某學院自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計任務書

1、自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計任務書 一一一一、設(shè)計題目設(shè)計題目設(shè)計題題目設(shè)計題目：基于基于基于基于PLC的立立體倉庫堆垛垛機控制系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計的立體倉庫堆垛垛機控制系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計的立體體倉庫堆垛機機控制系統(tǒng)設(shè)設(shè)計的立體倉庫堆垛垛機控制系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計二、畢業(yè)設(shè)計的的目的畢業(yè)設(shè)計的目的的畢業(yè)設(shè)計的的目的畢業(yè)設(shè)計的目的的 1設(shè)計計一個立體倉倉庫堆垛機控控制系統(tǒng)； 2水平移移動、垂直移移動及伸叉機機機構(gòu)分別由由220W 的三相交流流異步電動機機、200WW 的單相交流異步電電動機和二相相混合式步進進電機驅(qū)動；3上述電機由由西門子S77-226型型PLC控制制，其中水平平移動、垂直直移動由PLLC通過變頻頻器控制，步進電機機

2、由步進驅(qū)動動模塊進行自自動控制。 三、主要設(shè)設(shè)計內(nèi)容主要設(shè)計內(nèi)容主主要設(shè)計內(nèi)容容主要設(shè)計內(nèi)容 1變頻調(diào)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計計；2貨叉伸縮控控制；3PLC控制制程序編寫與與調(diào)試；四、重點研究問問題重點研究問題重重點研究問題題重點研究問題 PLC控制，確定設(shè)計計方案，完成成各功能單元元的結(jié)構(gòu)設(shè)計計，參數(shù)計算算和元件選擇擇。 五、主主要技術(shù)指標標或主要設(shè)計計參數(shù)主要技術(shù)指標或或主要設(shè)計參參數(shù)主要技術(shù)術(shù)指標或主要要設(shè)計參數(shù)主要技術(shù)指標或或主要設(shè)計參參數(shù) 堆垛機機運行的速度度范圍：水平方向：2mmmin-360mmin；垂直方向：2mmmin-80mmmin；貨叉： 2mmin-660mmiin 六、設(shè)設(shè)計成果

3、要求求設(shè)計成果要求設(shè)設(shè)計成果要求求設(shè)計成果要求 1畢業(yè)設(shè)設(shè)計論文要求求字數(shù)為100000115000字字，論文格式式參照華北水水利水電學院關(guān)于本科畢業(yè)業(yè)設(shè)計論文格格式要求；2系統(tǒng)電氣原原理圖，要求求用0#圖紙紙（按國標要要求繪制）；3各部分環(huán)節(jié)節(jié)的工作原理理及調(diào)試故障障分析及排除除方法；4畢業(yè)設(shè)計論論文內(nèi)插圖必必須用電腦制制作；I華北北水利水電學學院畢業(yè)設(shè)計計說明書I 基于基于基于基于PLC的立立體倉庫堆垛垛機控制系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計的立體倉庫堆垛垛機控制系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計的立體體倉庫堆垛機機控制系統(tǒng)設(shè)設(shè)計的立體倉庫堆垛垛機控制系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計 摘摘摘摘 要要要要 在現(xiàn)現(xiàn)代的物流倉倉儲系統(tǒng)中，自自動化立體倉倉庫應用日

4、益益廣泛。而堆堆垛機是立體體倉庫的關(guān)鍵組成部分，堆堆垛機性能的的優(yōu)劣對整個個立體倉庫的的運行起到至至關(guān)重要的作作用，所以設(shè)設(shè)計與開發(fā)自動化程度度較高的堆垛垛機控制系統(tǒng)統(tǒng)成為當前立立體倉庫的發(fā)發(fā)展趨勢，開開展與此有關(guān)關(guān)的研究具有重要的理理論和應用價價值。本文基基于現(xiàn)代物流流技術(shù)的應用用和發(fā)展要求求，介紹自動動化立體倉庫的應用及及其功能和作作用，結(jié)合現(xiàn)現(xiàn)代科技的發(fā)發(fā)展，著重研研究自動化立立體倉庫堆垛垛機控制系統(tǒng)的控制技技術(shù)。本文詳詳細闡述了本本控制系統(tǒng)的的設(shè)計思想，以以及整個系統(tǒng)統(tǒng)的硬件實現(xiàn)現(xiàn)和軟件設(shè)計。論文依據(jù)立體倉倉庫的有關(guān)設(shè)設(shè)計參數(shù)，對對堆垛機電氣氣控制的硬件件系統(tǒng)進行了了設(shè)計，為了了提高堆

5、垛機的性性能，本文采采用了轉(zhuǎn)速、位位置反饋的雙雙閉環(huán)控制，以以滿足系統(tǒng)的的調(diào)速要求。系統(tǒng)的水平認址址采用激光測測距傳感器定定位，垂直認認址采用光電電開關(guān)和認址址片組合定位位。變頻調(diào)速系統(tǒng)由SS7-2266PLC及其其擴展模塊EEM235通通過變頻器MMM440控控制交流電動動機，采用光電編碼器反反饋轉(zhuǎn)速信號號，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速速閉環(huán)控制。貨貨叉伸叉系統(tǒng)統(tǒng)由S7-2226PLCC通過步進電電動機驅(qū)動器SHH-204003控制二相相混合式步進進電動機。根根據(jù)系統(tǒng)的控控制要求進行行了PLC、變變頻器、電機和電電機驅(qū)動器的的選型，并給給出了系統(tǒng)的的硬件接線圖圖，然后利用用西門子的編編程軟件step7設(shè)設(shè)計了堆

6、垛機機控制程序。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 自動動化立體倉庫庫，堆垛機， PPLCII華北水利水水電學院畢業(yè)業(yè)設(shè)計說明書書II Absttract In moodern logisstics warehhousinng sysstems, autoomatedd storrage iis inccreasiinglywidesprread. Hay sstackeers arre thee key equippmentss, Perrformaance oof thee staccker pplaysan impoortantt rolee. Dessign aand Deeveloppment

7、 of a higheer deggree oof auttomatiionStackerr Conttrol SSystemm becoome Waarehouuse trrend oof devvelopmment, Thereeforerelatedd reseearch has iimporttant ttheoryy and appliicatioon vallue. TThis ppaper introoducessapplicaation and pperforrmancee of aautomaated HHigh-rrise WWarehoouse bbasingg onap

8、plicaation and ddeveloopmentt requuiremeent off modeern loogistiics teechniqques. And pputsemphasiis on the rresearrchingg of ccontrool tecchniquues inn autoomatedd Highh-riseeWarehouuse sttackerr combbiningg modeern scciencee and technniquess. Thiis papperelaboraated oon thee desiign off the systee

9、m of contrrol, aas welll as the iimplemmentattion oofthe sysstemss harddware and tthe deesign of thhe sofftwaree.Based oon thee paraameterr relaated tto thee autoomatedd storrage, this paperr pressenteddthe harrdwaree systtem off staccker eelectrrical contrrol. SSpeed of thhe staacker was tthebasic.

10、 In orrder tto impprove the pperforrmancee of tthe sttackerr, thee systtem addopts thespeed, posittion, doublle feeedbackk conttrol. The hhorizoontal recoggnize addreesses ofsystem usingg laseer ranngefinnder ssensorr posiitioniing, aand veerticaal reccognittion uusingphotoellectriic swiitchess and

11、addreess piiece ccombinnationn addrressinng. Sppeed-aadjusttedsystem by S77-226PPLC annd itss exteensionn moduule EMM235 tthrouggh traansduccerMM440 ccontrool ac motorr. Gooods foork syystem is byy S7-2226PLCC binaary syystemthroughh steppping motorr drivver SHH - 200403 ccontrool twoo-phasse hybbri

12、d ssteppiingmotor. Accorrding to thhe reqquiremments of thhe conntrol systeem, thhis paaper ccompleetedthe sellectioon of PLC，ffrequeency cconverrter, the mmotor and iits coontrolller. Andpresentts thee systtem haardwarre hoookup. Then use tthe sooftwarre of Siemeens sttep7designss the stackker coon

13、troll proccedurees.Key Worrds: Autommated Storaage annd Rettrievaal Sysstem， Staccker， PLC1華北水利水電電學院畢業(yè)設(shè)設(shè)計說明書目目目目 錄錄錄錄 摘 要 . II Absttract . III 第一章章 緒論 . 11.1 自動化化立體倉庫的的概述 . 11.1.1 自自動化立體倉倉庫的組成 . 111.1.2 自自動化立體倉倉庫的優(yōu)點 . 221.1.3 自自動化立體倉倉庫的發(fā)展 . 221.2 堆垛機機概述 . 31.2.1 堆堆垛機的發(fā)展展 . 31.2.2 堆堆垛機技術(shù)的的研究現(xiàn)狀 . 331.

14、3 本文研研究的主要內(nèi)內(nèi)容 . 4 第二二章堆垛機控制系統(tǒng)統(tǒng)的硬件設(shè)計計 . 52.1 控制技技術(shù)要求和系系統(tǒng)總體設(shè)計計 . 552.2 堆垛機機位置控制 . 72.2.1 定定位控制 . 72.2.2 認認址檢測方式式 . 82.2.3 認認址方式確認認 . 92.2.4 堆堆垛機速度曲曲線分析 . 102.3 PLCC及資源配置置 .112.3.1 SS7-2000系列PLCC概述 .1112.3.2 CCPU型號選選擇 . 122.3.3 PLC模塊塊選型 . 1132.4 堆垛機機變頻調(diào)速系系統(tǒng)設(shè)計 . 1442.4.1 變變頻器的選型型 . 1142.4.2 水水平方向變頻頻調(diào)速系統(tǒng)

15、設(shè)設(shè)計 . 152.4.3 垂垂直方向變頻頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)設(shè)計 . 172.5 堆垛機機貨叉控制系系統(tǒng)設(shè)計 . 199 2華北水水利水電學院院畢業(yè)設(shè)計說說明書2.6安全檢測傳感器器的應用 . 202.7 元器件件的選型 . 2112.8 通信方方案的確定 . 222.9 輸入輸輸出點分配 . 232.10 本章章小節(jié) . 244 第三章堆垛機控制程序序設(shè)計 . 2553.1 堆垛機機自檢和復位位/歸位程序序 . 273.1.1 堆堆垛機自檢程程序 . 273.1.2 堆堆垛機復位/歸位程序 . 283.2 自動方方式下的堆垛垛機運行控制制 . 293.2.1 列列向運行PLLC程序?qū)崿F(xiàn)現(xiàn) . 29

16、3.2.2 行行向運行PLLC程序?qū)崿F(xiàn)現(xiàn) . 313.2.3 貨貨叉伸縮控制制PLC程序序?qū)崿F(xiàn) . 323.3 手動方方式下的堆垛垛機運行控制制 . 343.4 本章小小節(jié) . 335 總結(jié). 36 參考文獻 . 37 致致 謝 . 38 附錄錄一 外文文翻譯 . 399附錄二 堆垛垛機入庫作業(yè)業(yè)流程圖 . 481華北水利水電電學院畢業(yè)設(shè)設(shè)計說明書第1頁 第第一章第一章第一章第一章 緒論緒論緒論緒論 1.1 自動化立體體倉庫的概述述自動化立體倉庫庫的概述自動動化立體倉庫庫的概述自動化立體倉庫庫的概述 在在現(xiàn)代物流系系統(tǒng)中，自動動化立體倉庫庫是一個重要要的組成部分分，它是一種種新型的倉儲儲技術(shù)。

17、自動化立體體倉庫又稱為為自動存儲/檢索系統(tǒng)（AAutomaated SStoragge &Reetrievval Syystem，AS/RS）。它它是物料搬運運和倉儲科學學中的一門綜綜合科學技術(shù)術(shù)工程。它以以高層貨架為為主要標志，配以成套的先進進搬運設(shè)備，以以先進的計算算機控制技術(shù)術(shù)為主要手段段，由此組成成高頻率、大大容量的科學存儲，以以適應現(xiàn)代化化生產(chǎn)、物資資交流和倉儲儲的需求。 1.1.1自動化立體倉庫庫的組成自動化立體倉庫庫的組成自動動化立體倉庫庫的組成自動化立體倉庫庫的組成 立立體倉庫是指指：采用高層層貨架儲存貨貨物，用起重重、裝卸、運運輸機械設(shè)備備進行貨物出出庫和入庫作業(yè)的倉倉庫。這

18、類倉倉庫主要通過過高層貨架充充分利用空間間進行存取貨貨物，所以被被成為立體倉庫。目前前，立體倉庫庫最大高度能能達到40多多米，最大庫庫存數(shù)可達數(shù)數(shù)萬個貨物單單位，可以實現(xiàn)按計劃劃入庫和出庫庫的全自動化化控制，以及及無人操作的的計算機網(wǎng)絡絡化管理。其主要的組成部部分有高層貨貨架、倉儲機機械設(shè)備、控控制及管理設(shè)設(shè)施。（1）貨架倉儲技術(shù)的發(fā)展展由平面轉(zhuǎn)向向高層立體化化以后，高層層貨架為倉庫庫的主體和標標志，貨架越越高，存儲量越大大。貨架在物物流及倉儲中中占有非常重重要的地位，目目前的貨架具具有多種功能能，以滿足機械化和和自動化的要要求。主要的的貨架類型有有單元式貨架架、貫通式貨貨架與旋轉(zhuǎn)式式貨架。為

19、了提高貨物裝裝卸、存取效效率，自動化化立體倉庫一一般使用貨箱箱或托盤盛放放貨物。貨箱箱和托盤的基本功能是是盛放小件物物料，同時還還應便于運輸輸車和堆垛機機的插取和存存放。（2）倉儲機械械設(shè)備自動化立體倉庫庫的主要搬運運設(shè)備是巷道道式堆垛機，其其主要用途是是在高層貨架架的巷道內(nèi)來回穿梭運行，將將位于巷道口口的貨物存放放入貨格中，或或者將貨物取取出運送到巷巷道口。輸送送系統(tǒng)必須是具有有高度的可靠靠性，在立體體倉庫中一般般只有一套輸輸送系統(tǒng)，所所以應保證輸輸送系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)上的的設(shè)備可靠、耐耐用、維修方方便，并且還還應該對輸送送系統(tǒng)設(shè)置手手動控制做后后備。自動化立體倉庫庫中的貨物輸輸送裝置主要要有傳送

20、帶、各各種流動小車車及AGV等等，短距離的的傳送還可以采用機機器人。2華北水利水電電學院畢業(yè)設(shè)設(shè)計說明書第2頁 （3）控制及管理理設(shè)施控制管理系統(tǒng)采采用分布式控控制，即由管管理計算機、中中央控制計算算機和直接控控制堆垛機、入/出庫輸輸送機等現(xiàn)場場設(shè)備的控制制器組成控制制系統(tǒng)。管理理計算機是立立體倉庫的管管理中心，承擔著入/出庫庫管理、盤庫庫管理、查詢詢、打印及顯顯示、經(jīng)濟技技術(shù)指標的計計算分析等功功能，包括在線管理和離離線管理；中中央控制計算算機是立體倉倉庫的控制中中心，他溝通通并協(xié)調(diào)管理理計算機、堆垛機、入入/出輸送機機等設(shè)備之間間的聯(lián)系，控控制和監(jiān)視著著整個立體倉倉庫系統(tǒng)的運運行。 1.1

21、.2自動化立體自動化立體自動動化立體自動化立體倉庫庫的優(yōu)點倉庫的優(yōu)點倉庫庫的優(yōu)點倉庫的優(yōu)點 事事實證明采用用自動化立體體倉庫能夠產(chǎn)產(chǎn)生巨大的經(jīng)經(jīng)濟效益和社社會效益，主主要表現(xiàn)在以以下幾個方面：（1） 層貨架架：立體倉庫庫由于使用了了高層貨架存存儲貨物，存存儲區(qū)可以大大幅度的向空空間發(fā)展，充分利用用了倉庫的空空間，提高了了空間利用率率。（2） 自動存存?。鹤詣踊Ⅲw倉庫使使用機械和自自動化設(shè)備，運運行和處理速速度快，提高高了作業(yè)效率。（3） 計算機機控制與管理理：計算機能能夠準確無誤誤的對倉庫的的各種信息進進行存儲和管管理，不僅降低了操作作人員的勞動動強度，還減減少了貨單處處理和信息處處理過程

22、中的的差錯，從而而提高了倉庫的管理水水平。（4） 節(jié)約成成本：作業(yè)效效率的提高勢勢必會降低貨貨物儲存的成成本費用，由由此也提高了了企業(yè)的現(xiàn)代化物流流意識。 11.1.3自動化立體倉庫庫的發(fā)展自動化立體倉庫庫的發(fā)展自動動化立體倉庫庫的發(fā)展自動化立體倉庫庫的發(fā)展 高高層貨架倉庫庫的出現(xiàn)和發(fā)發(fā)展是第二次次世界大戰(zhàn)以以后生產(chǎn)技術(shù)術(shù)發(fā)展的結(jié)果果。在生產(chǎn)發(fā)發(fā)張的實際需要和科科技水平發(fā)展展的現(xiàn)實可能能下，五十年年代初開始出出現(xiàn)了自動化化立體倉庫。11950年美國首先產(chǎn)生生手動控制的的橋式堆垛機機起重機，與與此同時提出出了高層貨架架的概念，被被認為是自動化倉庫的的雛形。19960年以后后巷道式堆垛垛機逐漸代替

23、替了橋式堆垛垛機，此后堆堆垛機的使用范圍和性能有有了很大的發(fā)發(fā)展，尤其是是在日本，自自動化立體倉倉庫發(fā)展迅速速，目前日本本的自動化倉庫技術(shù)和和自動化倉庫庫的擁有量都都位居世界前前列。自動化技術(shù)在倉倉儲領(lǐng)域中的的發(fā)展分為五五個階段：人人工倉儲階段段、自動化倉倉儲階段、集集成化倉儲階段和和智能化階段段。其中智能能自動化倉儲儲在九十年代代后期以及二二十一世紀的的若干年內(nèi)，是倉儲自自動化技術(shù)的的主要發(fā)展方方向。 3華華北水利水電電學院畢業(yè)設(shè)設(shè)計說明書第3頁 我我國對自動化化立體倉庫及及其物料搬運運設(shè)備的研制制并不晚，11963年研研制成第一臺臺橋式堆垛起重機(機械械部北京起重重運輸機械研研究所)，11

24、973年開開始研制我國國第一座由計計算機控制的的自動化立體倉庫庫(高巧米，機機械部起重所所負責)，該該庫19800年投入運行行。 1.22堆垛機概述堆垛機概述堆垛垛機概述堆垛機概述 堆堆垛機是自動動化立體倉庫庫系統(tǒng)的重要要組成部分，它它是整個系統(tǒng)統(tǒng)的執(zhí)行部件件，存貨時將將貨物從出入貨臺臺準確的存放放到貨位里，取取貨時將貨物物從貨位中取取回到出入貨貨臺。無論何何種類型的堆垛機，一一般都由水平平行走機構(gòu)、起起升機構(gòu)、載載貨臺及貨叉叉機構(gòu)、機架架和電氣設(shè)備備等基本部分組成成。它是在所所謂高層、高高速、高密度度儲藏的概念念下的產(chǎn)物。盡盡管各廠家各各有獨創(chuàng)，結(jié)構(gòu)形式式有些差異，但但可以說大同同小異，所有

25、有的堆垛機都都不外乎由機機架、載貨臺臺、伸縮貨叉、軌道道和控制系統(tǒng)統(tǒng)等部分組成成。 1.22.1堆垛機的發(fā)展堆垛機的發(fā)展堆堆垛機的發(fā)展展堆垛機的發(fā)展 初期的立體體倉庫使用的的堆垛機以橋橋式起重機為為基礎(chǔ)，這種種堆垛機是從從起重機的大大梁上懸掛一個門架，利利用門架的上上下和旋轉(zhuǎn)來來搬運貨物。11960年左左右在美國出出現(xiàn)了巷道式式堆垛機，隨后巷道式式堆垛機逐漸漸替代了受重重量和跨度限限制的橋式堆堆垛機。19967年日本本安裝了高度1015米米的高層堆垛垛機，19669年出現(xiàn)了了聯(lián)機全自動動化倉庫，我我國是在上世世紀70年代代初期開始研究采用用巷道式堆垛垛機的立體倉倉庫。目前的的堆垛機技術(shù)術(shù)取得了

26、重大大的發(fā)展，控控制技術(shù)、定位精度、運運行速度都得得到了很大程程度的提高。巷巷道式堆垛機機的起升速度度已經(jīng)可以達達到90m/miin，運行速速度達到2440m/miin，在有的的立體倉庫中中采用上、下下兩層分別用用巷道堆垛機進行搬運作業(yè)業(yè)的方法提高高出入庫能力力。 1.22.2堆垛機技術(shù)的研研究現(xiàn)狀堆垛機技術(shù)的研研究現(xiàn)狀堆垛垛機技術(shù)的研研究現(xiàn)狀堆垛機技術(shù)的研研究現(xiàn)狀 按按現(xiàn)行機械行行業(yè)標準，有有軌巷道式堆堆垛機分類方方式很多，如如按支承方式式、用途、控控制方式、結(jié)構(gòu)、運運行軌跡等分分類。無論何何種類型的堆堆垛機一般都都由水平行走走機構(gòu)、起升升機構(gòu)、載貨臺及貨叉機機構(gòu)、機架和和電氣設(shè)備等等基本部

27、分組組成。體現(xiàn)堆垛機動態(tài)態(tài)性能優(yōu)劣的的指標主要有有：運行速度度、提升速度度、貨叉速度度、平穩(wěn)性、認址精度等。隨隨著科學技術(shù)術(shù)的不斷進步步，自動化立立體倉庫的技技術(shù)水平和倉倉儲機械設(shè)備備的動態(tài)性能也在不斷斷提高。例如如，堆垛機的的運行驅(qū)動己己由20世紀紀70年代的的子母電動機機改為變頻調(diào)速，速度由由550mm/min提提升至41160m/mmin，國外外小載重量的的堆垛機最高高可達3000m/minn；4華北水水利水電學院院畢業(yè)設(shè)計說說明書第4頁 提提升驅(qū)動己由由20世紀70年年代的雙速電電動機改進為為變頻調(diào)速，速速度由4116m/miin提升至025m/mmin；貨叉叉運行也由單單速電動機驅(qū)驅(qū)

28、動改進為變變頻調(diào)速，速速度由8m/min提升升至435m/mmin；在堆堆垛機自動控控制方面還采采用閉環(huán)控制制變頻調(diào)速系系統(tǒng)、Proofibuss總線控制等等先進技術(shù)。盡管如如此，目前國國產(chǎn)堆垛機的的運行速度最最高仍保持在在160m/min；提提升速度在080m/mmin；貨叉叉速度一直保保持在0330m/miin；認址采采用光電探測測，精度不足足，認址差錯錯率高。 1.33本文研究的主要要內(nèi)容本文研究的主要要內(nèi)容本文研研究的主要內(nèi)內(nèi)容本文研究的主要要內(nèi)容 課題的的研究目標是是設(shè)計安全可可靠，具有經(jīng)經(jīng)濟性能和操操作性能良好好的堆垛機控控制系統(tǒng)。主要內(nèi)容如下：(1) 介紹自自動化立體倉倉庫和堆垛

29、機機的一般概念念和基本組，以以及國內(nèi)外立立體倉庫和堆堆垛機的發(fā)展現(xiàn)狀，簡簡單介紹了立立體倉庫的發(fā)發(fā)展方向。(2) 對堆垛垛機在水平方方向和垂直方方向運行進行行速度控制，根根據(jù)運行的目目的地址和當當前地址之間的比較較，選擇合適適的變頻器，對對電機的運行行速度進行控控制。并在應應用新的定位位方式的基礎(chǔ)上，對對變頻調(diào)速系系統(tǒng)進行位置置速度雙閉環(huán)環(huán)控制，并解解決新方案中中的硬件設(shè)置置問題。由PLC輸出高高速脈沖和貨貨叉方向改變變信號控制步步進電動機左左伸和右伸，以以及貨叉的伸伸縮速度。(3) 設(shè)計了了堆垛機運行行系統(tǒng)的控制制程序，包括括堆垛機各種種工作方式下下的控制程序序。 5華北北水利水電學學院畢業(yè)

30、設(shè)計計說明書第5頁 第第二章第二章第二章第二章 堆垛機機控制系統(tǒng)的的硬件設(shè)計堆垛機控制系統(tǒng)統(tǒng)的硬件設(shè)計計堆垛機控制制系統(tǒng)的硬件件設(shè)計堆垛機控制系統(tǒng)統(tǒng)的硬件設(shè)計計 2.1 控制技術(shù)要要求和系統(tǒng)總總體設(shè)計控制技術(shù)要求和和系統(tǒng)總體設(shè)設(shè)計控制技術(shù)術(shù)要求和系統(tǒng)統(tǒng)總體設(shè)計控制技術(shù)要求和和系統(tǒng)總體設(shè)設(shè)計 （1）本本系統(tǒng)中堆垛垛機運行機構(gòu)構(gòu)由水平運行行的行走機構(gòu)構(gòu)，垂直運行行的起升機構(gòu)構(gòu)及取送貨的伸叉機構(gòu)三三部分組成。水水平部分運動動電機和垂直直部分運動電電機分別采用用220W的的三相交流異步電動機機和200WW的單相交流流異步電動機機，由西門子子S7-2000PLC通通過變頻器進進行控制。伸叉機構(gòu)電電機采用

31、兩相相混合式步進進電機，由西西門子S7-200通過過步進電機驅(qū)驅(qū)動器進行控控制。由堆垛機運運行機構(gòu)特點點及工作要求求可知，能否否保證堆垛機機的穩(wěn)定工作作，關(guān)鍵在堆堆垛機的三維位置移動動定位的精確確性。主要技術(shù)指標和和和主要設(shè)計計參數(shù)堆垛機運行的速速度范圍：水平方向：2mm/min360m/min；垂直方向：2mm/min80/miin；貨叉：2m/mmin600/min（2）本文堆垛垛機的控制方方式有自動和和手動控制。 手動方式通通過堆垛機的的轉(zhuǎn)換開關(guān)及及按鈕控制堆堆垛機水平和和提升運動及及貨叉伸縮。同時運動速度也也可以手動選選擇。手動操操作時，系統(tǒng)統(tǒng)應給予相應應的警示信號號。同時系統(tǒng)統(tǒng)將解除

32、大部分的保護護控制。手動動操作主要用用于安裝、調(diào)調(diào)試和排除故故障。 單機自動用用人機界面對對堆垛機進行行全自動的控控制，控制系系統(tǒng)根據(jù)用戶戶輸入的參數(shù)數(shù)進行全自動的取取送貨動作。界界面操作時，應應具備對貨物物的單送、單單取操作。人人機界面應具具備實時顯示設(shè)備備運行工況，故故障及歷史故故障查詢等功功能。（3）在本文設(shè)設(shè)計的堆垛機機控制系統(tǒng)中中上位機完成成的只是數(shù)據(jù)據(jù)輸入和傳送送，主要的控控制任務是由PLLC來完成。 作業(yè)命令處處理：確定作作業(yè)狀態(tài)時自自動還是手動動；確定作業(yè)業(yè)指令是存貨貨入庫還是取取貨出庫；確定作作業(yè)地址包括括列地址和層層地址。 位置技術(shù)及及判斷：沿著著堆垛機的行行進方向和載載貨

33、臺的升降降方向設(shè)置認認址片，PLLC通過檢測認址片片來判斷堆垛垛機位置和載載貨臺的位置置，每經(jīng)過一一個認址片，PPLC的高速速計數(shù)器就自動計數(shù)一一次，前進加加一，后退減減一，上升加加一，下降減減一。到達預預定位置后，堆堆垛6華北水水利水電學院院畢業(yè)設(shè)計說說明書第6頁 機機停車。 速度調(diào)整和和準確停車：根據(jù)堆垛機機和目標位置置的距離，PPLC輸出速速度調(diào)整的控控制信號給變頻器，通通過變頻器控控制電機的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，在停車車之前先把堆堆垛機的運行行速度降低到到低速檔，使堆垛機機以低速接近近目標位置，保保證堆垛機的的穩(wěn)定性。 作業(yè)任務的的順序邏輯控控制：按照入入庫、出庫的的作業(yè)順序，確確定各輸出點點的得電

34、狀態(tài)，完成作業(yè)順順序的邏輯控控制。 安全保護：水平行走、載載貨臺升降及及貨叉的伸縮縮等都有限位位保護。 PLC還有有工作故障報報警功能。本系統(tǒng)由上位監(jiān)監(jiān)控級與直接接控制級組成成。監(jiān)控級對對通訊、流程程進行控制，并并進行實時圖像顯示，直接接控制級是由由PLC(可可編程序控制制器)組成的的控制系統(tǒng)對對各設(shè)備進行行單機自動操作。采用組態(tài)態(tài)王6.522建立監(jiān)控界界面，同時將將運行系統(tǒng)的的狀態(tài)反饋到到監(jiān)控計算機機。堆垛機采用西門子公司司的S7-2200型PLLC控制，與與變頻器結(jié)合合對堆垛機進進行變頻調(diào)速速。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)拓撲圖如圖2.1所示。圖2.1 系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓撲圖圖監(jiān)控計算機S7-200 PLC堆垛機

35、水平認址系統(tǒng)堆垛機縱向認址系統(tǒng)堆垛機縱向變頻系統(tǒng)堆垛機水平變頻系統(tǒng)堆垛機貨叉控制系統(tǒng)堆垛機縱向運行機構(gòu)堆垛機水平運行機構(gòu)堆垛機貨叉運行機構(gòu)堆垛機貨物檢測系統(tǒng)堆垛機限位保護系統(tǒng) 7華華北水利水電電學院畢業(yè)設(shè)設(shè)計說明書第7頁 2.2堆垛機位置控制制堆垛機位置控制制堆垛機位置置控制堆垛機位置控制制 由堆垛機機的作業(yè)流程程分析，堆垛垛機是由水平平運行機構(gòu)、縱縱向起升機構(gòu)構(gòu)和貨叉伸縮縮機構(gòu)三部分組成的，水水平運行機構(gòu)構(gòu)和垂直起升升機構(gòu)使堆垛垛機到達目標標位置，貨叉叉伸縮機構(gòu)完完成存取貨任務。要要完成對堆垛垛機自動控制制系統(tǒng)的設(shè)計計，首先要保保證堆垛機能能夠準確到達達目標位置，所以在設(shè)設(shè)計堆垛機自自動控制

36、系統(tǒng)統(tǒng)時，關(guān)鍵在在于準確可靠靠的認址和定定位保證堆垛垛機準確無誤的定位在在目標貨位。另另外為了提高高存取效率和和保證堆垛機機的穩(wěn)定性，必必須對堆垛機機三個機構(gòu)的速度度進行合理有有效的控制，其其中速度位置置檢測是堆垛垛機自動控制制系統(tǒng)的關(guān)鍵鍵部分。堆垛機速度位置置控制的實現(xiàn)現(xiàn)方法如圖22.2所示，控控制系統(tǒng)由PPLC控制器器、調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)、編碼器、認址片片和認址器組組成，實現(xiàn)位位置和速度的的雙閉環(huán)控制制。執(zhí)行機構(gòu)輸入編碼器速度檢測位置檢測圖2.2 堆垛垛機位置速度度控制框圖 2.2.11定位控制定位控制定位控控制定位控制 定位位控制就是確確定堆垛機停停止在目標貨貨位的功能。自自動倉庫的認認址檢測系

37、統(tǒng)統(tǒng)有兩項任務：一是實現(xiàn)自自動尋址，使使堆垛機自動動找到被指定定到達的位置置；二是自動動準確停準，即即堆垛機停準位置不不超出規(guī)定的的精度。為此此，貨架上的的每個貨位必必須具有堆垛垛機能識別的的編碼，所以將貨架兩側(cè)側(cè)編成X1、XX2，沿堆垛垛機運行方向向?qū)⒇浖芫帪闉?Y列，垂垂直方向編為為0Z層。這樣每個貨貨位就有了獨獨立的三維坐坐標地址，堆堆垛機自動檢檢測目前的坐坐標地址，使使其能到達目標位置。因因為貨架兩側(cè)側(cè)分為X1、XX2，只有兩兩個方向，反反應到堆垛機機上只是貨叉叉左伸、右伸運動，此此方向不用檢檢測，所以實實際上堆垛機機位置的檢測測只是對Y、ZZ位置的檢測測?？刂破?調(diào)速系系統(tǒng)M認址器

38、8華北北水利水電學學院畢業(yè)設(shè)計計說明書第8頁 22.2.2認址檢測方式認址檢測方式認認址檢測方式式認址檢測方式 主要的認址址檢測方式有有以下幾種：（1）絕對認址址：絕對認址址是將每一個個貨位賦予唯唯一的開關(guān)狀狀態(tài)，給每個個貨位制作一一個專用的認址片片，堆垛機上上相應安裝一一個識別器，通通常是二進制制編碼板和一一組光電開關(guān)關(guān)的組合，通過讀取取認址片的代代碼來判斷堆堆垛機的當前前位置。（2）相對認址址：相對認址址：相對認址址時每個貨位位的認址片結(jié)結(jié)構(gòu)相同。每每經(jīng)過一個貨貨位，就對地址編編碼進行加11或減1，一一直移動到和和預定位置號號一致時停止止運行。（3）編碼器定定位法：編碼碼器定位方式式主要有

39、兩種種：從動輪與與軌道旋轉(zhuǎn)計計數(shù)測定方式式、鏈輪與鏈條旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)計數(shù)測定方方式。從動輪輪與軌道旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)計數(shù)測定方方式。堆垛機機的從動輪上上配有同軸旋轉(zhuǎn)編碼器器，從動輪與與軌道近似純純滾動，因此此通過對旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)換，可可以得到堆垛機的相相對運行位置置。（4）激光測距距定位：激光光測距定位是是近年來應用用于堆垛機準準確定位的新新技術(shù)，用激激光測距儀通過測測量堆垛機到到基準點的距距離和事先存存儲的位置數(shù)數(shù)據(jù)比較來確確定堆垛機的的當前位置。這種方方法的精度很很高，但是使使用時堆垛機機和激光發(fā)射射器和反射板板之間不允許許有物體，否則會遮擋擋住激光的傳傳輸路徑，使使系統(tǒng)無法準準確定位。以上是四種常

40、見見的認址檢測測方式，四種種方式各有優(yōu)優(yōu)劣，下面的的表格2-11是他們之間間的比較對照：表2-1 認址方方式對比表認址器 光電開開關(guān) 旋轉(zhuǎn)編編碼器 激光光測距傳感器器認址方式 相對對認址 絕對認址址 絕絕對認址 絕絕對認址可靠性 較低 高高 較高 最高高認址精度 格 格mm mm系統(tǒng)成本 低 高 高 較高高數(shù)據(jù)接口 無 無 多種 多種種定位方式 反射射式 反射式 接觸式 反射射式使用壽命 短 短 較長 長長 9華北北水利水電學學院畢業(yè)設(shè)計計說明書第9頁 22.2.3認址方式確認認址方式確認認認址方式確認認認址方式確認 為完成對堆堆垛機的位置置控制，必須須能檢測出堆堆垛機的運行行位置，本文文設(shè)計

41、的堆垛垛機系統(tǒng)認址方式如下下：（1）水平認址址系統(tǒng)水平方向采用激激光測距傳感感器，當前數(shù)數(shù)據(jù)為位移值值，經(jīng)過PLLC計算后的的數(shù)據(jù)為當前前速度值。激光測距距傳感器安裝裝在堆垛機上上，目標放射射板安裝在巷巷道末端。在在立體倉庫巷巷道通道中的激光測距距范圍(激光光發(fā)射器與反反射板之間)內(nèi)不得有任任何物體遮擋擋激光光線。激激光測距的原理是通過過發(fā)射出的激激光光線長度度來測定距離離，其光線就就好比一把光光尺，如果物物體遮擋激光光線，讓讓它脫離原標標準原點的測測定位置，將將影響實際要要求的測定距距離，從而使使道堆垛機走位偏離所所設(shè)定的位置置，產(chǎn)生貨叉叉取/存儲錯錯位或起始點點撞擊巷道堆堆垛機端部緩緩沖制

42、動器的情況。因此此，在巷道堆堆垛機工作時時不允許有任任何物體遮擋擋激光光線，對對于激光光線線通道應采取隔離保保護措施，保保證激光測距距的準確性和和自動化系統(tǒng)統(tǒng)的安全性。（2）縱向認址址系統(tǒng)堆垛機縱向方向向的層定位采采用光電開關(guān)關(guān)和認址片組組合定位，即即在堆垛機的的上下安裝兩兩個光電開關(guān)，在在每層的貨位位上安裝認址址片。低位為為取貨開始伸伸叉或放貨完完畢收叉的位位置，高位為放貨開始始伸叉或取貨貨完畢收叉的的位置。為使使貨叉能完成成作業(yè)，堆垛垛機在垂直方方向上必須要提供使貨貨叉能停在高高位或低位的的檢測裝置。所所以在堆垛機機的升降臺上上安裝三個光光電開關(guān)，與升降臺臺一起上升下下降，中間的的一個共用

43、，其其他兩個分別別為上位置和和下位置。存存貨開始或取貨結(jié)束束時，升降臺臺貨叉停在高高位置，下面面兩個光電開開關(guān)處于認址址片內(nèi)；取貨貨開始或存貨結(jié)束時，貨貨叉停在低位位置，此時上上面兩個光電電開關(guān)處于認認址片內(nèi)，如如圖2.3所所示。 上上對準光電下對準光電低位位置中間計數(shù)數(shù)光電上對準光電中間計數(shù)光電下對準光電高位位置 圖2.3 堆垛機機垂直方向認認址傳感器分分布圖 100華北水利水水電學院畢業(yè)業(yè)設(shè)計說明書書第10頁 其認址狀狀態(tài)如表2-2所示： 表2-2 認址狀態(tài)表表上升 下降傳感器 存貨高高位 取貨低低位 存貨高高位 取貨低位A1計數(shù)、減速、定定位定位、停止A2計數(shù)、減速、定位定位、停止 定定

44、位、停止 計數(shù)、減速速、定位A3計數(shù)、減速、定定位2.2.4堆垛機速度曲線線分析堆垛機速度曲線線分析堆垛機機速度曲線分分析堆垛機速度曲線線分析 常見見的速度運行行曲線有三種種，分別為三三角形與梯形形速度曲線、拋拋物線與直線線形速度曲線、正弦形速度度曲線。本文文采用最常用用的梯形速度度曲線。如圖圖2.4所示示，梯形速度度曲線堆垛機以加速度mma啟動加速，當勻勻加速到最大大運行速度mmv時，保持持該速度運行行一段時間，再再以ma勻減速運行，直直到零速?？靠俊A BCS1 S2 SS3 S圖2.4 梯形速速度曲線 11華北水水利水電學院院畢業(yè)設(shè)計說說明書第11頁 2.3 PPLC及資源配置及資源配

45、置及資資源配置及資源配置 根根據(jù)實際的控控制點數(shù)和系系統(tǒng)需要實現(xiàn)現(xiàn)的控制要求求，在本設(shè)計計中選用西門門子的S7-200系列的PLC作作為控制中心心。 2.33.1 S77-200系列系列系列系列PLC概述述概述概述概述S7-200系系列PLC是是德國西門子子公司生產(chǎn)的的一種超小型型PLC,超超小型是指其其功能具有大大、中型PLC的水水平，而價格格卻和小型PPLC的價格格一樣。可以以單機運行，也也可以輸入/輸出擴展。它結(jié)構(gòu)小巧巧，可靠性高高，運行速度度快，繼承和和發(fā)揮了它在在大、中型PPLC領(lǐng)域的的技術(shù)優(yōu)勢，又極豐富的的指令集，具具有強大的多多種集成功能能和實時特性性，配有功能能豐富的擴展展模塊

46、，性能價格比非常常高。因此，它它一經(jīng)推出，即即受到了廣泛泛的關(guān)注。特特別是S7-200CPPU22*系系列PLC(它是221*系列的的替代產(chǎn)品），由由于它具有多多種功能模塊塊和人機界面面可供選擇，可可以很容易的組成PLCC網(wǎng)絡。同時時具有功能齊齊全的編程和和工業(yè)控制組組態(tài)軟件，使使得S7-222*系列PPLC來完成控制系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)計時更更加簡單，系系統(tǒng)的集成非非常方便，幾幾乎可以完成成任何功能的的控制任務。S7-200硬硬件系統(tǒng)的配配置方式采用用整體式加積積木式，即主主機中包含一一定數(shù)量的II/O輸入輸出，同時還可可以擴展各種種功能模塊。（1） 基本單單元：基本單單元有時又稱稱作CPU模模塊，也

47、有的的稱之為主機機或本機。特特包括CPU、存儲器器、基本輸入入輸出點和電電源等，使PPLC的主要要部分。它實實際上就是一一個完整的控制系統(tǒng)，可以以單獨的完成成一定的控制制任務。（2）擴展單元元：主機I/O數(shù)量不能能滿足控制系系統(tǒng)的要求時時，用戶可以以根據(jù)需要擴擴展各種I/O模塊塊，所能連接接的擴展單元元的數(shù)量和實實際所能使用用的I/O點點數(shù)是多種因因素共同決定的。（3）特殊功能能模塊：當需需要完成某些些特殊功能的的控制任務時時，可與SIIMATICC S7-2200主機相連，已完完成某種特殊殊的控制任務務而特制的一一種裝置。（4）相關(guān)設(shè)備備：相關(guān)設(shè)備備是為了充分分和方便的利利用SIMAATIC

48、 SS7-2000系統(tǒng)的硬件件和軟件資源而開發(fā)和和使用的一些些設(shè)備，主要要有編程設(shè)備備、人際操作作界面和網(wǎng)絡絡設(shè)備等。（5）工業(yè)軟件件：工業(yè)軟件件是為更好的的管理和使用用這些設(shè)備而而開發(fā)的與之之相配套的程程序，它主要有標標準工具、工工程工具、運運行軟件和人人機接口等幾幾大類構(gòu)成。12華北水利水水電學院畢業(yè)業(yè)設(shè)計說明書書第12頁 2.3.22 CPU型號選擇型號選擇型號選選擇型號選擇 （11）西門子CCPU的介紹紹SIMATICC S7-2200的CPPU模塊包括括一個中央處處理單元、電電源以及數(shù)字字I/O點，這這些都被集成在一個緊湊湊、獨立的設(shè)設(shè)備中。CPPU負責執(zhí)行行程序，以便便對工業(yè)自動動

49、化控制任務務或過程進行控制。輸入入部分則輸出出控制信號，控控制工業(yè)過程程中的設(shè)備。西門子第二代產(chǎn)產(chǎn)品的CPUU模塊位CPPU 22*，是在本世世紀初投放市市場的。其速速度快，具有極強的通訊能能力。它具有有四種不同結(jié)結(jié)構(gòu)配置的CCPU單元。 CPU 2221：CPPU 2211具有6輸入入/4輸出，共共計10個點點的I/O，無無擴展能力，有有6KB程序和數(shù)據(jù)存儲儲空間。還具具有4個獨立立的30kHHz高數(shù)計數(shù)數(shù)器，2路獨獨立的20kkHz高數(shù)脈脈沖輸出端，一個RRS-4855通訊/編程程端口，具有有PPI通訊訊協(xié)議、MPPI通訊協(xié)議議和自由通訊訊方式。非常適合小點數(shù)數(shù)的控制系統(tǒng)統(tǒng)。 CPU 22

50、22：CPPU 2222除了具有CCPU 2221的功能外外，其不同在在于：它有88輸入/6輸輸出，共計14點I/O，可以擴擴展8路模擬擬量和最多664個I/OO,因此使更更廣泛的全功功能控制器。 CPU 2224：它在在CPU 2222的基礎(chǔ)礎(chǔ)上使主機的的輸入輸出點點數(shù)增為244點，最大可可擴展為168點數(shù)字字量或者355點模擬量的的輸入和輸出出；存儲量也也進一步增加加，還增加了了一些數(shù)學指令和高數(shù)計計數(shù)器的數(shù)量量，具有較強強的控制能力力。 CPU 2226：這種種模塊在CPPU 2244的基礎(chǔ)上功功能又進一步步增強，主機機輸入和輸出出點增加到40點，最最大可擴展為為248點數(shù)數(shù)字量和355

51、點模擬量；增加了通訊訊口的數(shù)量，通通訊能力大大增強；它可可用于點數(shù)較較多、要求較較高的小型或或中型控制系系統(tǒng)。（2）CPU型型號的選擇根據(jù)控制點數(shù)來來計算，可以以選用CPUU-226這這個型號的CCPU，CPPU226有有24輸入/16輸出，最大可以擴展為為248點數(shù)數(shù)字量或355點模擬量。其其特點如下： 集成的244V電源：可可直接連接到到傳感器和變變送器、執(zhí)行行器，可用作作負載電源。 高速脈沖輸輸出：具有22路高速脈沖沖輸出端，輸輸出脈沖頻率率可達20KKHZ，用于于控制步進電機或伺服服電機，實現(xiàn)現(xiàn)定位任務。 通信口：CCPU2266具有2個RRS-4855通信口，支支持PPI、MMPI協(xié)

52、議，有有自由口通信信能力。 模擬電位器器：CPU2226有兩個個模擬電位器器，用來改變變特殊寄存器器中的數(shù)值，以以改變程序運行的參數(shù)數(shù)，如定時器器、計數(shù)器的的預設(shè)值，過過程量的控制制參數(shù)。 中斷輸入允允許以極快的的速度對過程程信號的上升升沿做出響應應。 數(shù)字量輸入入/輸出點：CPU2226具有244輸入/166輸出，輸出出點為24VV直流雙向偶偶看13華北北水利水電學學院畢業(yè)設(shè)計計說明書第13頁 光電耦合輸輸入電路，輸輸出有繼電器器和直流兩種種類型，可擴擴展模塊為7個。 CPU2226有6個330KHZ的的高速計數(shù)器器，用于捕捉捉比CPU掃掃描頻率更高高的脈沖信號號。 2.33.3 PPLC模

53、塊選型模塊選型模塊選選型模塊選型 由于S77-200-CPU2226的集成224輸入/116輸出不能能滿足設(shè)計的的要求，所以以又選用了EM221擴展展模塊和EMM235擴展展模塊，正好好滿足設(shè)計的的需要。所選選模塊型號如如表2-3所所示。 表2-3 擴展模模塊選型表系列號 類別 描述 選型型型號 數(shù)量量EM221輸入擴展模塊DI16 6EES72211-1BH222-0XAA0 1EM235輸入/輸出擴展展模塊AI4/AO11 6ES77235-00KD22-0XA0 2由于CPU2226的輸入點點只有24個個，不能滿足足設(shè)計的輸入入點的需要，所所以加入一個個EM221模塊塊，該模塊有有16個

54、數(shù)字字輸入點，總總體上可以滿滿足系統(tǒng)輸入入的要求。另另外加入兩個EM235模模擬量輸入/輸出模塊是是為控制水平平和垂直運行行的交流電機機。系統(tǒng)總體體結(jié)構(gòu)圖如2.5所示： 上位機機CPU226EM221EM235EM235輸入入?yún)^(qū)手動開關(guān)關(guān)光電編碼器限位開關(guān) 指示示燈、繼電器器步進電機驅(qū)動器器MM440變頻頻器MM440變頻頻器二相混合式步進電機三相交流異步電動機單相交流異步電動機輸出區(qū)區(qū)RS-4885圖2.5 系統(tǒng)統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖圖 14華北北水利水電學學院畢業(yè)設(shè)計計說明書第14頁 2.4堆垛機變頻調(diào)速速系統(tǒng)設(shè)計堆垛機變頻調(diào)速速系統(tǒng)設(shè)計堆堆垛機變頻調(diào)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計計堆垛機變頻調(diào)速速系統(tǒng)設(shè)計 為了實現(xiàn)

55、堆堆垛機的準確確定位，提高高存取效率和和保證堆垛機機的穩(wěn)定性，必必須對堆垛機機三個機構(gòu)的速度進進行合理有效效的控制，由由于水平和垂垂直運行電機機分別采用三三相交流異步步電動機和單相交流異異步電動機，所所以對這兩個個方向的速度度控制采用閉閉環(huán)變頻調(diào)速速控制。 22.4.1變頻器的選型變頻器的選型變變頻器的選型型變頻器的選型（1） 變頻的的概念變頻器的工作原原理是通過改改變交流電頻頻率方式實現(xiàn)現(xiàn)交流電的控控制。變頻器器的電路一般般由整流、中間直直流環(huán)節(jié)、逆逆變和控制44個部分組成成。整流部分分為三相橋式式不可控整流流器，逆變部分為IGGBT三相橋橋式逆變器，且且輸出為PWWM波形，中中間直流環(huán)節(jié)節(jié)

56、為濾波、直直流儲能和緩沖無功率率。主要特點點如下： 通過改變變變頻器的輸出出頻率實現(xiàn)對對異步電動機機的調(diào)速控制制。 在利用變頻頻器進行調(diào)速速控制時，只只需改變變頻頻器內(nèi)部逆變變電路換流器器件的開關(guān)順順序即可達到對輸輸出進行換向向的目的，不不需要設(shè)置專專門的切換裝裝置。 高速驅(qū)動是是變頻器調(diào)速速控制的一個個顯著優(yōu)點。 如果變頻器器的容量允許許的話，可以以使用一臺變變頻器同時驅(qū)驅(qū)動多臺電機機。 采用變頻器器對異步電動動機進行啟動動時，由于可可以將輸出頻頻率降至一個個很小的值起起動，電動機起動動電流很小，對對電機會起到到較好的保護護作用。（2） 變頻器器的分類按照主電路工作作方式進行分分類，變頻器器

57、可以分為電電壓型變頻器器和電流型變變頻器。電壓壓型變頻器的特點點是將直流電電壓源轉(zhuǎn)換為為交流電源，而而電流型變頻頻器的特點則則是將直流電電流源轉(zhuǎn)換為交流電電源。 電壓型變頻頻器。在電壓壓型變頻器中中，整流電路路或者斬波電電路產(chǎn)生逆變變電路所需要要的直流電壓，并并通過中間電電路的電容進進行平滑后輸輸出。整流電電路和直流中中間電路起直直流電壓源的作用，而而電壓源輸出出的直流電壓壓在逆變電路路中被轉(zhuǎn)換為為具有所需頻頻率的交流電電壓。在電壓型變頻器器中，由于能能量回饋給直直流中間電路路的電容，并并使直流電壓壓上升，還需需要有專用的放電電路路，以防止換換流器件因電電壓過高而被被破壞。 電流型變頻頻器。在

58、電流流型變頻器中中，整流電路路給出直流電電流，并通過過中間電路的的電抗將電流進行行平滑后輸出出。整流電路路和直流中間間電路起電流流源的作用，而而電流源輸出出的15華北北水利水電學學院畢業(yè)設(shè)計計說明書第15頁 交流電流在在逆變電路中中被轉(zhuǎn)換為所所需要的交流流電流，并被被分配給各輸輸出相后作為為交流電流提供給電動機。在在電流型變頻頻器中，電動動機定子電壓壓的控制是通通過檢測電壓壓后對電流進進行控制的方式實現(xiàn)現(xiàn)的。（4） 變頻器器的選型本文根據(jù)綜合考考慮選擇西門門子MM4440變頻器，MMM440型型使用PIDD控制器，具具PID微調(diào)調(diào)等功能，MM4440可用于于矢量控制，可可以實現(xiàn)高性性能的應用，

59、帶帶內(nèi)置制動單單元，可以快快速制動。MM4400變頻器各項項參數(shù)指標如如下：輸入電壓：3相相380VAAC，50HHz。輸入電流：2.8A。輸出功率：0.75KW。輸出電壓：3相相(0-3880)VACC可調(diào)。輸出頻率：(00-650)Hz可調(diào)。輸出電流：2.1A。輸出控制：變頻頻器由微機處處理器控制絕絕緣柵雙極型型晶體管(IIGBT)的的脈沖寬度調(diào)調(diào)制頻率，實現(xiàn)輸出電電壓、頻率可可調(diào)?？刂谱饔茫篤FF，矢量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、光電編編碼器反饋的的速度控制等等。數(shù)字量輸入：66路帶隔離的的數(shù)字量輸入入。數(shù)字量輸出：88路繼電器輸輸出。模擬量輸入：22路(0110) V模模擬量輸入。模擬量輸出：22路(02

60、20) mAA模擬量輸出出。通訊接口：RSS485通訊訊、USS協(xié)協(xié)議。操作功能：AOOP盤、BOOP控制盤、電電位器與外接接端子操作。 2.4.22水平方向變頻調(diào)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計計水平方向變頻調(diào)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計計水平方向變變頻調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計水平方向變頻調(diào)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計計水平行走電機采采用220WW的三相交流流異步電動機機，運行速度度要求為2mm/min360m/min，系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速閉閉環(huán)控制方式式。S7-2200PLCC的模擬量輸輸出信號KUU作為MM4400變頻器的模模擬量輸入，來控制制變頻器輸出出頻率和輸出出電壓的變化化，從而控制制三相異步電電動機的運行行；電動機轉(zhuǎn)速由光電電編碼器檢測測并反饋到P