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立体仓库物流伺服控制系统 案例分析介绍 2020 3 18 1 一 系统组成 2020 3 18 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 触摸屏监控单元机器人搬运 由气动和电动两部分重点 步进电机PLC1PG定位模块立体仓库 伺服系统PLC 2 二 机器人搬运单元 2020 3 18 1 步进电机及驱动器的基本概念步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件 在非超载的情况下 电机的转速 停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数 而不受负载变化的影响 当步进驱动器接收到一个脉冲信号 它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度 称为 步距角 它的旋转是以固定的角度一步一步运行的 3 二 机器人搬运单元 2020 3 18 1 步进电机及驱动器的基本概念步进电机在构造上有三种主要类型 磁阻式 永磁式和混合式磁阻式 定子上有绕组 转子由软磁材料组成 结构简单 成本低 步距角小 可达1 2 但动态性能差 效率低 发热大 可靠性难保证 永磁式 永磁式步进电机的转子用永磁材料制成 转子的极数与定子的极数相同 其特点是动态性能好 输出力矩大 但这种电机精度差 步矩角大 一般为7 5 或15 混合式 定子上有多相绕组 转子上采用永磁材料 转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度 其特点是输出力矩大 动态性能好 步距角小 但结构复杂 成本相对较高 4 二 机器人搬运单元 2020 3 18 1 步进电机及驱动器的基本概念混合式步进电机的结构 定子沿径向分布有若干个磁极 上面绕有控制绕组 组成m相 极面上各有若干个齿 转子由环形磁钢及两端铁芯组成 两端转子铁芯的外圆上有均匀分布的Z个齿槽 两端的齿槽彼此相差1 2齿距 气隙中有2个磁动势 一个由永磁体产生 另一个由控制绕组电流产生 2个磁动势相互作用使步进电机转动 步距角 360 mZC 与相数m 转子齿数Z 通电方式C 单拍或双拍方式C 1 单双拍方式C 2 有关 对驱动脉冲频率要求使电机不失步也不越步 启动时要求脉冲频率不超过最大启动频率 连续运行时脉冲频率不超过最高运行频率 且随着负载的增大 最大启动频率及最高运行频率都要降低 5 二 机器人搬运单元 2020 3 18 2 机器人搬运单元的组成控制电源 人机界面MT4500 PLC基本单元FX2N 48MT 脉冲发生器单元FX2N 1PG 串行通信模板FX2N 485BD 接近开关 磁性开关 电磁阀 继电器 步进电机驱动器和步进电机等元器件组成 机械臂旋转 步进电机 plc高速脉冲输出步距角 0 18度 2000pls r 机械臂转15 5度PLSYPLSR指令直行移动 步进电机 1PG定位模块步距角 0 36度 1000pls r 移动7mm1PG的接线端子1PG的BFM定义 6 二 机器人搬运单元 2020 3 18 3 1PG定位模块的端子 STOP 停止DOG 近点信号PG 零点信号FP 正向脉冲 脉冲RP 反向脉冲 方向 7 二 机器人搬运单元 2020 3 18 4 1PG定位模块的BFM BFM表初始化需要的BFM 0 15 0 1 2 脉冲率和进给率 马达模式不需要设定 3 参数 100H 0000000100000000 b0 0b1 0 8 二 机器人搬运单元 2020 3 18 4 1PG定位模块的BFM b4 0b5 0b8 0 9 二 机器人搬运单元 2020 3 18 4 1PG定位模块的BFM 运行时修改的BFM 17 18 19 20 25 17 18 为移动位置 脉冲 距离 19 20 为移动速度 hz 25 为操作命令 停止 03h 0FhJOG 10hJOG 20h原点返回 40h单速定位 100h 10 二 机器人搬运单元 2020 3 18 4 1PG定位模块的BFM 返回状态的BFM 26 27 28 26 27 当前位置28 反馈各种状态 11 二 机器人搬运单元 2020 3 18 5 FROM TO指令读取FROM写入TO 12 二 机器人搬运单元 2020 3 18 6 PLSY脉冲输出指令 发出占空比50 的高速脉冲 S1 输出脉冲频率S2 输出脉冲数量D 高速脉冲输出端口 Y0或Y1 M8029 当脉冲发送完毕时置位 7 PLSR带加减速的脉冲输出指令 13 三 立体仓库堆垛机单元 2020 3 18 1 伺服系统的基本概念 定义 使系统的输出量能够以一定的准确度跟随或复现输入量变化的自动控制系统称为伺服系统 功能 接受上位控制装置的指令信号 驱动被控对象跟随指令进行动作 准确反映输入量的变化 获得快速而准确的位置 速度或力矩输出 体现在下述用途中 以小功率指令信号去驱动大功率负载 在没有机械连接的情况下 由输入轴控制远程输出轴 使输出位移精确地跟踪电信号 控制模式 位置控制 速度控制 转矩控制本案例中的三菱伺服系统为经济型 只有位置和速度两种控制模式 14 三 立体仓库堆垛机单元 2020 3 18 1 伺服系统的基本概念 15 三 立体仓库堆垛机单元 2020 3 18 2 电子齿轮比 电子齿轮的作用是通过更改电子齿轮比的比值 来实现不同的脉冲当量 即每一个指令脉冲所实现的位置移动量或电机转一圈需要的脉冲数量 16 三 立体仓库堆