立體倉庫電氣控制課程設(shè)計

1、河南機電高等?？茖W(xué)校課程設(shè)計報告書 課程名稱： PLC技術(shù)與工程應(yīng)用課題名稱： 立體倉庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 系部名稱： 自動控制系 專業(yè)班級： 姓 名： 學(xué) 號： 2015年 06月27日 設(shè) 計 任 務(wù) 書設(shè)計目的：1、 學(xué)習(xí)PLC電氣控制系統(tǒng)的開發(fā)過程和系統(tǒng)設(shè)計思路；2、 鍛煉實際應(yīng)用程序開發(fā)能力；3、 提高電氣制圖、流程圖繪制及辦公文檔編輯能力。設(shè)計要求：1. 設(shè)置叉車復(fù)位按鈕2. 叉車每次的工件輸送過程，都應(yīng)該從初始位置開始。定義縮進極限、下行極限、左行極限同時滿足時為叉車初始位置。3. 開機運行時，叉車應(yīng)該首先自動回到初始位置；若遇到特殊情況，叉車停在非初始位置，按下復(fù)位按鈕即可實現(xiàn)復(fù)

2、位。4. 設(shè)置選倉按鈕、進出庫按鈕。5. 根據(jù)選倉按鈕1，選倉按鈕2的不同組合來選定倉庫號。選好倉庫后，按下進庫按鈕，叉車能實現(xiàn)右行上行伸出放貨出倉自動復(fù)位。按下出庫按鈕，叉車能實現(xiàn)右行上行伸出取貨出倉自動復(fù)位。每次進庫或出庫完成都要進行復(fù)位，并且在上電時要進行自動復(fù)位目 錄目 錄III1.設(shè)計思路或方案選擇11.1 硬件基礎(chǔ).11.1.1 步進電動機.11.1.2 叉車.1 限位開關(guān).21.2 設(shè)計功能.21.2.1 總控制中心.22.硬件電路設(shè)計.32.1 輸入輸出接口電路介紹.3 輸入接口電路.3 輸出接口電路.42.2 I/O分配表.53.軟件設(shè)計.63.1 程序流程圖.74.程序調(diào)試

3、.84.1 調(diào)試設(shè)備.84.2 遇到的問題與解決方法.95.心得體會.9附錄1 參考文獻.9附錄2 程序清單10一、 設(shè)計思路或方案選擇叉車是工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的自動化設(shè)備，它能夠在程序的控制下進行自動進、出庫功能。叉車機構(gòu)控制涉及了PLC、光電傳感器、電機驅(qū)動等技術(shù)。 本例是根據(jù)應(yīng)用PLC來控制電動機的動作，1.1 硬件基礎(chǔ) 在立體倉庫電氣控制實驗中硬件分別用到了步進電動機、叉車機構(gòu)、限位開關(guān)、s7-200plc、電源、光電傳感器和其他輔助設(shè)備.。1.1.1 步進電動機 該設(shè)備由三臺直流電動機驅(qū)動，每臺電動機可進行正反轉(zhuǎn)運行。左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)電動機、伸出與退回電動機、上下移動電機機。1.1.2 叉車

4、機構(gòu) 叉車機構(gòu)用來取出或送入物體，通過其動作來實現(xiàn)具體的操作。1.1.3 限位開關(guān)該裝置有6個限位開關(guān)來保護電機，在伸出和退回、左行和右行、上行和下行，每個電機運行極限位置設(shè)置了兩個行程開關(guān)，用于保護電機。1.2 設(shè)計功能 能夠通過PLC來控制電動機實現(xiàn)叉車對工件的自動取拿、移動和輸送功能，實現(xiàn)自動工作代替人工工作。1.2.1 總控制中心總控制中心即計算機可編程設(shè)備和控制設(shè)備SIMENS S7-200。二、 硬件電路設(shè)計2.1 輸入輸出接口電路介紹 輸入接口電路輸入接口電路板原理圖如圖2所示，其功能是將設(shè)備上行程開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電平信號(邏輯1：24V DC ；邏輯0：0V DC)。

5、板上設(shè)有光電隔離電路，將內(nèi)外電源隔離，以保護設(shè)備安全。 圖2. 輸入接口電路板電氣原理圖本設(shè)備8個輸入信號，對應(yīng)輸入接口電路板的8根輸入信號線。各信號線對應(yīng)的行程開關(guān)如表1所示。表1. 輸入信號線與元器件對應(yīng)關(guān)系表輸入信號線序號(自左到右)對應(yīng)元器件備 注1叉車平臺左限位2叉車平臺右限位3叉車平臺下限位4叉車平臺上限位5叉子退回限位6叉子伸出限位7叉車層定位光電傳感器8叉車列定位光電傳感器2.1.2 輸出接口電路圖3 本設(shè)備有8個輸出控制信號，對應(yīng)輸出接口電路板的8根輸出信號線。各輸出信號線對應(yīng)的電動機動作關(guān)系如表2所示。表2. 輸出信號線與電動機動作對應(yīng)關(guān)系表輸出信號線序號(自左到右)對應(yīng)電

6、動機備 注1叉車平臺左行2叉車平臺右行3叉車平臺下行4叉車平臺上行5叉子縮回6叉子伸出1. 控制原理（1） 列定位S6為列定位光電傳感器, 列定位片順序安裝于叉車運行軌道左側(cè)，共3只。叉車運行時的列定位，由光電傳感器檢測到列定位片的開始沿(上升沿)來實現(xiàn)。列定位片有一定寬度,因此只有一側(cè)有效，參見下圖：（2） 層定位S7為層定位傳感器,在叉子架垂直運行經(jīng)過層定位片時,發(fā)出到位信號，每只層定位片有兩只遮光片;分別為上遮光片和下遮光片。參見下圖：層定位片定位功能如下表名稱定位功能1定位功能2上遮光片放貨入叉位取貨出叉位下遮光片取貨入叉位放貨出叉位比如：1. 如果要放料，其過程如下：升叉至上遮光片然

7、后進叉進叉到位后降至下遮光片（此時料盤應(yīng)已放在庫架上）出叉。 2如果要取料，其過程如下：升叉至下遮光片.然后進叉.進叉到位后，升至上遮光片（此時料盤應(yīng)已插上叉子）出叉。2.2 I/O分配表輸入部分功能說明在輸入信號板上的端子編號地址叉車左限位1I0.0叉車右限位2I0.1叉車下限位3I0.2叉車上限位4I0.3叉車縮限位5I0.4叉車伸限位6I0.5叉車層定位脈沖7I0.6叉車列定位脈沖8I0.7出庫按鈕需外接I1.0入庫按鈕I1.1啟動按鈕I1.2復(fù)位按鈕I1.3倉位選擇SB1I1.4倉位選擇SB2I1.5輸出部分功能說明在輸出驅(qū)動板上的端子編號地址叉車左行1Q0.0叉車右行2Q0.1叉車下

8、行3Q0.2叉車上行4Q0.3叉車縮回5Q0.4叉車伸出6Q0.5入庫完成需外接Q0.6出庫完成Q0.7原位指示Q1.03 軟件設(shè)計程序流程圖啟動 I1.3=1復(fù)位 I1.1=1 I1.0=1出庫入庫 4號3號2號1號4號3號2號1號 出庫或入庫完成自動復(fù)位4 程序調(diào)試4.1 調(diào)試設(shè)備 首先在電腦的STEP-7-Micro /WIN編程軟件中將編輯的梯形圖寫入軟件中，然后點擊運行并對其指出的錯誤進行修改，修改完最終運行無誤后將其下載到可編程控制儀器中；其次按照設(shè)計的要求接好線，確定無誤后按下啟動按鈕。啟動后發(fā)現(xiàn)程序并不能按照實驗要求的步驟進行運行，甚至沒有可運行的跡象，這樣起初設(shè)計的

9、單步程序和連續(xù)運行程序就失敗了，也就不符合設(shè)計中的要求動作依次有序進行操作的要求，所以務(wù)必要對其進行修正。這種情況下我采取了以下方案：方法一：在沒有確定設(shè)備是否存在問題的情況下，首先應(yīng)該檢查線路是否有問題。其次通過狀態(tài)監(jiān)控確定出錯的地方進行修改，然后繼續(xù)運行。方法二：雖然運用此方法比較復(fù)雜，但我還是堅持寫下去，這對我的知識有很大的要求。在試驗臺上運行無誤后開始進行實際運行。4.2 遇到的問題及解決辦法1、問題：開始時編寫的程序不能下載到PLC中，提示為“非致命錯誤”？ 方案：“通過書本中的提示知道了S7-200PLC不能支持多個同一個線圈的輸出，只能采用中間繼電器的觸點，多個觸點并聯(lián)起來接在同

10、一個輸出?！?、問題：運行過程中輸出容易沖突？ 方案：繼電器線圈不能相同，把線圈改為不同的。3、問題：當(dāng)程序編好下載時提示下載失??？方案：查看通信設(shè)置并雙擊刷新通信端口。4、問題：當(dāng)程序沒有錯誤提示下載到PLC中設(shè)備無動作？方案：查看硬件設(shè)備是否接線完好并確定設(shè)備是否損壞。5、問題：在子程序中有些動作是連續(xù)反復(fù)的如何實現(xiàn)連續(xù)不沖突？方案：用字節(jié)傳送或比較，還可用順序功能圖編程實現(xiàn)。5、心得體會本次設(shè)計給我增加了許多的知識，不僅僅是PLC的知識，還有電機及傳感器的知識。讓我認(rèn)識到了大學(xué)中學(xué)習(xí)的不足之處，也彌補了許多知識的空白區(qū)。對于本次設(shè)計的自動化立體倉庫，我國目前已建成自動化立體倉庫400 多

11、座、立體倉庫2000 多座。在此，我僅僅將立體倉庫的一個簡單的構(gòu)架描述了出來?；赑LC的自動化立體倉庫，有著許多的優(yōu)勢，它通過高層貨架存儲，使得存儲區(qū)大幅度向高空發(fā)展，提高了空間利用率，自動化立體倉庫采用層級式存放。通過自動化存儲系統(tǒng)，加快了運行和處理速度。提高了勞動生產(chǎn)率，減低操作人員的勞動強度，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。 計算機控制能夠始終確保無誤的對各種信息經(jīng)行存儲和管理，減少了貨物處理和信息處理過程中的差錯，同時借助于計算機管理還能有效地利用倉庫存儲能力，便于清點和盤庫，合理減少庫存，加快資金周轉(zhuǎn)，節(jié)約資金，從而提高倉庫的管

12、理水平?？傊米詣踊Ⅲw倉庫大大的減少了人力，提高了效率，減少了成本，帶來了很大的收益。 本次設(shè)計的核心是PLC控制器。PLC具有強大的控制功能。在自動化立體倉庫中，如果需要增加倉庫，增加機械手，我們不需要花費大量的人力物力財力，這里運用的是了PLC的接線簡單、編程直觀方便、擴展容易等特點。此時，我們只需要在硬件接線上增加開關(guān)輸入的信號，然后在我們的程序中適當(dāng)添加語句就可以了。所以基于PLC所設(shè)計出的立體倉庫，方便實用，易于擴展與改造。 自動化立體倉庫的發(fā)展需要我們下更大的功夫去深入研究，可以結(jié)合計算機控制以及現(xiàn)場總線的連接，對倉庫的控制進行實時監(jiān)控，更加凸顯我們的智能化發(fā)展。隨著PLC技

13、術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，自動化立體倉庫的實時性和可靠性會越來越高，控制也會越來越完善。 通過本次的課程設(shè)計，我不僅增加了專業(yè)知識，而且也在工作的細(xì)心程度上得到了鍛煉，端正了我的工作態(tài)度。一方面讓我認(rèn)識到自己的不足，發(fā)現(xiàn)了學(xué)習(xí)中的錯誤之處；另一方面又積累豐富的知識，吸取別人好的方法和經(jīng)驗，增強對復(fù)雜問題的解決能力，摸索出一套解決綜合問題的方法，為自己以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。再一方面也加強了我和老師的交流，認(rèn)識到老師知識的淵博度。因為理論知識學(xué)的不牢固，在設(shè)計遇到了不少問題，如：遺忘以前學(xué)過的專業(yè)基礎(chǔ)知識。通過理論與實際的結(jié)合，進一步提高觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應(yīng)

14、社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合型人才。運用學(xué)習(xí)成果，把理論運用于實際，使理論得以提升，形成創(chuàng)新思想。通過此次設(shè)計過程，鞏固了專業(yè)基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用機械設(shè)計課程及其他課程的理論知識和應(yīng)用生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力，在設(shè)計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團隊精神，為今后的學(xué)習(xí)和工作過程打下基礎(chǔ)。經(jīng)過這次的努力，使我順利的完成了此次課程設(shè)計。這份課程設(shè)計既是對這學(xué)期所學(xué)知識的總結(jié)，又是自己知識的積累，也大大加深了對可編程控制器技術(shù)的了解。課程設(shè)計中既動腦又動手，是一個理論與實際結(jié)合的過程。僅僅有理論是不夠的，更重要的是實際的，是我們所設(shè)計的實物，具有設(shè)計合理，經(jīng)濟實用的優(yōu)點。這就需要我

15、們設(shè)計者考慮問題是要仔細(xì)、周密，不能有絲毫的大意。對設(shè)計方案的優(yōu)越化，也需要我們綜合各方面的因素考慮，尤其是實際。再次向教育指導(dǎo)我的老師及同學(xué)表示誠摯的感謝！鑒于本人所學(xué)知識有限，經(jīng)驗不足，又是初次研究這種復(fù)雜的設(shè)計，在此過程中難免存在一些錯誤和不足之處，懇請老師給予批評和指正此次設(shè)計是在楊、張老師的悉心指導(dǎo)下完成的。老師為設(shè)計課題的研究提出了許多指導(dǎo)性的意見，為課程設(shè)計的撰寫、修改提供了許多具體的指導(dǎo)和幫助。張、楊老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、不斷探索的科研作風(fēng)，敏銳深邃的學(xué)術(shù)洞察力，孜孜不倦的敬業(yè)精神，給我留下了深刻的印象，使我受益良多。在本文結(jié)束之際，特向我敬愛的老師致以最崇高的敬禮和深深的感謝！附錄

16、1 參考文獻【1】王永華.現(xiàn)代電氣控制技術(shù)及PLC應(yīng)用技術(shù). 北京：航空航天大學(xué)。 2008.【2】 廖常初. S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù). 北京：機械工業(yè)出版社。2011.【3】姚永剛.電機與控制技術(shù).北京：中國鐵路出版社。2010.附錄2 程序清單符號表主程序定位子程序復(fù)位子程序入庫子程序出庫子程序附表3 系統(tǒng)控制狀態(tài)表操作步驟狀態(tài)說明輸入輸出第1步入庫開始I1.0=1，I.1.2=1入庫子程序第2步將設(shè)定好的行、列以一定幾何關(guān)系保存 VW14傳送給vw23，vw16乘以2傳送給vw25，Vw14，vw16Vw23，vw25，vw27第3步從左極限開始右移，同時列計數(shù)器C0開始計

17、數(shù)I0.6=1，C0M1.0=1，Q0.1=1第4步C0計數(shù)為1，到達(dá)緩沖列，開始上升，層計數(shù)器C2開始計數(shù)I0.7=1，C0=1，C2M3.0=1，Q0.3=1第5步計數(shù)器C2計數(shù)為1，到達(dá)第一層下遮光片位置，叉車開始前進C0=1,C2=1M5.0=1，Q0.5=1第6步叉車行道前極限，I1.5觸發(fā)，開始上升，同時層計數(shù)器C2開始計時C0=1,C2=1，I1.5=1M3.1=1，Q0.3=1第7步叉車上行至C2計數(shù)為2，到達(dá)一層上遮光片，計時器T37開始計時2SC0=1,C2=2M1.5=1，T37=0第8步T37計時兩秒叉車開始后退C0=1,C2=2，T37=1M4.1=1，Q0.4=1第

18、9步叉車退至后極限，I0.5觸發(fā)，右移同時列計數(shù)器C1計數(shù)C0=1,C2=2，I0.5=1M1.1=1，Q0.1=1第10步列計數(shù)器C1值等于VW23的值，即到達(dá)給定列，如果計數(shù)器C2值不等于VW25值，叉車開始上升C0=VW23,C2<>VW25，M3.2=1,Q0.3=1第11步C2值等于VW25值，即到達(dá)給定層上遮光片位置，叉車前進C0=VW23，C2=VW25M5.1=1，Q0.5=1第12步叉車行至前極限，計時器 T38開始計時C0=VW23，C2=VW25，I0.4=1T38計時開始第13步兩秒計時時間到，叉車開始下移T38=1M2.0=1，Q0.2=1第14步叉車一直

19、下遮光片位置，即C2=VW27開始后退C0=VVW23，C2=VW27，I0.5=1M4.1=1，Q0.4=1第15步叉車退至后極限，開始下移C0=VW23,C2>VW27,I0.4=1，M2.1=1,Q0.2=1第16步移至下極限開始左移I0.2=1，C2>VW27M0.3=1,Q0.0=1第17步移至左極限，入庫過程結(jié)束I0.2=1，I0.0=1，C2>VW27M6.5=1操作步驟狀態(tài)說明輸入輸出第1步出庫開始I1.1=1，I.1.2=1入庫子程序第2步將設(shè)定好的行、列以一定幾何關(guān)系保存 VW14乘以2再加1傳送給vw18，vw16乘以2傳送給vw37，vw37減1傳給vw35Vw14，vw16Vw18，vw35，vw37第3步從左極限直接右移至給定列C0<>VW23,C2<>VW35M1.2=1，Q0.1=1第4步右移至給定列，即C0=VW23，開始上移C0=VW23,C2<>VW35M3.3=1，Q0.3=1第5步上移至給定層下遮光片位置，即C2=VW35，開始前移C0=VW