基于PLC的自動(dòng)化立體倉庫設(shè)計(jì)

1、.PAGE 221. - - . 可修編-畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題 目基于PLC的自動(dòng)化立體倉庫設(shè)計(jì) 系 院自動(dòng)化系專 業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)班 級2021級5班學(xué)生學(xué) 號指導(dǎo)教師職 稱助教二一三年六月十日.1 . 可修編-基于PLC的自動(dòng)化立體倉庫設(shè)計(jì)摘 要隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速開展,自動(dòng)化立體倉庫會(huì)在各行各業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)化立體倉庫是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成局部，是一種多層存放貨物的高架倉庫系統(tǒng)，由自動(dòng)控制、管理系統(tǒng)、高位貨架、巷道堆垛機(jī)、自動(dòng)入庫、自動(dòng)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(dòng)化立體倉庫運(yùn)行的根本原理而設(shè)計(jì)的。在整個(gè)控制系統(tǒng)中以三菱F*2N系列PL

2、C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(dòng)一個(gè)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(dòng)。以步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)輸出的脈沖數(shù)為根底，通過鍵盤對每個(gè)倉位予以地址編碼，通過PLC對命令鍵盤進(jìn)展掃描并得到相應(yīng)的倉位號，當(dāng)PLC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(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，進(jìn)而控制傳動(dòng)部件絲杠旋轉(zhuǎn)進(jìn)展準(zhǔn)確的定位，以完成貨物的存取功能。另外，為了保證整個(gè)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)展限位保護(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)展了介紹；其次對該系統(tǒng)的硬件組成、構(gòu)造、原理進(jìn)展了闡述和分析

3、；再次對本控制系統(tǒng)的核心軟件進(jìn)展了編寫，論文中既有梯形圖又有相應(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)展歸納和總結(jié)，并對本論文有待完善的地方進(jìn)展扼要的說明。 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.1 . 可修編-Based on PLC automatic stereoscopic warehouse designAbstractWith the rapid development of national economy, the automation stereoscopic warehouse will get more and more e*tensive a

4、pplication in all trades and professions. The automated warehouse is an important part of modern logistics system, elevated warehouse system for a multi-layer storage of goods, which consists of automatic control and management system, high shelves, stacking machine, automatic storage, automatic war

5、ehouse, puter control system and other au*iliary equipment. The warehouse model of the control system is designed according to the basic principle of automated warehouse operation. In the whole control system in order to Mitsubishi F*2N series PLC as the core control element, a special keyboard as t

6、he man-machine interface unit, control the stepper motor to drive a warehouse model of three degrees of freedom movement in three dimensional high strength rail. This paper first introduces the feasibility and the subject of the implementation of practical significance and value; secondly, the syste

7、m hardware position, structure, principle are described and analyzed; the core of the control system again - software has been written, the paper is a ladder diagram and the corresponding statement at the end of the table; the subject of the design knowledge and conclusions are summarized, and the p

8、erfect place to be making a brief e*planation.Key words:stereoscopic，warehouse programmable controller (PLC)，stepping motor, logistics management.1目 錄TOC o 1-3 u hHYPERLINK l _Toc348114918引言 PAGEREF _Toc348114918 h 1 HYPERLINK l _Toc348114919 第一章緒論 PAGEREF _Toc348114919 h 2HYPERLINK l _Toc3481149201

9、.1本課題設(shè)計(jì)的背景 PAGEREF _Toc348114920 h 2HYPERLINK l _Toc3481149211.2本課題設(shè)計(jì)的容 PAGEREF _Toc348114921 h 3HYPERLINK l _Toc3481149221.3本課題設(shè)計(jì)的目的和意義 PAGEREF _Toc348114922 h 3 HYPERLINK l _Toc348114923 第二章系統(tǒng)控制方案確實(shí)定 PAGEREF _Toc348114923 h 5HYPERLINK l _Toc3481149242.1自動(dòng)化立體倉庫的概述 PAGEREF _Toc348114924 h 5HYPERLINK

10、 l _Toc3481149252.2采用PLC控制立體倉庫的優(yōu)點(diǎn) PAGEREF _Toc348114925 h 6HYPERLINK l _Toc3481149262.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本步驟 PAGEREF _Toc348114926 h 6HYPERLINK l _Toc3481149272.4系統(tǒng)控制方案 PAGEREF _Toc348114927 h 6HYPERLINK l _Toc3481149282.5立體倉庫技術(shù)參數(shù)確實(shí)定 PAGEREF _Toc348114928 h 8 HYPERLINK l _Toc348114929 第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc3481

11、14929 h 9HYPERLINK l _Toc3481149303.1控制系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc348114930 h 9HYPERLINK l _Toc3481149323.2可編程控制器(PLC)的選型 PAGEREF _Toc348114932 h 10HYPERLINK l _Toc3481149333.2.1 PLC概述 PAGEREF _Toc348114933 h 10HYPERLINK l _Toc3481149343.2.2 PLC的選型 PAGEREF _Toc348114934 h 10HYPERLINK l _Toc348114935機(jī)型的選擇 PA

12、GEREF _Toc348114935 h 11HYPERLINK l _Toc3481149363.3步進(jìn)電機(jī) PAGEREF _Toc348114936 h 11HYPERLINK l _Toc348114937步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的根本組成和工作原理 PAGEREF _Toc348114937 h 11HYPERLINK l _Toc3481149383.4傳感器 PAGEREF _Toc348114938 h 12HYPERLINK l _Toc3481149393.5微動(dòng)開關(guān)的選擇 PAGEREF _Toc348114939 h 13HYPERLINK l _Toc3481149403.

13、6 PLC輸入輸出分配表 PAGEREF _Toc348114940 h 14HYPERLINK l _Toc3481149413.7電氣原理圖的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc348114941 h 15 HYPERLINK l _Toc348114942 第四章系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc348114942 h 16HYPERLINK l _Toc3481149434.1PLC梯形圖概述 PAGEREF _Toc348114943 h 16HYPERLINK l _Toc3481149444.2系統(tǒng)流程圖 PAGEREF _Toc348114944 h 17.1HYPERLIN

14、K l _Toc3481149464.3梯形圖的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc348114946 h 18 HYPERLINK l _Toc348114947 第五章系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論 PAGEREF _Toc348114947 h 19HYPERLINK l _Toc3481149485.1梯形圖程序的下載 PAGEREF _Toc348114948 h 19HYPERLINK l _Toc348114949傳輸設(shè)置 PAGEREF _Toc348114949 h 19HYPERLINK l _Toc348114950梯形圖寫入PLC PAGEREF _Toc348114950 h 19HYPE

15、RLINK l _Toc3481149515.2程序運(yùn)行過程記錄 PAGEREF _Toc348114951 h 20HYPERLINK l _Toc3481149525.3結(jié)論 PAGEREF _Toc348114952 h 21 HYPERLINK l _Toc348114953 辭 PAGEREF _Toc348114953 h 22 HYPERLINK l _Toc348114954 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc348114954 h 23HYPERLINK l _Toc348114955附錄 PLC設(shè)計(jì)的梯形圖 PAGEREF _Toc348114955 h 23.1 . 可修

16、編-引 言自動(dòng)化立體倉庫也稱立庫，是在不直接進(jìn)展人工參與的情況下自動(dòng)地存儲(chǔ)和取出物料的系統(tǒng)。它是采用高層貨架存儲(chǔ)貨物，用專門的倉儲(chǔ)作業(yè)設(shè)備進(jìn)展貨物出入庫作業(yè)的倉庫。立體倉庫是一種集信息、儲(chǔ)存、管理于一體的高技術(shù)機(jī)電一體化產(chǎn)品，隨著現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化，它將為工業(yè)、企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。以往的自動(dòng)化倉庫，大都采用PLC加計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)加控制板卡的方式進(jìn)展控制。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速開展，計(jì)算機(jī)的性能以及穩(wěn)定性的大幅度提高以及現(xiàn)場總線技術(shù)的日益成熟，一種新的控制方式軟PLC控制方式正在逐漸形成并被應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，其中就包括自動(dòng)化立體倉庫。本文中PLC對立體倉庫的控制系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)控

17、制調(diào)度、管理，完成了計(jì)算機(jī)與PLC之間或PLC與PLC之間的監(jiān)視和控制參數(shù)的傳遞，應(yīng)用了PLC通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等優(yōu)點(diǎn)，提高了立體倉庫的自動(dòng)化管理水平。并且與繼電、接觸器系統(tǒng)相比更加可靠，占位空間比繼電、接觸器控制系統(tǒng)小。經(jīng)過實(shí)踐證明，這種管理和控制構(gòu)造具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。.1 . 可修編-第一章 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(chǔ)存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)展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(chǔ)存貨物，故常形象地將其稱為“立體倉庫。立體倉庫的產(chǎn)生和開展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)

18、和技術(shù)開展的結(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)控制的立體倉庫。此后，自動(dòng)化立體倉庫在美國和歐洲得到迅速開展，并形成了專門的學(xué)科。60年代中期，日本開場興建立體倉庫，并且開展速度越來越快，成為當(dāng)今世界上擁有自動(dòng)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)備的研制開場并不晚，1963年研制成第一臺橋式堆垛起重機(jī)，1973年開場研制我國第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉庫，該庫1980年投入運(yùn)行。到目前為止，我國自動(dòng)化立體倉庫數(shù)量已超過20

19、0座。由于其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)展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)管理不可缺少的倉儲(chǔ)技術(shù)，越來越受到企業(yè)的重視。海爾集團(tuán)國際物流中心立體庫就是個(gè)很好的例子,目前經(jīng)過第三次技術(shù)革新，躍升為技術(shù)水平世界領(lǐng)先的物流中心。該立體庫高22米，全部操作采用世界上最先進(jìn)的激光導(dǎo)引無人運(yùn)輸車系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了物流的自動(dòng)化和智能化，使海爾集團(tuán)庫存資金占用從每年15億元降至6億元，杜絕了呆滯物資的產(chǎn)生。這是激光導(dǎo)引無人運(yùn)輸車向自動(dòng)巷道堆垛機(jī)運(yùn)送產(chǎn)品。高度智能化使立體倉庫僅需要28名工人就能全部控制。 自動(dòng)化倉庫應(yīng)用圍很廣，幾乎遍布所有行業(yè)。在我國，自動(dòng)化倉庫應(yīng)

20、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(shí)只能進(jìn)展邏輯運(yùn)算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLCprogrammable logic controller。70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的迅猛開展，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.1 . 可修編-程控制器，簡稱PCprogrammable controller。但由于PC容易與個(gè)人計(jì)算機(jī)programmable

21、 puter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(huì)IEC對PLC的定義如下：可編程控制器是一種進(jìn)展數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、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)開展而來，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邏輯運(yùn)算2弱電控制強(qiáng)電。PLC是集自動(dòng)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(dòng)化三大支柱PLC、ROBO

22、T、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)的根底上開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3功能強(qiáng)、通用性4開發(fā)周期短，成功率高5體積小，重量輕、功耗底等特點(diǎn)。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)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)小；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(dòng)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)展立體倉庫的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

23、，可以推動(dòng)機(jī)械手行業(yè)的開展，擴(kuò)大PLC在自動(dòng)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)的容課題的主要任務(wù)是基于三菱F*2N系列PLC的自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。倉位的主體框架除包括十二個(gè)庫位外，還配有一個(gè)物品入口位和一個(gè)出口位，并在這十二個(gè)庫位的底部均設(shè)置有檢測開關(guān)，假設(shè)庫有物品，則壓制相應(yīng)的檢測開關(guān)使之閉合，假設(shè)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，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，存在較大的平安隱患，同時(shí)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。(1)由于

24、能充分利用倉庫的垂直空間，其單位面積存儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通的單層倉庫一般是單層倉庫的4-7倍。目前，世界上最高的立體倉庫可達(dá)40多米，容量多達(dá)30萬個(gè)貨位。(2)倉庫作業(yè)全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，一方面能大大節(jié)省人力，減少勞動(dòng)力費(fèi)用的支出，另一方面能大大提高作業(yè)效率。(3)采用計(jì)算機(jī)進(jìn)展倉儲(chǔ)管理，可以方便地做到先進(jìn)先出，并可防止貨物自然老化、變質(zhì)、生銹，也能防止貨物的喪失。(4)貨位集中，便于控制與管理，特別是使用電子計(jì)算機(jī)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)的自動(dòng)控制，而且能夠進(jìn)展信息處理。(5)能更好地適應(yīng)黑暗、低溫、有毒等特殊環(huán)境的要求。例如，膠片廠把膠片卷軸存放在自動(dòng)化立體倉庫里，在完全黑暗的條件下，通過計(jì)算

25、機(jī)控制可以實(shí)現(xiàn)膠片卷軸的自動(dòng)出入庫。(6)采用托盤或貨箱存儲(chǔ)貨物，貨物的破損率顯著降低。.1第二章 系統(tǒng)控制方案確實(shí)定2.1自動(dòng)化立體倉庫的概述自動(dòng)化立體倉庫是指在不直接進(jìn)展人工處理的情況下,自動(dòng)地完成物品倉儲(chǔ)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)備為根底,是集自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)電技術(shù)于一體的高效率、大容量存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。自動(dòng)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(dòng)化立體倉庫到達(dá)倉儲(chǔ)技術(shù)的全面自動(dòng)化。自動(dòng)化立體庫根本由以下局部組成:1土建及公用工程設(shè)施庫房。庫存容量和貨架規(guī)格是庫房設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。消防系統(tǒng)。對于自動(dòng)化立體倉庫而言，由于庫房

26、規(guī)模大，存儲(chǔ)的貨物和設(shè)備較多且密度大，而倉庫的管理和操作人員較少，所以倉庫一般都采用自動(dòng)消防系統(tǒng)。照明系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)。通風(fēng)及采暖系統(tǒng)。其他設(shè)施。如排水設(shè)施、避雷接地設(shè)施和環(huán)境保護(hù)設(shè)施等。2機(jī)械設(shè)備貨架。貨箱與托盤。巷道機(jī)。周邊搬運(yùn)設(shè)備。3電氣與電子設(shè)備檢測裝置。信息識別設(shè)備?？刂蒲b置。監(jiān)控及調(diào)度設(shè)備。計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)通信設(shè)備。大屏幕顯示器。2.2采用PLC控制立體倉庫的優(yōu)點(diǎn)1構(gòu)造靈活，使用方便。2傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定，3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。4低本錢5適用面廣6可靠性強(qiáng)7抗干擾能力強(qiáng)2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本步驟立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟：1收集、研究用戶的

27、原始資料2確定自動(dòng)化立體倉庫的主要形式及相關(guān)參數(shù)3合理布置自動(dòng)化立休倉庫的總體布局及物流圖4選擇機(jī)械設(shè)備類型及相關(guān)參數(shù)5初步設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)及倉庫管理系統(tǒng)WMS的各功能模塊6仿真模擬整套系統(tǒng)2.4系統(tǒng)控制方案立體倉庫的構(gòu)造示意圖見以下圖2-1所示:987654321自動(dòng)堆垛機(jī)堆垛機(jī)伸叉稱重儀供步進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊行走步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊升降步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng) 單動(dòng) 手動(dòng) 復(fù)位 功能 伸叉 升降 行走 線位 聯(lián)動(dòng) 自動(dòng)111012堆垛機(jī)動(dòng)作指示燈堆垛機(jī)控制PLC:F*-2n-80mr反射式傳感器圖2-1 立體倉庫構(gòu)造示意圖本課題所設(shè)計(jì)的立

28、體倉庫具有以下功能：1堆垛機(jī)機(jī)械手要有三個(gè)自由度，即：前進(jìn)、后退；上、下；左、右；2堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；3堆垛機(jī)前進(jìn)或后退運(yùn)動(dòng)和上或下運(yùn)動(dòng)可同時(shí)進(jìn)展；4堆垛機(jī)前進(jìn)、后退和上、下運(yùn)動(dòng)時(shí)必須有超限位保護(hù)；5每個(gè)倉位必須有檢測裝置微動(dòng)開關(guān)，當(dāng)操作有誤時(shí)發(fā)出錯(cuò)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)展取消該操作;(7)整個(gè)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)確實(shí)定表2-1立體倉庫具體參數(shù)出/入貨柜臺最重物品20Kg每個(gè)倉位的高度45M倉位的上下距離15M倉位的平行距15M倉位的體積4M3可編程控制器PLC電源24V DC堆垛機(jī)電源220V AC,

29、50Hz.1第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1控制系統(tǒng)構(gòu)造設(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(dòng)的方式。能快速的對輸入信號做出反響控制立體倉庫，便于檢修。控制系統(tǒng)構(gòu)造圖如圖3-1所示。啟 動(dòng)手動(dòng)/自動(dòng)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(shí)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(cuò) 誤顯 示1號倉 庫顯 示12號倉 庫PLC圖3-1 控制系統(tǒng)構(gòu)造圖3.2可編程控制器(PLC)的選型3.2.1 PLC概述可編程控制器，英文稱Pro

30、grammable Controller，簡稱PLC， PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)它源于繼電器控制技術(shù)。它通過運(yùn)行存儲(chǔ)在其存中的程序，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，有大容量的存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下根本的功能：1邏輯處理功能；2數(shù)據(jù)運(yùn)算功能；3準(zhǔn)確定時(shí)功能；4高速計(jì)數(shù)功能；5中斷處理可以實(shí)現(xiàn)各種外中斷功能；6程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；7聯(lián)網(wǎng)通信功能；8自檢測、自診斷功能。3.2.2 PLC的選型在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)

31、，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(shí)，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)和圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)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2存儲(chǔ)器容量的估算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(dòng)門控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇?？刂乒δ芫幊坦δ芪宸N標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能圖SFC、

32、梯形圖LD、功能模塊圖FBD三種圖形化語言和語句表IL、構(gòu)造文本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(shí)，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。診斷功能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(shí)間。3.2.3機(jī)型的選擇結(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F*2N-80MR。3.3步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行電機(jī)，當(dāng)系統(tǒng)講一個(gè)電脈沖信號到步進(jìn)電機(jī)定子繞組時(shí)，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)一步，當(dāng)電脈沖安*一相序加到電動(dòng)機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)子沿*一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的步數(shù)等于電脈沖光個(gè)數(shù)。因此，改變輸入脈沖的數(shù)

33、目就能控制步進(jìn)電機(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)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械位移的方向，實(shí)現(xiàn)位置的控制，實(shí)現(xiàn)寬廣圍速度的無極平滑控制。步進(jìn)電機(jī)可分為磁阻式、永磁式和混合式，步進(jìn)電機(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)電機(jī)的性能，但電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造和驅(qū)動(dòng)電源就會(huì)復(fù)雜，本錢就會(huì)增加，應(yīng)按需要合理選用。本系統(tǒng)用步進(jìn)電機(jī)為42BYG250C型步進(jìn)電機(jī)，其電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為：表3-1 步進(jìn)電機(jī)電氣技術(shù)數(shù)據(jù)3.3.1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的根本組成和工作原理為了驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，必須由一個(gè)決定電動(dòng)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)

34、展位置控制、一個(gè)使電動(dòng)機(jī)繞組電流按規(guī)定次序通斷的脈沖分配器、一個(gè)保證電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行的功率放大器，以及一個(gè)直流功率電源等組成一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是把控制系統(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(gè)脈沖信號，通過驅(qū)動(dòng)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。 所以設(shè)計(jì)中采用斯達(dá)特機(jī)電科技開展生產(chǎn)的SH系列步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，SH-2H057。主要由電源輸入局部、信號輸入局部、輸出局部組成。SH-2H057步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用鑄鋁構(gòu)造，此種構(gòu)造主要用于小功率驅(qū)動(dòng)器，這種構(gòu)造為封閉的超小型構(gòu)造，本身不帶風(fēng)機(jī)，其外殼即為散熱體，所以使用時(shí)要將其固定在較

35、厚、較大的金屬板上或較厚的機(jī)柜，接觸面之間要涂上導(dǎo)熱硅脂，在棋盤邊加一個(gè)風(fēng)機(jī)也是一種較好的散熱方法。此步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為：表3-2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電氣技術(shù)數(shù)據(jù)3.4傳感器在該立體倉庫中采用歐姆龍EE-SPY402凹槽型、反射型接插件式傳感器作貨物檢測，它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(dòng)作確認(rèn)入光顯示燈；反射式傳感器的時(shí)間圖和輸出回路圖如圖3-2所示。圖3-2 反射式傳感器的時(shí)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

36、源的負(fù)極、藍(lán)色為輸出信號，當(dāng)與擋塊接近時(shí)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(dòng)作；連接是采用接插件方式，千萬不要對端子(讀出頭)進(jìn)展焊接。3.5微動(dòng)開關(guān)的選擇在該立體倉庫控制系統(tǒng)中共有13個(gè)倉位四層十二個(gè)倉位加0號倉位分別采用13只微動(dòng)開關(guān)作為貨物檢測，當(dāng)有貨物時(shí)相應(yīng)開關(guān)動(dòng)作，其信號對應(yīng)PLC的輸入點(diǎn)是*22-*36；另外為保險(xiǎn)起見，在*軸的左限位和Y軸的下限位處還分別加裝了1只微動(dòng)開關(guān)作限位保護(hù)，以確保立體倉庫在程序出錯(cuò)時(shí)不損壞；微動(dòng)開關(guān)原理圖如圖3-3所示。圖3-3 微動(dòng)開關(guān)原理圖.13.6 PLC輸入輸出分配表根據(jù)本課題PLC輸入輸出的控制要求

37、，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*0啟動(dòng)*24檢驗(yàn)2號倉庫Y0前進(jìn)*1手動(dòng)/自動(dòng)*25檢驗(yàn)3號倉庫Y1后退*2取出*26檢驗(yàn)4號倉庫Y2向上*3送進(jìn)*27檢驗(yàn)5號倉庫Y3向下*4取消*30檢驗(yàn)6號倉庫Y4送進(jìn)*5急停*31檢驗(yàn)7號倉庫Y5取出*61號倉庫的鍵*32檢驗(yàn)8號倉庫Y6顯示取出*72號倉庫的鍵*33檢驗(yàn)9號倉庫Y7顯示送進(jìn)*103號倉庫的鍵*34檢驗(yàn)10號倉庫Y10顯示操作錯(cuò)誤*114號倉庫的鍵*35檢驗(yàn)11號倉庫Y11顯示1號倉庫*125號倉庫的鍵*36檢驗(yàn)12號倉庫Y12顯示2號倉庫*136號倉庫的鍵*37前進(jìn)限制Y13顯示3號倉

38、庫*147號倉庫的鍵*40后退限制Y14顯示4號倉庫*158號倉庫的鍵*41后退超過Y15顯示5號倉庫*169號倉庫的鍵*42向上限制Y16顯示6號倉庫*1710號倉庫的鍵*43向下限制Y17顯示7號倉庫*2011號倉庫的鍵*44向下超過Y20顯示8號倉庫*2112號倉庫的鍵*45前時(shí)限制Y21顯示9號倉庫*22檢驗(yàn)0號倉庫*46取出限制Y22顯示10號倉庫*23檢驗(yàn)1號倉庫*47取出超過Y23顯示11號倉庫Y24顯示12號倉庫.13.7電氣原理圖的設(shè)計(jì)指示燈Dc24vCP步進(jìn)脈沖DIR方向電平OPTO公共陽端PLC F*2N-80MR*0 *5 *.2 *.3*4 *37 *40*41 *4

39、2 *43 *44*45 *46 *47 *6*21 *22*36 *1 Y6 Y7 Y10 Y11Y24 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5SB1SB3SB2SB4SB5限制開關(guān)微動(dòng)開關(guān)SB6SB21急停SB0啟動(dòng)手動(dòng)/自動(dòng)根據(jù)立體倉庫的課題設(shè)計(jì)要求，得出如以下圖3-4電氣原理圖。圖3-4電氣原理圖 第四章 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì)4.1PLC梯形圖概述梯形圖是通過連線把PLC指令的梯形圖符號連接在一起的連通圖，用以表達(dá)所使用的PLC指令及其前后順序，它與電氣原理圖和相似。它的連線有兩種：一為母線，另一為部橫豎線。開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器

40、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)。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)展的。PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出局部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)。

41、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DI，開關(guān)量輸出DO，模擬量輸入AI，模擬量輸出AO等模塊。4.2系統(tǒng)流程圖根據(jù)系統(tǒng)工作過程的分析得出，示意圖4-1所示堆垛機(jī)初始化(復(fù)位)詢問是否有要貨單有貨單發(fā)送貨單(貨物倉位號)堆垛機(jī)得到貨單確定貨物倉位號開場執(zhí)行貨單貨物送到頂 層 蹭層頂層倉內(nèi)有無貨物伸叉到取放貨物完成貨單記錄序號完畢YYY圖4-1系統(tǒng)流程圖4.3梯形圖的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)運(yùn)用SWOPC-F*GP/WIN-C編程軟件進(jìn)展梯形圖順控程序編寫，在編寫梯形圖的過程中遵循以下編程規(guī)則：1.每個(gè)繼電器的線圈和它的觸點(diǎn)均用同一編號，每個(gè)元件的觸點(diǎn)使用時(shí)沒有數(shù)量

42、限制。2.梯形圖每一行都是從左邊開場，線圈接在最右邊線圈右邊不允許再有觸點(diǎn)。3.線圈不能直接接在左邊母線上。4.在梯形圖中沒有真實(shí)的電流流動(dòng)，為了便于分析，假定在梯形圖中有“電流流動(dòng)，這個(gè)“電流只能在梯形圖中單方向流動(dòng)。具體梯形圖見附錄。.1第五章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論5.1梯形圖程序的下載5.1.1傳輸設(shè)置要將編制好的程序下載到PLC，必須先進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)置。先將PLC與計(jì)算機(jī)的串口互連，然后單擊在線-傳輸設(shè)置，可以進(jìn)入傳輸設(shè)置對話框，進(jìn)展F*2n PLC設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)設(shè)定，可以進(jìn)展PLC和計(jì)算機(jī)的串口通信口及通信方式的設(shè)定，可以進(jìn)展其他網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的設(shè)定，還可以實(shí)現(xiàn)通信測試。5.1.2梯形圖寫入