）首先研制成功第一臺可編程序控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用成功，從而開創(chuàng)了產(chǎn)業(yè)控制的新局面。至80年代，隨大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的發(fā)展，以16位和32位微處理器構(gòu)成的微機化plc得到了驚人的發(fā)展。使pc在概念、設(shè)計、性能、價格以及應(yīng)用等方面都有了新的突破。不僅控制功能增強，功耗和體積減小，本錢下降，可靠性進步，編程和故障檢測更為靈活方便，而且隨著遠(yuǎn)程i/o和通訊網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及圖象顯示的發(fā)展，使plc向用于連續(xù)生產(chǎn)過程控制的方向發(fā)展，成為實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)自動化的一大支柱?？删幊炭刂破鳎╬lc）是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序

6、的貯存器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、程序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 利用可編程控制器（plc），可以設(shè)計出成本低、效率高的自動化立體車庫。本系統(tǒng)以plc為主控制器，結(jié)合步進電機、傳感技術(shù)、位置控制等技術(shù)，實現(xiàn)四層十二倉位庫體自動存儲物品。自動化立體倉庫是以四層十二倉位庫體為主體，以成滾珠絲杠、步進電機、直流電機為搬運設(shè)備，以松下電工fp0plc為控制核心，實現(xiàn)高效率物流、大容量存儲的機電一體化高科技集成系統(tǒng)，系統(tǒng)具有自動化程度高、運行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點。1.2 本課題的主要任務(wù)課題的主要任務(wù)是基于松下fp0

7、系列plc的立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計。立體倉庫的機構(gòu)由倉庫本體、plc控制單元、接口單元、巷道式堆垛起重機、和電源單元等組成。它利用立體倉庫模型，采用滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌、普通絲杠作為傳動裝置，通過plc編程控制實現(xiàn)x、y、z軸位置控制，可完成簡單的取車或送車動作。1.3 本課題研究的主要意義自動化立體倉庫系統(tǒng)是指在不需要人工干預(yù)的情況下，運輸設(shè)備能自動存儲和取出貨物的多層倉庫存儲系統(tǒng)。自動化立體倉庫是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中迅速發(fā)展的一個重要組成部分。立體車庫庫應(yīng)用范圍很廣，幾乎遍布所有行業(yè)。在我國，自動化倉庫應(yīng)用的行業(yè)主要有機械、冶金、化工、航空航天、電子、醫(yī)藥、食品加工、煙草、印刷、配送中心、機場、港

8、口等。隨著社會、經(jīng)濟、交通的發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，車輛無處停放的問題入去突出。采用立體倉庫進行存放車輛與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面顯示出優(yōu)越性。首先，立體倉庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。倉庫可以大幅度的向高空發(fā)展，充分利用倉庫地面和空間，節(jié)省了庫存占地面積，提高了空間利用率。立體倉庫存放車輛與傳統(tǒng)地下車庫相比更加有效的保證人身和車輛的安全，立體車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。因此對這個課題的研究是具有重大意義的。第二章 立體車庫的概述2.1 立體倉庫的基本結(jié)構(gòu)立體車庫的外形結(jié)構(gòu)下圖2-1所示。圖2-1 立體車庫的外形結(jié)構(gòu)1-垂直方向步進電動機 2-汽車 3-立體車庫本體 4-垂直

9、方向定位傳感器 5-垂直方向滾珠絲杠 6-貨臺叉車 7-貨臺直流電動機 8-急停按鈕 9-水平方向定位傳感器 10-按鈕 11-倉位檢測傳感器（13個） 12-定位標(biāo)條 13-水平方向步進電動機 14-plc 15-接口板 16-按鈕板 17-底板立體倉庫主體由立體車庫本體單元、plc控制單元、接口單元及電源單元等組成。如下圖2-2所示。圖2-2 立體倉庫組成圖1立體車庫本體單元。該單元由12個倉位和巷道式堆垛起重機等組成。2plc控制單元。該單元可分別選用松下plc、西門子plc、歐姆龍plc、三菱plc等。plc主體具有脈沖輸出功能，能同時實現(xiàn)二軸定位功能。3接口單元。給單元將系統(tǒng)中所有控

10、制單元、執(zhí)行單元、檢測單元、輸入/輸出單元的信號都引到面板上，由學(xué)生自行完成電路的設(shè)計，不同性質(zhì)的節(jié)點采用不同的顏色進行標(biāo)識，并且每個單元自身的電路具有獨立性，具備擴展功能。4電源單元。電源單元是由開關(guān)電源提供系統(tǒng)工作的dc 24v電壓。該系統(tǒng)在設(shè)計上設(shè)置了各種保護功能，包括短路保護、反向保護、限位保護、定位保護。tvt-99v立體倉庫系統(tǒng)中為了防止不確定因素對系統(tǒng)硬件的損壞，分別在機械手臂運行的橫軸和縱軸上設(shè)置了倉庫的定位孔，當(dāng)機械手臂運行時，位于移動模塊下方的光電傳感器分別檢測運行x軸、y軸的定位點，當(dāng)且僅當(dāng)機械手臂停止于點位孔點時，對應(yīng)的z軸才能進行取貨和移貨的動作。 機械部分采用滾珠絲

11、杠、滑杠、普通絲杠等機械元件組成，采用步進電機、直流電機作為拖動元件。電氣控制是由松下電工生產(chǎn)的fp0型可編程序控制器(plc)、步進電機驅(qū)動電源模塊、開關(guān)電源、位置傳感器等器件組成。本系統(tǒng)采用滾珠絲杠、滑杠、普通絲杠作為主傳動機構(gòu)，電機采用步進電機和直流電機，其關(guān)鍵部分是堆垛機，它由水平移動、豎直移動及伸叉機構(gòu)三部分組成，其水平和豎直移動分別用兩臺步進電機驅(qū)動滾珠絲杠來完成，伸叉機構(gòu)有一臺直流電機來控制它分為上下兩層，上層為貨臺，可前后伸縮，下層裝有絲杠等傳送機構(gòu)。當(dāng)堆垛機平臺移動到貨架的指定位置時，伸叉電機驅(qū)動貨臺向前伸出可將貨物取出或送入，當(dāng)貨物已送入，則鏟叉向后縮回?？刂泼姘迳系拈_關(guān)及

12、按鈕功能及倉位號（見圖2-3、圖2-4） 圖2-3 控制面板上的開關(guān)及按鈕功能 圖2-4 控制面板上的倉位號表2-1、控制面板上的按鈕功能表按鍵號功能選擇定義1自動選擇1號倉位手動機構(gòu)水平向左移動2自動選擇2號倉位手動機構(gòu)垂直向下移動3自動選擇3號倉位手動機構(gòu)水平向右移動4自動選擇4號倉位手動機構(gòu)水平向后移動5自動選擇5號倉位手動機構(gòu)垂直向上移動6自動選擇6號倉位手動機構(gòu)水平向前移動7自動選擇7號倉位手動無意義8自動選擇8號倉位手動無意義9自動選擇9號倉位手動無意義10自動選擇10號倉位手動無意義11自動選擇11號倉位手動無意義12自動選擇12號倉位手動無意義2.2 fp0系類plc的特點及配

13、置fp0系列可編程控制器（plc）是松下電工生產(chǎn)的一種超小型plc，其體積小巧（w25h90d60mm），不受安裝場所限制。fp0系列plc主機有10點（fp0-10r）、14點（fp0-14r）為繼電器輸出，16點（fp0-16t）、32（fp0-32t）點為晶體管輸出，i/o最大可擴展到3個單元128點，并且3個i/o擴展單元采用堆疊方式不需要任何電纜，結(jié)構(gòu)緊湊。fp0系列plc功能強大，執(zhí)行每個基本指令只需0.58s,同時脈沖捕捉和中斷輸入滿足了高速響應(yīng)的需要。此外該plc具有32k步的大容量內(nèi)存及豐富的指令系統(tǒng)。2.2.1 該型plc還具有如下特點1脈沖輸出功能（限于晶體管輸出型）裝配

14、了2通道，最大的為10khz的脈沖輸出。（2通道輸出時為5khz）各自可以獨立進行控制，因此可以和2軸獨立的位置控制用途相對應(yīng)。配備了自動梯形控制，原點返回和jog運行的專用指令，設(shè)定非常簡單。2高速計數(shù)的功能對單相配備了4通道，2相則為2通道。在單相的情況下，4通道合計為10khz；2相的情況下，2通道合計為2khz。以此計數(shù)速度，可用于對變頻器進行控制等。3pwm輸出功能（限于晶體管輸出型）使用專用指令，可以實現(xiàn)頻率1khz占空比0.1%99.9%的脈沖輸出。由于它的超小型尺寸和高度兼容性，fp0擁有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如：繼電器順序控制、室內(nèi)檢測、傳送控制、自動貨架、給料機、食品加工和包裝機

15、、停車器、行車限距儀等。本系統(tǒng)采用fp0-c16t型plc作為控制單元，該型plc屬于晶體管輸出型，共有16點i /o，其中輸入用x表示，有8點，對應(yīng)的地址為x00-x07；輸出用y表示，有8點，對應(yīng)的地址為y00-y07。該型plc程序容量為2720步，支持83條基本指令及114條高級指令，定時器為100個，對應(yīng)的標(biāo)號為0-99，計數(shù)器為44個，對應(yīng)的標(biāo)號為100-143。該型plc支持32點主控（mc0-mc31），16個子程序（sub0-sub15），7中斷（外部6點，內(nèi)部1點）。2.2.2 fp0系列plc的i/o配置用x表示，外部輸出用y表示。具體的輸入和輸出的編號用十進制和16 進

16、制的組合表示，如圖2-5所示。：圖2-5 fp0系列plc的外部輸入地址編號外部的輸入和輸出既可以用位表示，也可以用字表示，即輸入輸出狀態(tài)字，如：wx0則表示0號輸入狀態(tài)字。wx0對應(yīng)x00-x0f共16位外部輸入的狀態(tài)。當(dāng)plc控制單元的i/o點數(shù)不足時，可進行i/o單元擴展，fp0系列plc連接到一個控制單元的擴展單元最多為三個，如圖2-6所示。圖2-6 fp0系列plc控制單元與擴展單元連接各型擴展單元對應(yīng)的輸入輸出地址如表2-2所示。 表2-2 fp0系列plc各型擴展單元對應(yīng)的輸入輸出地址對照表單元的種類分配點數(shù)擴展單元1擴展單元2擴展單元3fp0擴展單元fp0-e8x輸入（8點）x

17、20-x27x40-x47x60-x67fp0-e8r輸入（4點）x20-x23x40-x43x60-x63輸出（4點）y20-x23y40-x43y60-x63fp0-e8y t/pfp0-e8yr輸出（8點）y20-x27y40-x47y60-x67fp0-e16x輸入（16點）x20-x2fx40-x4fx60-x6ffp0-e16rfp0-e16t/p輸入（8點）x20-x27x40-x47x60-x67輸出（8點）y20-x27y40-x47y60-x67fp0-e16yt/p輸出（16點）y20-x2fy40-x4fy60-x6ffp0-e32t/p輸入（16點）x20-x2fx4

18、0-x4fx60-x6f輸出（16點）y20-x2fy40-x4fy60-x6f2.3 設(shè)計程序清單i/o地址分配表如表2-3所示 表2-3 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i0x3y3豎軸方向i0x4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(01)y7貨臺退回x20十六進制輸入鍵盤值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

19、3位x27豎軸下限位y27bcd碼4位 注：x40x4c為0至12個倉庫的微動開關(guān)2.4 系統(tǒng)流程框圖系統(tǒng)存取車輛的流程圖如圖2-7所示，系統(tǒng)流程框圖如圖2-8所示圖2-7系統(tǒng)存取車輛的流程圖復(fù)位 選擇倉位號 顯示倉位號n 選擇操作方式 取貨？ 送貨？yynnn 取消操作 被選擇倉位有貨？ 轉(zhuǎn)貨臺有貨？ 取消操作yyx軸右移y軸上移x軸右移y軸上移 nn 貨臺前伸到位？貨臺前伸到位？ 到達(dá)制定倉位？ 到達(dá)轉(zhuǎn)貨臺？yy貨臺前伸貨臺前伸nn yyy軸上移y軸上移 貨臺回縮貨臺回縮 n n貨臺前伸到位？貨臺前伸到位？yyx軸右移y軸上移x軸右移y軸上移 到達(dá)轉(zhuǎn)貨臺？ 到達(dá)制定倉位？yy貨臺前伸貨臺前

20、伸 n n貨臺前伸到位？貨臺前伸到位？yyy軸下移y軸下移 貨臺回縮 貨臺回縮 圖2-8系統(tǒng)流程框圖2.5 plc實現(xiàn)步進電機庫位的定位plc實現(xiàn)步進電機庫位的定位主要由plc、步進電機驅(qū)動器、步進電機及滾珠絲杠組成，如圖2-9所示。圖2-9 步進電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.5.1 plc部分系統(tǒng)中脈沖信號由plc提供，采用松下電工生產(chǎn)的fp0-c16t。其中fp0-c16t是晶體管輸出型的plc，具備2路最高可達(dá)10khz的脈沖輸出，可實現(xiàn)獨立控制，常用于兩軸位置控制。通過輸出端子y0，y1分別產(chǎn)生一個50%占空比脈沖串，然后接到兩個步進電機驅(qū)動器，從而控制x軸，y軸步進電機，構(gòu)成步進電機位置的

21、開環(huán)控制系統(tǒng)。脈沖周期和數(shù)量由plc程序進行控制。通過輸出端子y2，y3分別接到兩個步進電機驅(qū)動器方向控制端，實現(xiàn)步進電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制。步進電機位置控制系統(tǒng)接線圖如圖2-10所示。圖2-10 步進電機位置控制系統(tǒng)接線圖2.5.2步進電機驅(qū)動器步進電動機的驅(qū)動電路實際上是一種脈沖放大電路，使脈沖具有一定的功率驅(qū)動能力。驅(qū)動電路是步進電動機應(yīng)用的關(guān)鍵，是影響其性能發(fā)揮和可靠運行的一個最重要的因素。步進電機驅(qū)動器采用森創(chuàng)syntron sh-20403兩相混合式步進電機細(xì)分驅(qū)動器，該驅(qū)動器提供整步、改善半步、4細(xì)分、8細(xì)分、16細(xì)分、32細(xì)分和64細(xì)分七種模式，利用驅(qū)動器上六位撥碼開關(guān)的1、2、3

22、位可以組合出不同的狀態(tài)如圖2-11所示。當(dāng)前的設(shè)置為2細(xì)分即改善半步。步進電機驅(qū)動器控制信號的意義如下：公共端：輸入信號采用共陽極接線方式，應(yīng)將輸入信號的電源正極接到該端子上，將輸入的控制信號接到相應(yīng)的信號端子上?？刂菩盘柕碗娖接行?，此時對應(yīng)得內(nèi)部光耦導(dǎo)通，控制信號輸入控制器中。脈沖：脈沖信號輸入端，共陽極時該脈沖信號下降沿被驅(qū)動器解釋為一個有效脈沖，并驅(qū)動電機運行一步。方向：方向信號輸入端，該信號的低電平和高電平控制電機的兩個轉(zhuǎn)向。脫機：脫機信號輸入端，共陽極低電平時，電機相電流被切斷，轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機狀態(tài)）。2.5.3 步進電機的工作原理及特點1步進電機的工作原理步進電機是將電脈沖信

23、號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使速度、位置等控制變得非常的簡單。當(dāng)系統(tǒng)將一個電脈沖信號加到步進電機定子繞組時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)一步，當(dāng)電脈沖按某一相序加到電動機時，轉(zhuǎn)子沿某一方向轉(zhuǎn)動的步數(shù)等于電脈沖個數(shù)。因此，改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進電動機轉(zhuǎn)子機械位移的大?。桓淖冚斎朊}沖的通電相序，就能控制步進電動機轉(zhuǎn)子機械位移的方向，實現(xiàn)位置的控制。當(dāng)電脈沖按某一相序連續(xù)加到步進電動機時，轉(zhuǎn)子以正

24、比于電脈沖頻率的轉(zhuǎn)速沿某一方向旋轉(zhuǎn)。因此，改變電脈沖的頻率大小和通電相序，就能控制步進電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)寬廣范圍內(nèi)速度的無級平滑控制。步進電動機的這種控制功能，是其它電動機無法替代的。步進電動機可分為磁阻式、永磁式和混合式，步進電動機的相數(shù)可分為：單相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多種。增加相數(shù)能提高步進電動機的性能，但電動機的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動電源就會復(fù)雜，成本就會增加，應(yīng)按需要合理選用。2步進電動機的特點（1）步進電動機是一種作為控制用的特種電機，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度(稱為“步距角”)一步一步運行的，其特點是沒有積累誤差(精度為100)，所以廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。（2）步進電機的

25、轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比（3）步距值不容易因為電氣、負(fù)載、環(huán)境條件的變化而改變,使用開環(huán)控制(或半閉環(huán)控制)就能進行良好的定位控制。（4）起制動、正反轉(zhuǎn)、變速等控制方便。（5）價格便宜,可靠性高。（6）步進電動機的主要缺點是效率較低,并且需要配上適當(dāng)?shù)尿?qū)動電源。（7）步進電動機帶負(fù)載慣性的能力不強,在使用時既要注意負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小,又要注意負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量的大小,只有當(dāng)兩者選取在合適的范圍時,電機才能獲的滿意的運行性能。（8）由于存在失步和共振，因此步進電機的加減速的方法根據(jù)利用狀態(tài)的不同而復(fù)雜多變。本系統(tǒng)中步進電機采用森創(chuàng)syntron 42byg250c，該電機為兩相混合式步進電機，靜態(tài)相電流

26、1.5a，步距角1.8，即在無細(xì)分的條件下200個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈（細(xì)分精度最高可以達(dá)到12800個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈）。步進電機傳動組件采用滾珠絲杠，絲杠的導(dǎo)程為3mm，即絲杠轉(zhuǎn)一圈，螺母直線運動距離為3mm。當(dāng)螺紋是單頭時,則螺距與導(dǎo)程相等。plc對步進電機的控制首先要確立坐標(biāo)系,可以設(shè)為相對坐標(biāo)系,也可以設(shè)為絕對坐標(biāo)系。plc直接控制步進電機位置控制系統(tǒng)設(shè)計時，必須先計算出脈沖當(dāng)量、脈沖頻率上限和最大脈沖數(shù)量3個參數(shù)：根據(jù)脈沖頻率確定plc高速脈沖輸出頻率,根據(jù)脈沖數(shù)量確定plc的位寬。2.5.4 plc位置控制指令fp0-c16t型plc使用f168(spd1)指令，以位控指令實現(xiàn)步進電機的

27、速度控制。f168(spd1)指令，可以從指定的輸出通道(y0或y1)輸出一個脈沖序列，如圖2-12所示。圖2-12 f168(spd1)指令其中，參數(shù)s，表示存儲區(qū)的起始地址；參數(shù)n指定用于輸出脈沖的輸出通道yn(n: k0或k1)。表2-4脈沖輸出通道參數(shù)對照表通道號控制標(biāo)志經(jīng)過值目標(biāo)值方向輸出ch0r903adt9044，dt9045(fpo-t32:dt90044.dt90045 )dt9046，dt9047(fpo-t32:dt90046 ,dt90047 )y2ch1r903bdt9048,dt9049(fpo-t32:dt90048 ,dt90049 )dt9050,dt9051

28、(fpo -t32:dt90050 , dt90051 )y3存儲區(qū)參數(shù)設(shè)定：設(shè)定數(shù)據(jù)寄存器dt100dt106為第一通道參數(shù)存儲區(qū)，用于控制y0輸出脈沖；設(shè)定數(shù)據(jù)寄存器dt200dt206為第二通道參數(shù)存儲區(qū)，用于控制y1輸出脈沖，其中每個參數(shù)存儲區(qū)依次為控制代碼、初始速度、最大速度、加減速時間、目標(biāo)值和停止標(biāo)記，順序不可改變，具體參數(shù)設(shè)置如表2-13所示。圖2-13 指令參數(shù)設(shè)置圖如要實現(xiàn)巷道起重機的貨臺沿x軸和y軸各運各動95mm，則plc可按照如下梯形圖進行程序設(shè)計，如圖2-14所示。：圖3-14 plc位置控制梯形圖及控制時序圖控制代碼h102，其中h1表示：約80us固定脈沖寬度；

29、02表示：增量型正向off/反向on；初始速度設(shè)定步進電機啟動、停止時的脈沖頻率為500hz；最大速度設(shè)定步進電機運行頻率2000hz；加減速時間設(shè)定步進電機從初始速度到最大速度的加減速時間為500ms；目標(biāo)值設(shè)定輸出脈沖數(shù)為38000個。在相應(yīng)的控制標(biāo)志為off并且執(zhí)行條件(觸發(fā)器)為on的情況下，從指定的輸出通道(y0為h0，y1為h1)輸出一組脈沖序列。2.2.5傳感器的選擇1、反射式傳感器的選擇在該立體倉庫中采用歐姆龍ee-spy402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

30、；電源電壓為dc5-24v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2-15所示。工作原理：當(dāng)物體相對于傳感器移動時，反射回來的信號與原先的信號相比較，產(chǎn)生頻移，集成電路再把微弱的頻移信號進行放大，再經(jīng)多普勒檢測、放大、限幅等措施，最后取得和物體移動信號相關(guān)的直流信號輸出電平。反射式傳感器的時間圖和輸出回路圖如圖2-16所示它有三根連接線(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。需要注意檢測距離不要離傳感器太近，否則傳感器不能動作；連接是采用接插件方式，千萬不要對端子(讀出

31、頭)進行焊接。此傳感器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為型號ee-spy402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0.2mm(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 (紅)電源電壓dc524v10 脈動(p-p)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dc524v負(fù)載電流80ma以下殘留電壓1.0以下(負(fù)載電流80ma時 )殘留電壓0.4以下(負(fù)載電流10ma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+55c 保存時-25+

32、65c(不結(jié)冰)環(huán)境濕度動作時：585rh 保存時-595rh (不結(jié)露)耐久振動1055hz 上下振幅1.5mm xyz各方向2h耐久沖擊500m/ x、y、z各方向三次保護構(gòu)造iec規(guī)格 ip50連接方式接插件式 (不可進行軟釬焊)質(zhì)量約2.6 g外殼材質(zhì)聚碳酸酯(pc)2.對射式傳感器的選擇(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。入光時為on的對射式傳感器的結(jié)構(gòu)圖如圖十三所示，當(dāng)24v電壓加到發(fā)光二極管led1時，它將光發(fā)射給發(fā)光二極管led2，led2接收到光導(dǎo)通，三極管導(dǎo)通，輸出為on；當(dāng)發(fā)光二極管l

33、ed1發(fā)射出的光被物體擋住使發(fā)光二極管led2接收不到時，led2不導(dǎo)通，三極管也不導(dǎo)通，輸出為off。 如圖2-17所示。 (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軸電機將不能運行以確保當(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的輸入點是x4（后限位）和x5（前限位）。2.6 立體車庫的編程設(shè)計根據(jù)立體

34、車庫的運行控制要求, 軟件設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu), 由初始化程序、存取車子程序和故障報警子程序組成。其中最復(fù)雜的是存取車子程序,也是軟件設(shè)計中的重點。2.6.1 系統(tǒng)初始化設(shè)置r9013為內(nèi)部特殊繼電器，它表示“只在運行第一次掃描時為on，從第二次掃描開始為off，并保持此狀態(tài)”，一般用于系統(tǒng)的初始化。dt9052為內(nèi)部特殊數(shù)據(jù)寄存器，進行高速計數(shù)器的復(fù)位、計數(shù)禁止、高速計數(shù)器指令(f168)的終止及清除?？刂拼a指定如圖2-18所示圖2-18指令控制碼其中h0 (0000)表示：不進行軟件復(fù)位h9 (1001) 表示：進行軟件復(fù)位、停止輸出脈沖 dt9052中的16bit 如圖2-19所示、每4b

35、it分別對應(yīng)高速計數(shù)器的ch0到ch3。圖2-19內(nèi)部特殊數(shù)據(jù)寄存器dt9052的通道定義 使用數(shù)據(jù)傳輸指令f0（mv）指令可修改dt9052中的值，即改變脈沖數(shù)出指令f168（spd）中脈沖的計數(shù)狀態(tài)。先輸入h99表示對x軸、y軸脈沖進行復(fù)位，在輸入h0表示x軸、y軸脈沖可以進行計數(shù)。2-20系統(tǒng)初始化梯形圖將高速計數(shù)器的經(jīng)過值復(fù)位，設(shè)置1通道（y軸脈沖）的數(shù)據(jù)表（dt100-dt106）：在dt100中輸入h112，表示脈沖為固定脈沖寬度80us，按照絕對型正向“off”、反向“on”的形式輸出；在dt101中輸入k500，表示初始速度頻率為500hz；在dt102中輸入k5000，表示最

36、大速度頻率為5000hz；在dt103中輸入k800，表示加、減速時間為800ms；在dt104中輸入-8388607，表示脈沖數(shù)為8388607，且反向；停止頻率為0hz。設(shè)置0通道（x軸脈沖）的數(shù)據(jù)表同通道1，并將索引寄存器ix、iy清零。具體的梯形圖如圖2-20所示。2.6.2 脈沖個數(shù)的計算貨臺要達(dá)到不同行和列的庫位，需要由plc向步進電機發(fā)出不同的脈沖個數(shù)，由步進電機驅(qū)動器驅(qū)動步進電機使巷道起重機沿x軸和y軸達(dá)到對應(yīng)的庫位，從而實現(xiàn)不同庫位的定位功能。貨臺達(dá)到不同庫位所需的脈沖個數(shù)計算如下：通過步進電機的銘牌可知其步距角為1.8，即每發(fā)出一個脈沖可使步進電機旋轉(zhuǎn)1.8，由于步進電機驅(qū)

37、動器采用2細(xì)分，所以通過步進電機驅(qū)動器控制步進電機時，每向步進電機驅(qū)動器發(fā)出兩個脈沖，步進電機才能轉(zhuǎn)過一個步距角1.8。所以，步進電機旋轉(zhuǎn)一周則需要轉(zhuǎn)動360，即400個脈沖。由于絲杠與步進電機同軸旋轉(zhuǎn)，故步進電機旋轉(zhuǎn)一周，絲杠前進一個螺距d（通過測量已知d=3mm），所以，一個脈沖可使絲杠前進d/400個螺距，即 0.0075mm。通過測量可知各庫位距離原點從原點到初始位置的距離為x軸：0mm，y軸：5.625mm從原點到第一行（0號、1號、2號、3號）庫位的距離為9mm每行庫位相隔的距離為87mm從原點到第一列（0號、1號、2號、3號）的庫位的距離為92.25mm每列庫位相隔的距離為87m

38、m通過計算可知：貨臺距離第一行庫位的距離為9mm到達(dá)第一行庫位所需的脈沖個數(shù)為1200貨臺距離第二行庫位的距離為96mm到達(dá)第二行庫位所需的脈沖個數(shù)為12800貨臺距離第三行庫位的距離為183mm到達(dá)第三行庫位所需的脈沖個數(shù)為24400貨臺距離第四行庫位的距離為270mm到達(dá)第四行庫位所需的脈沖個數(shù)為36000貨臺距離第一列庫位的距離為95.25mm到達(dá)第一列庫位所需的脈沖個數(shù)為12700貨臺距離第二列庫位的距離為182.25mm到達(dá)第二列庫位所需的脈沖個數(shù)為24300貨臺距離第三列庫位的距離為269.25mm到達(dá)第三列庫位所需的脈沖個數(shù)為35900其梯形圖如圖2-21所示2-21系統(tǒng)初始化脈

39、沖個數(shù)設(shè)置梯形圖2.6.3 鍵盤取低四位在巷道堆垛式立體車庫模型中，采用兩位八段數(shù)碼管表示“存車”、“取車”對應(yīng)得庫位編號，庫位編號的輸入及“存”、“取”動作采取44的鍵盤，經(jīng)過編碼后由x20-x23輸入plc，即wx2中只是第四位有效，所以采用f65（wan）位“與”指令和hf進行“與”操作，只取低四位。如圖2-22所示。圖2-22鍵盤輸入取低四位梯形圖2.6.4 鍵盤輸入各庫位編號采取比較指令來比較wr11中的值，當(dāng)值為“1”時，即表示選中“1號庫位”，同理，當(dāng)值為“12”時，即表示選中“12號庫位”。 鍵盤輸入各庫位編號梯形圖如圖2-23所示。圖2-23鍵盤輸入各庫位編號梯形圖“取車”的主程序動作的過程