TVT9C立体仓库模型

10TVT－99C一.试验目的PLCPLC把握步进电机的工作原理,把握步进电机驱动器的使用方法。把握通过传感器信号采集，PLC编程，实现对步进电机及直流电机进展较简单的位置掌握准时序规律掌握等功能控方面，可以学习多台模型优化掌握运行，与实际监控现场的掌握规模相像，是一种涵盖PLC二.试验设备立体仓库模型 1台计算机 1台编程电缆 1根三.试验原理与步骤(一)立体仓库的根本构造立体仓库主体由底盘、四层十二仓位库体、运动机械及电气掌握等四局部组成。作为拖动元件。(PLC)、步进电机驱动电源模块、开关电源、位置传感器等器件组成。图1掌握面板上的开关及按钮功能 图2掌握面板上的仓位号掌握面板上的开关及按钮功能及仓位号〔见图1、2〕按键号功能选择定义自动按键号功能选择定义自动11手动机构水平向左移动自动22手动机构垂直向下移动自动33手动机构水平向右移动自动44手动机构水平向后移动自动55手动机构垂直向上移动自动66手动机构水平向前移动自动77手动无意义自动88手动无意义自动99手动无意义自动1010手动无意义自动1111手动无意义自动1212手动无意义(二)立体仓库硬件原理(1)步进电机的工作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，实现宽广范围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，但电动机的构造和驱动电源就会简单，本钱就会增加，应按需要合理选用。步进电动机的特点②步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比③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)就能进展良好的定位掌握。④起制动、正反转、变速等掌握便利。⑤价格廉价,牢靠性高。⑥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。⑦步进电动机带负载惯性的力量不强,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,只有当两者选取在适宜的范围时,电机才能获的满足的运行性能。步进电机驱动系统的根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承受PLC、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3步进电动机的选择计算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28时，要综合考虑速比i、轴向力F、负载转矩Tl

、额定转矩TN

和运行频率f

，以确定步进y电机的具体规格和掌握装置。3移动局部总重M=25kg外力 Fa=4kg磨擦系数 =0.04螺栓机构的效率=O.9螺栓轴径 DB

=1.2cm螺栓长 LB

=42cm螺距 P=3mm区分率 L=0.01mm移动距离 =0.0075mm/步速度 V=2m／min计算：设拟选用2相、1.8°步距角的HB型电动机，速比(设使用直接驱动方式)i=m×b

/(360×L)=2×1.8／(360×O.01)=1轴向力 F=Fa+Μ=4+0.04×25=5kg负载转矩 Tl

=F×P／(2)+( ×F0 0

×P)/2=5×0.3／(2×3.14×0.9)+(0.3×1.67×0.3)/(2×3.14)=0.289kg螺栓的惯量JB

=〔××LB

×D4〕/32=〔3.14×7.9×103×42×1.24〕/32B=0.0675kg2Jt=M×(P/2π)2=25(0.3/6.28)2=0.0571kg.cm2JL

=J +JB

=0.0675+0.00571=0.1246kg.cm2JM=3000H。由要求的速度可求出运行的频率：f=V／L=2022/(60×0.01)=3333HZ可知需要加减速的驱动方式。

=0.03kg.cm2fs齿轮比：G=360°/b

L=0.0075×360°/(1.8°×0.01)=150换算到电机轴的负载转矩为T=G×L(T +F)/2 =150×0.01×(0.289+5)/(6.28×0.9)=1.40kgl对首次设计的装置来讲，所选用的电动机通常留有2～3倍的余量，所以电机转矩T =3T=3×1.40=4.2kg.cm=0.41N.MN依据以上的计算，我们在该立体仓库掌握系统中的步进电动机承受北京斯达特机电科技进展生产的2相8拍混合式步进电机，它的主要特点：体积小，具有较高的起头：红色表示A相，蓝色表示B相；假设觉察步进电机转向不对时可以将A相或B相中的两条线对调。电机型号相数步距角相电流驱动电压电机型号相数步距角相电流驱动电压额定转矩重量42BYGH10142BYGH10121.8°1.7ADC24V0.44N M0.24kg(1)步进电机驱动器的选择步进电机的运行要有一电子装置进展驱动，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一样，共有三路信号，它们是：步进脉冲信号CP、方向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一样，OPTOOPTOVCC，假设VCC+5VVCC+5VR，8-15mA56。在该立体仓R。图5输入信号接口电路 图6外接限流电阻R步进电机驱动器的输出信号有两种:相位。初相位信号是指步进电机每次运行到初相位期间，此信号就输出为高电平，否则为7。。一般来说，对于两相四根线电机，可以直接和驱动器相连，见图8。7初相位信号接口电路8电机与驱动器接线图SHSH-2H057SH-2H057机驱动器承受铸铝构造，此种构造主要用于小功率驱动器,这种构造为封闭的超小型构造，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工作电源一组直流工作电源一组直流DC(24V-40V)驱动器型号相数类别细分数通过拨位开关设定最大相电流开关设定SH-2H057二相或四相混合式二相八拍3.0A步进电机驱动器接线示意图见图9。步进电机驱动器细分数和电机相电流的设定SH依据面板上的提示设定即可。在系统频率允许的状况下，尽量选用高细分数。400.9°/1.8°1.8÷40=0.045。可以940其步距角只为电机固有步距角的格外之一，也就是说：当驱动器工作在不细分的整步状态驱动上例的电机时，掌握系统每发一个步进脉冲，电机转动1.8°；而用细分驱动器工作这就是细分的根本概念。细分功能完全是由驱动器靠准确掌握电机的相电流所产生的，与电机无关。驱动器细分后将对电机的运行性能产生质的飞跃，但是这一切都是由驱动器本身产生的，和电机及掌握系统无关。在使用时，唯一需要留意的一点是步进电机步距角的转变,小，要求步进信号的频率要相应提高。驱动器细分后的主要优点为：200Hz而细分是消退它的唯一途径，假设您的步进电机有时要在共振区工作(如走圆弧)，选择细分驱动器是唯一的选择。提高了电机的输出转矩。尤其是对三相反响式电机，其力矩比不细分时提高约30—4096。率’是不言而喻的。以上这些优点，尤其是在性能上的优点，并不是一个量的变化，而是质的飞跃。所以我们最好选用细分驱动器。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。但现在的状况不同了，细分驱动器的消灭转变了这种观念，用户将变得没有意义②电机相电流的设定流设定表格进展设定。步进电机驱动器指示灯说明驱动器的指示灯共有两种：电源指示灯(绿色或黄色)和保护指示灯(红色)。当任一保护发生时，保护指示灯变亮。步进电机驱动器电源接口对于超小型驱动器(SH—2H057、SH—3F075、SH—2H057M、SH-3F075M)，承受一组直流供电DC(24-40V)，留意正负极不要接错，此电源可以由一变压器变压后加整流滤波(无须稳压)组成;或者由一开关电源供给,参考以下图。由于PLC需要承受开关式稳压电源供电,10。10开关式稳压电源传感器的选择反射式传感器的选择它是日本欧姆龙公司的产品，承受能抗四周外来光干扰的变调光式；承受变调光式，与直DC5-24V1111反射式传感器构造图取得和物体移动信号相关的直流信号输出电平。反射式传感器的时间图和输出回路图如图12所示12反射式传感器的时间图和输出回路图它有三根连接线(红、蓝、黑)，红色接电源的正极、黑色接电源的负极、蓝色为输出信号，当与挡块接近时输出电平为低电平，否则为高电平。需要留意检测距离不要离传感器太近，否则传感器不能动作；连接是承受接插件方式，千万不要对端子(读出头)进展焊接。此传感器的电气技术数据如表2所示。2传感器的电气技术数据型号外形检测方式检测距离应差距离光源(发光波长)显示灯电源电压消耗电流

EE-SPY402立式反射型5mm(90﹪15×15mm)0.2mm(3mm,横方向)GaAs～红外发光二级管(940nm)入光时灯亮(红)DC5～24V±10﹪脉动(p-p)5﹪以下15mA50mA以下NPN电压输出负载电源电压DC5～24V掌握输出 负载电流80mA以下1.0以下(80mA)0.4以下(10mA)应答频率使用环境照度环境温度环境湿度耐久振动耐久冲击保护构造连接方式质量外壳材质

100HZ受光面照度白炽灯太阳光：各3，000 x以下动作时：-10～+55°C保存时-25～+65°C(不结冰)动作时：5～85﹪RH保存时-5～95﹪RH(不结露)10～55HZ1.5mmXYZ2h500m/s2，X、Y、Z各方向三次IECIP50接插件式(不行进展软钎焊)2.6g聚碳酸酯(PC)对射式传感器的输出状态一般为NPN输出，输出晶体管的动作状态可分为入光时ONON两种。入光时为ON的对射式传感器的构造图如图13所示，当24V电压加到LED2，LED2输出为ONLED1LED2OFF。②对射式传感器的选择在该立体仓库掌握系统中承受8个对射式传感器作限位掌握，其中4只对射式光电传感器分别作为X、Y轴的限位掌握，当入光时输出晶体管ON；2只对射式光电传感器分别作XYON，假设货架未到达正确位置，ZPLC2ZON，其信号对应PLCX4〔后限位〕和X5〔前限位。13对射式传感器构造图微动开关的选择13〔0〕分别承受13PLCX40-X4C；XY11414微动开关原理图(1)并联型开关式稳压电源的原理并联型开关稳压电源是由开关晶体管V和二极管V 及储能电感L滤波电容C组成的。D15VT，导通期的时间为t，截止期的时间为t，占空比on off为δ(δ＝ton

/T)。15并联型开关稳压电源的原理框图16并联型开关稳压电源输出电路的电流、电压波形其工作原理如下：当开关晶体管VUiL(这里我们无视了V的饱和压降)，二极管VD因被反向偏置而截止。在此期间流过L的电流iLL管V截止时，储能电感L两端的电压极性相反，此时二极管VD被正向偏置而导通。储存在L中的能量通过二极管VDRL和滤波电容C中的泄放电流iL是VLL衡，才能给负载电阻RL供给一个稳定的输出电压。(2)开关式稳压电源的选择PLC24VDM150-24关电源。DM150系列开关电源输出功率大，体积小，重量轻，高牢靠性，适应宽范围的EMI；依据UL4781500Vac／1式和立式两种安装方式。DM15033DM150型 号输入电压输入频率输入浪涌电流输出电压输出电流输出功率输出可调范围过流保护过压保护输入-输出绝缘输入-机壳绝缘输出-机壳绝缘相对湿度工作环境温度储存温度尺寸／重量颜色冷却方式(三)试验步骤

DMl50-24ACl70V～264V50～60Hz60A(ACIN220V，Ta25℃，冷启动)24V6.5A156W约±10％外部短路撤除，输出自动恢复27±1VAC1500V，1分钟，10mA；DC500V，绝缘电阻>60MΩAC1500V，1分钟，10mA；DC500V，绝缘电阻>50MΩAC1500V，1分钟，10mA；DC500V，绝缘电阻>10MΩTa=25℃相对湿度=80％-10℃～40℃-20℃～55℃200X118X49mmXX黑色风冷已送入，则铲叉向后缩回。整个系统需要三维的位置掌握。其试验步骤如下：接通电源。将选择开关置于手动位置〔此时1～6号有效〕←1、2↓、3→、4↙、5↑、6↗，观看水平〔X、垂直〔Y、前后〔Z〕各丝杠运行状况，运行应平稳，在接近极限位置时，应执行限位保护〔运行自动停顿。用计算机或手持编程器〔需另购〕编写程序并下装至PLC〔出厂前已装演示程序，详见光盘，以下描述为演示程序的运行状况。将选择开关置自动位置〔通电状态下，各机构复位，即返回零位。测开关已动作。执行送指令选择欲送仓位号，按动仓位号对应按钮，掌握面板上的数码管显示仓位号。〔。指令完成后，机械自动返回。零号仓位已无汽车，则下一个送指令〔误操作〕将不被执行。执行取指令选择欲取仓位号，按动仓位号对应按钮，掌握面板上的数码管显示仓位号。〔。指令完成后，机构自动复位。零号仓位已有汽车