案例43_立体仓库物流伺服控制系统.docVIP

PAGE  PAGE 32 案例4.3_立体仓库物流伺服控制系统 一、 设备概述 立体仓库物流控制模拟装置是一个机电一体化综合实训平台，由送料单元、环形皮带分拣单元、四轴四自由度机器人搬运单元、交流伺服立体仓库单元、触摸屏监控单元等部分组成，融合了PLC控制技术、PLC定位功能模块应用技术、交流变频驱动技术、步进伺服驱动技术、交流伺服驱动技术、气动控制技术、传感器检测技术、电子应用技术、触摸屏监控技术、通信网络技术以及机械装调技术等机电一体化高新技术的应用。本案例仅对其中的立体仓库单元和机器人搬运单元进行分析。 图1 立体仓库物流控制综合实训平台 二、系统配置 序号名称型号单位数量备注1机器人搬运单元套1（1）直行导轨套1（2）步进电机42BYG34-1204A台2（2）步进电机驱动器BY-2HB03M个2（3）四轴机器人套1（4）PLC 控制系统FX2N-48MT个1（5）通迅模块FX2n-485-BD个1（6）脉冲输出模块FX2N-1PG个1（7）直流电机中大电机个1（8）单叶片式180摆动气缸SMC个1（9）手爪气缸SMC个1（10）电磁阀SMC个2（11）金属传感器ORMON个3(12)磁性开关CS1-J个52立体仓库单元套1（1）立体仓库库架套1（2）堆垛机套1（3）Z轴直行导轨套1（4）X轴直行导轨套1（5）Z轴丝杆套1（6）X轴丝杆套1（7）伺服驱动器MR-E-20A个2（8）Z轴伺服电机HC-KFE23套1（9）X轴伺服电机HC-KFE23套1（10）双联伸缩缸SMC个1（11）抓手气缸SMC个1（12）电磁阀SMC个2（13）金属传感器ORMON个6（14）磁性开关CS1-J个2(15)光电开关BR100-DDT个1(16)PLC 控制系统FX2N-48MT个1(17)通迅模块FX2n-485-BD个1(18)485通迅电缆自制根1三、机器人搬运单元的控制 1、机械手搬运单元结构简介 执行机构由直行导轨、同步轮、同步带、四轴四自由度机器人组成。其中机器人第一轴旋转轴由步进电机执行，第二轴手臂上下摆动轴由摆动气缸驱动，第三轴手爪夹紧放松由气缸驱动，第四轴手腕翻转轴由直流电机执行旋转。机器人的直行也是由步进电机执行的。机器人的结构如图2所示。 控制单元由FX2N-48MT PLC、FX2N-1PG模块、FX2N-485BD模块、金属传感器、电磁阀、磁性开关等元件组成。 图2 机器人搬运单元结构图 2、气动系统原理图与机器人搬运单元电气控制 气动系统原理图如图3所示, 机器人搬运单元控制电路原理图如图4所示。 图3 气动系统原理图 图4 机器人搬运单元电气原理图 3、机器人搬运单元的运动控制 机器人的旋转和直行运动分别由2台二相步进电机执行，步进电机的型号为42BYG-24VDC，步距角为1.8°。而步进电机是由BY-2HB03M型步进驱动器进行驱动。BY-2HB03M型步进驱动器的外形如图5所示： 图5 BY-2HB03M型步进驱动器 步进驱动器的输入信号共有三路，它们是：①步进脉冲信号CP+,CP-； ②方向电平信号U/D+，U/D-；③脱机信号FREE+，FREE-。对这三路信号可根据需要采用共阳极接法或共阴极接法。通过调整驱动器拨码开关三位的ON、OFF位置设定驱动器的细分数，以改变步进电机的步距角。细分后步进电机步距角按下列方法计算：步距角=电机固有步距角/细分数。拨码开关与细分数的关系如下： 位1，2，3细分数步距角00020.9°001160.1125°010320.05625°011640.028125°10050.36°101100.18°110200.09°111400.045°步进电机相电流是用驱动器上的电位器来设定，使驱动器输出电流与步进电机相电流相一致。电位器的调整如右图所示。 机器人的旋转步进电机用PLC输出端的Y0作高速输出控制；直行步进电机用PLC的扩展功能模块FX2N-1PG进行控制。 FX2N-1PG为脉冲发生器单元，通过向伺服或步进电机的驱动器提供指定数量的脉冲（最大100k PPS）来实现一个独立轴（不包含多轴之间