基于PLC的自動化立體倉庫設(shè)計

1、濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目基于PLC的自動化立體倉庫設(shè)計 系 （院）自動化系專 業(yè)電氣自動化技術(shù)班 級2010級5班學(xué)生姓名學(xué) 號指導(dǎo)教師職 稱助教二一三年六月十日1基于PLC的自動化立體倉庫設(shè)計 摘 要隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,自動化立體倉庫會在各行各業(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、管理系統(tǒng)、高位貨架、巷道堆垛機、自動入庫、自動出庫、計算機管理控制系統(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)自動化立體倉庫運行的基本原理而設(shè)計的。在整個控制系統(tǒng)中以三菱FX2N系列PLC作為核心控制元

2、件，專用鍵盤作為人機接口部件，控制步進電機來驅(qū)動一個有三自由度的倉庫模型在高強度導(dǎo)軌上做三維運動。以步進電機每轉(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對命令鍵盤進行掃描并得到相應(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)動器驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一定的角度，進而控制傳動部件絲杠旋轉(zhuǎn)進行準確的定位，以完成貨物的存取功能。另外，為了保證整個控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，我們還采用了限位開關(guān)對其進行限位保護。 本文首先對該課題的可行性及課題實現(xiàn)的現(xiàn)實意義和價值進行了介紹；其次對該系統(tǒng)的硬件組成、結(jié)構(gòu)、原理進行了闡述和分析；再次對本控制系

3、統(tǒng)的核心軟件進行了編寫，論文中既有梯形圖又有相應(yīng)的語句表；最后對設(shè)計本課題所學(xué)到的知識和結(jié)論進行歸納和總結(jié)，并對本論文有待完善的地方進行扼要的說明。 關(guān)鍵字：立體倉庫，可編程控制器（PLC），步進電機，物流管理1Based on PLC automatic stereoscopic warehouse design AbstractWith the rapid development of national economy, the automation stereoscopic warehouse will get more and more extensive application in

4、 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 warehouse, compu

5、ter control system and other auxiliary 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 FX2N series PLC as the core control element, a special keyboard as the man-mac

6、hine 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 system hardware

7、 composition, 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 perfect

8、place to be making a brief explanation.Key words: stereoscopic，warehouse programmable controller (PLC)，stepping motor, logistics management1濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）目 錄引言1第一章 緒論21.1本課題設(shè)計的背景21.2本課題設(shè)計的內(nèi)容31.3本課題設(shè)計的目的和意義3第二章 系統(tǒng)控制方案的確定52.1自動化立體倉庫的概述52.2采用PLC控制立體倉庫的優(yōu)點62.3系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟62.4系統(tǒng)控制方案62.5立體倉庫技術(shù)參數(shù)的確定8第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計

9、93.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計93.2可編程控制器(PLC)的選型103.2.1 PLC概述103.2.2 PLC的選型103.2.3機型的選擇113.3步進電機113.3.1步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成和工作原理113.4傳感器123.5微動開關(guān)的選擇133.6 PLC輸入輸出分配表143.7電氣原理圖的設(shè)計15第四章 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計164.1PLC梯形圖概述164.2系統(tǒng)流程圖17I4.3梯形圖的設(shè)計18第五章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論195.1梯形圖程序的下載195.1.1傳輸設(shè)置195.1.2梯形圖寫入PLC195.2程序運行過程記錄205.3結(jié)論21謝辭22參考文獻23附錄 PLC設(shè)計的梯形圖23I

10、I引 言自動化立體倉庫也稱立庫，是在不直接進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)備進行貨物出入庫作業(yè)的倉庫。立體倉庫是一種集信息、儲存、管理于一體的高技術(shù)機電一體化產(chǎn)品，隨著現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和深化，它將為工業(yè)、企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。以往的自動化倉庫，大都采用PLC加計算機或計算機加控制板卡的方式進行控制。計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機的性能以及穩(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，其中就包括自動化立體倉庫。本文中PLC對立體倉庫的控制系統(tǒng)是利用計算機控制

11、調(diào)度、管理，完成了計算機與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、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等優(yōu)點，提高了立體倉庫的自動化管理水平。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)過實踐證明，這種管理和控制結(jié)構(gòu)具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。1第一章 緒論1.1本課題設(shè)計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)的物料搬運設(shè)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”。 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)

12、果。50年代初，美國出現(xiàn)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(xiàn)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(shù)，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(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，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，該庫1980年投入運行。到目前為止，我國自動化立體倉庫數(shù)量已超過200座。由于其

13、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(xiàn)代化管理等特點，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉儲技術(shù)，越來越受到企業(yè)的重視。青島海爾集團國際物流中心立體庫就是個很好的例子,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的激光導(dǎo)引無人運輸車系統(tǒng)，實現(xiàn)了物流的自動化和智能化，使海爾集團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)引無人運輸車向自動巷道堆垛機運送產(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

14、業(yè)主要有機械、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)時只能進行邏輯運算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC（programmable logic controller）。70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計算機的迅猛發(fā)展，使PLC從開關(guān)量的邏輯控制擴展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過程控制域，真正成為一種電子計算機工業(yè)控制裝置，故稱為可編3程控制器，簡稱PC（programmable controller）。但由于PC容易與個人計算機（programmable

15、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行數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計，它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，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）邏輯運算（2）弱電控制強電。PLC是集自動控制技術(shù)，計算機技術(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

16、支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位?？删幊炭刂破?，簡稱PLC。它在集成電路、計算機技術(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（2）設(shè)計、安裝容易，維護工作量少（3）功能強、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。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、維修；能直接推動電磁閥、觸器與于之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機構(gòu)；能向中央執(zhí)行機構(gòu)；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)

17、據(jù)等。因此，進行立體倉庫的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，可以推動機械手行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究的價值。1.2本課題設(shè)計的內(nèi)容課題的主要任務(wù)是基于三菱FX2N系列PLC的自動化立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計。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

18、體庫的投入使用，徹底解決了這一難題。(1)由于能充分利用倉庫的垂直空間，其單位面積存儲量遠遠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40多米，容量多達30萬個貨位。(2)倉庫作業(yè)全部實現(xiàn)機械化和自動化，一方面能大大節(jié)省人力，減少勞動力費用的支出，另一方面能大大提高作業(yè)效率。(3)采用計算機進行倉儲管理，可以方便地做到先進先出，并可防止貨物自然老化、變質(zhì)、生銹，也能避免貨物的丟失。(4)貨位集中，便于控制與管理，特別是使用電子計算機，不但能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)的自動控制，而且能夠進行信息處理。(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

19、放在自動化立體倉庫里，在完全黑暗的條件下，通過計算機控制可以實現(xiàn)膠片卷軸的自動出入庫。(6)采用托盤或貨箱存儲貨物，貨物的破損率顯著降低。27第二章 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,以成套搬運設(shè)備為基礎(chǔ),是集自動控制技術(shù)、通信技術(shù)、機電技術(shù)于一體的高效率、大容量存儲機構(gòu)。自動化立體倉庫的出現(xiàn),實現(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:（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

20、的主要依據(jù)。消防系統(tǒng)。對于自動化立體倉庫而言，由于庫房規(guī)模大，存儲的貨物和設(shè)備較多且密度大，而倉庫的管理和操作人員較少，所以倉庫內(nèi)一般都采用自動消防系統(tǒng)。照明系統(tǒng)。動力系統(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)境保護設(shè)施等。（2）機械設(shè)備貨架。貨箱與托盤。巷道機。周邊搬運設(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。計算機管理系統(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（1）結(jié)構(gòu)靈活，使用方便。（2）傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定，（3）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。（4）低成本（5）適用面廣（6）可靠性強

21、（7）抗干擾能力強2.3系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的主要步驟：（1）收集、研究用戶的原始資料（2）確定自動化立體倉庫的主要形式及相關(guān)參數(shù)（3）合理布置自動化立休倉庫的總體布局及物流圖 （4）選擇機械設(shè)備類型及相關(guān)參數(shù) （5）初步設(shè)計控制系統(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結(jié)構(gòu)示意圖見下圖2-1所示:987654321自動堆垛機堆垛機伸叉稱重儀供步進機驅(qū)動模塊行走步進電機驅(qū)動模塊升降步進電機驅(qū)動模塊堆垛機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

22、動111012堆垛機動作指示燈堆垛機控制PLC:Fx-2n-80mr反射式傳感器圖2-1 立體倉庫結(jié)構(gòu)示意圖本課題所設(shè)計的立體倉庫具有以下功能：（1）堆垛機（機械手）要有三個自由度，即：前進、后退；上、下；左、右；（2）堆垛機的運動由步進電機驅(qū)動；（3）堆垛機前進（或后退）運動和上（或下）運動可同時進行；（4）堆垛機前進、后退和上、下運動時必須有超限位保護；（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)的確定表2-1立體倉庫具體參

23、數(shù)出/入貨柜臺最重物品20Kg每個倉位的高度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堆垛機電源220V AC,50Hz第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計本設(shè)計是運用PLC控制系統(tǒng)來控制立體倉庫的運動的方式。能快速的對輸入信號做出反應(yīng)控制立體倉庫，便于檢修?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。啟 動手動/自動取 出送 進取 消急 停1號 倉 庫 鍵12號倉 庫 鍵檢 驗0號 倉 庫檢 驗12號倉 庫前進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 進后 退向 上向 下送 進取 出顯 示 取 出顯 示 送 進顯

24、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概述可編程控制器，英文稱Programmable 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)計的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)它源于繼電器控制技術(shù)。它通過運行存儲在其內(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，進而再通過輸出電路的物理過程去實現(xiàn)對負載的控制。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：（1）邏輯處理功能；（2）數(shù)據(jù)運

25、算功能；（3）準確定時功能；（4）高速計數(shù)功能；（5）中斷處理（可以實現(xiàn)各種內(nèi)外中斷）功能；（6）程序與數(shù)據(jù)存儲功能；（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)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細分析工藝過程的特點、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格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。（1）輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算（2）存儲器容

26、量的估算（3）控制功能的選擇該選擇包括運算功能、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)計的自動門控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。控制功能編程功能五種標準化編程語言：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)遵守其標準（IEC6113123），同時，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的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。3.2.3機型的選擇結(jié)合實際情況，所選I/O

27、點為80點。因此我所選型號為FX2N-80MR。3.3步進電機步進電機是數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行電機，當(dāng)系統(tǒng)講一個電脈沖信號到步進電機定子繞組時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)一步，當(dāng)電脈沖安某一相序加到電動機時，轉(zhuǎn)子沿某一方向轉(zhuǎn)動的步數(shù)等于電脈沖光個數(shù)。因此，改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進電機轉(zhuǎn)子機械位移的大?。桓淖冚斎朊}沖的通電相序，就能控制步進電機轉(zhuǎn)子機械位移的方向，實現(xiàn)位置的控制，實現(xiàn)寬廣范圍內(nèi)速度的無極平滑控制。步進電機可分為磁阻式、永磁式和混合式，步進電機的相數(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)能提高步進電機的性能，但電動機的結(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

28、用。本系統(tǒng)用步進電機為42BYG250C型步進電機，其電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為：表3-1 步進電機電氣技術(shù)數(shù)據(jù)3.3.1步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成和工作原理 為了驅(qū)動步進電機，必須由一個決定電動機速度和旋轉(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)生器進行位置控制）、一個使電動機繞組電流按規(guī)定次序通斷的脈沖分配器、一個保證電動機正常運行的功率放大器，以及一個直流功率電源等組成一個驅(qū)動系統(tǒng)。步進電機驅(qū)動器是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電機的角位移，或者說：控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就使步進電機旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進電機的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。 所以設(shè)計中采用北京斯達特

29、機電科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的SH系列步進電機驅(qū)動器，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步進電機驅(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)為封閉的超小型結(jié)構(gòu)，本身不帶風(fēng)機，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柜內(nèi)，接觸面之間要涂上導(dǎo)熱硅脂，在棋盤邊加一個風(fēng)機也是一種較好的散熱辦法。此步進電機驅(qū)動器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為： 表3-2 步進電機驅(qū)動器電氣技術(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

30、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)整的光軸標識；帶有便于調(diào)整，動作確認入光顯示燈；反射式傳感器的時間圖和輸出回路圖如圖3-2所示。圖3-2 反射式傳感器的時間圖和輸出回路圖它有三根連接線(紅、藍、黑)，紅色接電源的正極、黑色接電源的負極、藍色為輸出信號，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)進行焊接。3.5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)

31、動作，其信號對應(yīng)PLC的輸入點是X22-X36；另外為保險起見，在X軸的左限位和Y軸的下限位處還分別加裝了1只微動開關(guān)作限位保護，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3-3所示。圖3-3 微動開關(guān)原理圖3.6 PLC輸入輸出分配表根據(jù)本課題PLC輸入輸出的控制要求，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2號倉庫Y0前 進X1手動/自動X25檢驗3號倉庫Y1后 退X2取 出X26檢驗4號倉庫Y2向 上X3送 進X27檢驗5號倉庫Y3向 下X4取 消X30檢驗6號倉庫Y4送 進X5急 停X31檢驗7號倉庫Y5取 出X61

32、號倉庫的鍵X32檢驗8號倉庫Y6顯示取出X72號倉庫的鍵X33檢驗9號倉庫Y7顯示送進X103號倉庫的鍵X34檢驗10號倉庫Y10顯示操作錯誤X114號倉庫的鍵X35檢驗11號倉庫Y11顯示1號倉庫X125號倉庫的鍵X36檢驗12號倉庫Y12顯示2號倉庫X136號倉庫的鍵X37前進限制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

33、示9號倉庫X22檢驗0號倉庫X46取出限制Y22顯示10號倉庫X23檢驗1號倉庫X47取出超過Y23顯示11號倉庫Y24顯示12號倉庫 3.7電氣原理圖的設(shè)計指示燈Dc24vCP步進脈沖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/自動根據(jù)立體倉庫的課題設(shè)計要求，得出如下圖3-4電氣原理圖。

34、圖3-4電氣原理圖 第四章 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計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，另一為內(nèi)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

35、線(Bus bar)。根據(jù)梯形圖中各觸點的狀態(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

36、位號)堆垛機得到貨單確定貨物倉位號開始執(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結(jié)束YYY 圖4-1系統(tǒng)流程圖4.3梯形圖的設(shè)計本系統(tǒng)運用SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件進行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.每個繼電器的線圈和它的觸點均用同一編號，每個元件的觸點使用時沒有數(shù)量限制。2.梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有觸點）。3.線圈不能直接接在左邊母線上。4.在梯形圖中沒有真實的電流流動，為了便于分析，假定在梯形圖中有“電流”流動，這個“電流”只能在梯形圖中單方向流動。具體梯形圖見附錄。第五章 系

37、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，必須先進行網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)置。先將PLC與計算機的串口互連，然后單擊在線-傳輸設(shè)置，可以進入傳輸設(shè)置對話框，進行FX2n PLC設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)設(shè)定，可以進行PLC和計算機的串口通信口及通信方式的設(shè)定，可以進行其他網(wǎng)絡(luò)站點的設(shè)定，還可以實現(xiàn)通信測試。5.1.2梯形圖寫入PLC單擊在線-PLC寫入，就可以打開“PLC寫入”對話框，進行相關(guān)設(shè)置并執(zhí)行，就可將GX Developer中已編好的程序?qū)懭隤LC，如圖5.1所示。選中要下載到PLC的內(nèi)容，單擊執(zhí)行就可以將寫好的梯形圖程序下載到PLC的CPU中。 圖5-1 PLC寫入5.2程序運行過程記錄待程序全部寫入PLC之后，首先運用PLC的編程軟件進行模擬調(diào)試，模擬調(diào)試成功以后，接上外部接線進行現(xiàn)場調(diào)試，現(xiàn)場調(diào)試