本科機電系統(tǒng)設計.

1、機電系統(tǒng)綜合設計報告物料分揀及倉儲控制系統(tǒng)的設計院系名稱： 機械與儲運工程學院 專業(yè)班級： 機械10-3班 學生姓名： 任鵬飛 學號： 2010052320 同組學生姓名： 潘宇軒 學號： 2010052319 指導教師： 吳 世德 完成日期 2014年 4 月 4 日摘 要隨著工業(yè)自動化的發(fā)展和完善，人類對PLC控制技術的應用也越來越廣泛。本次機電系統(tǒng)綜合設計所研究的PLC控制下的物料分揀和倉儲控制系統(tǒng)在物流行業(yè)已經得到很大普及，其主要功能是用來進行物料的運輸、分配以及倉儲管理。相較于其他的控制方式，PLC控制器具有更高的效率和更簡便靈活的設計方式，滿足現在的經濟要求和技術要求。本課題設計所

2、采用的是松下PLC控制器對履帶變頻器、機械手和運貨小車進行控制，通過識別物料的材料和顏色確定物料的存放倉位，并盡可能的提高系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和準確性。物料分揀的履帶變頻器控制履帶轉速進而使履帶可同時運輸2個物塊，其上的電感、電容和顏色傳感器可識別物塊并利用PLC-LINK傳給倉儲系統(tǒng)的PLC，使之確定物塊倉儲位置。關鍵字：物料分揀;倉儲控制；松下PLCAbstractAlong with the industrial automation development and the consummation, the humanity more and more is also widespre

3、ad to the PLC control technology application.This mechanical and electrical system synthesis design studies under the PLC control material sort and the warehousing control system already obtained in the physical distribution profession is very greatly popular, its main function was uses for to carry

4、 on the material the transportation, the assignment as well as the warehousing management.Compares in other control mode, the PLC controller has a higher efficiency and the simpler nimble design way, satisfies present the economical request and the specification. What this topic design uses is Matus

5、hita the PLC controller to the caterpillar band frequency changer, the manipulator and transports freight the car to carry on the control, through the recognition material material and the color determination material depositing shipping space, and as far as possible enhances the system the rapidity

6、, the stability and the accuracy.The material sort caterpillar band frequency changer control caterpillar band rotational speed then causes the caterpillar band to be possible simultaneously to transport 2 blocks, the above inductance, the electric capacity and the color sensor may distinguish the b

7、lock and pass to the warehousing system using PLC-LINK PLC, causes it determination block warehousing position.Key words: Material sort; Warehousing control; Matushita PLC目錄摘 要1第1章 設計任務41.1 設計任務介紹及目的意義41.1.1 貨物分揀系統(tǒng)41.1.2 小車送貨倉儲系統(tǒng)41.1.3 物流、倉儲綜合設計4第2章 設計總體方案62.1 設計基本依據62.2 設計工作原理62.3 總體方案的確定6第3章 電氣原理設

8、計93.1 電氣系統(tǒng)的基本組成93.2 電氣系統(tǒng)的設計10第4章 程序設計124.1 軟件完成的主要內容124.2 程序設計技術134.3 程序設計說明134.3.1 材料分揀小系統(tǒng)設計134.3.2平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)設計174.3.3 PLC通信控制184.3.4 倉滿報警及保護控制194.3.5 暫?？刂?9第5章 結論215.1 設計總結215.2 展望，寄語：22附錄A 機電系統(tǒng)設計日志23附錄B 答辯記錄24附錄A 機電系統(tǒng)設計日志附錄B 答辯記錄25第1章 設計任務1.1 設計任務介紹及目的意義1.1.1 貨物分揀系統(tǒng)實驗臺提供了六種材質顏色各不相同的模擬貨物，分別為：黃色鋁、黃色鐵、

9、黃色塑料、藍色鋁、藍色鐵和藍色塑料。為了將這六種不同的貨物完全分開，實驗臺還提供了三種用于區(qū)分不同材質貨物的傳感器，既顏色開關、電容開關、電感開關（各種傳感器的詳細介紹請參見實驗臺說明），根據不同的邏輯組合可以將六種貨物全部分開。通過氣動推手，以及貨槽內的光電檢測開關來設計貨物搬運動作。貨物推到履帶上以后，履帶能夠帶動貨物一次通過幾個傳感器，到達光電限位開關后，履帶停止轉動。等到貨物到位后，氣動抓手下降抓住貨物后，旋轉180度等待運貨小車到位后，下降放下貨物，然后回到原來位置，等待下一個貨物到位。此過程可以循環(huán)進行，前提是貨槽中有貨物。1.1.2 小車送貨倉儲系統(tǒng)小車的運行是通過步進電機驅動的

10、，而步進電機的旋轉是由PLC高速計數器的脈沖輸出功能提供脈沖。因此我們首先必須了解PLC高速計數器的脈沖輸出功能的各種使用方法（詳情請見FP使用說明）。小車的手動控制時應該使用JOG方式，而小車子送完貨自動返回時應該使用原點返回方式。步進電機的使用請參閱實驗臺說明書。使用高速計數器脈沖輸出方式之前，需要設置PLC系統(tǒng)寄存器。在編程軟件的環(huán)境下，點擊菜單欄中的選項=PLC系統(tǒng)寄存器設置=高速計數器，將使用的高速計數器通道選擇為不使用高速計數器。為了能夠使小車自動記錄倉庫1-8的位置，這里提出了示教的思想，也就是通過手動的方式使小車運行到想要的位置，然后通過撥動開關來記錄到達此位置時所發(fā)的脈沖數，

11、通過這樣一次示教后，以后系統(tǒng)就能夠識別這個位置了。1.1.3 物流、倉儲綜合設計將前一設計中的貨物分揀系統(tǒng)中分揀得到的結果，通過兩臺PLC之間的通訊傳遞到另外一臺PLC，做好貨物的入庫準備。拓展設計一的功能，使得小車能夠將六種不同的貨物分別送往不同的倉位。安全、可靠；每一模塊動作都是可控的（手動實時停止），盡可能是受狀態(tài)控制（具有相應的輸入控制和輸出狀態(tài)信息）。高效運行；每一環(huán)節(jié)盡可能的高速運行，以提高系統(tǒng)自動化運行時工作效率。系統(tǒng)的各位置的配置信息可以掉電保存和設置。第2章 設計總體方案2.1 設計基本依據TVT-2000G機電氣一體化訓練裝置是一套融合實驗、實訓及綜合開發(fā)的新型培訓系統(tǒng)，整

12、個設計過程模擬了物流中不同貨物的分揀功能以及平面?zhèn)}庫的分類存儲功能。該系統(tǒng)采用兩臺松下PLC作為主控制器，含有網絡接口可組成PLC網絡，所有傳感器、執(zhí)行器接口開放，便于自行開發(fā)。是集PLC、傳感器、變頻調速、步進電機、氣動原件等技術的綜合應用培訓系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由（1）控制單元、（2）材料分揀小系統(tǒng)、（3）平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)、（4）接口單元、左邊的啟動裝置以及右面的變頻調速裝置組成。主要部件包括：電源模塊、接口模板、2臺松下PLC、傳送帶、電容傳感器、電感傳感器、顏色傳感器、光電傳感器、變頻器、三相交流異步電機、步進電機、旋轉編碼器、井式出料塔、氣動推料機構、旋轉機械手臂、行程開關等組成。2.2

13、設計工作原理依據設計任務可將該功能分為三個相對獨立的模塊進行設計，分別命名為物流分揀、倉儲以及網絡通訊功能。其中通訊功能又可融合于物料分揀或倉儲之中故實際分為倉儲和物料分揀兩大功能。其中物料分揀功能包括1.通過控制變頻器控制履帶的變速和輸出計數脈沖。2.通過順序控制或時序法控制機械手動作3.通過對計數脈沖的數量以及物料在一定脈沖下所走的路程計算得出柱塞推貨的時間間隔，從而實現履帶上同時有兩個物塊。4.通過物料分揀這一部分的電感、電容和顏色識別功能利用緩存原理和PLC-PLC通訊實現物塊識別倉儲功能包括1.記憶1倉、8倉和接貨位從而對1-8倉定位.2.依據物料分揀傳遞的物塊信息將特定物塊放入特定

14、倉。3.出現某一倉滿報警時將該倉物塊放入7倉。4.7倉倉滿時將物塊放入8倉。5.8倉倉滿時系統(tǒng)停止動作。2.3 總體方案的確定（1） 平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)設計上電后一秒鐘小車自動回到軌道的最右端（后面稱之為原點），隨后通過接口面板上的撥動開關能夠手動控制小車左行或者右行，以此來確定1-8號倉位的位置，當處于示教狀態(tài)時，可以對首尾倉示教，其它倉位置通過計算得到。當示教開關關閉時處于演示狀態(tài)，小車走向相應的倉位，停留三秒后自動返回原點，等待下一次送貨信號的到來。（2） 材料分揀小系統(tǒng)設計打開變頻器總開關，通過氣動推手，貨物推到履帶上，履帶能夠帶動貨物一次通過幾個傳感器，到達光電限位開關后，氣動抓手下降抓

15、住貨物后，旋轉180度等待運貨小車到位后，下降放下貨物，然后回到原來位置，等待下一個貨物到位。此過程是循環(huán)過程，前提是貨槽中有貨物。同時，根據傳送帶的位置反饋，利用寄存器的緩沖存儲和分段位置控制，可以連續(xù)傳送分揀兩個物料，以此來提高系統(tǒng)的運行分揀效率。（3） PLC通訊設計接收區(qū)發(fā)送區(qū)發(fā)送區(qū)接收區(qū) (PLC1) (PLC2)平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)（PLC1）及材料分揀小系統(tǒng)（PLC2）由兩個PLC之間的PC-LINK功能通過鏈接繼電器以及鏈接寄存器實現信息交換。當傳感器（PLC2）檢測到物料信息時，通過通信功能，傳到PLC1中，PLC1對傳感器信息進行存儲，當機械手將物料下方后，小車準確地將物料送到指

16、定倉位。（4） 倉滿保護設計當某一倉物料滿時，小車將物料運送到7號倉位，當7號倉位滿時，小車將物料送到8號倉位，當8號倉位滿時，系統(tǒng)停止。（5） 狀態(tài)反饋控制設計在材料分揀小系統(tǒng)中，物料在履帶上傳送過程中，通過編碼器記錄物料所在處的脈沖，以此將物料位置反饋給系統(tǒng)，系統(tǒng)通過比較物料當前位置與目標位的距離來控制物料的傳送速度。（6） 手動暫停設計按下暫停開關，小車停在當前位置，機械手停止動作，履帶停止，等該暫停開關復位后，小車、機械手、履帶繼續(xù)原來的動作。第3章 電氣原理設計3.1 電氣系統(tǒng)的基本組成電氣系統(tǒng)地基本組成:TVT-2000G是一套融合實驗、實訓及綜合開發(fā)的新型培訓系統(tǒng)，該系統(tǒng)工業(yè)元器

17、件，所有傳感器、執(zhí)行器接口開放，系統(tǒng)內部含有網絡接口可組成PLC網絡，是包含PLC、傳感器、變頻器、變頻調速、步進電機、氣動等技術的綜合應用培訓系統(tǒng)。該系統(tǒng)的結構方框圖如下所示，主要由控制單元、材料分揀小系統(tǒng)、平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)、接口單元等組成?？刂茊卧呻娫茨K、2臺PLC組成。電源單元選用開關電源，主要作用是為系統(tǒng)提供直流24V的電源。系統(tǒng)選用2臺PLC主要是用于分別控制平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)和材料分揀小系統(tǒng)，然后通過PLC網絡實現PLC之間的相互通訊，完成系統(tǒng)的統(tǒng)一動作。PLC之間的網絡根據PLC的機型特點，可分別選用PPI、PC-LINK、C-Net等網絡方式。材料分揀小系統(tǒng)由傳送帶、傳感器組、變

18、頻器、交流電機、旋轉編碼器、井式出料塔、氣動推料機構等組成。其中變頻器、旋轉編碼器、交流電機與PLC組成帶位置反饋的速度控制系統(tǒng)。傳感器組由電容傳感器、電感傳感器、顏色傳感器、光電傳感器組成，可以識別貨物的顏色、材質、數量等屬性。平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)由步進電機及其驅動器、氣動機械手、平面庫、直線導軌、氣動入庫機構等組成。通過控制氣動入庫機構在直線導軌上的位移，實現不同貨物進入到不同的倉位。3.2 電氣系統(tǒng)的設計依據所要實現的功能物料分揀部分的輸入輸出可初步確定如表3.1表3.1物料分揀輸入輸出表輸入接口輸出接口X0旋轉編碼器SA相脈沖輸入Y0送料柱輸入接口輸出接口X1有貨檢測傳感器Y1變頻器啟動信號

19、X2復位輸出Y1變頻器PWM端X4推到位傳感器Y4計數器復位X5變頻器啟動信號Y5機械手夾緊X6貨到位傳感器Y6機械手升降X7停止+復位Y7機械手旋轉XC暫停停止鍵XD顏色傳感器XE電容傳感器XF電感傳感器將高速計數器的ch0設定為加計數器輸出（X0）、復位輸出（X2）其功能包括1.機械手動作貨到位和小車回到接貨位為觸發(fā)訊號。2.履帶在X5觸發(fā)和有貨情況下運行輸出計數脈沖。3.送料柱以一定脈沖結隔觸發(fā)推貨經計算以130-140個計數脈沖間隔為宜。4.緩存功能記憶物料電感、電容和顏色訊號并通過網絡通訊傳遞給倉儲系統(tǒng)。5.無貨時履帶停止。6.暫停功能。依據所要實現的功能倉儲系統(tǒng)的輸入輸出初步定如表

20、3.2表3.2倉儲系統(tǒng)輸入輸出表輸入接口輸出接口X2起點位置Y0脈沖X4左行Y1方向X5右行Y5推料氣缸X61倉滿X72倉滿X83倉滿X94倉滿XA5倉滿XB6倉滿XC7倉滿XD8倉滿XE回原點XF示教X2為plc內定的起點位置輸入端口不可改。高速計數器的ch0設為不講X0設為高速計數器。第4章 程序設計4.1 軟件完成的主要內容(1) 系統(tǒng)上電復位功能：利用繼電器R9013（初始脈沖繼電器ON）和F171指令的組合實現開機自動返回原點的功能，當小車碰到原點限位開關后，X2閉合，定時器開始定時，小車延時0.1秒返回接貨點。(2) 示教模塊的實現，定位及動作控制首先按下示教開關X0，啟動示教功能

21、，接著通過手動左、右行開關X4、X5控制小車運動，確保小車能準確定位倉庫位置，在這里采用F172指令實現小車的手動控制。將脈沖計數器DT90044中的脈沖數直接寫入到到保持寄存器中，實現接貨點位置的記錄。當小車運動到1號倉時，再讀DT90044中的脈沖數，存儲1號倉庫位置脈沖，到達8號倉庫時，按下開關進行同樣操作。因為各個倉庫之間是等間距的，所以只示教首尾倉庫即可，其余倉庫位置采用計算的方法實現。先利用F27指令計算出首尾倉庫位置脈沖數的差值，然后用F32除法指令計算倉庫位置間距，再利用F22加法指令，依次計算出其余倉庫的位置。(3) 程序主流控制把貨物放入井式出料塔中，出料塔的下方有傳感器X

22、1，傳感器檢測到貨物后，按下啟動開關X5觸發(fā)變頻器啟動，同時觸發(fā)出料塔下方的推料柱，將其中一個貨物推到傳送帶上，三相異步電機在變頻器的控制下能夠實現速度的調節(jié)。在傳送帶的上方，有用于檢測貨物材質、顏色的顏色傳感器、電容傳感器和電感傳感器。傳感器將信息記錄下來并傳給送貨小車，告訴小車該貨物屬于哪個倉庫。貨物到位后，位于機械手下方的貨到位傳感器動作。此時機械手完成對貨物的搬運，且只有當小車位于接貨位置時，機械手才能將貨物下放到小車上，否則，機械手將在接貨點的上方保持不動，同時變頻器停止工作，直到小車回到接貨點為止。當機械手放下貨物時，小車開始運動，同時機械手返回原位，觸發(fā)推料柱繼續(xù)送貨，小車則將貨

23、物送到相應的倉庫門口，然后用氣缸將貨物推到倉庫中，停留0.5秒后，小車自動返回接貨點，等待下一貨物到來。當其中某一倉庫貨滿時，整個系統(tǒng)停止動作，按下復位開關，系統(tǒng)又繼續(xù)運行，運送其余倉庫的貨物。(4) 外部控制功能用開關X0作為示教啟動信號， XF為示教演示開關。PLC2側的XC為系統(tǒng)暫停鍵,可以手動控制隨時暫停。4.2 程序設計技術依據松下PLC編程手冊、FP使用說明書以及PI原理、循環(huán)控制原理和順序控制原理進行編程首先進行運動分解平面?zhèn)}儲系統(tǒng)和物料分揀系統(tǒng)的各個運動分為履帶運動，推料柱運動，機械手運動，小車運動四個部分。而小車運動又可以分為開機回原點運動，示教運動，指定倉運動，推料運動以及

24、推料后返回接貨位運動。機械手運動也可進一步分解這里就不一一贅述了。根據系統(tǒng)對穩(wěn)快準的要求可將其設計成閉環(huán)系統(tǒng)，保證穩(wěn)定性。4.3 程序設計說明4.3.1 材料分揀小系統(tǒng)設計（1） 氣動推桿控制氣動推桿的功能是將物料推出貨槽。本組設計使氣動推桿在履帶運行后自動運行（當檢測道有貨信號）。利用編碼器記錄所走過的脈沖數，當脈沖數為130并且貨槽有貨時，自動推桿，同時從X2輸出計數器清零信號到Y4（事先將高速計數器的CH0設為加計數器輸入X0，復位輸出X2）。貨槽內的有貨傳感器X1可以檢測貨槽是否有貨，推到位傳感器X4可以檢測氣動推桿是否把貨物推到位。本實驗中利用PLC2的Y0控制推桿動作。每一次的推桿

25、動作只有當推到位后才縮回，防止連續(xù)推貨的故障。當脈沖數達到180而沒有貨是氣動推桿不再推貨。（2） 高速段閉環(huán)控制高速段的閉環(huán)控制，其目的在于控制物料在接近控制點前減速運行，精確控制物料到達指定的位置。由于變頻器自身有加減速時間，并且考慮到履帶的打滑問題，為了精確控制物料到指定位置，本小組在高速段對其進行閉環(huán)控制，使履帶能精確地在脈沖數為100時，其速度減至占空比40%。推貨出槽時占空比加速到90%，這時暫時變頻器加速時間忽略，因為并不影響小車的加速過程，利用函數V=5X+400，X為當前位置距脈沖100位置的脈沖之差，即在整個高速過程中脈沖之差從100減少至零，V從900減小至400，以此來

26、精確到位。也就是說在高速段履帶的運行過程中有一個減速過程。其中，每隔0.2s位置信息轉換成速度信息，利用了R901B，即周期為0.2s的時鐘脈沖。其運行曲線如圖4.1所示。同時，不管哪個時候，只有物料到達“貨到位”位置，履帶停止運行。平穩(wěn)運行速度低速運行接近點tv圖4.1（3） 貨物分揀控制貨物分揀的主要功能是通過傳感器檢測不同的物料，將物料信息給運貨小車系統(tǒng)，以此將物料分類歸倉。實驗臺提供了六種材質顏色各不相同的模擬貨物，為了將這六種不同的貨物完全分開，實驗臺還提供了三種用于區(qū)分不同材質貨物的傳感器，即顏色傳感器、電容傳感器、電感傳感器，根據不同的邏輯組合可以將八種貨物全部分開。對于本實驗的

27、六種貨物，通過實驗中的傳感器檢測，可以得出表4.1。表4.1 物料的檢測信息顏色傳感器電容傳感器電感傳感器黃色塑料貨物（A）黃色鐵質貨物（B）黃色鋁質貨物（C）藍色塑料貨物（D）藍色鋁質貨物（E）藍色鐵質貨物（F）由上表可以看出，每個物料的特征是不同的，因此可以分類放入6個倉庫。本小組針對于這一方面的設計為：當物料1通過三個傳感器，此時該物料的檢測信息通過PLC間的通信從PLC2傳到PLC1，并存儲在繼電器L60、L61、L62（置位set存儲）。當履帶運行到達脈沖數為140的位置時，將L60、L61、L62的存儲信息轉存到L90、L91、L92，該位置同時觸發(fā)氣動推桿動作，當氣動推桿推到位，

28、繼電器L60、L61、L62復位，物料2在履帶上運動（因為氣動推桿從觸發(fā)到“推到位”之間有個推的時間，故可以實現這個過程）。當物料1到“貨到位”位置，L90、L91、L92的存儲信息轉移至L80、L81、L82，觸發(fā)之后的一系列動作，而L90、L91、L92延遲后復位。輸入與輸出對于材料分揀小系統(tǒng)，其輸入信號為：推到位信號X4其輸出信號為：1.傳感器信息L10、L11、L122.貨到位信號L493.脈沖140位置L154.暫停L38（4） 機械手控制機械手的功能主要在于將物料從履帶轉移到運貨小車上。機械手的控制受到“貨到位”傳感器及小車是否回到“接貨位”的影響。機械手的動作包括：下降、夾取、上

29、升、旋轉、下降、放開、上升、旋轉、停止，有些動作可以同時進行，如上升和旋轉的動作，這樣可以提高機械手的效率。但考慮到時序法相對于順序法更加精煉所以在時序控制中都是分開進行的。機械手的整個動作是利用延時來銜接的，即動作1延時觸發(fā)動作2，其延時時間需要充分考慮氣壓傳動的時間，通過合理調整定時器時間，使機械手動作流暢。當機械手旋轉到接貨位時，通過判斷小車是否回到接貨位，來決定是否執(zhí)行“下放”動作。如果小車還沒有回到接貨位，則機械手夾持物料等待，直到小車回到接貨位，機械手下放物料，之后機械手復位，等待下一個物料的到來。同時，考慮到倉滿報警時履帶繼續(xù)運行，機械手繼續(xù)夾持物料，本小組利用“貨到位”傳感器控

30、制開關X6，X6通過定時器不斷觸發(fā)一個繼電器R55（使R55處于ON、OFF、ON），即R55不斷傳遞信號給機械手，防止出現貨到位后機械手不下降的故障。輸入與輸出對于機械手，輸入信號為：1.貨到位X62.小車回到接貨位L63.暫停XC（5） 變頻器設置變頻器的主要功能是通過改變頻率來改變電機轉速，以此來改變履帶運行速度。同時變頻器控制電機的啟停。本小組通過參閱實驗臺說明中的2000G 機電氣一體化說明書(松下），熟悉了VF0型變頻器的接線方式。對變頻器的設置：P08設置5，P09設置0，P15設置150。將PLC2中的Y1接變頻器的5端子，將PLC2的Y1接入變頻器的9端子。同時，單獨設置一個

31、開關接到8端子上，主要用于特殊情況下手動控制變頻器頻率。通過控制PWM信號的占空比來進行頻率控制，以此完成履帶的變速過程。本設計中PWM信號是從Y3輸出，所以程序中的F173指令中的n為k2。（同一高速端口脈沖計數器和PWM功能不能同時使用），F173的控制命令中使用K13，即頻率1KHz，周期為1ms，占空比為K0到K999（0.0%99.9%）。（6） 履帶運行狀態(tài)控制履帶的運行狀態(tài)主要是是加減速的過程控制。其目的是實現：推貨時，履帶低速運行，保證推貨到位；物料運送過程中高速運行；在接近控制點前減速；到位后停止。實驗初期，編碼器的SA端會不斷的向外輸出脈沖，通過X0端口PLC2中的高速計數

32、器會不斷的記錄SA發(fā)出的脈沖數，記錄的數值存儲在特殊寄存器DT90044中。通過實驗，本小組發(fā)現，從貨物被推出到“貨到位”位置，大約經歷140個脈沖數，為了能在高速段更好運行，本小組設置高速段的脈沖數為0-100，而低速段的脈沖數從100-140，在脈沖數為130時，用于觸發(fā)氣動推桿動作，當氣動推桿推到位后X2使DT90044清零，進入下一個循環(huán)。同時，在物料到達“貨到位”位置時，為了便于機械手動作及防治“堵塞”現象，履帶停止運行。4.3.2平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)設計（7） 上電復位及初始化控制上電時可以小車自動返回原點，計數器清零。本小組利用F171指令對小車進行上電返回原點控制，設置H1126使小

33、車上電后不管在任何位置（極限位置除外），都能向原點方向移動，到原點位置后，小車停止，計數器DT90044清零，原點位置即為脈沖零點，定為坐標原點。同時，必須注意，原點位置的開關需要連接X2或者X5，否則無法實現在原點位置停止。繼電器R9013是程序運行后第一個掃描周期為ON，之后都為OFF，這樣可以很好地控制小車在開機時返回原點，其他時間無自動回原點現象。同時PLC的home指令可以很好的得到實現。回原點后可是小車返回預先存入的接貨位。（8） 示教控制PLC1中高速計數器的脈沖控制步進電機，步進電機驅動小車的運行。示教的目的在于讓PLC存儲特定的脈沖，即存儲特定的位置信息。利用左行開關X4和右

34、行開關X5，可以手動控制小車左右移動，精確地定位倉位。根據DT90044中的脈沖數可以確定接貨位、1倉位、8倉位距離原點所需要行走的脈沖數而其他倉位可通過計算得出?？梢杂涗浗迂浳?、1倉位、8倉位，這三個倉位存儲在斷電保存寄存器DT32730、DT32732、DT32736中，這樣就不需要每次都示教。將1倉位，8倉位和接貨位的位置事先求出并寫入寄存器中從而實現自動示教，節(jié)省了前期準備工作。小車左行是利用JOG指令（即F172）中的H1113進行控制，小車右行通過JOG指令中的H1122進行控制，為了提高定位的精確性，速度不宜過大。（9） 小車運行至指定倉位控制邏輯過程是：小車處于接貨位，機械手下

35、放物料，之后小車運行到指定倉位。在機械手下放物料前，物料的傳感器信息已經在程序中確定（即是什么物料），該信息存儲在寄存器DT10，機械手的下放動作給小車信號，通過適當的延時控制，觸發(fā)小車運行，整個動作流暢運作。第一次運行時該信息會從DT10傳入DT20,之后從DT20傳入DT30。小車運行的指令主要是使用F171指令，通過設置H1113，初始速度800Hz，最高速度3000Hz，加速時間200ms，脈沖數為DT480，DT480存儲著當前指定位置的脈沖信息，對于不同的物料，在不同的運送過程中DT480存儲的脈沖是不同的，這是通過傳感器檢測物料來控制的。（10） 小車推料入倉控制這一過程是：小車

36、運行到指定倉位后，氣壓推料。當小車運送物料到達指定倉位，此時的DT90044和DT30相等，觸發(fā)小車推料Y5，小車推料后通過適當的延時使推桿復位，停留適當的時間后回到接貨位。為了保證及時推料，本小組還利用了R9013繼電器對其進行控制，防止沒必要的誤差產生（R9013是在小車運行時觸發(fā)，小車停止時關閉）。其中延時時間的適當選擇主要考慮到了節(jié)約時間、提高效率和保證整個動作的流暢性等方面。（11） 小車返回接貨位控制小車返回接貨位主要出現在兩種情況：示教完成后的第一次回接貨位等待接貨和從指定倉位返回接貨位。對于第一種情況，本小組利用演示開關控制來使處于原點位置的小車回接貨位等待接貨。其指令主要是F

37、171指令，設置H1126，初始速度1000Hz，最高速度3000Hz，加速時間200ms，脈沖數為接貨位相對于原點的脈沖數（絕對位置），存儲在DT100中。對于第二種情況，當小車推料完成后，通過適當的延時控制來觸發(fā)F171指令，其中F171的設置為H1113，初始速度1000Hz，最高速度3000Hz，加速時間200ms，脈沖數同樣是接貨位相對于原點的脈沖數（絕對位置），存儲在DT30中。輸入與輸出對于平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)，輸入信號為：1.示教開關XF，左行X4，右行X5 2.演示開關XF3.傳感器信息L10、L11、L12 4.貨到位L495.暫停L38輸出信號為：小車回到接貨位L64.3.3

38、PLC通信控制本次設計主要使用了PC-LINK方式，通過使用PLC系統(tǒng)的鏈接繼電器來實現兩個PLC間的通信。PC-LINK功能不是默認設置，需要進行手動設置，分別對兩個PLC系統(tǒng)寄存器進行設置，分配站點1和2，其中倉儲系統(tǒng)設為1而物料分揀系統(tǒng)設為2。設置相應的通信模式以及發(fā)送區(qū)間，既可實現兩個PLC的通信。例如，PLC1，PLC2分別設為站1、站2，在PLC1中控制L1，那么當PLC1中的L1觸發(fā)時，PLC2的L1也同時觸發(fā)，可以通過PLC2中L1來控制其他的繼電器，以實現不同的控制功能。應注意的是PLC1由于分配了站點1所以只能使用L0-LF的觸發(fā)器，而PLC2則可使用除L0-LF以外的觸發(fā)

39、器。4.3.4 倉滿報警及保護控制倉滿時，通過檢測倉滿開關是否閉合，以控制倉滿報警信號Y6是否處于ON狀態(tài)。如果小車要運動到指定倉發(fā)出倉滿報警則會通過倉滿信號的輸入端傳入PLC1使小車運動到7倉。而當7倉倉滿是小車則會運行至8倉。當8倉倉滿時系統(tǒng)暫停直至8倉恢復后系統(tǒng)繼續(xù)運行。在設計小車運動到指定倉的plc程序時可使用持續(xù)傳入的語句，使當小車確定目標并運行后的到目標倉倉滿訊號時可改變目標倉運行到7倉或8倉，從而有效的提高系統(tǒng)的安全性。4.3.5 暫?？刂茣和Ｊ菫榱藢崿F履帶、小車、機械手同時停止動作，當恢復后，履帶、小車、機械手能夠繼續(xù)進行之前的動作，實質是一個中斷的過程。當暫停開關XC觸發(fā)，首

40、先是對于履帶的暫停，通過控制變頻器啟動信號Y1的停止，來實現履帶停止運行，當恢復后，變頻器啟動信號Y1重新啟動，使履帶繼續(xù)之前的動作。其次是對于機械手的暫停，在程序中，給機械手的每個動作的<SET>及<RSET>前都加上XC開關，同時機械手的整個動作是氣壓傳動過程，當暫停開關XC觸發(fā)，機械手只能執(zhí)行完當前動作才能停止，并且，這并不影響暫停功能的實現。最后是對于小車的暫停，通過改變高速計數器控制字DT90052，停止脈沖輸出，即可實現在任意位置停止，通過恢復脈沖輸出，即可繼續(xù)之前動作。當XC觸發(fā)后通過控制L38來使H8傳入DT90052中實現暫停，而后XC恢復后L38使H

41、0傳入DT90052中即可繼續(xù)之前動作。系統(tǒng)流程圖如圖4.2變頻器啟動開始示教小車到接貨位演示小車返回原點定位接貨位、1倉和8倉并存儲小車動作推料是有貨圖4.2否小車到接貨位傳送帶、小車、機械手繼續(xù)之前動作恢復傳送帶、小車、機械手停止暫停物料“貨到位”，履帶暫停物料到脈沖130機械手動作經電感、電容和顏色檢測并傳入PLC1履帶運行送料柱推料否否否是是是是結束8倉倉滿7倉倉滿指定倉倉滿機械手下放物料第5章 結論5.1 設計總結經過了長達三周的機電系統(tǒng)課程設計，本小組完成了物流分揀及其倉儲控制的設計，實現了其基本功能，其中包括平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)、材料分揀小系統(tǒng)、PLC通信、倉滿報警及暫停、機械手控制。但是，在小車啟動后指定倉倉滿從而改變目標倉這一功能未能實現。但是實現了自動示教的創(chuàng)新。在本次課程設計中，初步了解到：構建基于參考脈沖控制的運動伺服控制系統(tǒng)，PLC高速脈沖輸出功能的使用，PLC-PLC間的通信方法，基于編碼器的速度、JOG位置控制，斷電保持型寄存器存儲倉位脈沖信息，不同物料的相