发布时间 : 星期四 文章立体仓库PLC控制系统设计更新完毕开始阅读d7663dbad1d233d4b14e852458fb770bf68a3b74
5、元器件计算选型
（1）、PLC 机型的选择
PLC的选型
1，输入输出点数：所谓的输入输出点数指的是整个控制系统需要用到的 PLC的输入点个数和输出点个数。一般来说，当然是预先设计好整套系统方案， 然后算出所有的输入输出点个数，如果是第一次设计的方案，建议预留点数。经 过估算本设计中需要输入端口40个，输出端口 9个。
2，输出触点类型：是继电器输出类型还是晶体管输出类型。根据所控制的 执行机构电源电压及功率来决定输出触点类型，如果系统里有需要用到高速脉冲 输出控制步进电机或伺服系统时，一定要选择晶体管输出类型。本设计因为有步 进电机的控制所以选择晶体管输出类型。西门子S7系列PLC体积小、速度快、 标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7 系列 PLC 产品可分为微型 PLC（如 S7-200），小规模性能要求的 PLC（如 S7-300）和中、高性能要求的 PLC（如 S7-400）等。S7系PLC有专门的高速脉冲输出端，可以方便的完成步进电机的控制。根据控制功能要求选择微型PLC。微型PLC S7-200系列可编程控制器主机分为 10、14、24、40 点四档，还有各种输入和输出扩展单元，这样在增加 I/O 点数时，不必改变机型，可以通过扩展模块实现，降低了经济投入。本课题设计的立体仓库控制系统有输入信号40个，输出信号9个。所选 I/O 点不得低于49点，结合实际情况，考虑到经济实惠所选本系统所采用的PLC是西门子S7-200 CPU226 DC24V，外加一个数字量扩展模块EM223。
（2）、步进电机的选择
步进电机是数字控制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数等于电脉冲个数。因此，改变输入脉冲的数目就能控制步进电动机转子机械位移的大小；改变输入脉冲的通电相序，就能控制步进电动机转子机械位移的方向，实现位置的控制。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，改变电脉冲的频率大小和通电相序，就能控制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控制。
在该立体仓库控制系统中的步进电动机采用北京斯达特机电科技发展有限公司生产的2相8拍混合式步进电机，它的主要特点：体积小，具有较高的起动和运行频率，有定位转矩等优点。型号：42BYGHl01。
（3）、步进电动机驱动器的选择
步进电动机的运行需要有电子装置进行驱动，这种装置就是步进电动机驱动器。控制系统每发出一个脉冲信号，通过驱动器就使得步进电动机旋转一个步距角，也就是说，它把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电动机的角位移。因此，步进电动机的转速与脉冲信号的频率成正比。
所有型号驱动器的输入信号都相同，它们是步进脉冲信号CP、方向电平信号DIR、脱机信号FREE（此端为低电平有效时，电动机处于无转矩状态；此端为高电平或悬空不接时，此功能无效，电动机可以正常运行）。它们在驱动器内部的接口电路都相同如图3-10所示。该立体仓库中，由于提供的电平为24V，而输入部分的电平为5V，所以需要外部另加1.8KΩ的限流电阻。
我们这里采用SH系列的步进电机驱动器，它主要由电源输入部分、信号输入部分、信号输出部分组成。
（4）、传感器的选择
在该立体仓库中采用欧姆龙EE-SPY402凹槽型、反射型接插件式传感器作货物检测，它是日本欧姆龙公司的产品，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DC5-24V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；反射式传感器的时间图和输出回路图如图所示。
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。
（5）、微动开关的选择
在该立体仓库控制系统中共有13个仓位（四层十二个仓位加0号仓位）分别采用13只微动开关作为货物检测，当有货物时相应开关动作，其信号对应PLC的输入点是I22-I36；另外为保险起见，在X轴的左限位和Y轴的下限位处还分别加装了1只微动开关作限位保护，以确保立体仓库在程序出错时不损坏；微动开关原理图如图所示。
微动开关原理图
（6）、并联型开关稳压电源
并联式开关稳压电源的输出功率大、体积小、重量轻、可靠性高、适应变动宽范围的输入电压，具有完备的过电压过电流保护功能，内置输入EMI滤波器，具有较高的抗干扰能力。
在该立体仓库控制系统中，考虑到PLC和步进电动机驱动器都要求DC24V电源，综合考虑系统的用电量、系统运行的可靠性和系统设计的规整性，我们选用并联式开关稳压电源。
6、 PLC输入输出分配表
根据系统的要求，系统的I/O分配见下表所示
PLC输入输出分配表
I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 I2.0 启 动 手动/自动 取 出 送 进 取 消 急 停 1号仓库的键 2号仓库的键 3号仓库的键 4号仓库的键 5号仓库的键 6号仓库的键 7号仓库的键 8号仓库的键 9号仓库的键 10号仓库的键 11号仓库的键 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I2.6 I2.7 I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7 I4.0 I4.1 12号仓库的键 微动开关反映0号仓库 微动开关反映1号仓库 微动开关反映2号仓库 微动开关反映3号仓库 微动开关反映4号仓库 微动开关反映5号仓库 微动开关反映6号仓库 微动开关反映7号仓库 微动开关反映8号仓库 微动开关反映9号仓库 微动开关反映10号仓 微动开关反映11号仓 微动开关反映12号仓 小车前进限制 小车后退限制 小车后退超过 I4.2 I4.3 I4.4 I4.5 I4.6 I4.7 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 小车向上限制 小车向下限制 小车向下超过 小车送进限制 小车取出限制 小车取出超过 前 进 后 退 向 上 向 下 送 进 取 出 显示取出 显示送进 显示操作错误