科技论文基于组态王组态软件监控的立体仓库设计

科技论文基于组态王组态软件监控的立体仓库设计内容摘要：

械位移的方向，实现位置的控制 ，实现宽广范围内速度的无级平滑控制。 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。 设计中 利用提供的 北京四通电机技术有限公司的 42BYG250C 型 步进电机，其 电气技术数据为 : 电机型号 相数 步距角 静态 相电流 驱动电压 额定转矩 重量 42BYG250C 2 M 表 4 2BYG250C 型 步进电机电气技术数据 山东科技大学学士学位论文 硬件部分 14 步进电机驱动系统的基本组成和工作原理 及应用 为了驱动步进电动机，必须由一个决定电动机速度和旋转角度的脉冲发生器（在该立体仓库控制系统中采用 PLC 作 脉冲发生器进行位置控制）、一个使电动机绕组电流按规定次序通断的脉冲分配器、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。 步进电机驱动器是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，或者说：控制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。 所以设计中 采用北京斯达特机电科技发展有限公司生产的 SH系列步进电动机驱动器，型号为 SH2H057。 主要由电源输入部分、信号输入部分、输出部分组成。 SH2H057 步进电动机驱动器采 用铸铝结构，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办法。 此步进电机驱动器的电气技术数据为： 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 工作电源 SH2H057 二相或四相 混合式 二相八拍 一组直流 DC(24V40V) 表 SH2H057 型步进 电机驱动器电气技术数据 传感器的工作原理 和应用 （ 1）反射式传感器的工作原理： 在该立体仓库中采用欧姆龙 EESPY402 凹槽型、反射型接插件式传山东科技大学学士学位论文 硬件部分 15 感器作货物检测。 采用能抗周围外来光干扰的变调光式；采用变调光式，与直流光式比，不易受外来光干扰的影响；电源电压为 DC524V 的大量程电压输出型；带有容易调整 的光轴标识；带有便于调整，动作确认的入光显示灯；其结构图如图 所示。 工作原理： 当物体相对于传感器移动时，反射回来的信号与原先的信号相比较，产生频移，集成电路再把微弱的频移信号进行放大，再经多 普勒检测、放大、限幅等措施，最后取得和物体移动信号相关的直流信号输出电平。 图 反射式传感器结构图 （ 2）对射式传感器的工作原理： 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 ON 和遮光时 ON 两种。 入光时为 ON 的 对射式传感器的结构图如图 所示， 图 对射式传感器的结构图 山东科技大学学士学位论文 硬件部分 16 当 24V 电压加到发光二极管 LED1 时，它将光发射给发光二极管 LED2，LED2 接收到光导通，三极管导通，输出为 ON；当发光二极管 LED1 发射出的光被物体挡住使发光二极管 LED2 接收不到时 ， LED2 不导通，三极管也不导通，输出为 OFF。 开关型稳压电源的原理 和应用 (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 DV 及储能电感 L、滤波电容 C 组成的。 除此以外，通常还有较为复杂的驱动电路，调节电路、保护电路、基准电路以及构成闭环回路中的取样电路、放大电路和耦合 电路等各个部分，用来对输出电压的大小以及特性进行控制和调节，图 并联型开关稳压电源的原理框图。 图 并联型开关稳压电源的原理模框图 设开关晶体管 V 的开关转换周期 T，导通 期的时间为 ont ，截止期的时间为，占空比为 δ(δ ＝ ont ／ T)。 oft山东科技大学学士学位论文 硬件部分 17 图 并联型开关稳压电源输出电路的电压电流波形 其工作原理如下：当开关晶体管 V 处于导通期间，输入电压 U 加到储能电感两端（这里我们忽略了 V 的饱和压降），二极管 DV 的因被反向偏置而截止。 在此期间流过 L 的电流 Li 为近似线性地增加的锯齿波电流 (见图)，并以磁能的形式储存在 L 中。 当开关晶体管 V 截止时，储能电感 L两端的电压极性相反，此时二极管 DV 被正向偏置而导通。 储存在 L 中的能量通过二极管 DV 输送给负载电阻 LR 和滤波 电容 C。 在此期间， L 中的泄放电流 Li 是锯齿波电流的线性下降部分。 同理，当开关晶体管 V 导通期间在储能电感 L 中增加的电流数值应该等于开关管 V 截止期间在储能电感 L 中减少的电流值。 只有这样才能达到动态平衡，才能给负载电阻 LR 提供一个稳定的输出电压。 (2)开关式稳压电源的 应用 山东科技大学学士学位论文 硬件部分 18 在该立体仓库控制系统中，考虑到 PLC 和步进电机驱动器都要求直流24V 电 源，综合考虑系统用电量、系统运行可靠性和系统设计的规整性， 设计中 用了 MW S5024 型并联式开关电源。 S50 系列开关电源输出功率大，体积小，重量轻， 高可靠性，适应宽范围 的输入电压变动。 型 号 S5024 输入电压 85～ 132VAC/170～ 264VAC 开关选择 输入频率 47～ 63Hz 输出电压 24V 输出电流 输出功率 输出可调范围 约177。 10％ 过压保护 115%135% 工作环境温度 /湿度 10℃ ～ 60℃ /20％～ 90％ 储存温度 /湿度 20℃ ～ 85℃ /10％～ 95％ 尺寸／重量 159*97*38mm (长 *宽 *高 ) 颜色 银 色 表 S50 系列开关电源的性能指标 PLC 的选择 PLC I/O 点的选择 根据控制要求，将个输入设备和被控设备详细列表，准确的统计出被控设备对数需求量，然后在实际统计的 I/O 点数的基础上增加 15%～ 20%的备用量，以便以后调整和扩充。 同时要充分利用好输入和输出扩展单元，提高主机的利用率，例如 S7200 系列可编程控制器主机分为 16 个输出 、24 个输入 ，还有各种输入和输出扩展单元，这样在增加 I/O 点数时， 不必山东科技大学学士学位论文 硬件部分 19 改变机型，可以通过扩展模块实现，降低了经济投入。 在确定好 I/O 点数后，还要注意它的性质，类型和参数。 例如是开关量还是模拟量，是交流还是直流以及电压大小的等级，同时还要注意输出端的负载的特点，以此选择和培植相应机型和模块。 小型仓库电气控制系统有输入信号 24 个，输出信号 14 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、超限位保护等等 ； 输出有 三 个电机的正反向、动作动作指示、错误显示等等。 按照上述配置，所选 S7200 CPU226 系列 PLC。 PLC 型号的选择 PLC 选择的 一般原则为： PLC 机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。 在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的 PLC；其它情况则最好选用模块式结构的 PLC。 对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带 A/D 转换、 D/A 转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。 而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现PID 运算、闭环 控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机。 其中高档机主要用于大规模过程控制、全 PLC 的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。 本 课题 根据 I/O 的信号数量，类型及控制要求，同时考虑到维护和保养，改造和经济等诸多因素，可编程控制器 拟 选用 S7200 CPU226，足以满足要求。 S7200 PLC 的介绍 山东科技大学学士学位论文 硬件部分 20 西门子公司的 SIMATIC S7200系列属于小型 PLC,用于代替继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动化控制系统。 由于它具有强大的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发 挥器作用。 S7200的可靠性高，可以用梯形图、语句表和功能图三种语言来编程。 它的指令丰富，指令功能强，易于掌握，操作方便，内置有高速计数器，高速输出， PID控制器， RS485通信 /编程接口、 PPI通信协议、 MPI通信协议和自由端口模式通信功能，最大可以扩展到 248点数字量 I/O或 35路模拟量I/O，最多有 30多 KB程序和数据存储空间。 山东科技大学学士学位论文 软件部分 21 第四章 软件部分 STEP7Micro/WIN 编程软件 STEP7Micro/WIN是专门为 S7200设计的，在个人计算机 Windows操作系统下 运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学。 CPU通过PC/PPI电缆或插在计算机中的 CP551 CP5611通讯卡通讯。 通过 PC/PPI电缆，可以在 Windows下实现多主站通信方式。 STEP7Micro/WIN的用户程序结构简单清晰，即通过一个主程序调用主程序，在中断事件出现时调用中断程序，还可以通过数据块进行变量的初始化设置。 用户可以用语句表、梯形图和功能块图编程，不同的编程语言编制的程序可以相互转换，可以用符号表来定义程序中使用变量地址对应的符号，例如指定符号启动按钮对应地址 ， 使 程序便于设计和理解。 STEP7Micro/WIN可以为用户提供两套指令集，即 SIMATIC指令集（ S7200）和国际标准指令集（ IEC611313方式）。 通过调制解调器可以实现远程编程，可以用单次扫描和强制输出等方式来调试程序和进行故障。 S7200的通信 S7200的通信协议 S7200支持多种通信协议，例如点对点接口 （ PPI） 、多点接口 （ MPI）和 PROFIBUS。 这些协议基于 7层开放系统互连模型 （ OSI） ，通过一个令牌环网来实现，令牌环网遵循标准 （ IEC61185） 和欧洲标 准 （ EN50170） ，它们都是基于字符的异步通信协议，带有起始位、 8位数据、偶校验和 1个停止位。 协议支持一个网络中的个地址，最多个主站，网络中各设备的地址不能重叠，运行的计算机默认地址是 0， PLC默认地址是 2。 S7200的通信接口是 RS485，计算机可以使用 RS232或 USB通信接口，多主站 PPI电缆用于计算机和 S7200之间的通信，有 RS232/PPI和 USB/PPI山东科技大学学士学位论文 软件部分 22 两种电缆。 在编程软件中设置通信接口的参数 在 STEP7Micro/WIN中选择菜单命令 “ 检视 ”→“ 元件 ”→“ 设 置 PG/PC接口 ” 或双击浏览或指令数中的 “ 设置 PG/PC接口 ” 图标，都可以进入设置接口对话框如图。 图 在“设置 PG/PC接口”对话框中设置的是计算机通信接口的参数。 此外还应该为 S7200设置波特率和站地址，在 STEP7Micro/WIN中选择菜单命令。