物料分拣直线轨道车的运动控制系统设计(附件)【字数：10637】
摘 要随着自动化的快速发展，直线轨道车不仅在化工、仓储及机械制造等工业领域得到广泛应用，而且在无人药店、无人售货店等民用领域也得到快速的发展。通过目前国内现有的定位方式进行比较，根据优缺点，将激光测距应用于控制系统的定位环节。该系统以西门子 PLC S7-200 为控制器、通过伺服驱动器控制电机行走、以激光测距仪为位置反馈元件组成闭环控制结构，实现轨道车的定位与运动。本文设计的物料分拣直线轨道车的运动控制系统设计在4m的直线行程，其定位精度达到了±1cm，稳定性好，满足设计要求。轨道车定位系统采用激光测距与PLC控制系统连接，提高了系统的可靠性；实时并且准确获得当前所处的位置，使机轨道车的操作动作时间缩短，效率得到提高；构造可靠简易，系统的性价比较高。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景和意义 1
1.2物料分拣直线轨道车简介 1
1.2.1物料分拣直线轨道车轨道车定位方式简介 1
1.2.2伺服系统的组成及含义 3
1.2.3减速器的简介 4
第二章 物料分拣直线轨道车的结构设计和硬件选型 7
2.1轨道车技术要求 7
2.2硬件选配与结构示意 7
2.3系统扭矩 8
2.4减速比的确定 8
2.5伺服电机额定参数 9
2.6该物料分拣直线轨道车驱动部分构成 9
第三章 轨道车定位及误差修正 10
3.1定位与误差修正 10
3.2控制方式概述 10
3.2.1开环控制系统概述 10
3.2.2闭环控制系统概述 11
3.2.3实际要求分析 11
3.3控制器与其通信端口 12
3.4激光测距装置 12
3.5定位规则 13
3.5.1轨道车初始化 13
3.5.2运动方向和速度的确定 13
3.5.3运动流程图 13
第四章 西门子V80伺服系统 15
4.1西门子V80伺服系统简介 15
4.2西门子V80伺服系统硬件部分 15
4.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
.1西门子V80伺服驱动器 15
4.2.2西门子V80伺服电机 17
4.2.3输入输出信号连接电缆（X1） 18
4.2.4电机电源连接电缆（X20） 18
4.2.5伺服电机编码器连接电缆（X2） 18
4.2.6动力线进线电缆元件型号（X10） 19
第五章 PLC硬件接线与程序调试 21
5.1基于西门子S7200控制的V80伺服系统硬件部分 21
5.2 通过控制器PTO功能实现V80的伺服控制 22
5.3 WINCC仿真界面 25
5.4 轨道车运动程序的设计 26
5.4.1确定运动速度的程序设计 26
5.4.2确定运动方向的程序设计 26
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1课题研究背景和意义
从我国情况看，劳动密集型产业存下下列特点；在我国当前发展水平下，劳动密集型产业伴随着经济发展的全过程，且逐渐由占主导地位向非主导地位慢慢转变。据我国专家研究，美国以劳动密集型产业为主导的工业化阶段的时间大概不低于一百一十年，日本不低于八十年，我国台湾特别行政区则至少持续了40年。存在广泛性。劳动密集型产业涉及到我国第一、第二、第三产业和多种所有制经济产业，覆盖两大地域城市和乡村。
如以往，物流业、轻工业等劳动密集型产业往往对于大量的劳动力十分需要，人力成本占比高，出错率也不可避免地高，而效率不高；所以企业家们一直追求一个高效出错率低得方法。近年来，随着自动化的快速发展，工业机器人的加入使这些产业所需人力成本得到减少、效率增加，得以提高效益。不仅如此，机器人也在无人药店、无人售货店等民用领域也得到快速的发展，使人民的生活更加地便利，如下图11所示。本文主要以承载机械臂的直线轨道车为研究对象。
图11 无人药店
1.2物料分拣直线轨道车简介
1.2.1物料分拣直线轨道车轨道车定位方式简介
像物料分拣直线轨道车这一类别机械装备按照生产标准的要求，需要在所运行的轨道上，处于“稳定运动—对正泊车—需求操作”的反复运动的状态。在现实生产过程中，因为轨道车的构造较大、行走时造成的惯性大，定位精度也就随之不高，生产效率也随之不能提高。物料分拣直线轨道车运动比较频繁、运行时发生的自我振动大，导致检测会不准确，定位控制也很难得到保障，为了解决这些干扰问题，各国研究人员已经提出多种解决方法，使我们得以参考分析并加以运用。
国内最开始出现的应用是通过旋转编码器，使之安装在轨道车的轮胎上面，通过计算测量，得以用来检测车辆所运动距离。而轨道车方向的确定通过旋转编码器输出的脉冲，经过辨别进行确定，后接可逆计数器就能实现物料分拣直线轨道车绝对位置的检测。20 世纪 90 年代我国出现的一种识别方法是采用对射方式组成的红外线编码系统，它的原理是采用绝对编码，在理论上，这种测量方法不存在累积误差。由于是采用光路藕合的原理，在相对恶劣环境中，面对常见的烟雾粉尘，其会被产生干扰，因为这样，会造成较大的维护工作量，但即便如此，总体上是一个可靠实用的定位方式。
感应无线技术（Inductive wireless technology）则是西方发达资本主义国家二十世纪八十年代初出现并逐渐广泛投入使用的一项技术，目前仅几个五百强公司使用该技术，该方法主要应用于大型机车的数据交换与传递、位置检测，并通过使用计算机技术和自动化技术，是两者相辅相成，最终达到自动控制设备运行的目的。感应无线技术将无线通信与设备地址识别结合于一体，能实现大型移动设备的位置检测和与地面通讯的功能，更值得一提的是可以在恶劣的环境中正常工作，在技术指标上，这个处理方案是较好的解决方案，效果满足工业需要并令人满意。但这种方案的最大劣势是技术标准复杂，使用成本较高。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景和意义 1
1.2物料分拣直线轨道车简介 1
1.2.1物料分拣直线轨道车轨道车定位方式简介 1
1.2.2伺服系统的组成及含义 3
1.2.3减速器的简介 4
第二章 物料分拣直线轨道车的结构设计和硬件选型 7
2.1轨道车技术要求 7
2.2硬件选配与结构示意 7
2.3系统扭矩 8
2.4减速比的确定 8
2.5伺服电机额定参数 9
2.6该物料分拣直线轨道车驱动部分构成 9
第三章 轨道车定位及误差修正 10
3.1定位与误差修正 10
3.2控制方式概述 10
3.2.1开环控制系统概述 10
3.2.2闭环控制系统概述 11
3.2.3实际要求分析 11
3.3控制器与其通信端口 12
3.4激光测距装置 12
3.5定位规则 13
3.5.1轨道车初始化 13
3.5.2运动方向和速度的确定 13
3.5.3运动流程图 13
第四章 西门子V80伺服系统 15
4.1西门子V80伺服系统简介 15
4.2西门子V80伺服系统硬件部分 15
4.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
.1西门子V80伺服驱动器 15
4.2.2西门子V80伺服电机 17
4.2.3输入输出信号连接电缆（X1） 18
4.2.4电机电源连接电缆（X20） 18
4.2.5伺服电机编码器连接电缆（X2） 18
4.2.6动力线进线电缆元件型号（X10） 19
第五章 PLC硬件接线与程序调试 21
5.1基于西门子S7200控制的V80伺服系统硬件部分 21
5.2 通过控制器PTO功能实现V80的伺服控制 22
5.3 WINCC仿真界面 25
5.4 轨道车运动程序的设计 26
5.4.1确定运动速度的程序设计 26
5.4.2确定运动方向的程序设计 26
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1课题研究背景和意义
从我国情况看，劳动密集型产业存下下列特点；在我国当前发展水平下，劳动密集型产业伴随着经济发展的全过程，且逐渐由占主导地位向非主导地位慢慢转变。据我国专家研究，美国以劳动密集型产业为主导的工业化阶段的时间大概不低于一百一十年，日本不低于八十年，我国台湾特别行政区则至少持续了40年。存在广泛性。劳动密集型产业涉及到我国第一、第二、第三产业和多种所有制经济产业，覆盖两大地域城市和乡村。
如以往，物流业、轻工业等劳动密集型产业往往对于大量的劳动力十分需要，人力成本占比高，出错率也不可避免地高，而效率不高；所以企业家们一直追求一个高效出错率低得方法。近年来，随着自动化的快速发展，工业机器人的加入使这些产业所需人力成本得到减少、效率增加，得以提高效益。不仅如此，机器人也在无人药店、无人售货店等民用领域也得到快速的发展，使人民的生活更加地便利，如下图11所示。本文主要以承载机械臂的直线轨道车为研究对象。
图11 无人药店
1.2物料分拣直线轨道车简介
1.2.1物料分拣直线轨道车轨道车定位方式简介
像物料分拣直线轨道车这一类别机械装备按照生产标准的要求，需要在所运行的轨道上，处于“稳定运动—对正泊车—需求操作”的反复运动的状态。在现实生产过程中，因为轨道车的构造较大、行走时造成的惯性大，定位精度也就随之不高，生产效率也随之不能提高。物料分拣直线轨道车运动比较频繁、运行时发生的自我振动大，导致检测会不准确，定位控制也很难得到保障，为了解决这些干扰问题，各国研究人员已经提出多种解决方法，使我们得以参考分析并加以运用。
国内最开始出现的应用是通过旋转编码器，使之安装在轨道车的轮胎上面，通过计算测量，得以用来检测车辆所运动距离。而轨道车方向的确定通过旋转编码器输出的脉冲，经过辨别进行确定，后接可逆计数器就能实现物料分拣直线轨道车绝对位置的检测。20 世纪 90 年代我国出现的一种识别方法是采用对射方式组成的红外线编码系统，它的原理是采用绝对编码，在理论上，这种测量方法不存在累积误差。由于是采用光路藕合的原理，在相对恶劣环境中，面对常见的烟雾粉尘，其会被产生干扰，因为这样，会造成较大的维护工作量，但即便如此，总体上是一个可靠实用的定位方式。
感应无线技术（Inductive wireless technology）则是西方发达资本主义国家二十世纪八十年代初出现并逐渐广泛投入使用的一项技术，目前仅几个五百强公司使用该技术，该方法主要应用于大型机车的数据交换与传递、位置检测，并通过使用计算机技术和自动化技术，是两者相辅相成，最终达到自动控制设备运行的目的。感应无线技术将无线通信与设备地址识别结合于一体，能实现大型移动设备的位置检测和与地面通讯的功能，更值得一提的是可以在恶劣的环境中正常工作，在技术指标上，这个处理方案是较好的解决方案，效果满足工业需要并令人满意。但这种方案的最大劣势是技术标准复杂，使用成本较高。
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