戶(hù)佩佩　趙媛媛

摘 要：提出了將PLC控制步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用到立體倉(cāng)庫(kù)單元X軸、Y軸兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的控制，由于步進(jìn)電機(jī)控制精度高，可實(shí)現(xiàn)精確定位，使立體倉(cāng)庫(kù)單元能夠精確地將工件搬運(yùn)到指定的倉(cāng)位中，其工作效率和質(zhì)量得到了提高，并滿(mǎn)足了現(xiàn)代化工藝發(fā)展的要求。構(gòu)建了PLC、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，將PLC控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)際應(yīng)用到了立體倉(cāng)庫(kù)單元控制中。

關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī);立體倉(cāng)庫(kù);PLC;運(yùn)動(dòng)包絡(luò)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.10.010

0 引言

立體倉(cāng)庫(kù)是作為存儲(chǔ)單元，通常用于自動(dòng)化生產(chǎn)線最后一個(gè)單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工裝配過(guò)的工件進(jìn)行存儲(chǔ)。立體倉(cāng)庫(kù)模塊是一個(gè)“4×4”共16個(gè)小倉(cāng)庫(kù)組成的金屬艙體，其功能是存儲(chǔ)加工裝配過(guò)的工件[1＼]。需要X軸向和Y軸向的運(yùn)動(dòng)，將上一個(gè)單元送來(lái)的工件送至具體倉(cāng)庫(kù)，這里采用兩套步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾珠絲杠模塊組成。工件推料模塊負(fù)責(zé)將工件推進(jìn)指定存儲(chǔ)庫(kù)內(nèi)。觸摸屏MCGS實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)，可在觸摸屏輸入倉(cāng)位號(hào)，設(shè)置啟動(dòng)和復(fù)位按鈕。步進(jìn)電機(jī)具有精確定位的功能，只要測(cè)出立體倉(cāng)庫(kù)中每個(gè)艙體的坐標(biāo)，即可將工件送到指定的艙體內(nèi)。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

步進(jìn)電機(jī)是利用電磁原理將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)角位移的控制電動(dòng)機(jī)，每輸入一個(gè)脈沖，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度或前進(jìn)一步，其輸出的角位移或線位移與輸入脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，可以通過(guò)控制輸入脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的[2＼]。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不能直接接到電源上工作，必須使用專(zhuān)用的驅(qū)動(dòng)電源（步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器）控制[3＼]。本系統(tǒng)選用KD-2MD530型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和42BYG兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)單元X軸向和Y軸向運(yùn)動(dòng)的控制。

本系統(tǒng)選用西門(mén)子S7-200PLC CPU226DC/DC/DC做為控制器，高速脈沖輸出功能在該系列的PLC的Q0.0和Q0.1輸出端可以產(chǎn)生高速脈沖，用來(lái)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)速度和位置的控制[4＼]。用傳感器檢測(cè)X軸和Y軸兩個(gè)方向的原點(diǎn)以及用于極限位置保護(hù)，兩個(gè)磁性開(kāi)關(guān)檢測(cè)推料氣缸的前后極限位置，PLC控制兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行，其I/O端口分配如下表所示。

立體倉(cāng)庫(kù)是由“4×4”共16個(gè)小倉(cāng)庫(kù)組成的，倉(cāng)庫(kù)共有4行4列，要將工件搬運(yùn)到倉(cāng)庫(kù)，只要X軸向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠帶動(dòng)氣缸移動(dòng)到X軸向4個(gè)點(diǎn)（4列對(duì)應(yīng)的4個(gè)中心點(diǎn)位置），Y軸向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠帶動(dòng)氣缸移動(dòng)到Y(jié)軸向4個(gè)點(diǎn)（4行對(duì)應(yīng)的4個(gè)中心點(diǎn)位置）即可。在編程軟件STEP7-Micro/WIN中建立位控組態(tài)，輸出點(diǎn)Q0.0建立4個(gè)運(yùn)動(dòng)包絡(luò)，4個(gè)運(yùn)動(dòng)包絡(luò)的符號(hào)名分是Profile0_1、Profile0_2、Profile0_3、Profile0_4，4個(gè)包絡(luò)目標(biāo)速度相同，結(jié)束位置分別為X軸向的4個(gè)點(diǎn)，需要移動(dòng)到第幾列，只需要使用其對(duì)應(yīng)包絡(luò)符號(hào)的位控指令編程即可。同理輸出點(diǎn)Q0.1建立4個(gè)運(yùn)動(dòng)包絡(luò)，符號(hào)名分是Profile1_1、Profile1_2、Profile1_3、Profile1_4，實(shí)現(xiàn)對(duì)Y軸方向4個(gè)點(diǎn)的定位。比如在觸摸屏上輸入倉(cāng)位號(hào)2，2號(hào)倉(cāng)位位于第1行第2列，接收到命令兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)同時(shí)運(yùn)行，控制兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)氣缸移至第1行第2列的程序如下圖所示。

網(wǎng)絡(luò)1控制X軸向步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行線位移至第2列位置，網(wǎng)絡(luò)2控制Y軸向步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行線位移至第1行位置，待推料氣缸移動(dòng)到指定的倉(cāng)位系統(tǒng)停止，氣缸推桿伸出將工件推到指定的倉(cāng)位中，延時(shí)2 s后氣缸桿縮回，縮回到位系統(tǒng)自動(dòng)回到原點(diǎn)位置，等待下一次操作。

2 結(jié)論

基于PLC編程控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)單元X軸向和Y軸向的運(yùn)動(dòng)，由于步進(jìn)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)精確定位、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，所以可以將工件精確地搬運(yùn)到指定的倉(cāng)位，整個(gè)控制系統(tǒng)接線和程序簡(jiǎn)單，控制精度高，運(yùn)行可靠穩(wěn)定，滿(mǎn)足了現(xiàn)代化工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)要求，可運(yùn)用于現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)線裝置或教學(xué)實(shí)訓(xùn)裝置。

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