立體倉庫控制系統(tǒng)的設計

1、 畢 業(yè) 設 計 論 文題 目： 立體倉庫控制系統(tǒng)的設計 學 院： 電氣與信息工程學院 專 業(yè)： 自動化 姓 名： 指導老師： 任琦梅 完成時間： 2013-06-05 摘要本文主要設計了一個自動化的立體倉庫系統(tǒng)，首先對設計方案進行討論，確定了系統(tǒng)的模塊組成、功能以及各模塊之間的聯系，并對設計中出現的問題進行討論，提出解決方案。其次對于立體倉庫的控制系統(tǒng)也進行了設計，主要采用可編程控制器件來對其進行控制，通過plc編程軟件對立體倉庫的整個運作進行了plc程序的設計，主要以手動和自動兩種不同的方式控制，并對意外情況的發(fā)生也作了意外處理程序的設計。為了更好的驗證此立體倉庫的設計，根據設計思想制作了

2、一個12倉位的立體倉庫模型，該模型系統(tǒng)采用了先進的plc控制器控制，通過內部plc程序的設計，能根據控制要求靈活方便地進行系統(tǒng)配置，并能通過步進電機、運動機械裝置等組成的自動化控制系統(tǒng)對貨物進行準確的送取。最后通過該系統(tǒng)的模擬運行，驗證了此立體倉庫運行平穩(wěn)，送取貨物定位準確，安全可靠。關鍵詞: 立體倉庫，電氣控制，plc，仿真abstractthe title mainly talk about the automatic tridimensional warehouse system.firstly it focuses on design of systems modules, funct

3、ions, and the linkages between the various modules, and then makes some proposed solutions for expected problems. secondly, the tridimensional warehouse control systems has been designed primarily to use programmable control device to control, through the plc programming software for the entire trid

4、imensional warehouse operation of the plc program design, developed manual and automatic two way control, and the design of unexpected accidents treatment program is also conducted.in order to verify the design of tridimensional warehouse better, according to design innovations, i built a 12 storage

5、 rooms tridimensional warehouse model, the model system adopts advanced plc controller, the internal plc program design control requirements for a flexible and convenient way of system configuration, the automatic control systems made up with stepper motors and other mechanical devices ensures an ac

6、curate delivery of goods.finally, the whole system has been verified as a safe, reliable, accurate, and stableoperational tridimensional warehouse through virtual test. keywords:tridimensional warehouse ,electrical control, plc, simulation河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 目錄目錄摘要abstract1 引言11.1立體倉庫的概述11.1.1立體倉庫的發(fā)展歷史

7、11.1.2 立體倉庫的組成11.2 立體倉庫的優(yōu)點21.3 國內外研究現狀21.3.1 國外研究現狀21.3.2 國內研究現狀21.4 立體倉庫設計的內容要求及主要思路32 立體倉庫設計方案42.1 立體倉庫系統(tǒng)的構成42.1.1 系統(tǒng)模塊組成42.1.2 系統(tǒng)模塊的功能42.2 系統(tǒng)實現的功能及實現過程52.2.1 系統(tǒng)實現的功能52.2.2 功能實現過程53 立體倉庫系統(tǒng)的硬件設計73.1 立體倉庫硬件系統(tǒng)構成73.2 立體倉庫的設備選型83.2.1 步進電機原理及選型83.2.2 步進電動機的驅動模塊93.2.3 電源模塊原理及其選型113.2.4 微動開關的工作原理及型號選擇123.

8、2.4 plc的選擇133.2.5 立體倉庫控制系統(tǒng)的硬件連接圖144 立體倉庫系統(tǒng)的軟件設計154.1 io地址分配表154.2 plc的編程軟件164.3 立體倉庫控制程序的設計164.3.1 立體倉庫的程序流程圖164.3.2 plc主要功能程序設計175 程序的仿真與調試205.1 仿真軟件的概述205.2 程序的仿真過程與調試20結論22參考文獻23致謝24附錄 立體倉庫控制系統(tǒng)的plc程序25河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 引言1 引言自動化立體倉庫，也叫自動化立體倉儲，物流倉儲中出現的新概念，利用立體倉庫設備可實現倉庫高層合理化，存取自動化，操作簡便化：自動化立體倉庫，是當

9、前技術水平較高的形式。自動化立體倉庫的主體由貨架，巷道式堆垛起重機、入（出）庫工作臺和自動運進（出）及操作控制系統(tǒng)組成。貨架是鋼結構或鋼筋混凝土結構的建筑物或結構體，貨架內是標準尺寸的貨位空間，巷道堆垛起重機穿行于貨架之間的巷道中，完成存、取貨的工作，由于自動化立體倉庫的作業(yè)效率及自動化的技術水平可以使得企業(yè)物流效率大幅提升，立體庫的基本技術也日益成熟，因此越來越多的企業(yè)開始采用自動化立體倉庫。很多企業(yè)不僅建設中大型的立體庫，也根據需要建設了很多中小型自動化立體庫。因此，隨著經濟的不斷發(fā)展，立體倉庫的應用更為廣泛。1.1立體倉庫的概述1.1.1立體倉庫的發(fā)展歷史立體倉庫一詞起源于“高層貨架”，

10、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，隨著科技的發(fā)展，人們逐漸采用起重、裝卸、運輸機械設備等相應的物料搬運設備進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”。倉庫的產生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產和技術發(fā)展的結果。50年代初，美國出現了采用橋式堆垛起重機的立體倉庫；50年代末60年代初出現了司機操作的巷道式堆垛起重機立體倉庫；1963年美國率先在高架倉庫中采用計算機控制技術，建立了第一座計算機控制的立體倉庫。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

11、越快，成為當今世界上擁有自動化立體倉庫最多的國家之一。立體倉庫由于具有很高的空間利用率、很強的入出庫能力、采用計算機進行控制管理又利于企業(yè)實施現代化管理等特點，已成為企業(yè)物流和生產管理不可缺少的倉儲技術，越來越受到企業(yè)的重視。1.1.2 立體倉庫的組成立體倉庫一般由高層貨架、倉儲機械設備、建筑物及控制和管理設施等部分組成，貨架形式有很多，材料一般用鋼材或鋼筋混凝土制作。鋼貨架的優(yōu)點是構件尺寸小，倉庫空間利用率高，制作方便，安裝建設周期短。而且隨著高度的增加，鋼貨架比混凝土貨架的優(yōu)越性更加明顯。為了提高貨物裝卸、存取效率，自動化立體倉庫一般使用貨箱或托盤盛放貨物。貨箱與托盤的基本功能是盛放小件物

12、料，同時還應便于運輸車和堆跺機的插取和存放。搬運設備是自動化倉庫中的重要設備，它們一般由電力驅動，通過手動或自動控制，實現把貨物從一處搬運到另一處。輸送系統(tǒng)必須具有高度的可靠性。在立體倉庫內，一般只有一套輸送系統(tǒng)，一旦發(fā)生故障，就會使整個倉庫工作受到影響。所以，要求輸送系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)上的設備可靠、耐用、維修方便。對輸送系統(tǒng)設置手動控制做后備。1.2 立體倉庫的優(yōu)點使用自動化倉庫可以產生巨大的經濟效益和社會效益,主要來自以下幾個方面:1)高層貨架儲存。由于使用高層貨架儲存貨物,存儲區(qū)可以大幅度的向高空發(fā)展,充分利用倉庫地面和其空間,因此節(jié)省了庫存占地面積,提高了空間利用率。2)自動存取。使用機械

13、和自動化設備,運行和處理速度快,提高了勞動生產率,減輕操作人員的勞動強度同時能方便的納入企業(yè)的物流系統(tǒng),使企業(yè)物流更趨合理化。3)計算機控制。計算機能準確無誤的對各種信息進行儲存和管理,因此能減少貨單處理和信息處理過程中的差錯。1.3 國內外研究現狀1.3.1 國外研究現狀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，成為當今世界上擁有自動化立體倉庫最多的國家之一。據不完全統(tǒng)計，美國有各種類型的自動化立體倉庫20000多座，日本有38000多座，德國有10000多座，英國有4000多座，前蘇聯有1500多座。堆垛機是自動化立體倉庫的主要作業(yè)機械，擔負著出庫、進庫、盤庫等任務，是自動

14、化立體倉庫的核心部件，自動化立體倉庫的發(fā)展就是以堆跺機的發(fā)展為主要標志的，目前巷道式堆跺機為主要發(fā)展方向。1.3.2 國內研究現狀對立體倉庫及其物料搬運設備的研制開始并不晚，1963年研制成第一臺橋式堆垛起重機，1973年開始研制我國第一座由計算機控制的自動化立體倉庫（高15米，機械部起重所負責），該庫1980年投入運行。到2003年為止，我國自動化立體倉庫數量已超過200座。立體倉庫由于具有很高的空間利用率、很強的入出庫能力、采用計算機進行控制管理而利于企業(yè)實施現代化管理等特點，已成為企業(yè)物流和生產管理不可缺少的倉儲技術，越來越受到企業(yè)的重視。盡管如此，至今在我國已建成的集成化倉儲系統(tǒng)還不多

15、，我國的自動化立體倉庫與國外發(fā)達國家相比，無論是從數量上還是從建設水平上都有著比較大的差距。1.4 立體倉庫設計的內容要求及主要思路小型立體倉庫的電氣控制系統(tǒng)由plc來實現，控制系統(tǒng)分手動和自動兩種方式。此系統(tǒng)實現的功能主要有：?。ㄓ闪阄怀霭l(fā)到指定倉位號取貨并送到入貨臺）；入（到零位取貨并送入指定倉位號）等功能，在執(zhí)行完任務后自動返回到零位等待下一指令。1、堆垛機前進（或后退）運動和上（或下）運動可同時進行2、堆垛機前進、后退和上、下運動時必須有超限位保護3、每個倉位必須有檢測裝置（微動開關），當操作有誤時發(fā)出錯誤報警信號4、倉位共有12個，3行4列，在設置一個初始0倉位5、當按完倉位號后，沒

16、按入或取前，可以按取消鍵進行取消該操作6、整個電氣控制系統(tǒng)必須設置急停按鈕，以防發(fā)生意外本系統(tǒng)設計的主要思路是：第一、對系統(tǒng)進行整體規(guī)劃，此階段主要進行資料搜集和閱讀工作；第二、對系統(tǒng)的硬件原理的理解和消化并對其進行合理地選擇；第三、對系統(tǒng)軟件的編寫并在模擬系統(tǒng)中進行軟件的核對；第四、在時間允許的情況下對系統(tǒng)進行運行調試；最后、整理資料進行論文撰寫工作。2河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 立體倉庫設計方案2 立體倉庫設計方案2.1 立體倉庫系統(tǒng)的構成2.1.1 系統(tǒng)模塊組成本文所設計的立體倉庫系統(tǒng)主要由人機接口界面、控制裝置、驅動模塊、電機制動裝置、機械部件和倉位模塊所構成，它們之間的關系

17、如圖2.1所示。人機接口界面控制裝置驅動模塊倉位模塊機械部件電機制動裝置圖2.1 立體倉庫系統(tǒng)模塊操作人員通過人機接口界面，對立體倉庫輸入命令，比如將貨物送到某一倉位，人機接口界面將這一命令傳送給控制裝置，控制裝置會根據這一命令作出簡單判斷，即執(zhí)行還是不執(zhí)行，比如該倉位已滿，那么將不予執(zhí)行，所以控制裝置會首先去接受來自倉位模塊的反饋信息，如果該倉位未被占據，則控制裝置接收到這一信息后將會調用執(zhí)行該命令的相應程序并執(zhí)行，以此來控制和它相連的驅動模塊，驅動模塊的作用是去驅動電機制動裝置，通過電機制動裝置的運作會帶動相應的機械部件，機械部件將會把貨物運送到合適的倉位，或是從合適的倉位中取出貨物，以此

18、來實現操作人員取送貨物的目的。2.1.2 系統(tǒng)模塊的功能人機接口界面主要指的是由人來進行機械或設備操作的平臺，在立體倉庫中，人機接口界面承擔了操作人員控制立體倉庫正常運行的作用。操作人員通過人機接口界面可以向立體倉庫發(fā)出操作命令，這其中包括：貨物的出入庫方式以及存放的倉庫位置編號。另外為了讓操作人員能更清楚地看到所選倉位編號，在人機界面上還可加入倉位編號以及當前狀態(tài)顯示。在對控制裝置的設計中，可以利用可編程控制器（plc），可以在plc控制器寫入用以控制立體倉庫工作的程序，包括初始化程序、貨物出入庫程序、狀態(tài)顯示程序等等。當控制器接收到來自人機接口界面的命令之后，就可以做出邏輯判斷是否相應，然

19、后調用事先設定好的程序執(zhí)行。驅動模塊的信號主要由控制模塊輸入，作用是驅動相應的電機制動裝置工作，并起到電路保護的作用，即過壓、過流保護。電機制動裝置主要用于帶動后續(xù)的機械部件運動，機械部件的運動目的就是為了將貨物移動到適當的位置，而機械部件本身沒有動力，因此需要依靠電機制動裝置來帶動它的運動。要將貨物從起始位置運送到倉庫中或是從倉庫中取出到起始位置。倉位模塊一般可以設計成框架結構，在材料的選取上應選用比較堅固的材質，比如鋼質或鐵質材料，在外形的設計上最好是比較整齊的排列，比如最常用的是陣列式結構，如nm型倉位，即橫向n排倉位和縱向m列倉位整齊排列，這樣比較有利于對貨物移送定位的控制。在傳送平臺

20、到達貨物倉位后應如何進行貨物出入庫作業(yè)在傳送平臺到達貨物倉位后應如何進行貨物出入庫作業(yè)同時在每一個倉位的設計上應考慮到倉位當前狀態(tài)信息的傳遞，比如倉位是否已經存有貨物，否則如果向已滿的倉位再送入貨物會導致倉庫的運行發(fā)生錯誤或損壞貨物以及倉庫的硬件設備。2.2 系統(tǒng)實現的功能及實現過程2.2.1 系統(tǒng)實現的功能立體倉庫系統(tǒng)的主要功能是實現貨物的出入庫操作，本文設計的立體倉庫可以實現下面一系列功能：1）將倉位中的貨物送到指定位置2）將某一指定位置的貨物取出3）能夠實現貨物的自動或手動存取貨物4）將起始位置的貨物送到任意位置5）從任意位置取回貨物放至起始位6）各倉位狀態(tài)的掃描檢測2.2.2 功能實現

21、過程1）在傳送平臺到達貨物倉位后應如何進行貨物出入庫作業(yè)傳送平臺在到達指定倉位后，可通過平臺上的伸叉控制平臺的前后和上下移動來進行出入庫作業(yè)。如果將水平桿和垂直桿的移動方向設為x方向和y方向，把出入庫的前后移動設為z方向。取貨的時候，傳送平臺先向前伸入至貨物底部（z方向），然后往上抬起貨物（y方向），最后縮回（z方向）。送貨的時候，傳送平臺先向前伸入至倉位中（z方向），然后往下放下貨物（y方向），最后縮回（z方向），以此來實現貨物的出入庫作業(yè)。2）在貨物的傳送過程中如何做到精確而快速定位可以把貨物的移動分解為水平（x軸）和垂直（y軸）兩個方向，通過控制這兩個方向上的位移多少，即可以將貨物送到準

22、確位置。因此在硬件設計的時候，可以將傳送貨物的機械裝置設計成水平桿和垂直桿，在動力控制上可以采用兩個電機，分別給水平移動和垂直移動提供動力，然后通過電機控制送貨平臺在水平桿和垂直桿上的滑動將平臺移到指定位置。為了提高送貨平臺移送的速度，縮短其到達指定位置的時間，在控制時可將水平和垂直的移動設定為同時進行。當plc發(fā)出一定脈沖，經過驅動器驅動步進電機旋轉一定的角度，要想實現步進電機的精確控制，則需要對它的具體運行步數進行計數，步進電機以10cm長為單位長度計算為例，即坐標軸上的每個單位代表現實中的10cm。為了增大轉矩提高控制精度，本控制系統(tǒng)所有數據（脈沖頻率、數量等）均是以步距角為0.9度為參

23、考制定的。立體倉庫模擬裝置絲杠上螺紋的螺距為1.8mm，也就是說電機每接400個脈沖所運行的距離為1.8mm。要實現通過輸入不同數字使機械到達不同的位置，需要作到的就是控制步進電機走多少個單位長度。2河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 立體倉庫系統(tǒng)的硬件設計3 立體倉庫系統(tǒng)的硬件設計3.1 立體倉庫硬件系統(tǒng)構成立體倉庫主體由底盤、四層十二倉位庫體、運動機械及電氣控制等四部分組成。電氣控制是由日本三菱公司生產的fx系列可編程序控制器(plc)、步進電機驅動電源模塊、開關電源、微動開關等器件組成。機械部分采用滾珠絲杠、滑杠、普通絲杠等機械元件組成，采用步進電機作為拖動元件。其主要組成部分堆垛機一

24、般由升降機構、運行機構、貨叉、伸縮機構、機架以及電氣部分等組成。自動化立體倉庫中的堆垛機,要求能夠接收上位機的指令并對指令做出判斷( 需要做出的判斷包括運行的方式為手動還是自動, 進行的是出庫還是入庫, 是從哪個方向等) , 然后再進行動作, 完成動作分為自動取貨和存貨。因此, 堆垛機在動作之前就要對上位機給出的位置和自身所處的位置加以比較, 然后做出判斷向哪個方向行走。堆垛機有水平行走,垂直運行和貨叉伸縮三種動作。如圖3.1，其中1.升降電動機 2.貨叉 3.傳動絲杠4.行走電動機5.傳動絲杠。圖3.1 全自動堆垛機配置圖升降電動機在垂直方向上運動，負責把貨物送到指定的垂直坐標位置，行走電動

25、機在水平方向上運動，負責把貨物送到指定的水平坐標位置，貨叉的主要任務是把指定位置的貨物送到指定的倉位或把指定倉位的貨物取出送到貨臺，傳動絲桿的主要是負責垂直或水平運動的連接，是貨物穩(wěn)定的到達位置?？刂婆_位于底盤的右前側，上面設有按鈕功能表、功能選擇開關、倉位號顯示、狀態(tài)指示燈等，用戶可以通過控制臺來方便的控制貨物的存取地點以及貨物的存取，如圖3.1所示。倉位指示存入111210897564231急停取出取消報警就緒取出存入自動手動1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12狀態(tài)指示鍵盤 圖3.1 控制面板上的開關及按鈕功能 3.2 立體倉庫的設備選型3.2.1 步進電機原理及選型 步進

26、電機作為一種常用的電氣執(zhí)行元件，廣泛應用于自動化控制領域。步進電機的運轉需要配備一個專門的驅動電源，驅動電源的輸出受外部的脈沖信號和方向信號控制。每一個脈沖信號可使步進電機旋轉一個固定的角度，這個角度稱為步距角。脈沖的數量決定了旋轉的總角度，脈沖的頻率決定了旋轉的速度。方向信號決定了旋轉的方向。就一個傳動速比確定的具體設備而言，無需距離、速度信號反饋環(huán)，只需控制脈沖的數量和頻率即可控制設備移動部件的移動距離和速度；而方向信號可控制移動的方向。因此，對于那些控制精度要求不是很高的應用場合，用開環(huán)方式控制是一種較為簡單而又經濟的電氣控制技術方案。另外，步進電機的細分運轉方式非常實用，盡管其步距角受

27、到機械制造的限制，不能制作得很小，但可以通過電氣控制的方式使步進電機的運轉由原來的每個整步分成m個小步來完成，以提高設備運行的精度和平穩(wěn)性。步進電機主要為本設計執(zhí)行元件，之所以選擇步進電機就是因為其適用于開環(huán)控制，而且其控制精度較高，能實現精確定位，在供電電源切斷時，混合式步進電機具有自定位轉矩，因此仍能保持原來的位置，同時也是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。本系統(tǒng)所用步進電機為二相八拍混合式步進電機，型號為 42bygh101。此步進電機的主要特點是體積小，具有較高的起動和運行頻率，有定位轉矩等優(yōu)點。當前主要應用于監(jiān)控設備、醫(yī)療儀器、工業(yè)自動化化設備。其工作環(huán)境溫度：-10+55，絕緣電

28、阻參數：500v dc 100m min，技術數據如表 3.1 所示。型號電壓(v)電流(a)電阻()電感(mh)最大靜轉矩(ncm)定位轉矩(n.cm)轉動慣量(g.cm2)重量( k g )引線規(guī)格42bygh101251.71.53.24260m輸入-機殼絕緣ac1500v，1分鐘，10ma；dc500v，絕緣電阻50m輸出-機殼絕緣ac1500v，1分鐘，10ma；dc500v，絕緣電阻10m相對濕度ta=25 相對濕度=80工作環(huán)境溫度-1040儲存溫度-2055尺寸重量200x118x49mm(長x寬x高) 顏色黑色冷卻方式風冷3.2.4 微動開關的工作原理及型號選擇1、微動開關的

29、工作原理微動開關是具有微小接點間隔和快動機構，用規(guī)定的行程和規(guī)定的力進行開關動動作的接點機構，用外殼覆蓋，其外部有驅動桿的一種開關，因為其開關的觸點間距比較小，故名微動開關。外機械力通過傳動元件（按銷、按鈕、杠桿、滾輪等）將力作用于動作簧片上，當動作簧片位移到臨界點時產生瞬時動作，使動作簧片末端的動觸點與定觸點快速接通或斷開。當傳動元件上的作用力移去后，動作簧片產生反向動作力，當傳動元件反向行程達到簧片的動作臨界點后，瞬時完成反向動作。微動開關的觸點間距小、動作行程短、按動力小、通斷迅速。其動觸點的動作速度與傳動元件動作速度無關。2、微動開關的型號選擇根據系統(tǒng)要求和設計靈活性選擇產品型號kfc

30、-v-08-2a，其性能指標如表3.3。表3.3 kfc-v-08-2a的性能指標溫度范圍-40+-70額定電流、電壓dc30v 0.1a接觸電阻50m絕緣電阻100m抗電強度500v ac/min動作力0.20.5n產品壽命5000 times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只微動開關作為貨物檢測，當有貨物時相應開關動作，其信號對應plc的輸入點是x22-x36；另外為保險起見，在x軸的左、右限位和y軸的上、下限位處和z軸的前、后限位還分別加裝了1只微動開關作限位保護，以確保立體倉庫在程序出錯時不損壞。3.2.4 plc的選擇 1、plc i/o點

31、的選擇根據控制要求，將個輸入設備和被控設備詳細列表，準確的統(tǒng)計出被控設備對數需求量，然后在實際統(tǒng)計的i/o點數的基礎上增加15%20%的備用量，以便以后調整和擴充。同時要充分利用好輸入和輸出擴展單元，提高主機的利用率，例如fx2系列可編程控制器主機分為16、24、32、64、80、128點六檔，還有各種輸入和輸出擴展單元，這樣在增加i/o點數時，不必改變機型，可以通過擴展模塊實現，降低了經濟投入。在確定好i/o點數后，還要注意它的性質，類型和參數。例如是開關量還是模擬量，是交流還是直流以及電壓大小的等級，同時還要注意輸出端的負載的特點，以此選擇和培植相應機型和模塊。小型倉庫電氣控制系統(tǒng)有輸入信

32、號41個，輸出信號22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、超限位保護等等；輸出有三個步進電機的正反向、動作動作指示、報警顯示等等。按照上述配置，所選i/o點不得低于63點，結合實際情況，所選i/o點為80點。2、plc型號的選擇plc選型的一般原則為：1、plc機型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護使用最方便以及性能價格比的最優(yōu)化機型。 2、在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較小）的場合，建議選用整體式結構的plc；其它情況則最好選用模塊式結構的plc。 3、對于開關量控制以及以開關量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目中，一般其控

33、制速度無須考慮，因此，選用帶a/d轉換、d/a轉換、加減運算、數據傳送功能的低檔機就能滿足要求。 4、而在控制比較復雜，控制功能要求比較高的工程項目中（如要實現pid運算、閉環(huán)控制、通信聯網等），可視控制規(guī)模及復雜程度來選用中檔或高檔機。其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全plc的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等。本課題根據i/o的信號數量，類型及控制要求，同時考慮到維護和保養(yǎng)，改造和經濟等諸多因素，可編程控制器擬選用三菱系列fx2n-80mr，足以滿足要求。3.2.5 立體倉庫控制系統(tǒng)的硬件連接圖在對立體倉庫進行 plc 軟件編程控制，必須首先設定 plc 各 i/o 端口的作用。圖 3

34、.4為 plc 各 i/o 端口的硬件框圖圖3.4 plc 各 i/o 端口的硬件框圖8河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 立體倉庫系統(tǒng)的軟件設計4 立體倉庫系統(tǒng)的軟件設計4.1 io地址分配表x0啟動x24檢驗2號倉位y0前進x1手動自動x25檢驗3號倉位y1后退x2取出x26檢驗4號倉位y2向上x3送進x27檢驗5號倉位y3向下x4取消x30檢驗6號倉位y4送進x5急停x31檢驗7號倉位y5取出x6按1倉位鍵x32檢驗8號倉位y6顯示取出x7按2倉位鍵x33檢驗9號倉位y7顯示送進x10按3倉位鍵x34檢驗10號倉位y10錯誤報警燈x11按4倉位鍵x35檢驗11號倉位y25就緒指示燈x1

35、2按5倉位鍵x36檢驗12號倉位y11顯示1號倉位x13按6倉位鍵x37前進限制y12顯示2號倉位x14按7倉位鍵x40后退限制y13顯示3號倉位x15按8倉位鍵x42向上限制y14顯示4號倉位x16按9倉位鍵x43向下限制y15顯示5號倉位x17按10倉位鍵x45送進限制y16顯示6號倉位x20按11倉位鍵x46取出限制y17顯示7號倉位x21按12倉位鍵y20顯示8號倉位x22檢驗0號倉位y21顯示9號倉位x23檢驗1號倉位y22顯示10號倉位y23顯示11號倉位y24顯示12號倉位在進行程序設計時，首先要確定立體控制系統(tǒng)的輸入、輸出，其分配表如表4.1表4.1 io地址分配表4.2 pl

36、c的編程軟件對于 plc 編程采用了三菱 plc 編程軟件gx developer，本軟件是運行在 windows環(huán)境下的 plc 編程工具軟件。用戶可以用它實現以下功能：對 plc 程序和注釋的輸入及編輯；程序檢查；運行狀態(tài)和數據的監(jiān)控及測試；系統(tǒng)寄存器和 plc各種系統(tǒng)參數的設置；程序清單和監(jiān)控結果等文檔的打印；數據傳輸及文件管理等。該軟件具有以下功能：1、具備 2種程序編輯模式2、注釋功能3、查找功能4、調試功能5、監(jiān)控功能6、程序傳輸和在線編輯4.3 立體倉庫控制程序的設計立體倉庫 plc 程序的設計為軟件設計的主體部分，控制程序是整個系統(tǒng)工作的核心，程序的處理方法決定了系統(tǒng)的工作方式

37、和性能，因此程序的設計在此系統(tǒng)中至關重要。立體倉庫程序設計主要包括實現自動化立體倉庫手動或自動貨物存取和出入庫作業(yè)，定位準確，能顯示貨物存放狀態(tài)。4.3.1 立體倉庫的程序流程圖在進行 plc 程序設計之前，首先應根據系統(tǒng)的功能設計流程圖。根據要求按下啟動按鈕后，系統(tǒng)就緒，按下自動按鈕后，選擇倉位號，并檢測初始位置是否有貨。當初始位置有貨時，檢驗所選倉位號是否有貨，若所選倉位號無貨，則按下送貨按鈕，把貨物送到指定的倉位位置，送到后，輸送機自動返回初始位置，等待下一條指令。若初始位置無貨而選擇倉位號有貨時，按下取貨按鈕，堆垛機從初始位置出發(fā)，到指定取貨倉位號取得貨物后自動返回初始位置，等待下一條

38、指令，當出現其他狀況時，系統(tǒng)發(fā)出報警信號。立體倉庫控制系統(tǒng)的總流程圖如圖 4.2 所示。圖 4.2 plc主程序控制流程圖4.3.2 plc主要功能程序設計1、手動自動存取貨物功能方式的轉換。系統(tǒng)手動運行結束后,須斷開所有手動工作方式開關,并按下自動運行方式按鈕一次才能啟動自動運行狀態(tài)，自動運行狀態(tài)啟動后,各個貨臺將根據車上貨物的具體情況運動。系統(tǒng)自動運行中,按下任何一個手動方式開關,系統(tǒng)將停止所有的動作,貨臺停止在當前位置,等待手動指令的到來。當系統(tǒng)需急停時，可以用手動按鈕使系統(tǒng)恢復初始位置。手動部分程序如下所示，通過按鍵x6，x7，x10，x11，x12，x13控制電動機的前進、后退、向上

39、、向下、送進，取出，從而實現手動控制的目的。當選擇手動工作方式時，判斷動作控制鍵是否被按下，若被按下，貨臺按控制鍵方向運動并最終到達終點，其手動流程圖如下圖4.3所示。ynyn手動方式動作控制按鈕被按下貨臺運動到達運動終點運動結束圖4.3 手動方式流程圖2、系統(tǒng)出錯報警。當系統(tǒng)在自動模式運行時，如果在存取貨物的過程中出現選錯倉位號，或者存取貨物按鈕按錯時，系統(tǒng)就會發(fā)出報警警告，告訴操作員出現錯誤并檢查以確保系統(tǒng)安全。系統(tǒng)出錯報警程序如下所示。4河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序的仿真與調試5 程序的仿真與調試5.1 仿真軟件的概述本文采用三菱fx系列編程軟件相配套的仿真軟件gt des

40、igner2和gt simulator2來實現對立體倉庫控制系統(tǒng)的整體仿真安裝后就能夠實現不在線時的調試，不在線調試功能包括軟元件的監(jiān)視測試，外部機器的i/o的模擬操作等。如果使用gx simulator就能夠在1臺計算機上進行順控程序的開發(fā)和調試，所以能夠更有效的進行順控程序修正后的確認。其特點如下所述(1)能夠作為程序單體調試工具使用。依照從前的方法使用可編程控制器cpu進行調試的時候，除了可編程控制器cpu以外，必要時還需要另外準備輸入輸出模塊，特殊功能模塊，外部機器等?，F在在1臺計算機上就能夠實行調試，另外由于沒有連接實際的機器，所以萬一由于程序的制作錯誤發(fā)生異常輸出時，也不會對系統(tǒng)造

41、成損害。(2)能夠模擬外部機器運行系統(tǒng)設定功能。gxsimulator的i/o系統(tǒng)設定中使用位軟元件的on/off，仿真運行后在程序中就能顯示相應的軟元件的運行狀態(tài)，根據軟元件的指示燈的變化就能夠模擬來自外部的輸入，對應于輸入的輸入也能通過指示燈顯示出來，從而對程序的邏輯進行檢查，可以發(fā)現程序中是否有錯誤，從而完成對程序的仿真。5.2 程序的仿真過程與調試在gt designer中設計好仿真圖形后，打開仿真軟件gxsimulator2開始仿真設計。按照倉庫系統(tǒng)的運行順序，選擇相應的按鈕，觀察貨物的存放情況。不斷改變輸入變量，觀察結果變化，系統(tǒng)出錯時，在線進行修改，既可以及時改正系統(tǒng)設計出現的錯

42、誤，又能及時仿真，觀察結果是否正確。它是在理想情況下的仿真，只能對我們要實現的功能進行演示，幫助我們發(fā)現程序中的一些錯誤而不能發(fā)現所有的錯誤，只有在實際運行中我們才能發(fā)現更多的錯誤，但對于我們的設計來說這已經足夠了。通過對程序的仿真，發(fā)現一些程序中的問題，并通過修改、調試能夠實現設計的基本功能，這樣我們的目的就達到了。gt designer2的設計圖與gxsimulator2仿真圖形5.1和5.2所示。圖5.1 gt designer2的設計圖圖5.2 gx simulator2系統(tǒng)仿真圖通過對設計制作的立體倉庫模型系統(tǒng)的各項運行測試證明，本文所研究設計的自動化立體倉庫系統(tǒng)可以達到預期的功能，

43、通過 plc 程序的控制能準確的執(zhí)行貨物的出入庫作業(yè)。1河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 結論結論通過2個多月的立體倉庫電氣控制系統(tǒng)的畢業(yè)設計，基本上在規(guī)定的時間內完成了指導老師和學校下達的任務。經過本次設計，使我更進一步了解到可編程控制器在現代工業(yè)以及其他行業(yè)中的應用，以及它的優(yōu)點，如：成本底、使用范圍廣、高速、便捷、永遠在線、結構靈活等等。plc的應用范圍已從傳統(tǒng)的產業(yè)設備和機械的自動控制，擴展到以下應用領域：中小型過程控制系統(tǒng)、遠程維護服務系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)，以及與生活關連的機器、與環(huán)境關連的機器，而且均有急速的上升趨勢。值得注意的是，隨著plc、dcs相互滲透，二者的界線日趨模糊的時候，plc從傳統(tǒng)的應用于離散的制造業(yè)向應用到連續(xù)的流程工業(yè)擴展。從方案的論證到最終的設計，涉及的領域包括：可編程控制器的原理及應用、電機電氣、我國物流設備發(fā)展趨勢及應對措施等等；在設計的同時，我又對以前學過的基礎知識有了更深的了解，例如電機電器部分