基于PLC的立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【范文僅...

1、摘 要隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,自動化立體倉庫必然會在各行各業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。自動化立體倉庫是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分，是一種多層存放貨物的高架倉庫系統(tǒng)，由自動控制與管理系統(tǒng)、高位貨架、巷道堆垛機(jī)、自動入庫、自動出庫、計(jì)算機(jī)管理控制系統(tǒng)以及其他輔助設(shè)備組成。本倉庫模型控制系統(tǒng)是根據(jù)自動化立體倉庫運(yùn)行的基本原理而設(shè)計(jì)的。在整個控制系統(tǒng)中以三菱FX2N系列PLC作為核心控制元件，專用鍵盤作為人機(jī)接口部件，控制步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動一個有三自由度的倉庫模型在高強(qiáng)度導(dǎo)軌上做三維運(yùn)動。以步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)輸出的脈沖數(shù)為基礎(chǔ)，通過鍵盤對每個倉位予以地址編碼，通過PLC對命令鍵盤進(jìn)行掃描并得到相應(yīng)的倉位號，當(dāng)PL

2、C接收到來自鍵盤的輸入命令后，便輸出對應(yīng)倉位的脈沖數(shù)，經(jīng)過驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一定的角度，進(jìn)而控制傳動部件絲杠旋轉(zhuǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，以完成貨物的存取功能。另外，為了保證整個控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，我們還采用了限位開關(guān)對其進(jìn)行限位保護(hù)。 本文首先對該課題的可行性及課題實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值進(jìn)行了介紹；其次對該系統(tǒng)的硬件組成、結(jié)構(gòu)、原理進(jìn)行了闡述和分析；再次對本控制系統(tǒng)的核心軟件進(jìn)行了編寫，論文中即有梯形圖又有相應(yīng)的語句表；最后對設(shè)計(jì)本課題所學(xué)到的知識和結(jié)論進(jìn)行歸納和總結(jié)，并對本論文有待完善的地方進(jìn)行扼要的說明。 關(guān)鍵字：立體倉庫 可編程控制器（PLC） 步進(jìn)電機(jī) 物流管理 目 錄

3、1.緒論41.1本課題設(shè)計(jì)的背景41.2 本課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容51.3本課題設(shè)計(jì)的目的和意義52.系統(tǒng)控制方案的確定62.1自動化立體倉庫的概述62.2采用PLC控制立體倉庫的優(yōu)點(diǎn)72.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟72.4 系統(tǒng)控制方案82.5立體倉庫技術(shù)參數(shù)的確定103.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)103.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)103.2可編程控制器(PLC)的選型113.2.1 PLC概述113.2.2 PLC的選型123.3步進(jìn)電機(jī)的選擇143.3.1 步進(jìn)電機(jī)的原理143.3.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇143.4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的選擇173.5傳感器的選擇193.6微動開關(guān)的選擇213.7 PLC輸入輸出分配表213.8 電

4、氣原理圖的設(shè)計(jì)224系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì)234.1 PLC梯形圖概述234.2 三菱編程軟件的特點(diǎn)244.3 系統(tǒng)流程圖254.4梯形圖的設(shè)計(jì)275.系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論275.1梯形圖程序的下載（傳送）275.2程序運(yùn)行過程記錄285.3結(jié)論29附錄I PLC設(shè)計(jì)的梯形圖30參考文獻(xiàn)40 ·引言可編程控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC。它是20世紀(jì)70年代以來，在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。由于它具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，國外已廣泛應(yīng)用于自動化控制的各個領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生

5、產(chǎn)自動化的支柱產(chǎn)品。近年來，國內(nèi)在PLC技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用方面發(fā)展很快，除有許多從國外引進(jìn)的設(shè)備、自動化生產(chǎn)線外，國產(chǎn)的機(jī)床設(shè)備已越來越多地采用PLC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制系統(tǒng)。與繼電接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；占位空間比繼電接觸器控制系統(tǒng)??；價(jià)格上能與繼電接觸器控制系統(tǒng)競爭；易于在現(xiàn)場變更程序；便于使用、維護(hù)、維修；能直接推動電磁閥、接觸器與于之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央執(zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等自動化立體倉庫也稱立庫，是在不直接進(jìn)行人工參與的情況下自動地存儲和取出物料的系統(tǒng)。它是采用高層貨架存儲貨物，用專門的倉儲作業(yè)設(shè)備進(jìn)行貨物出入庫作業(yè)的倉庫。與傳統(tǒng)繼電器接觸

6、裝置相比，PLC 具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)代意義上的立體倉庫，是物流機(jī)械和計(jì)算機(jī)技術(shù)地完美結(jié)合，倉庫作業(yè)全部實(shí)現(xiàn)自動化.1.緒論1.1本課題設(shè)計(jì)的背景立體倉庫一般是指采用幾層、十幾層乃至幾十層高的貨架儲存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行貨物入庫和出庫作業(yè)的倉庫。由于這類倉庫能充分利用空間儲存貨物，故常形象地將其稱為“立體倉庫”。 立體倉庫的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。50年代初，美國出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉庫；50年代末60年代初出現(xiàn)了司機(jī)操作的巷道式堆垛起重機(jī)立體倉庫；1963年美國率先在高架倉庫中采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，建立了第一座計(jì)算機(jī)控

7、制的立體倉庫。此后，自動化立體倉庫在美國和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專門的學(xué)科。60年代中期，日本開始興建立體倉庫，并且發(fā)展速度越來越快，成為當(dāng)今世界上擁有自動化立體倉庫最多的國家之一。 我國對立體倉庫及其物料搬運(yùn)設(shè)備的研制開始并不晚，1963年研制成第一臺橋式堆垛起重機(jī)（機(jī)械部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所），1973年開始研制我國第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動化立體倉庫（高15米，機(jī)械部起重所負(fù)責(zé)），該庫1980年投入運(yùn)行。到目前為止，我國自動化立體倉庫數(shù)量已超過200座。立體倉庫由于具有很高的空間利用率、很強(qiáng)的入出庫能力、采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制管理而利于企業(yè)實(shí)施現(xiàn)代化管理等特點(diǎn)，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不

8、可缺少的倉儲技術(shù)，越來越受到企業(yè)的重視。 自動化倉庫應(yīng)用范圍很廣，幾乎遍布所有行業(yè)。在我國，自動化倉庫應(yīng)用的行業(yè)主要有機(jī)械、冶金、化工、航空航天、電子、醫(yī)藥、食品加工、煙草、印刷、配送中心、機(jī)場、港口等。 1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制書世界第一臺可編程控制器，并成功地應(yīng)用在美國（GM）的生產(chǎn)線上。但當(dāng)時只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程邏輯控制期，簡稱PLC（programmable logic controller）。70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，使PLC從開關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過程控制域，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，故稱為可編程控制器，簡稱P

9、C（programmable controller）.但由于PC容易與個人計(jì)算機(jī)（programmable computer）相混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程器的縮寫。1985年國際電工委員會（IEC）對PLC的定義如下：可編程控制器是一種進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，是專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制器，它采用了可以編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程。PLC是繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，所以它在數(shù)學(xué)處理、順序控制方面具有一定優(yōu)勢。繼電器在控制系統(tǒng)中主要起兩種作用：（1）邏輯

10、運(yùn)算（2）弱電控制強(qiáng)電。PLC是集自動控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，已躍居工業(yè)自動化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位?？删幊炭刂破?，簡稱PLC。它在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一中新型工業(yè)控制設(shè)備。 具有1.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 2.設(shè)計(jì)、安裝容易，維護(hù)工作量少 4.功能強(qiáng)、通用性好 5.開發(fā)周期短，成功率高 6.體積小，重量輕、功耗底等特點(diǎn)。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動化控制的各個領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的支柱產(chǎn)品。與繼電接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；占位空間比繼電接觸器控制系統(tǒng)??；價(jià)格上能與繼電接觸器控制系統(tǒng)競爭；易于在現(xiàn)場變更程序

11、；便于使用、維護(hù)、維修；能直接推動電磁閥、觸器與于之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央執(zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。因此，進(jìn)行立體倉庫的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以推動機(jī)械手行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究的價(jià)值。1.2 本課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容課題的主要任務(wù)是基于三菱FX2N系列PLC的立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。倉位的主體框架除包括十二個庫位外，還配有一個物品入口位和一個出口位，并在這十二個庫位的底部均設(shè)置有檢測開關(guān)，若庫內(nèi)有物品，則壓制相應(yīng)的檢測開關(guān)使之閉合，若無物品，則相應(yīng)的檢測開關(guān)斷開。1.3本課題設(shè)計(jì)的目的和意義傳統(tǒng)條件下的庫房管理作業(yè)，主要依據(jù)人工裝卸

12、，特別是對于一些大型物資，不僅工作效率低，浪費(fèi)大量的人力、物力，存在較大的安全隱患，同時還占據(jù)大量的庫房面積。立體庫的投入使用，徹底解決了這一難題.自動化立體倉庫可以產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。它通過高層貨架存儲，使存儲區(qū)大幅度地向高空發(fā)展，提高了空間利用率；自動化立體倉庫采用層積式存放，結(jié)合計(jì)算機(jī)管理，可以很容易實(shí)現(xiàn)先入先出，防止貨物的自然老化、變質(zhì)和損壞；通過自動存取系統(tǒng)(AS/RS),加快了運(yùn)行和處理速度，提高了勞動生產(chǎn)率，降低操作人員的勞動強(qiáng)度；采用自動化技術(shù)后，還能較好地適應(yīng)黑暗、低溫、污染、有毒和易爆等特殊場合的物品存儲需要；計(jì)算機(jī)控制能夠始終準(zhǔn)確無誤地對各種信息進(jìn)行存儲和管理，

13、減少了貨物處理和信息處理過程中的差錯；同時借助于計(jì)算機(jī)管理還能有效地利用倉庫存儲能力，便于清點(diǎn)和盤庫，合理減少庫存，加快資金周轉(zhuǎn)，節(jié)約流動資金，從而提高倉庫的管理水平。自動化倉庫的信息系統(tǒng)可以與企業(yè)的生產(chǎn)信息系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理的自動化。同時，由于使用自動化倉庫，促進(jìn)企業(yè)的科學(xué)管理，減少了浪費(fèi)，保證均衡生產(chǎn)，也提高了操作人員素質(zhì)和管理人員的水平。2.系統(tǒng)控制方案的確定2.1自動化立體倉庫的概述自動化立體倉庫是指在不直接進(jìn)行人工處理的情況下, 自動地完成物品倉儲和取出的系統(tǒng), 它以高層立體貨架為主體, 以成套搬運(yùn)設(shè)備為基礎(chǔ), 是集自動控制技術(shù)、通信技

14、術(shù)、機(jī)電技術(shù)于一體的高效率、大容量存儲機(jī)構(gòu)。自動化立體倉庫的出現(xiàn), 實(shí)現(xiàn)了倉庫功能從單純保管型向綜合流通型的轉(zhuǎn)變。用PLC控制的自動化立體倉庫達(dá)到倉儲技術(shù)的全面自動化。自動化立體庫基本由以下部分組成: 高層貨架:用于存儲貨物的鋼結(jié)構(gòu)。目前主要有焊接式貨架和組合式貨架兩種基本形式。 托盤（貨箱）：用于承載貨物的器具，亦稱工位器具。 巷道堆垛機(jī):用于自動存取貨物的設(shè)備。按結(jié)構(gòu)形式分為單立柱和雙立柱兩種基本形式；按服務(wù)方式分為直道、彎道和轉(zhuǎn)移車三種基本形式。 輸送機(jī)系統(tǒng):立體庫的主要外圍設(shè)備，負(fù)責(zé)將貨物運(yùn)送到堆垛機(jī)或從堆垛機(jī)將貨物移走。輸送機(jī)種類非常多，常見的有輥道輸送機(jī)，鏈條輸送機(jī)，升降

15、臺，分配車，提升機(jī)機(jī)，皮帶機(jī)等。 AGV系統(tǒng):即自動導(dǎo)向小車。根據(jù)其導(dǎo)向方式分為感應(yīng)式導(dǎo)向小車和激光導(dǎo)向小車。 自動控制系統(tǒng):驅(qū)動自動化立體庫系統(tǒng)各設(shè)備的自動控制系統(tǒng)。目前以采用現(xiàn)場總線方式為控制模式為主。 庫存信息管理系統(tǒng):亦稱中央計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。是全自動化立體庫系統(tǒng)的核心。目前典型的自動化立體庫系統(tǒng)均采用大型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（如ORACLE，SYBASE等）構(gòu)筑典型的客戶機(jī)/服務(wù)器體系，可以與其他系統(tǒng)（如ERP系統(tǒng)等）聯(lián)網(wǎng)或集成。2.2采用PLC控制立體倉庫的優(yōu)點(diǎn)1、低成本 利用電力線上網(wǎng)，最大的優(yōu)點(diǎn)就是成本低。由于利用電力線上網(wǎng)，直接使用現(xiàn)有電力網(wǎng)就可以實(shí)現(xiàn)通信，而不需要另外鋪設(shè)電話線、光電

16、纜等，大大地減少了在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上的投資。2、范圍廣 無所不在的電力線網(wǎng)絡(luò)也是這種技術(shù)的優(yōu)勢。電力線是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，它的規(guī)模之大，是其他任何網(wǎng)絡(luò)無法比擬的。因?yàn)榧壹叶加须娏€，由此，運(yùn)營商就可以輕松地把這種網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)滲透到每一個家庭.因此，這一技術(shù)一旦進(jìn)入商業(yè)化階段，將會促進(jìn)電信市場的變革，并給互聯(lián)網(wǎng)普及帶來極大的發(fā)展空間。 3、高 速 利用電力線上網(wǎng)能夠提供高速傳輸。德國最大的電力設(shè)備生產(chǎn)商RWE承諾，運(yùn)用他們的電力線上網(wǎng)技術(shù)，其速度要比ISDN拔號上網(wǎng)快30多倍, 比ADSL更快！足以支持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上的各種應(yīng)用。更高速率的PLC產(chǎn)品正在研制之中。 4、便 捷 不管在家里的哪個角落,只要連接到房

17、間內(nèi)的任何電源插座上，就可立即擁有PLC帶來的高速網(wǎng)絡(luò)享受!5、永遠(yuǎn)在線 PLC屬于"即插即用"，不用煩瑣的撥號過程，接入電源就等于接入網(wǎng)絡(luò)！6、結(jié)構(gòu)靈活 通過PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)Internet接入，可以靈活擴(kuò)展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率。目前還未有效解決電力線信號通過變壓器的技術(shù)，因此，電力線通信設(shè)備都是集中在220V線路變壓器的用戶端。7、家庭數(shù)字化 PLC技術(shù)能夠通過電力線將整個家庭的電器與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)為一體，在室內(nèi)的設(shè)備之間構(gòu)筑起可自由交換信息的局域網(wǎng)，使人們能夠通過網(wǎng)絡(luò)來控制自己家里的電器設(shè)備。2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟，如下圖2-1

18、所示：在立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要要考慮以下幾點(diǎn)：1.深入了解和分析立體倉庫的工藝條件和控制要求。2.確定I/O設(shè)備。根據(jù)立體倉庫控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。3.根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類型。4.分配I/O點(diǎn)，分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。5.設(shè)計(jì)立體倉庫系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖程序，這是整個立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。6.將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。7. 立體倉庫整體調(diào)試，在PLC軟硬件設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題要

19、逐一排除，直至調(diào)試成功。圖2-1立體倉庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟2.4 系統(tǒng)控制方案德馬物流公司需要裝一立體倉庫十二個倉庫位、有物品出入口位與輸出口位，各倉位能自檢，其動作示意圖(2)所示。立體倉庫的結(jié)構(gòu)示意圖見下圖2-2所示:自動堆垛機(jī)堆垛機(jī)伸叉稱重儀供步進(jìn)機(jī)驅(qū)動模塊行走步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊升降步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊堆垛機(jī)電源直流開頭電源直流開頭電源四層三列立體庫緊停按鈕 緊停 叉中 聯(lián)動 單動 手動 復(fù)位 功能 伸叉 升降 行走 線位 聯(lián)動 自動堆垛機(jī)動作指示燈堆垛機(jī)控制PLC:Fx-2n-80mr反射式傳感器圖2-2立體倉庫結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)某一物流公司對立體倉庫的具體要求，本課題所設(shè)計(jì)的立體倉庫具有以下功能

20、：1、堆垛機(jī)（機(jī)械手）要有三個自由度，即：前進(jìn)、后退；上、下；左、右；2、堆垛機(jī)的運(yùn)動由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動；3、堆垛機(jī)前進(jìn)（或后退）運(yùn)動和上（或下）運(yùn)動可同時進(jìn)行；4、堆垛機(jī)前進(jìn)、后退和上、下運(yùn)動時必須有超限位保護(hù)；5、每個倉位必須有檢測裝置（微動開關(guān)），當(dāng)操作有誤時發(fā)出錯誤報(bào)警信號；6、當(dāng)按完倉位號后，沒按入或取前，可以按取消鍵進(jìn)行取消該操作。7、整個電氣控制系統(tǒng)必須設(shè)置急停按鈕，以防發(fā)生意外。2.5立體倉庫技術(shù)參數(shù)的確定立體倉表2-1立體倉庫具體參數(shù)出/入貨柜臺最重物品20Kg每個倉位的高度45CM倉位的上下距離05CM倉位的平行距05CM倉位的體積4M3可編程控制器（PLC）電源24V DC堆

21、垛機(jī)電源220V AC,50Hz3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)來控制立體倉庫的運(yùn)動的方式。能快速的對輸入信號做出反應(yīng)控制立體倉庫，便于檢修。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。啟 動手動/自動取 出送 進(jìn)取 消急 停1號 倉 庫 鍵12號倉 庫 鍵檢 驗(yàn)0號 倉 庫檢 驗(yàn)12號倉 庫前進(jìn)限制后退限制后退超過向上限制向下限制向下超過前時限制取出限制取出超過前 進(jìn)后 退向 上向 下送 進(jìn)取 出顯 示 取 出顯 示 送 進(jìn)顯 示 操 作 錯 誤顯 示1號倉 庫顯 示12號倉 庫PLC圖3-1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.2可編程控制器(PLC)的選型3.2.1 PLC概述可編程控

22、制器，英文稱Programmable Controller，簡稱PLC，本課題中用PLC作為它的簡稱。PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計(jì)算機(jī)。它通過運(yùn)行存儲在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物理過程去實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的控制。PLC基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換時，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過程一般不考慮的。而PLC則要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時性，以及信息的實(shí)際使用。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題,入出信息變換及可靠的物理實(shí)現(xiàn)

23、，可以說是PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩個基本要點(diǎn)。PLC可以通過它的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電控制裝置多的多、強(qiáng)的多。PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本的功能：邏輯處理功能；數(shù)據(jù)運(yùn)算功能；準(zhǔn)確定時功能；高速計(jì)數(shù)功能；中斷處理（可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)外中斷）功能；程序與數(shù)據(jù)存儲功能；聯(lián)網(wǎng)通信功能；自檢測、自診斷功能?？梢哉f，凡普通小型計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的功能，PLC幾乎也都可以做到。像PLC這樣。集豐富功能于一身，是別的電控器所沒有的，更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無法比擬的。豐富的功能為PLC的廣泛應(yīng)用提供了可能，同時，也為自動

24、門行業(yè)的遠(yuǎn)程化、信息化及智能化創(chuàng)造了條件。3.2.2 PLC的選型在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。1輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時，還需

25、根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。根據(jù)估算的方法故本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入40點(diǎn)，輸出21點(diǎn)。2存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為

26、一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的PLC內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲5000條梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。3控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的自動門控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。（1）控制功能PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。（2）編程功能離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)

27、場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123），同時，還應(yīng)支持多

28、種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。（3）診斷功能PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。4機(jī)型的選擇(1)PLC的類型FX2系列可編程控制器主機(jī)分為16、24、32、64、80、128點(diǎn)六檔，還有各種輸入和輸出擴(kuò)展單元，這樣在增加I/O點(diǎn)數(shù)時，不必改變機(jī)型，可以通過擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)，降低了經(jīng)濟(jì)

29、投入。本課題設(shè)計(jì)的立體倉庫控制系統(tǒng)有輸入信號40個，輸出信號21個。其中，外部輸入元件包括：檢測元件、按鈕、取、送、急停、限位開關(guān)、超限位保護(hù)等等；輸出有三個步進(jìn)電機(jī)的正反向、動作指示、錯誤顯示等等。按照上述配置，所選I/O點(diǎn)不得低于61點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，所選I/O點(diǎn)為80點(diǎn)。因此我所選型號為FX2N-80MR。（2）經(jīng)濟(jì)性的考慮選擇PLC時，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時，應(yīng)同時考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對價(jià)格有直接影響。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能

30、范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應(yīng)充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。本課題所設(shè)計(jì)的立體倉庫屬于小型控制系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性的考慮因此選擇整體型PLC。根據(jù)我組設(shè)計(jì)的立體倉庫其輸入點(diǎn)數(shù)為40點(diǎn)、輸出電數(shù)為21點(diǎn)，所以選擇三菱FX2N-80MR。3.3步進(jìn)電機(jī)的選擇3.3.1 步進(jìn)電機(jī)的原理步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行電動機(jī)，當(dāng)系統(tǒng)將一個電脈沖信號加到步進(jìn)電機(jī)定子繞組時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)一步，當(dāng)電脈沖按某一相序加到電動機(jī)時，轉(zhuǎn)子沿某一方向轉(zhuǎn)動的步數(shù)等于電脈沖個數(shù)。因此，改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械位移的大小；改變輸入脈沖的通電相序，就能控制步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械位移的方向，實(shí)現(xiàn)位置

31、的控制。當(dāng)電脈沖按某一相序連續(xù)加到步進(jìn)電動機(jī)時，轉(zhuǎn)子以正比于電脈沖頻率的轉(zhuǎn)速沿某一方向旋轉(zhuǎn)。因此，改變電脈沖的頻率大小和通電相序，就能控制步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)寬廣范圍內(nèi)速度的無級平滑控制。步進(jìn)電動機(jī)的這種控制功能，是其它電動機(jī)無法替代的。步進(jìn)電動機(jī)可分為磁阻式、永磁式和混合式，步進(jìn)電動機(jī)的相數(shù)可分為：單相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多種。增加相數(shù)能提高步進(jìn)電動機(jī)的性能，但電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動電源就會復(fù)雜，成本就會增加，應(yīng)按需要合理選用。3.3.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇（1）、步進(jìn)電動機(jī)的特點(diǎn)、步進(jìn)電動機(jī)是一種作為控制用的特種電機(jī)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度(稱為“步距角”)一步一步運(yùn)行的

32、，其特點(diǎn)是沒有積累誤差(精度為100)，所以廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。、步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比、步距值不容易因?yàn)殡姎狻⒇?fù)載、環(huán)境條件的變化而改變,使用開環(huán)控制(或半閉環(huán)控制)就能進(jìn)行良好的定位控制。、起制動、正反轉(zhuǎn)、變速等控制方便。、價(jià)格便宜,可靠性高。、步進(jìn)電動機(jī)的主要缺點(diǎn)是效率較低,并且需要配上適當(dāng)?shù)尿?qū)動電源。、步進(jìn)電動機(jī)帶負(fù)載慣性的能力不強(qiáng),在使用時既要注意負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小,又要注意負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量的大小,只有當(dāng)兩者選取在合適的范圍時,電機(jī)才能獲的滿意的運(yùn)行性能。、由于存在失步和共振，因此步進(jìn)電機(jī)的加減速的方法根據(jù)利用狀態(tài)的不同而復(fù)雜多變。（2）、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成與交直流

33、電動機(jī)不同，僅僅接上供電電源，步進(jìn)電機(jī)不會運(yùn)行的。為了驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)，必須由一個決定電動機(jī)速度和旋轉(zhuǎn)角度的脈沖發(fā)生器（在該立體倉庫控制系統(tǒng)中采用PLC作脈沖發(fā)生器進(jìn)行位置控制）、一個使電動機(jī)繞組電流按規(guī)定次序通斷的脈沖分配器、一個保證電動機(jī)正常運(yùn)行的功率放大器，以及一個直流功率電源等組成一個驅(qū)動系統(tǒng)，如圖3-2所示。圖3-2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的組成（3）、步進(jìn)電動機(jī)的選擇計(jì)算在選擇步進(jìn)電動機(jī)時首先考慮的是步進(jìn)電動機(jī)的類型選擇，其次才是具體的品種選擇，在該立體倉庫控制系統(tǒng)中要求步進(jìn)電動機(jī)電壓低、電流小、有定位轉(zhuǎn)矩和使用螺栓機(jī)構(gòu)的定位裝置，確定步進(jìn)電動機(jī)采用2相8拍混合式步進(jìn)電機(jī)；在進(jìn)行步進(jìn)電動機(jī)

34、的品種選擇時，要綜合考慮速比i、軸向力F、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、額定轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行頻率，以確定步進(jìn)電機(jī)的具體規(guī)格和控制裝置。由于我們使用螺栓機(jī)構(gòu)的定位裝置，已知條件和要求條件為：移動部分總重 M=25kg 外力 Fa=4kg.cm磨擦系數(shù) =0.04螺栓機(jī)構(gòu)的效率 =O. 9螺栓軸徑 =1.2cm螺栓長 =42cm螺距 P=3mm分辨率 L=0.01mm移動距離 =0.0075mm/步速度 V=2mmin 計(jì)算： 設(shè)擬選用2相、1.8°步距角的HB型電動機(jī)速比(設(shè)使用直接驅(qū)動方式)i=m×/(360×L)=2×1.8(360×O.01)=1軸向力F=Fa+M=

35、4+0.04×25=5kg.cm負(fù)載轉(zhuǎn)矩=F×P(2 )+(××)/2 =5×0.3(2 ×3.14×0.9)+ (0.3×1.67× 0.3)/(2 ×3.14)=0.289kg.cm 螺栓的慣量 =（×××）/32=（3.14×7.9××42×）/32=0.0675kg.移動體的慣量=M×=25×=0.0571 kg. 負(fù)載慣量為=+=0.0675+0.00571=0.1246kg.根據(jù)以上計(jì)算可以初步

36、選定步進(jìn)電動機(jī)，其慣量為=0.03 kg.，空載起動頻率=3000H。由要求的速度可求出運(yùn)行的頻率：f=VL=2000(60×0.01)=3333HZ可知需要加減速的驅(qū)動方式。齒輪比：G=360°/L=0.0075 ×360°/ (1.8°×0.01)=150換算到電機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為T=G×L(+F)/ 2 =150×0.01×(0.289+5)/(6.28×0.9) =1.40 kg.cm對首次設(shè)計(jì)的裝置來講，所選用的電動機(jī)通常留有23倍的余量，所以電機(jī)轉(zhuǎn)矩=3T=3×1.40=4.

37、2 kg.cm =0.41N.M根據(jù)以上的計(jì)算，在該立體倉庫控制系統(tǒng)中的步進(jìn)電動機(jī)采用北京斯達(dá)特機(jī)電科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的2相8拍混合式步進(jìn)電機(jī)，它的主要特點(diǎn)：體積小，具有較高的起動和運(yùn)行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點(diǎn)。型號：42BYGHl01。電氣原理圖如圖3-3所示?？旖泳€插頭：紅色表示A相，藍(lán)色表示B相；如果發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向不對時可以將A相或B相中的兩條線對調(diào)。 圖3-3步進(jìn)電機(jī)的出線圈表3-1步進(jìn)電機(jī)的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)電機(jī)型號相數(shù)步距角相電流驅(qū)動電壓額定轉(zhuǎn)矩重量42BYGH10121.801.7ADC24V0.44N·M0.24kg3.4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的選擇 (1)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的選擇

38、步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行要有一電子裝置進(jìn)行驅(qū)動，這種裝置就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，或者說：控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。所有型號驅(qū)動器的輸入信號都相同，共有三路信號，它們是：步進(jìn)脈沖信號CP、方向電平信號DIR、脫機(jī)信號FREE(此端為低電平有效，這時電機(jī)處于無力矩狀態(tài)；此端為高電平或懸空不接時，此功能無效，電機(jī)可正常運(yùn)行)。它們在驅(qū)動器內(nèi)部的接口電路都相同，見下圖。OPTO端為三路信號的公共端，三路輸入信號在驅(qū)動器內(nèi)部接成共陽方式，所以O(shè)PTO端須接外部系統(tǒng)的VCC，如果VCC是+5

39、V則可直接接入；如果VCC不是+5V則須外部另加限流電阻R，保證給驅(qū)動器內(nèi)部光耦提供8-1 5mA的驅(qū)動電流，參見圖3-4和圖3-5。在該立體倉庫中由于FP0提供的電平為24V，而輸入部分的電平為5V，所以須外部另加1.8K的限流電阻R。 圖3-4 輸入信號接口電路 圖3-5 外接限流電阻R步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的輸出信號有兩種:、初相位信號：驅(qū)動器每次上電后將使步進(jìn)電機(jī)起始在一個固定的相位上，這就是初相位。初相位信號是指步進(jìn)電機(jī)每次運(yùn)行到初相位期間，此信號就輸出為高電平，否則為低電平。此信號和控制系統(tǒng)配合使田，可產(chǎn)生相位記憶功能，其接口見圖3-6。 圖3-6 初相位信號接口電路、報(bào)警輸出信號：每臺驅(qū)

40、動器都有多種保護(hù)措施(如：過壓、過流、過溫等)。當(dāng)保護(hù)發(fā)生時，驅(qū)動器進(jìn)入脫機(jī)狀態(tài)使電機(jī)失電，但這時控制系統(tǒng)可能尚未知曉。如要通知系統(tǒng)，就要用到報(bào)警輸出信號。此信號占兩個接線端子，此兩端為一繼電器的常開點(diǎn)，報(bào)警時觸點(diǎn)立即閉合。驅(qū)動器正常時，觸點(diǎn)為常開狀態(tài)。觸點(diǎn)規(guī)格：DC24V1A或AC11OVO3A。一般來說，對于兩相四根線電機(jī)，可以直接和驅(qū)動器相連，如圖3-7所示。 圖3-7 電機(jī)與驅(qū)動器接線圖所以我采用SH系列步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器，型號為SH-2H057。主要由電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分組成。SH-2H057步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器采用鑄鋁結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)主要用于小功率驅(qū)動器,這種結(jié)構(gòu)為封閉的超

41、小型結(jié)構(gòu)，本身不帶風(fēng)機(jī)，其外殼即為散熱體，所以使用時要將其固定在較厚、較大的金屬板上或較厚的機(jī)柜內(nèi)，接觸面之間要涂上導(dǎo)熱硅脂，在其旁邊加一個風(fēng)機(jī)也是一種較好的散熱辦法。此步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為：表3-2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù) 驅(qū)動器型號 相數(shù) 類別細(xì)分?jǐn)?shù)通過撥位開關(guān)設(shè)定 最大 相電流 開關(guān)設(shè)定 工作電源SH-2H057二相或四相混合式二相八拍3.0A一組直流DC(24V-40V) (2)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器接線示意圖見圖3-8 圖3-8 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器接線示意圖3.5傳感器的選擇在該立體倉庫中采用歐姆龍EE-SPY402凹槽型、反射型接插件式傳

42、感器作貨物檢測，它是日本歐姆龍公司的產(chǎn)品，采用能抗周圍外來光干擾的變調(diào)光式；采用變調(diào)光式，與直流光式比，不易受外來光干擾的影響；電源電壓為DC5-24V的大量程電壓輸出型；帶有容易調(diào)整的光軸標(biāo)識；帶有便于調(diào)整，動作確認(rèn)的入光顯示燈；反射式傳感器的時間圖和輸出回路圖如圖3-9所示。圖3-9 反射式傳感器的時間圖和輸出回路圖它有三根連接線(紅、藍(lán)、黑)，紅色接電源的正極、黑色接電源的負(fù)極、藍(lán)色為輸出信號，當(dāng)與擋塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。需要注意檢測距離不要離傳感器太近，否則傳感器不能動作；連接是采用接插件方式，千萬不要對端子(讀出頭)進(jìn)行焊接。此傳感器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為:表3-3傳感器

43、的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)型 號EE-SPY402形 狀立式檢測方式反射型檢測距離5mm(反射率90 15×15mm)應(yīng)差距離0.2mm(檢測距離3mm,橫方向)光源(發(fā)光波長)GaAs紅外發(fā)光二級管(940nm)顯示燈入光時燈亮 (紅)電源電壓DC524V±10 脈動(p-p)5以下 消耗電流平均值15mA以上50mA以下  控制輸出NPN電壓輸出負(fù)載電源電壓DC524V負(fù)載電流80mA以下殘留電壓1.0以下(負(fù)載電流80mA時 )殘留電壓0.4以下(負(fù)載電流10mA時 ) 應(yīng)答頻率100HZ使用環(huán)境照度受光面照度 白熾燈 太陽光：各

44、3，000x以下環(huán)境溫度動作時：-10+55°C 保存時-25+65°C(不結(jié)冰)環(huán)境濕度動作時：585RH 保存時-595RH (不結(jié)露) 耐久振動1055HZ 上下振幅1.5mm XYZ各方向2h耐久沖擊500m/ X、Y、Z各方向三次 保護(hù)構(gòu)造IEC規(guī)格 IP50 連接方式接插件式 (不可進(jìn)行軟釬焊) 質(zhì)量約2.6 g 外殼材質(zhì)聚碳酸酯(PC)3.6微動開關(guān)的選擇在該立體倉庫控制系統(tǒng)中共有13個倉位（四層十二個倉位加0號倉位）分別采用13只微動開關(guān)作為貨物檢測，當(dāng)有貨物時相應(yīng)開關(guān)動作，其信號對應(yīng)PLC的輸入點(diǎn)是X22-X36；另外為保險(xiǎn)起見，在X軸的左限位和Y軸的下限

45、位處還分別加裝了1只微動開關(guān)作限位保護(hù)，以確保立體倉庫在程序出錯時不損壞；微動開關(guān)原理圖如圖3-10所示。圖3-10 微動開關(guān)原理圖3.7 PLC輸入輸出分配表根據(jù)本課題PLC輸入輸出的控制要求，得出PLC輸入輸出I/O分配，如表3-4所示。表3-4 PLC輸入輸出I/O分配X0啟 動X24檢驗(yàn)2號倉庫Y0前 進(jìn)X1手動/自動X25檢驗(yàn)3號倉庫Y1后 退X2取 出X26檢驗(yàn)4號倉庫Y2向 上X3送 進(jìn)X27檢驗(yàn)5號倉庫Y3向 下X4取 消X30檢驗(yàn)6號倉庫Y4送 進(jìn)X5急 停X31檢驗(yàn)7號倉庫Y5取 出X61號倉庫的鍵X32檢驗(yàn)8號倉庫Y6顯示取出X72號倉庫的鍵X33檢驗(yàn)9號倉庫Y7顯示送進(jìn)

46、X103號倉庫的鍵X34檢驗(yàn)10號倉庫Y10顯示操作錯誤X114號倉庫的鍵X35檢驗(yàn)11號倉庫Y11顯示1號倉庫X125號倉庫的鍵X36檢驗(yàn)12號倉庫Y12顯示2號倉庫X136號倉庫的鍵X37前進(jìn)限制Y13顯示3號倉庫X147號倉庫的鍵X40后退限制Y14顯示4號倉庫X158號倉庫的鍵X41后退超過Y15顯示5號倉庫X169號倉庫的鍵X42向上限制Y16顯示6號倉庫X1710號倉庫的鍵X43向下限制Y17顯示7號倉庫X2011號倉庫的鍵X44向下超過Y20顯示8號倉庫X2112號倉庫的鍵X45前時限制Y21顯示9號倉庫X22檢驗(yàn)0號倉庫X46取出限制Y22顯示10號倉庫X23檢驗(yàn)1號倉庫X47

47、取出超過Y23顯示11號倉庫Y24顯示12號倉庫 3.8 電氣原理圖的設(shè)計(jì)根據(jù)立體倉庫的課題設(shè)計(jì)要求，得出如下圖3-11電氣原理圖。指示燈Dc24vCP步進(jìn)脈沖DIR方向電平OPTO公共陽端PLC FX2N-80MRX0 X5 X.2 X.3X4 X37 X40X41 X42 X43 X44X45 X46 X47 X6X21 X22X36 X1 COM COM Y6 Y7 Y10 Y11Y24 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5SB1SB3SB2SB4SB5限制開關(guān)微動開關(guān)SB6SB21急停SB0啟動手動/自動步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器圖3-11電氣原理圖4系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì)4.1 PLC梯形圖概述梯形圖是

48、使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器），每一軟繼電器與PLC存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應(yīng)。該存儲單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲單元為“0”狀態(tài)，對

49、應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按其精度可分為12bit、14bit、16bit等；按信號類型可分為電流型(4-20mA,0-20mA)、電壓型(0-10V,0-5V,-10-10V)等。除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線(Bus bar)，。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線（左母線

50、和右母線）之間有一個左正右負(fù)的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動。右母線可以不畫出。根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進(jìn)行的。解算的結(jié)果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來進(jìn)行的。PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入

51、（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按其精度可分為12bit、14bit、16bit等；按信號類型可分為電流型(4-20mA,0-20mA)、電壓型(0-10V,0-5V,-10-10V)等。除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。4.2 三菱編程軟件的特點(diǎn)本設(shè)計(jì)的梯形圖編程是運(yùn)用三菱公司的GX Developer 7.0編程軟件完成的。1、制作程序2、對可編程控制器CPU的寫入/讀出3、監(jiān)視功能，監(jiān)視功能包括回

52、路監(jiān)視，軟元件同時監(jiān)視，軟元件登陸監(jiān)視機(jī)能。此功能對于自動門的控制系統(tǒng)在查找故障的時候是非常重要的。4、模擬調(diào)試功能，把制作好的可編程控制器程序模擬寫入可編程控制器的CPU內(nèi)，測試此程序能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。次功能對于在完成自動門程序的時候進(jìn)行程序的檢查是很重要的。5、PC診斷功能，因?yàn)闀姮F(xiàn)在的錯誤狀態(tài)或是故障履歷表示出來，可以在短時間內(nèi)恢復(fù)作業(yè)。對于自動門系統(tǒng)以后的故障查找是很重要的一項(xiàng)功能。GX Developer 7.0軟件的特長：1、軟件的共通化GX Developer能夠制作Q系列，QnA系列，A系列（包括運(yùn)動控制（SCPU）,FX系列的數(shù)據(jù),能夠轉(zhuǎn)換成GPPQ,GPPA格式的文檔。此外，

53、選擇FX系列情況下，還能變換成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。2、利用Windows的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升，能夠?qū)xcel,Word等作成的說明數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制，粘貼，并有效利用。3、程序的標(biāo)準(zhǔn)化(1) 標(biāo)號編程用標(biāo)號編程制作可編程控制器程序的話，就不需要認(rèn)識軟元件的號碼而能夠根據(jù)標(biāo)示制作成標(biāo)準(zhǔn)程序。用標(biāo)號編程做成的程序能夠依據(jù)匯編從而作為實(shí)際的程序來使用。(2) 功能塊FB是以提高順序程序的開發(fā)效率為目的而開發(fā)的一種功能。把開發(fā)順序程序時反復(fù)使用的順序程序回路塊零件化，使得順序程序的開發(fā)變得容易。 此外，零件化后，能夠防止將其運(yùn)用到別的順序程序時的順序輸入錯誤。(3) 宏只要在任意的回路模式上加上名字（宏定義名）登錄（宏登錄）到文檔，然后輸入簡單的命令就能夠讀出登錄過的回路模式，變更軟元件就能夠靈活利用了。4、能夠簡單設(shè)定和其他站點(diǎn)的鏈接由于連接對象的指定被圖形化而構(gòu)筑成復(fù)雜的系統(tǒng)的情況下也能夠簡單的設(shè)定。4.3 系統(tǒng)流程圖根據(jù)系