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成一定大小的旋转磁场以产生启动转矩。

单相异步电动机因有反转转矩，与相同容量的三相异步电机比较，具有励磁电流大、功率因数低、过载能力小、效率也比较低等缺点。但因其结构简单、使用方便，使数瓦至三百瓦左右的小功率电机得以广泛采用。

K12CM图4.7 电容分组式单相异步电动机原理图

1— 工作绕组；2—起动绕组 K—离心式开关；C—电容器

单相交流电动机的变频调速与三相交流电动机的变频调速不同，将单相220V输入、三相输出的变频器的三个输出端子（U、V、W），接任意两端。输出单相变频调速电源在输出端上串上一个足够电感量的电感，用于隔离电动机电容对变频器的危害作用（同时对变频器的高载波率起到一定的滤波作用），并保护电动机电容，此电路只适用于小功率单相电容运转式和罩极式电动机，不适用于带离心开关的单相电动机。另外，变频器的输出电压和电动机的输出电压相匹配，变频器要留有足够的容量（应比电动机的使用功率大三倍）。串联的电感要有足够的电感量和通过电流的流量，电感的磁性材料应与变频器的载波率相匹配。

根据控制系统的性能指标要求，单相异步电动机选用许昌万通电机制造有限

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公司生产的YY7112型电机，额定功率250W，额定电流1.73A，效率67，功率因数0.92，额定转速2800，堵转电流10A，堵转转矩额定转矩0.35，最大转矩额定转矩1.6。

变频器和单相电容式运转电动机的接线如图4.8所示。

变频调速器运行电容R S U V W单相电容式运转电动机AC220

图4.8 变频器与单相电容式运转电动机的接线图

3.5 堆垛机货叉控制系统设计

步进电动机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。步进电机定子的各相绕组按照一定的顺序通电、断电，从而带动转子按既定的方向一步一步转动固定的角度，这个角度被称为“步距角”，通常用?表示。步进电机的转子上均匀的分布着许多小齿，相邻的两个小齿的中心线间的角度称为齿距角

?(??360?转动齿数)。对于m相n拍的步进电机来说，则转子走过了n个步距

角?，所以步距角

???n?360??转子步数?n?

（2-1）

本文选用的S7-226型PLC可以通过Q0.0和Q0.1两个输出端输出脉冲串

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（PTO）和脉宽调制（PWM）。本文选用PTO控制方式，所以PLC的输出端Q0.0用做高频脉冲输出端，电机选用森创两相混合式电动机42BYG，步距角为

??1.8?整步?0.9?半步?,该电机使用配套的SH-20403两相混合式步进电动机细分

驱动器。图4.9是步进电动机和驱动器的接线图。

二相混合式步进电动机驱动器的特点是：恒流控制，极低的电源损耗，极高的开关频率，驱动电流和细分数可由拨码开关设定，并具有半流锁定功能，脱机控制功能，所有输入信号与功率放大部分光电隔离。

24VDC公共端1K1K脉冲信号PLC货叉方向改变信号42BYG步进电机MSH-20403驱动器A+A-B+B-

图4.9步进电机和驱动器接线图

3.6 安全检测传感器的应用

（1）货架占有情况检测

自动化仓库需要知道货物是否存放在货架，或者货物在货架的位置信息。以

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免造成误动作，损伤机械。入库操作时，当堆垛机到达目标位置时，先检测货位是否有货物，若没有货物，则进行伸叉作业，否则发出信号使堆垛机动作停止；出库时，若检测出相应货位无货物，则发出信号致堆垛机动作停止。本文采用漫反射型的光电传感器可以感知货物在货架的存在或者位置。

（2）货物突出货架检测

货物存放在货架上，可能由于异常的情况导致货物突出货架的情况。这些突出的货物可能妨碍堆垛机垂直方向的运行，导致货架或堆垛机的损害。在堆垛机垂直轨道上顶端安装长距离光电传感器可以监视货物突出，一旦有突出，向上位机报警，控制系统发出信号致堆垛机停止运行。

3.7 元器件的选型

主要的元器件的选择如下表3.5所示。

表3.5 元器件使用表

名称 PLC

代号符号 PLC

个数 1

规格符号 S7-200

备注

CPU226，AC/DC继电器

输出

16路数字输入

4模拟量输入、1模拟量输出

线圈电压220V 2K

整定电流80-104A 额定电压380V额定电流20-100A LED显示，220V

扩展模块1 扩展模块2

1 2

EM221 EM235

接触器 电阻 限流保护器 熔断器

KM R FR FU

3 2 1 4

CJ20-100

JRS4-140365d RLS1-100

指示灯 HL 5 AD16-22G

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