機(jī)械手小車(chē)行走用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的容量選擇

1、一 電動(dòng)機(jī)選擇1. 小車(chē)行走用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的容量選擇搬運(yùn)小車(chē)所需要的行走驅(qū)動(dòng)力F（N）可表示成下式，即 M為搬運(yùn)小車(chē)與載荷物質(zhì)量之和，KgG為重力加速度g=9.8m/u為車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)阻力系數(shù)為行走路面的傾斜度，rada為搬運(yùn)小車(chē)的行走加速度，m/本設(shè)計(jì)中小車(chē)的及載重的重量之和為300Kg, 車(chē)輪旋轉(zhuǎn)阻力系數(shù)取0.15， 行走路面的傾斜度為0，搬運(yùn)小車(chē)的行走加速度a取值范圍00.4 。將上述數(shù)據(jù)代入中可得： 441N 560N取F=500N動(dòng)力車(chē)輪所需的轉(zhuǎn)距(N.m)可表示成式,即D為動(dòng)力車(chē)輪的直徑,mn為動(dòng)力車(chē)輪數(shù)本傳動(dòng)系統(tǒng)中運(yùn)輸小車(chē)行走的傳動(dòng)為齒輪齒條傳動(dòng),動(dòng)力輪為驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸小車(chē)前進(jìn)齒輪,齒輪數(shù)n

2、=1,齒輪的直徑,將上述數(shù)據(jù)代入中可得：=27N.m驅(qū)動(dòng)小車(chē)行走所需的轉(zhuǎn)矩(N.m)可表示成式,即本系統(tǒng)需要靠機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的減速比設(shè)置，使電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍與工藝需要的調(diào)速范圍配合起來(lái)。本系統(tǒng)中減速比G為117/200，減速機(jī)構(gòu)的效率為0.95。將上述數(shù)據(jù)代入可得：=1.7電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)（）可表示成式，即為搬運(yùn)小車(chē)的行走速度，R為動(dòng)力輪的半徑，本系統(tǒng)搬運(yùn)小車(chē)的設(shè)計(jì)速度為0.4將上述數(shù)據(jù)代入中可得：=1213搬運(yùn)小車(chē)行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)數(shù)及輸出功率的關(guān)系可表示為將數(shù)值代入式可得: 鑒于以上的分析計(jì)算選用Y系列電動(dòng)機(jī)，下表為選用電機(jī)的技術(shù)參數(shù)：型號(hào)額定功率（KW）電流 滿載轉(zhuǎn)速滿載功率因數(shù)效率額定電

3、流額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩外形尺寸Y90L-41.53.714000.820.816.52.22.2335*245*1902. 運(yùn)小車(chē)立柱(Y向)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量選擇立柱的行進(jìn)的速度可表示成式,即L為傳動(dòng)絲杠的導(dǎo)程, 為絲杠旋轉(zhuǎn)的角速度為立柱移動(dòng)的線速度, 本系統(tǒng)中絲杠的導(dǎo)程為0.006,立柱移動(dòng)的線速度為0.3,將上述數(shù)據(jù)代入式可得:即驅(qū)動(dòng)立柱所需驅(qū)動(dòng)力可表示成式為立柱對(duì)絲杠的正壓力，N為絲杠傳動(dòng)的動(dòng)摩擦因數(shù)為立柱極其載重的重量之和，為立柱行走的加速度，本系統(tǒng)中立柱及其載重的重量之和為100，立柱對(duì)絲杠的正壓力=980N，絲杠傳動(dòng)的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，立柱行走的加速度取值00.3。將上述數(shù)據(jù)代入式中可

4、得： 98 128取120N驅(qū)動(dòng)立柱運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩 （）可表示成式為絲杠的直徑，為絲杠傳動(dòng)的效率絲杠的直徑為0.032,絲杠傳動(dòng)的效率中可得:=2.1立柱驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩,驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及輸出功率之間的關(guān)系可表示為式即=105鑒于以上的分析計(jì)算選用Y系列電動(dòng)機(jī)，下表為選用電機(jī)的技術(shù)參數(shù)：型號(hào)額定功率電流 滿載轉(zhuǎn)速滿載功率因數(shù)效率額定電流額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩外形尺寸Y801-40.751.928250.840.737.02.22.2285*235*1703. 機(jī)械手臂(Z向)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量選擇立柱的行進(jìn)的速度可表示成式,即L為傳動(dòng)絲杠的導(dǎo)程, 為絲杠旋轉(zhuǎn)的角速度為機(jī)械手臂的線速度, 本系統(tǒng)中絲杠的

5、導(dǎo)程為0.006,立柱移動(dòng)的線速度為0.3,將上述數(shù)據(jù)代入式可得:即機(jī)械手臂所需驅(qū)動(dòng)力可表示成式為機(jī)械手臂對(duì)絲杠的正壓力，N為絲杠傳動(dòng)的動(dòng)摩擦因數(shù)為機(jī)械手臂極其載重的重量之和，為機(jī)械手臂行走的加速度，本系統(tǒng)中機(jī)械手臂及其載重的重量之和為90，機(jī)械手臂對(duì)絲杠的正壓力=882N，絲杠傳動(dòng)的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，機(jī)械手臂行走的加速度取值00.3。將上述數(shù)據(jù)代入式中可得：88.2 115.2取為115N驅(qū)動(dòng)立柱運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩 （）可表示成式為絲杠的直徑，為絲杠傳動(dòng)的效率絲杠的直徑為0.032,絲杠傳動(dòng)的效率中可得:=2.04立柱驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩,驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及輸出功率之間的關(guān)系可表示為式即=102鑒

6、于以上的分析計(jì)算選用Y系列電動(dòng)機(jī)，下表為選用電機(jī)的技術(shù)參數(shù)：型號(hào)額定功率電流 滿載轉(zhuǎn)速滿載功率因數(shù)效率額定電流額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩外形尺寸Y801-40.751.928250.840.737.02.22.2285*235*170二.變頻器選擇1.變頻器類(lèi)型選擇 本設(shè)計(jì)是物料運(yùn)輸系統(tǒng)中物料傳送裝置,是橫轉(zhuǎn)矩類(lèi)負(fù)載,選用西門(mén)子MM440變頻器，采用矢量控制. 2.變頻器容量選擇對(duì)于本設(shè)計(jì)選用的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載.按照式選擇變頻器的規(guī)格:為變頻器額定電流,A為電動(dòng)機(jī)額定電流,A為電流裕量系數(shù),據(jù)應(yīng)用情況一般可取為1.051.15,一般情況可取小值,在電流持續(xù)負(fù)載率超過(guò)80%時(shí),則應(yīng)該取大值,因?yàn)槎鄶?shù)變頻器的額定

7、電流都是以持續(xù)負(fù)載率不超過(guò)80%來(lái)確定的.另外,啟動(dòng)停止頻繁的時(shí)候也應(yīng)該考慮取大值,這是因?yàn)閱?dòng)過(guò)程以及有只動(dòng)電路的停止過(guò)程電流會(huì)短時(shí)超過(guò)額定電流.,頻繁啟動(dòng)則相當(dāng)于增加負(fù)載率.搬運(yùn)小車(chē)類(lèi)屬頻繁啟動(dòng)停止, 鑒于上述理由, 應(yīng)取大值,本設(shè)計(jì)取=1.152. 1驅(qū)動(dòng)搬運(yùn)小車(chē)行走電動(dòng)機(jī)的變頻器容量選擇=1.15=6.5A=7.475A 即:2. 2驅(qū)動(dòng)立柱行走電動(dòng)機(jī)的變頻器容量選擇=1.15=7.0A=8.05A 即:2. 2驅(qū)動(dòng)機(jī)械手臂行走電動(dòng)機(jī)的變頻器容量選擇=1.15=7.0A=8.05A 即:按 照 式計(jì)算的結(jié)果,變頻器的功率和電動(dòng)機(jī)的功率都是匹配的,故變頻器的功率無(wú)須放大. 即:驅(qū)動(dòng)搬運(yùn)小

8、車(chē)行走電動(dòng)機(jī)的變頻器容量驅(qū)動(dòng)立柱行走電動(dòng)機(jī)的變頻器容量驅(qū)動(dòng)機(jī)械手臂行走電動(dòng)機(jī)的變頻器容量下表為3.變頻器外圍設(shè)備選擇3.1 電源變壓器電源變壓器的作用是將供電電網(wǎng)的高壓電源轉(zhuǎn)換為變頻器所需要的的電壓等級(jí).本系統(tǒng)變頻器需求的電壓等級(jí)為200V.電源變壓器容量確定容量計(jì)算按式為變壓器容量為變頻器輸出功率,即為被驅(qū)動(dòng)電機(jī)的總?cè)萘?KW為變頻器輸入功率因數(shù)為變頻器效率變頻器的輸入功率因數(shù)在有交流電抗器的時(shí)取0.80.85,沒(méi)有輸入交流電抗器時(shí)取0.60.8,變頻器的效率一般取0.90.95,本設(shè)計(jì)變頻器輸入功率因數(shù)取0.8, 變頻器效率可得,即: 3.2電源側(cè)斷路器電源側(cè)斷路器主要用于變頻器,電動(dòng)機(jī)與

9、電源回路的通斷,并且在出現(xiàn)過(guò)流或短路事故是能自動(dòng)切斷變頻器與電源的聯(lián)系.電源側(cè)斷路器選擇 如果沒(méi)有工頻電切換電路,由于在變頻調(diào)速系統(tǒng)中,電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流可控制在較小的范圍內(nèi),因此電源側(cè)斷路器的額定電流可按變頻器的額定電流來(lái)選用.如果有工頻電切換電路,當(dāng)變頻電停止工作時(shí),電源直接接電動(dòng)機(jī),所以電源側(cè)斷路器應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流進(jìn)行選擇.本設(shè)計(jì)的調(diào)速系統(tǒng)中沒(méi)有工頻電源切換電路,故因此電源側(cè)斷路器的額定電流可按變頻器的額定電流來(lái)選用,即 3. 3電源側(cè)交流接觸器電源一旦斷電,在變頻器內(nèi)部保護(hù)功能起作用時(shí),通過(guò)接觸器自動(dòng)將變頻器與電源斷開(kāi),以免在外部緞子控制狀態(tài)下重新供電時(shí)變頻器自動(dòng)工作.以保護(hù)設(shè)備的安

10、全及人身安全.電源側(cè)交流接觸器選擇本設(shè)計(jì)的調(diào)速系統(tǒng)中沒(méi)有工頻電源切換電路,故因此電源側(cè)斷路器的額定電流可按變頻器的額定電流來(lái)選用,即 3. 4電動(dòng)機(jī)側(cè)電磁接觸器和工頻電網(wǎng)切換用接觸器變頻器和工頻電網(wǎng)之間的切換運(yùn)行時(shí)互鎖的，這就可以防止變頻器的輸出端接到工頻電網(wǎng)上。本設(shè)計(jì)采用的是西門(mén)子MM440變頻器。其具有內(nèi)置工頻電源切換功能，選擇西門(mén)子廠家提供推薦的接觸器型號(hào)。3. 5熱繼電器MM440變頻器具有內(nèi)部電子熱敏保護(hù)功能，不需要熱繼電器保護(hù)電動(dòng)機(jī)。3. 6電抗器交流電抗器的名稱(chēng)，安裝位置和作用交流電抗器的名稱(chēng)，安裝位置和作用見(jiàn)下表名稱(chēng)安裝位置作用輸入交流電抗器電網(wǎng)電源和變頻器輸入端之間1. 實(shí)現(xiàn)

11、變頻器和電源匹配，限制因電網(wǎng)電壓突變和操作過(guò)電壓所引起的沖擊電流，保護(hù)變頻器2. 改善功率因數(shù)3. 減少高次諧波的不良影響輸出交流電抗器變頻器輸出端和電動(dòng)機(jī)之間1. 降低電動(dòng)機(jī)噪音，降低輸出高次諧波的不良影響限2. 與電動(dòng)機(jī)相連的電纜的容性充電電流，即補(bǔ)償連接長(zhǎng)導(dǎo)線的充電電流，使電動(dòng)機(jī)在引線較長(zhǎng)時(shí)也能正常工作。3. 限制電動(dòng)機(jī)繞組上的電壓上升率在交流電抗器的選用條件 在選擇交流電抗器容量時(shí)一般按式進(jìn)行U為額定電壓，VI為額定電流，AF為最大頻率, 由于在變頻調(diào)速系統(tǒng)中, 輸入交流電抗器,其選用的額定電壓電流值為變頻器的額定電流. 輸出交流電抗器, 其選用的額定電壓電流值為按電動(dòng)機(jī)的額定值。3.

12、7濾波器 一般采用無(wú)源濾波器，其目的在于允許特定頻率的信號(hào)通過(guò)，阻止干擾信號(hào)沿電源線傳輸并進(jìn)行阻抗變換，使干擾信號(hào)不能通過(guò)地線傳播而被反射回干擾源。在變頻器的輸入輸出端都應(yīng)安裝濾波器。在輸入端安裝濾波器時(shí)，盡量靠近變頻器安裝，并與變頻器共作為基板。 在變頻器輸出端串聯(lián)安裝濾波器，能解決電動(dòng)機(jī)過(guò)熱和噪聲問(wèn)題，采用輸出濾波器就沒(méi)有必要再變頻器和電動(dòng)機(jī)之間使用屏蔽電纜線來(lái)防止電磁干擾，本設(shè)計(jì)采用的是西門(mén)子變頻器，為了安全起見(jiàn)，輸入輸出濾波器均采用西門(mén)子廠家推薦產(chǎn)品。3. 8 制動(dòng)電阻 當(dāng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)存在電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能經(jīng)過(guò)變頻器回饋到直流側(cè)，從而引起濾波電容電壓升高：當(dāng)電容電壓超過(guò)設(shè)定值后，就經(jīng)

13、過(guò)電阻消耗回饋能量。制動(dòng)電阻必須垂直安裝并緊固在隔熱的面板上其上部下部必須留有至少 100mm 的間隙制動(dòng)電阻的兩側(cè)不應(yīng)妨礙冷卻空氣的流通制動(dòng)電阻的保護(hù)非常重要的一點(diǎn)是變頻器的電源電壓要經(jīng)過(guò)接觸器接入一旦制動(dòng)電阻過(guò)熱接觸器將在熱敏開(kāi)關(guān)的作用下斷開(kāi)變頻器的供電電源制動(dòng)電阻的過(guò)熱保護(hù)是通過(guò)熱敏開(kāi)關(guān)(隨制動(dòng)電阻一起供貨) 來(lái)實(shí)現(xiàn)的這一開(kāi)關(guān)的觸頭與接觸器的線圈電源串聯(lián)連接(見(jiàn)圖)在制動(dòng)電阻的溫度降低以后熱敏開(kāi)關(guān)的觸頭將重新閉合 制動(dòng)電阻選用有關(guān)資料表明當(dāng)放電電流等于額定電流一半時(shí)，就可以得到與電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩相等的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此，制動(dòng)電阻的粗略算法為為電動(dòng)機(jī)的額定電流為直流回路電壓在我國(guó)直流回路的電壓可

14、計(jì)算為 制動(dòng)電阻的耗用功率當(dāng)制動(dòng)電阻在直流電壓為的電路工作時(shí)，其耗用功率為 = 制動(dòng)電阻容量的確定由于拖動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)時(shí)間通常都很短，在短時(shí)間內(nèi)，電阻的溫升不足以達(dá)到穩(wěn)定溫升。因此，確定制動(dòng)電阻容量時(shí)，在保證電阻的溫升不超過(guò)允許值（即額定溫升）的前提下，盡量減小功率容量為制動(dòng)電阻容量的修正系數(shù)，對(duì)于反復(fù)制動(dòng)的場(chǎng)合，修正系數(shù)的大小取決與每次制動(dòng)的時(shí)間與每?jī)纱沃苿?dòng)之間的時(shí)間間隔之比，通常稱(chēng)為制動(dòng)占空比。在實(shí)際應(yīng)用中，制動(dòng)占空比常常不是恒定的，所以只能取一個(gè)平均值。當(dāng)0.01時(shí)， 取5當(dāng)0.15時(shí)， 取1當(dāng)0.010.15時(shí)， 則大致可按比例算出。如圖示西門(mén)子變頻器制動(dòng)電阻選型表電下圖示電機(jī)與變頻器的

15、連接4. 增量光電編碼盤(pán) 1 光電編碼器原理光電編碼器是一種將角位移轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)數(shù)字代碼，集傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換于一體的數(shù)字式測(cè)角儀增量式光電編碼器主要由光源、編碼盤(pán)、接收電路和整形放大電路等單元組成，原理見(jiàn)圖光電編碼器的光源由3只紅外二極管組成 接收單元由3只光電三極管組成，兩者一一列應(yīng)，編碼盤(pán)由主光柵和指示光柵組成發(fā)光二極管發(fā)出盱勻紅外光經(jīng)過(guò)編碼盤(pán)照射到光電三極管上，當(dāng)主光柵旋轉(zhuǎn)時(shí)，形成光閘奠爾條紋光電三極管接收到這些明暗交替的光電信號(hào)，經(jīng)放大整形后，輸出矩形脈沖 每一輸出脈沖代表一定直角位移其分辨率由光電編碼器的線數(shù)(每周的刻度)決定，線數(shù)越多角位移的分辨率越寄，當(dāng)周長(zhǎng)固定時(shí)，線數(shù)越多其線位移

16、分辨率也越高為了辨別旋轉(zhuǎn)方向，增量式光電編碼器有相位差為90。的A，B兩相矩形脈沖輸出當(dāng)A相超前B相90 時(shí)，表示碼盤(pán)正轉(zhuǎn)，反之為碼盤(pán)反轉(zhuǎn)。本設(shè)計(jì)的增量光電編碼盤(pán)主要用在FMS系統(tǒng)中立體倉(cāng)庫(kù)的精確定位以及Y軸在個(gè)工位的伸出量。通用光電式編碼盤(pán)其輸入輸出有A，B兩路正交脈沖，Z路零脈沖，及U，V，W三路互差的脈沖.一般A,B端口每轉(zhuǎn)輸出6005000個(gè)脈沖,Z端口每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)脈沖.U,V,W端口每轉(zhuǎn)輸出P個(gè)周期的矩形脈沖.（P為電機(jī)極對(duì)數(shù)）。使用光電編碼盤(pán)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的方法如下。 假定旋轉(zhuǎn)過(guò)程中在給定時(shí)間t內(nèi)脈沖數(shù)為m,則電機(jī)的轉(zhuǎn)速n可表示為 為光電編碼盤(pán)每轉(zhuǎn)輸出的脈沖數(shù)假定電機(jī)在靜止時(shí)

17、轉(zhuǎn)子的初始位置角(電角度)是,電機(jī)的極對(duì)數(shù)為P,則經(jīng)過(guò)時(shí)間后的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置(機(jī)械角)與電機(jī)速度之間的關(guān)系為若用電角度表示,則為: 5. PLC選擇本設(shè)計(jì)選用西門(mén)子S7-300PLC S7-300屬于模塊式PLC，主要由機(jī)架、CPU 模塊、信號(hào)模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設(shè)備組成。圖示為PLC控制系統(tǒng)示意圖.PLC控制系統(tǒng)示意圖 （1） 中央處理器單元（CPU） 各種CPU有不同的功能，例如有的CPU集成有數(shù)字量和模擬量輸入/輸出點(diǎn)，有的CPU集成有PROFIBUS-DP等通信接口。CPU前面板上有故障指示燈，模式開(kāi)關(guān)，24V電源端子，電池何盒與存儲(chǔ)器模塊盒。（2） 負(fù)載

18、電源模塊（PS） 負(fù)載電源模塊用于將AC220V電源轉(zhuǎn)換為DC24V電源,供CPU和I/O模塊使用.額定輸出電流有2A,5A和10A三種.過(guò)載是模塊上的LED閃爍.(3) 信號(hào)模塊(SM)信號(hào)模塊是數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊的總稱(chēng),他們使不同的過(guò)程信號(hào)電壓或電流與PLC內(nèi)部信號(hào)電平匹配.信號(hào)模塊主要有數(shù)字量輸入模塊SM321和數(shù)字量輸出模塊SM322,模擬量輸入模塊SM331和模擬量輸出模塊SM332.(4) 功能模塊(FM)功能模塊主要用于對(duì)實(shí)時(shí)性和存儲(chǔ)容量要求高的控制任務(wù),例如記數(shù)模塊,快速/慢速進(jìn)給驅(qū)動(dòng)位置控制模塊,電子凸輪控制器模塊,步進(jìn)電機(jī)定位模塊,伺服電動(dòng)機(jī)定位模塊

19、,定位和連續(xù)路徑控制模塊,閉環(huán)控制模塊,工業(yè)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)接口模塊,稱(chēng)重模塊,位置輸入模塊,超聲波位置解碼器等.(5) 通信處理器(CP)通信處理器用于PLC之間,PLC與計(jì)算機(jī)和其他智能設(shè)備之間的通信,可以將PLC接入PROFIBUS-DP,AS-I和工業(yè)以太網(wǎng),或用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信等通信處理器可以減輕CPU處理通信的負(fù)擔(dān),并減少用戶(hù)對(duì)通信的編程工作.(6) 接口模塊(IM)接口模塊用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架.S7-300通過(guò)分布式的主機(jī)架和三個(gè)擴(kuò)展機(jī)架,最多可配置323個(gè)信號(hào)模塊,功能模塊和通信模塊.(7) 導(dǎo)軌鋁質(zhì)導(dǎo)軌用來(lái)固定和安裝S7-300的各種模塊.圖示S7-300PLC外部結(jié)

20、構(gòu)圖S7-300PLC外部結(jié)構(gòu)圖S7-300PLC模塊選擇(1) 中央處理器 本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)型CPU315-2DP，其具有大中規(guī)模的程序容量，對(duì)二進(jìn)制和浮點(diǎn)數(shù)有較高的處理能力。有兩個(gè)PROFIBUS-DP主站/從站接口，可以用于建立分布式I/O結(jié)構(gòu)和大規(guī)模的I/O配置。CPU315-2DP運(yùn)行時(shí)需要MMC卡。圖示為CPU315-2DP技術(shù)參數(shù)CPU315-2DP 集成式RAM128KM 集成式裝載存儲(chǔ)器RAM/FLASH插入式存儲(chǔ)卡FEPROM最大8MB最大操作指令執(zhí)行時(shí)間浮點(diǎn)指令執(zhí)行時(shí)間0.1 6 集成DI/DO集成AI/AO16/16FB最大塊數(shù)/大小FC最大塊數(shù)/大小DB最大塊數(shù)/大小O

21、B最大容量塊嵌套深度/錯(cuò)誤OB中增加2048/16KB2048/16KB1023/16KB16KB8/2位存儲(chǔ)器2048B定時(shí)器/計(jì)數(shù)器256/256每個(gè)優(yōu)先級(jí)的最大局部數(shù)據(jù)1024B全部I/O地址區(qū)最大分布式I/O地址區(qū)過(guò)程I/O映像最大數(shù)字量I/O總數(shù)中央?yún)^(qū)最大數(shù)字量I/O1024B/1024B2000B128B/128B163841024最大模擬量I/O總數(shù)中央?yún)^(qū)最大模擬量I/O1024256本機(jī)數(shù)字量本機(jī)模擬量_最大機(jī)架數(shù)/最大模塊總數(shù)MPI通信接口內(nèi)置/通過(guò)CP的DP接口數(shù)通過(guò)CP連接的DP站4/3221/1-報(bào)文功能可定義的站數(shù)16S7通信作服務(wù)器/客戶(hù)端可以/可以最大連接數(shù)16圖

22、示為CPU315-2DP的外觀形狀（3）數(shù)字量輸入模塊輸入點(diǎn)數(shù)16，有中斷功能額定輸入電壓DC24v隔離與分組數(shù)光耦，16組輸入電流7輸入延遲時(shí)間0.1/0.5/3/15/20可選允許最大靜態(tài)電流1.5（3） 數(shù)字量輸出模塊6ES7 3221BH01-OAAO輸出點(diǎn)數(shù)16額定輸入電壓DC24V分組數(shù)，隔離8，隔離最大輸出電流（60度）最大燈負(fù)載最小電流0.5A5W5 感性負(fù)載最大輸出功率阻性負(fù)載最大輸出功率燈負(fù)載最大輸出功率100 0.5 100 短路保護(hù)電子式（5）數(shù)字量輸入/輸出模塊 數(shù)字量輸入模塊用于連接外部的機(jī)械觸點(diǎn)和電子數(shù)字式傳感器，例如本設(shè)計(jì)中的光電開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)。數(shù)字量輸入模塊將

23、從現(xiàn)場(chǎng)傳來(lái)的外部數(shù)字信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的信號(hào)電平。數(shù)字量輸出模塊用于驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器，小功率電機(jī)和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)等負(fù)載。數(shù)字量輸出模塊將S7-300的內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)化為控制過(guò)程所需的外部信號(hào)電平，同時(shí)又隔離和功率放大的作用。 SM323是S7-300的數(shù)字量輸入/輸出模塊，它有兩種型號(hào)，一種是八點(diǎn)輸入和輸出的模塊，輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)均只有一個(gè)公共端。另一種由16點(diǎn)輸入和16點(diǎn)輸出。輸入和輸出的額定電流均為DC24，輸入電流為7，最大輸出電流為0.5A，每組輸出電流為4A。輸入電路和輸出電路通過(guò)光耦和器與背板總線相連，輸出電路微晶體管型，有電子保護(hù)功能。本設(shè)計(jì)選用16點(diǎn)輸入和16點(diǎn)輸出的SM3

24、23 6ES7 323-1BL00-0AA0數(shù)字量輸入輸出模塊。圖示為SM323數(shù)字量輸入/輸出模塊外觀形狀圖示為SM323數(shù)字量輸入輸出模塊技術(shù)參數(shù)SM3236ES7.323-1BLOO-OAAO電壓和電流負(fù)載電壓 L+- 額定值(DC)24 V電流消耗 從負(fù)載電壓L+ 消耗( 空載)， 從背板總線5VDC 消耗， 功率消耗，典型值80 mA80 mA 6.5 W連接系統(tǒng) 所需前連接器40 針時(shí)鐘同步數(shù)字量輸入 數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)；16參數(shù)分配可以并行驅(qū)動(dòng)的輸入點(diǎn)數(shù)- 可以并行驅(qū)動(dòng)的輸入點(diǎn)數(shù)，最高- 40°C- 可以并行驅(qū)動(dòng)的輸入點(diǎn)數(shù)，最高- 60°C816電纜長(zhǎng)度- 屏蔽電

25、纜長(zhǎng)度，最長(zhǎng) - 非屏蔽電纜長(zhǎng)度，最長(zhǎng) 輸入特性滿足IEC 1131， 1 類(lèi) 1,000 m600 m輸入電壓- 額定值(DC) - “0”信號(hào) - “1”信號(hào) 24 V-30 - 5 V13 - 30 V輸入電流- “1”信號(hào)，典型值 7 mA輸入延時(shí)( 在輸入額定電壓時(shí)) 標(biāo)準(zhǔn)輸入- 從0 到1， - 從0 到1， - 從1 到0，- 從1 到0， 最小1.2 ms 最大4.8 ms最小1.2 ms 最大4.8 ms診斷顯示指示燈- 數(shù)字量輸出狀態(tài)顯示( 綠色) - 數(shù)字量輸入狀態(tài)顯示( 綠色) 絕緣 絕緣測(cè)試500 V DC電勢(shì)/ 電隔離數(shù)字量輸出功能- 通道之間- 通道之間每組數(shù)量-

26、 通道和背板總線之間， 8光電耦合數(shù)字量輸入功能- 通道之間 - 通道之間每組數(shù)量通道和背板總線之間， 16光電耦合允許的電勢(shì)差 不同回路之間75 V DC/ 60 V 重量， 寬度 高度 深度 約220 g40 mm125 mm120 mm（4） 模擬量輸入模塊（5） 模擬量輸出模塊 輸出點(diǎn)數(shù)8輸出范圍最大負(fù)載阻抗電壓輸出， 電流輸出， 容性輸出， 感性最大轉(zhuǎn)換時(shí)間/通道0.8 建立時(shí)間阻性負(fù)載 ，容性負(fù)載， 感性負(fù)載分辨率時(shí)為11位+符號(hào)位，其余為12位C工作極限，對(duì)應(yīng)于輸出范圍電壓，電流時(shí)基本誤差，對(duì)應(yīng)輸出范圍電壓， 電流（6） 模擬量輸入/輸出模塊 模擬量輸入/輸出模塊用于將模擬量信號(hào)

27、轉(zhuǎn)換成CPU內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)，再將CPU送入他的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為成比例的電流信號(hào)或電壓信號(hào)。 本設(shè)計(jì)選用SM335模擬量輸入/輸出模塊。它提供： 用于連接模擬量傳感器和執(zhí)行器 SM 335 快速模擬量輸入/ 輸出模塊提供： 4 個(gè)快速模擬量輸入(4 通道基本轉(zhuǎn)換時(shí)間最大1 ms) 4 個(gè)快速模擬量輸出( 每通道最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 0.8 ms) 編碼器電源 10 V/25 mA 1 個(gè)計(jì)數(shù)器輸入 (24 V/500 Hz) SM 335 有兩種特殊模式： 比較器：在該模式下，SM 335 將設(shè)定值與模擬量輸入通道所測(cè)量的模擬量值進(jìn)行比較應(yīng)用：模擬量值的快速比較 僅測(cè)量： 在“僅測(cè)量”下，將連續(xù)測(cè)量

28、模擬量輸入，而不刷新模擬量輸出。應(yīng)用：快速測(cè)量模擬量值（< 0.5ms）圖示為SM335外觀形狀SM335模擬量輸入輸出模塊技術(shù)參數(shù)6ES7335-7HG01-0AB0快速模擬量輸入/輸出模塊輸入點(diǎn)數(shù)4輸入范圍/輸入阻抗分辨率雙極性13位+符號(hào)位，單極性14位轉(zhuǎn)換時(shí)間200，4通道最大1運(yùn)行極限電壓，電流基本誤差限制輸出點(diǎn)數(shù)4輸出范圍負(fù)載阻抗分辨率雙極性11位+符號(hào)位，單極性12位轉(zhuǎn)換時(shí)間每通道最大0.8運(yùn)行極限基本誤差限制掃描時(shí)間（7） 計(jì)數(shù)器模塊模塊的計(jì)數(shù)器均為位或31位加減計(jì)數(shù)器，可以判斷脈沖的方向，計(jì)數(shù)模塊為編碼盤(pán)供電。有比較功能，達(dá)到比較值時(shí)，通過(guò)集成的數(shù)字量輸出響應(yīng)信號(hào)，或通

29、過(guò)被板總線向CPU發(fā)出中斷?？梢?xún)杀额l和四倍頻計(jì)數(shù)，四倍頻是指在兩個(gè)互差的A，B相信號(hào)的上升沿河下降沿都計(jì)數(shù)。通過(guò)集成的數(shù)字量輸入直接接收起動(dòng)，停止計(jì)數(shù)等數(shù)字信號(hào)。 本設(shè)計(jì)選用FM-350（ 6ES7 350-2AH00-0AE0）計(jì)數(shù)模塊圖示為其外觀形狀FM350-2時(shí)8通道智能型計(jì)數(shù)器模塊，用于通用計(jì)數(shù)和測(cè)量任務(wù)， 可以直接連接24V 增量式編碼器、方向元件、啟動(dòng)器和NAMUR 傳感器，可與可編程的比較值進(jìn)行比較( 比較數(shù)量取決于工作模式)，當(dāng)達(dá)到比較值時(shí)，通過(guò)內(nèi)置的數(shù)字量輸出進(jìn)行輸出響應(yīng)。有七種不同的工作方式：- 連續(xù)/ 單次/ 周期計(jì)數(shù)- 頻率/ 速度控制- 周期測(cè)量- 比例運(yùn)算（8）

30、 電源模塊 PS 307電源模塊將AC120/230v電壓轉(zhuǎn)換為DC24v電壓，為S7-300，傳感器和執(zhí)行器供電。輸出電流由2A，5A或10A三種。圖示為電源模塊的外觀形狀（9） 前連接器模塊前連接器用于將傳感器和執(zhí)行原件連接到信號(hào)模塊。 前連接器模塊、連接電纜和接線盒都很易于連接 快速、低成本布線 對(duì)數(shù)字模塊和模擬模塊的電源電壓可以加到前連接器模塊或接線盒 前連接器初始激活固定位置（僅對(duì)20 針前連接器模塊） 減少了配線錯(cuò)誤，增強(qiáng)了機(jī)柜布線的條理性 數(shù)字量信號(hào)按字節(jié)分配 可以單獨(dú)更換每個(gè)部件 每條電纜已經(jīng)配制好，不需再進(jìn)行切割下表為S7-300的通用技術(shù)規(guī)范傳感器的選用1.行程開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)

31、時(shí)微動(dòng)開(kāi)關(guān)的一種，搬運(yùn)機(jī)械手的極限限位全部使用行程開(kāi)關(guān)。行程開(kāi)關(guān)是機(jī)械式傳感器，它把機(jī)械唯一轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。它是一種具有32mm以下微小接點(diǎn)間隔的速動(dòng)機(jī)構(gòu)，其規(guī)定動(dòng)作有規(guī)定的力直接控制，其接點(diǎn)的操作速度與操作速度無(wú)關(guān)。它具有準(zhǔn)確地重復(fù)某特定動(dòng)作的特性，在現(xiàn)精度高，用很小的力或位移可是開(kāi)關(guān)工作。2.光電耦合器搬運(yùn)機(jī)械手的原點(diǎn)位置檢測(cè)全部使用窄縫透射式光電耦合開(kāi)關(guān)。光電耦合開(kāi)關(guān)是將發(fā)光器件與光敏元件集成在一起構(gòu)成的，下圖為其結(jié)構(gòu)示意圖。為窄縫透射式光電耦合開(kāi)關(guān)，可以用于片狀擋光物體的的位置檢測(cè)，或碼盤(pán)，轉(zhuǎn)速的測(cè)量中。3.光電式傳感器機(jī)械手爪前方障礙物的檢測(cè)用的是擴(kuò)散反射型光電式式傳感器。光電傳感器是

32、將光量的變化轉(zhuǎn)換為電量變化的一種變換器，其理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。二 FMS搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）FMS系統(tǒng)搬運(yùn)機(jī)械手簡(jiǎn)介 FMS系統(tǒng)搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)由S7-300PLC和MM440變頻器組成的變頻調(diào)速系統(tǒng)，機(jī)械手的四個(gè)軸的坐標(biāo)系定義見(jiàn)圖。X軸（水平方向運(yùn)動(dòng)軸）采用MM440變頻器驅(qū)動(dòng)，電機(jī)選用Y90L-4，功率為1.5KW，最大轉(zhuǎn)速為1400；Y軸（水平方向，前后伸縮軸）采用MM440變頻器驅(qū)動(dòng)，電機(jī)為Y801-4，功率為750W，額定轉(zhuǎn)速為2825;Z軸（垂直方向，上下運(yùn)動(dòng)軸）采用MM440變頻器驅(qū)動(dòng)，電機(jī)為Y801-4，功率為750W，額定轉(zhuǎn)速為2825;W軸（手爪旋轉(zhuǎn)軸） 采用&#

33、183;·····，X軸向的有效行程11000，重復(fù)精度為；Y軸向有效行程850，重復(fù)精度為;Z軸向有效行程800，重復(fù)精度為；W軸向的有效旋轉(zhuǎn)角度范圍，重復(fù)精度。X軸的最大運(yùn)動(dòng)速度為400；Y軸的最大運(yùn)動(dòng)速度為300；Z軸最大運(yùn)動(dòng)速度為300；W軸最大運(yùn)動(dòng)速度2.1 。X軸采用齒輪，齒條傳動(dòng)，圓形導(dǎo)軌小車(chē)滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，齒輪齒條的模數(shù)比為2.7，齒數(shù)為40，減速比10；Y軸，Z軸為滾珠絲杠直接傳動(dòng)，絲杠直徑為，導(dǎo)程維10，極限運(yùn)動(dòng)速度為1800；W軸采用標(biāo)準(zhǔn)型諧波減速器直接，諧波減速器的傳動(dòng)誤差小于；手抓采用旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，氣動(dòng)控制，滿足直徑為的工件抓取

34、要求。2. 搬運(yùn)機(jī)械手變頻控制系統(tǒng)(1)系統(tǒng)構(gòu)成搬運(yùn)機(jī)械手的變頻控制系統(tǒng)有可編程控制器，變頻器以及傳感器構(gòu)成。有可編程控制器發(fā)出控制信號(hào)給變頻器，變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，系統(tǒng)中的傳感器隨時(shí)傳遞檢測(cè)信號(hào)。實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)機(jī)精確控制。圖示為搬運(yùn)機(jī)械手控制原理圖a. 可編程控制器采用SIEMENS S7-300PLC，它具有以下功能： 模塊化微型PLC 系統(tǒng)，滿足中、小規(guī)模的性能要求 各種性能的模塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動(dòng)化控制任務(wù) 簡(jiǎn)單實(shí)用的分布式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，使得應(yīng)用十分靈活 方便用戶(hù)和簡(jiǎn)易的無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì) 當(dāng)控制任務(wù)增加時(shí)，可自由擴(kuò)展 大量的集成功能使它功能非常強(qiáng)勁b. 變頻器采用SIEMENS 第四代通用變頻器MM440 系列。MM440 是由微處理器控制，采用IGBT作為功率輸出器件的SIEMENS 最新一代變頻器。它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開(kāi)關(guān)頻率是可選的，可以選裝編碼器實(shí)現(xiàn)真正閉環(huán)的矢量控制。MM440具有全面而完善的控制功能，廣泛適用于現(xiàn)代工業(yè)多種多樣的電機(jī)拖動(dòng)。c. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)為普通鼠籠異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速箱通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)，絲杠傳動(dòng)帶動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)。位置檢測(cè)采用增量式光電編碼器，安裝在齒輪軸和絲杠上 。(2) 工作原理a.定位