PLC控制步進電機在立體倉庫單元中的應用

戶佩佩　趙媛媛

摘 要：提出了將PLC控制步進電機應用到立體倉庫單元X軸、Y軸兩個運動方向的控制，由于步進電機控制精度高，可實現精確定位，使立體倉庫單元能夠精確地將工件搬運到指定的倉位中，其工作效率和質量得到了提高，并滿足了現代化工藝發展的要求。構建了PLC、步進電機控制系統，將PLC控制步進電機實際應用到了立體倉庫單元控制中。

關鍵詞：步進電機;立體倉庫;PLC;運動包絡

中圖分類號：TP273文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.10.010

0 引言

立體倉庫是作為存儲單元，通常用于自動化生產線最后一個單元，實現對加工裝配過的工件進行存儲。立體倉庫模塊是一個“4×4”共16個小倉庫組成的金屬艙體，其功能是存儲加工裝配過的工件[1＼]。需要X軸向和Y軸向的運動，將上一個單元送來的工件送至具體倉庫，這里采用兩套步進電機驅動的滾珠絲杠模塊組成。工件推料模塊負責將工件推進指定存儲庫內。觸摸屏MCGS實現人機對話，可在觸摸屏輸入倉位號，設置啟動和復位按鈕。步進電機具有精確定位的功能，只要測出立體倉庫中每個艙體的坐標，即可將工件送到指定的艙體內。

1 系統構成

步進電機是利用電磁原理將脈沖信號轉化成相應角位移的控制電動機，每輸入一個脈沖，電動機就轉動一個角度或前進一步，其輸出的角位移或線位移與輸入脈沖數成正比，轉速與脈沖頻率成正比，可以通過控制輸入脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的[2＼]。步進電動機不能直接接到電源上工作，必須使用專用的驅動電源（步進電動機驅動器）控制[3＼]。本系統選用KD-2MD530型號的步進電機驅動器和42BYG兩相混合式步進電動機實現對立體倉庫單元X軸向和Y軸向運動的控制。

本系統選用西門子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輸出端可以產生高速脈沖，用來驅動兩臺步進電機，實現速度和位置的控制[4＼]。用傳感器檢測X軸和Y軸兩個方向的原點以及用于極限位置保護，兩個磁性開關檢測推料氣缸的前后極限位置，PLC控制兩臺步進電機的運行，其I/O端口分配如下表所示。

立體倉庫是由“4×4”共16個小倉庫組成的，倉庫共有4行4列，要將工件搬運到倉庫，只要X軸向步進電機驅動滾珠絲杠帶動氣缸移動到X軸向4個點（4列對應的4個中心點位置），Y軸向步進電機驅動滾珠絲杠帶動氣缸移動到Y軸向4個點（4行對應的4個中心點位置）即可。在編程軟件STEP7-Micro/WIN中建立位控組態，輸出點Q0.0建立4個運動包絡，4個運動包絡的符號名分是Profile0_1、Profile0_2、Profile0_3、Profile0_4，4個包絡目標速度相同，結束位置分別為X軸向的4個點，需要移動到第幾列，只需要使用其對應包絡符號的位控指令編程即可。同理輸出點Q0.1建立4個運動包絡，符號名分是Profile1_1、Profile1_2、Profile1_3、Profile1_4，實現對Y軸方向4個點的定位。比如在觸摸屏上輸入倉位號2，2號倉位位于第1行第2列，接收到命令兩臺步進電機同時運行，控制兩臺步進電機驅動氣缸移至第1行第2列的程序如下圖所示。

網絡1控制X軸向步進電機運行線位移至第2列位置，網絡2控制Y軸向步進電機運行線位移至第1行位置，待推料氣缸移動到指定的倉位系統停止，氣缸推桿伸出將工件推到指定的倉位中，延時2 s后氣缸桿縮回，縮回到位系統自動回到原點位置，等待下一次操作。

2 結論

基于PLC編程控制步進電機實現立體倉庫單元X軸向和Y軸向的運動，由于步進電機可以實現精確定位、運行穩定等特點，所以可以將工件精確地搬運到指定的倉位，整個控制系統接線和程序簡單，控制精度高，運行可靠穩定，滿足了現代化工業經濟發展的相關要求，可運用于現代工業自動生產線裝置或教學實訓裝置。

參考文獻：

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