畢業(yè)設(shè)計(jì)--- plc在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中的應(yīng)用

1、<p>　　第一章 緒 論</p><p><b>　　1.1 摘 要</b></p><p>　　自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是物流中的重要組成部分，它是在不直接進(jìn)行人工干預(yù)的情況下自動(dòng)地存儲(chǔ)和取出物流的系統(tǒng)。它是現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對(duì)提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。它具有占地面積小、儲(chǔ)存量大、周轉(zhuǎn)快的優(yōu)點(diǎn)，是集信息、存儲(chǔ)、管理于一體的高技術(shù)密集型機(jī)

2、電一體化產(chǎn)物。</p><p>　　近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到物流系統(tǒng)的改善與合理性對(duì)企業(yè)的發(fā)展非常重要。堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的起重堆垛設(shè)備，它能夠在自動(dòng)化立體的巷道中來回穿梭運(yùn)行，將位于巷道口的貨物存入貨格；或者相反取出貨格內(nèi)的貨物運(yùn)送到巷道口。上世紀(jì)50年代末開始，相繼研制和采用了自動(dòng)導(dǎo)引小車（AVG）、自動(dòng)貨架、自動(dòng)存取機(jī)器人、自動(dòng)識(shí)別和自動(dòng)分揀等系統(tǒng)。到上世紀(jì)70

3、年代，旋轉(zhuǎn)體式貨架、移動(dòng)式貨架、巷道式堆垛機(jī)和其他搬運(yùn)設(shè)備都加入了自動(dòng)控制行列，但只是各個(gè)設(shè)備的局部自動(dòng)化并各自獨(dú)立應(yīng)用，被稱為“自動(dòng)化孤島”。 </p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)向物資的控制和管理，要求實(shí)時(shí)、協(xié)調(diào)和一體化。計(jì)算機(jī)之間、數(shù)據(jù)采集點(diǎn)之間、機(jī)械設(shè)備的控制器之間以及它們與主計(jì)算機(jī)之間的通信可以及時(shí)的匯總信息，倉(cāng)庫(kù)計(jì)算機(jī)及時(shí)地記錄訂貨和到貨時(shí)間，顯示庫(kù)存量，計(jì)劃人員可以方便地作出供貨決

4、策，管理人員隨時(shí)掌握貨源及需求。 </p><p>　　信息技術(shù)的應(yīng)用已成為倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的重要支柱。到上世紀(jì)70年代末，自動(dòng)化技術(shù)被越來越多地應(yīng)用到生產(chǎn)和分配領(lǐng)域?！白詣?dòng)化孤島”需要集成化，于是便形成了“集成系統(tǒng)”的概念。在集成化系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)的有機(jī)協(xié)作，使總體效益和生產(chǎn)的應(yīng)變能力大大超過各部分獨(dú)立效益的總和。集成化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中物資存儲(chǔ)的中心受到人們的重視，在集成化系統(tǒng)里包括了人、設(shè)備和控制系統(tǒng)

5、。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞] 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)；堆垛機(jī)；計(jì)算機(jī)與PLC的通信。</p><p><b>　　Abstract </b></p><p>　　Automated multi-layered storehouse is an important part in logistics, it is not directly un

6、der the condition of manual intervention automatically storage and remove logistics system. It is the modern industrial society development of high-tech products, to improve productivity, reduce cost has important signif

7、icance. It has cover an area of an area small, large storage capacity, the advantages of quick, is the collection of information, storage, management in the integration of high technology i</p><p>　　In recen

8、t years, along with the enterprise production and management constantly improved, more and more enterprises realize logistics system improvement and rationality to enterprise's development is very important. Stacking

9、 machine is the most important for automated warehouse stacking lifting equipment, it can automatic three-dimensional roadway shuttling back and forth in the mouth, will run in the roadway deposit goods lattice; goods Or

10、 opposite take delivery of goods to the grid roadway in </p><p>　　With the development of computer technology, key work steering materials control and management, real-time, coordination and integration requ

11、irements. To collect data between computers, between, mechanical equipment controller and between them and the communication between host computer can timely summary information, warehouse computer timely records order a

12、nd delivery time, showed inventories, planners can easily make decision-making, management personnel supply supply and demand command at an</p><p>　　The application of information technology has become an im

13、portant pillar storage technology. To the late 1970s, automation technology has been increasingly applied to production and distribution field. "Automation island" integrated, hence then need formed "integ

14、rated system" concept. In the integration system and the whole system, the organic collaboration total benefit and production of strain capacity considerably more than the sum total of the parts independent benefits

15、. Integrated warehouse</p><p>　　[key words] automated multi-layered storehouse; Stacker; Computer and PLC communications. </p><p>　　1.2 前 言</p><p>　　企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化，使得倉(cāng)庫(kù)成為生產(chǎn)物流系

16、統(tǒng)中的一個(gè)重要而且不可缺少的環(huán)節(jié)。立體倉(cāng)庫(kù)正以它最小的占地面積和最佳的空間利用率, 逐步代替并促使倉(cāng)庫(kù)物流的水平提高。</p><p>　　立體倉(cāng)庫(kù)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(guó)出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)；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(cāng)庫(kù)；1963年美國(guó)率先在高架倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)。此后，自動(dòng)化立體

17、倉(cāng)庫(kù)在美國(guó)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(cāng)庫(kù)，并且發(fā)展速度越來越快，成為當(dāng)今世界上擁有自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)最多的國(guó)家之一。</p><p>　　我國(guó)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)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(tái)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(guó)第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)（高15米，機(jī)械部起重所負(fù)責(zé)），該庫(kù)1980年投入運(yùn)行。到目前為

18、止，我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量已超過200座。立體倉(cāng)庫(kù)由于具有很高的空間利用率、很強(qiáng)的入出庫(kù)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)管理不可缺少的倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)，越來越受到企業(yè)的重視。</p><p>　　自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)作為現(xiàn)代物流中的一個(gè)重要組成部分，它是一種集信息， 存儲(chǔ)管理于一體的高技術(shù)密集型機(jī)電一體化產(chǎn)品，是一種多層次存放貨物的高架倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)。它是把計(jì)算機(jī)，與信息管理和設(shè)備控制

19、集合起來，能按控制指令要求自動(dòng)完成貨物的存取作業(yè)，并能對(duì)庫(kù)存的貨物進(jìn)行自動(dòng)管理，達(dá)到存儲(chǔ)技術(shù)的全面自動(dòng)化，因此，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是企業(yè)管理的重要手段之一。通過對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，基本上達(dá)到采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)提高立體倉(cāng)庫(kù)的管理水平，提高立體倉(cāng)庫(kù)的可靠性可維修性，從而提高企業(yè)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益的目的。本畢業(yè)實(shí)訓(xùn)正是詳細(xì)介紹PLC微型機(jī)如何在立體倉(cāng)庫(kù)中得到應(yīng)用的。</p><p>　　總結(jié)一下本設(shè)計(jì)的軟硬

20、件系統(tǒng)，有如下特點(diǎn)：</p><p>　　1、自動(dòng)存取，收發(fā)準(zhǔn)確迅速，提高入出庫(kù)效率；</p><p>　　2、機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)，解放人力，減小勞動(dòng)強(qiáng)度；</p><p>　　3、靈活的增減模塊，不需對(duì)系統(tǒng)作較大的改動(dòng)。</p><p>　　4、采用托盤或貨箱儲(chǔ)存貨物，貨物的破損率顯著降低。</p><p>　　5、物品

21、出入庫(kù)迅速、準(zhǔn)確、減少了車輛了帶裝卸時(shí)間，提高了倉(cāng)庫(kù)的存儲(chǔ)周轉(zhuǎn)能力。</p><p>　　6、采用電子計(jì)算機(jī)控制與管理，有利于壓縮庫(kù)存和加速物品的周轉(zhuǎn)，降低產(chǎn)品成本。</p><p>　　7、貨拉集中，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)過程的自動(dòng)控制，而且能夠進(jìn)行信息處理。</p><p>　　堆垛機(jī)的分析及PLC-PFO </p>

22、<p>　　2.1 單體立柱堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　自動(dòng)化立體庫(kù)作為現(xiàn)代物流管理重要組成部分，是現(xiàn)代物流發(fā)展的趨勢(shì)，它基本由以下部分組成: 高層貨架、托盤（貨箱）、巷道堆垛機(jī)、輸送機(jī)系統(tǒng)、AGV系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、庫(kù)存信息管理系統(tǒng)等。我們對(duì)堆垛機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，在這里，我選用的是單立柱堆垛機(jī)。</p><p>　　如2-1圖所示，單體立柱堆垛機(jī)是由下橫梁、立柱、和帶

23、貨叉的載貨臺(tái)組成。以前大多數(shù)堆垛機(jī)的載貨臺(tái)上都設(shè)有司機(jī)室，裝在下橫梁上的行走輪在固定于地面上的單軌上行駛，立柱頂端裝有水平導(dǎo)輪，它行走在安裝于巷道頂部的工字鋼上。下橫梁用槽鋼及鋼板拼焊，其上裝有行駛機(jī)構(gòu)、主、從動(dòng)行走輪、水平導(dǎo)輪、安全機(jī)構(gòu)、緩沖器、縱向定位裝置以及終端限位裝置、供電、通信部件等。立柱為一抗扭曲的箱形結(jié)構(gòu)(有帶工字鋼箱形結(jié)構(gòu)和一般箱形結(jié)構(gòu))，立柱和下橫梁是用螺栓聯(lián)成一體的。立柱頂端除裝有水平導(dǎo)輪外，還裝有起升機(jī)構(gòu)滑輪、松繩

24、超載保護(hù)裝置。在立柱下部，在載貨臺(tái)的另一側(cè)，裝有堆垛機(jī)控制柜和起升機(jī)構(gòu)。</p><p>　　圖2-1 單體立柱堆垛機(jī)示意圖</p><p>　　現(xiàn)今，越來越多的商家把注意力集中在了單體立柱堆垛機(jī)上。單體立柱堆垛機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕巧著稱，但其受力情況比較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)各個(gè)組成部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免自重過大。</p><p>　　2.2 堆垛機(jī)外載荷計(jì)算&

25、lt;/p><p>　　巷道堆垛機(jī)沿巷道內(nèi)的地面軌道運(yùn)行，視為Y軸向運(yùn)行，立柱上的載貨臺(tái)沿導(dǎo)軌升降，視為Z軸向運(yùn)行，載貨臺(tái)的貨叉對(duì)巷道兩邊貨架進(jìn)行存取作業(yè)，視為X軸向運(yùn)行。圖1-2是堆垛機(jī)正常作業(yè)的示意圖。圖中：1.立柱；2.貨叉機(jī)構(gòu)；3.載貨臺(tái)；4.導(dǎo)軌；5.地面導(dǎo)軌；6.提升機(jī)構(gòu)；7.鋼絲繩；8.滑輪；9.上部導(dǎo)軌。</p><p>　　圖2-2 堆垛機(jī)正常作業(yè)示意圖</p>

26、;<p>　　載荷處于最高位置時(shí)，立柱的受力狀況最為不利、這時(shí)各部分的載荷位置及結(jié)構(gòu)尺寸示于圖2-3。參看圖2-3，由力學(xué)平衡條件可求得載荷臺(tái)滾輪對(duì)立柱導(dǎo)軌的作用力和提升總拉力。</p><p>　　圖 2-3 堆垛機(jī)的受力分析</p><p>　　圖中：Q--額定起重量，N；G臺(tái) --載貨臺(tái)自重，N；G叉--貨叉機(jī)構(gòu)自重，N；</p><p>　

27、　G ’叉--伸出部分貨叉自重，N；T--提升總拉力，N； L1 、 L2、S、e--各種載荷作用位置, mm； P正、P側(cè)--分別為導(dǎo)軌對(duì)正滾輪和側(cè)滾輪的反作用力，N。</p><p>　　例如，需載重一個(gè)1t重的貨物，已知Q為19600 N，G臺(tái)為11760N ，G叉為2940N， G ’叉980N，T為34300 N，各種載荷分別為：L1為2000mm，L2為1400mm，S為800mm，e為300mm，G

28、滑為490N，G上為1960N，根據(jù)這些我們可以得到以下數(shù)據(jù)：</p><p>　　1. 載貨臺(tái)滾輪壓力</p><p>　　由圖1-3，ΣM = 0 ,得正滾輪壓力：</p><p>　　P正 = [（Q + G叉）L1+ G臺(tái)L2-T e ] /S 式(1-1)</p><p>　　P正 =64067.5N<

29、;/p><p>　　由圖1-3，ΣM = 0 ，得側(cè)滾輪壓力：</p><p>　　P側(cè) =( Q + G ’叉 )L0/S 式(1-2) </p><p>　　P側(cè) =15435N</p><p><b>　　2. 總提升力</b></p><p>　　由圖1

30、-3，ΣFx =0 ，得</p><p>　　T = Q + G臺(tái) + G叉 式(1-3)</p><p><b>　　T =34300N</b></p><p>　　3. 立柱頂部作用力</p><p>　　圖2-4 提升卷揚(yáng)系統(tǒng)力學(xué)

31、簡(jiǎn)圖</p><p>　　利用圖1-4表示的堆垛機(jī)提升卷揚(yáng)系統(tǒng)力學(xué)簡(jiǎn)圖，由此確定立柱頂部上橫梁上的作用力F，即立柱的軸向壓力。</p><p><b>　　a. 起升載荷，</b></p><p>　　W = φ2 T = φ2（Q + G臺(tái) + G叉） 式(1-4)</p><p>　　式中φ2 為動(dòng)

32、力系數(shù)，一般可取φ2 =1.05～1.1</p><p><b>　　W =37730N</b></p><p><b>　　b. 滾輪摩擦力，</b></p><p>　　Ff =2(P正 + P側(cè))f ’ 式(1-5)</p><p>　　

33、式中f ’ 為滾動(dòng)摩擦系數(shù)，鋼制滾輪取f ’=0.08</p><p>　　Ff = 12720.4N</p><p><b>　　c. 提升繩張力，</b></p><p>　　S = (W + Ff)/ mη 式(1-6)</p><p>　　式中m為繞繩倍率，圖中m =

34、2；η為提升系統(tǒng)效率，可取η=0.98～0.99</p><p>　　S = 25480N</p><p>　　d. 立柱頂部壓力,</p><p>　　F = 3S + G滑 + G上 式(1-7)</p><p>　　式中G滑與G上分別為頂部滑輪與上橫梁

35、的自重 </p><p><b>　　F =78890N</b></p><p>　　通過以上分析可知，立柱在兩個(gè)平面內(nèi)分別承受外載荷的作用，但在XOZ 平面的力只有在堆垛機(jī)停穩(wěn)、貨叉伸出存、取貨時(shí)才存在，所以，對(duì)立柱只進(jìn)行YOZ 平面的受力分析。</p><p>　　2.3 沿巷道縱向平面受力分析（即YOZ 平面）</p>

36、<p>　　當(dāng)載貨臺(tái)滿載位于最高位置，以最大加(減)速度起(制)動(dòng)， 立柱受力處于最不利情況。此時(shí)的YOZ平面結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1-5。圖中H和B分別為堆垛機(jī)總高與走輪間距；</p><p>　　圖2-5YOZ平面內(nèi)受力簡(jiǎn)圖</p><p>　　PH為水平慣性力，h為上滾輪距立柱頂端的距離，b1和b2分別為立柱截面X方向中性軸到下橫粱兩支點(diǎn)(車輪中心線)的距離。圖中的軸向壓力F可用

37、式(1-7)計(jì)算， 立柱橫向力矩用下式算：</p><p>　　M正 = P正S輪 式(1-8)</p><p>　　以公式（1-1）代入上式，則</p><p>　　M正 = （Q + G叉）L1+ G臺(tái)L2-T e 式(1-9)</p>

38、<p>　　立柱橫向力PH 用下式計(jì)算：</p><p>　　PH = mθ a Sw 式(1-10)</p><p>　　式中a是最大加速度m/s^2 ，mθ為由各部分質(zhì)量換算得出的等效質(zhì)量kg,等效質(zhì)量mθ的計(jì)算公式如下</p><p>　　mθ = (m上 + m滑)

39、 + {[（H–h）/ H ] ^3 }m臺(tái) +{（H1/H）^3} m升 + </p><p><b>　　m柱/4</b></p><p>　　式中，m上、m滑、m臺(tái)、m升、m柱依次為上部橫梁、滑輪質(zhì)量，包括貨物在內(nèi)的載貨臺(tái)總質(zhì)量，提升機(jī)構(gòu)質(zhì)量和立柱均布質(zhì)量。Sw 為立柱振動(dòng)系數(shù)，Sw 最大絕對(duì)值取 2 2.4 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)及PLC-FPO的概述</p&

40、gt;<p>　　立體倉(cāng)庫(kù)主體由底盤、四層十二倉(cāng)位庫(kù)體、運(yùn)動(dòng)機(jī)械及電氣控制等四部分，模型的機(jī)械部分采用滾珠絲杠、滑杠、普通絲杠等機(jī)械元件組成，采用直流步進(jìn)電機(jī)作為拖動(dòng)元件。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代物流技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了一種新型倉(cāng)儲(chǔ)方式——自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)。它是以高層貨架為主體，以成套搬運(yùn)設(shè)備為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為手段的高效率物流、大容量存儲(chǔ)的機(jī)電一體化高科技集成系

41、統(tǒng)。它集機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、傳感器和自動(dòng)控制等多種技術(shù)于一體，以搬運(yùn)機(jī)械化、控制自動(dòng)化、管理微機(jī)化、信息網(wǎng)絡(luò)化為特征，成為現(xiàn)代化物流設(shè)計(jì)中產(chǎn)品生產(chǎn)與存儲(chǔ)的樞紐。</p><p>　　自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)又稱自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)、現(xiàn)代智能庫(kù)、高層貨架倉(cāng)庫(kù)等，是近年來國(guó)際上迅速發(fā)展起來的一種新型倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施，是在不直接進(jìn)行人工干預(yù)的情況下能自動(dòng)存儲(chǔ)和取出物料的系統(tǒng)。</p><p>　　自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)

42、在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中的作用是顯而易見的，將自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)應(yīng)用到物流領(lǐng)域中，充分利用自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)信息管理自動(dòng)化和物品入出庫(kù)作業(yè)的自動(dòng)化，為提高貨物的流通效率發(fā)揮重要的作用。國(guó)內(nèi)外各個(gè)行業(yè)采用自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的情況己經(jīng)充分證明，使用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)能夠產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。在貨物流通領(lǐng)域中采用自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)，也將獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　PLC-FP0是松下電工最新推出的一種袖珍式微型

43、PLC產(chǎn)品，該產(chǎn)品保留了其小型機(jī)原有的性能，雙增加了許多極有用的特殊性能。而其體積只有原FP1的三分之一左右。本章將結(jié)合具體機(jī)型──松下電工FP0系列PLC進(jìn)行介紹。</p><p>　　為適應(yīng)工業(yè)控制領(lǐng)域日益靈活多變的市場(chǎng)要求，各PLC廠家面臨著激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，不斷更新其產(chǎn)品，小型PLC產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)是體積越來越小而其性能越來越高。松下電工的微型機(jī)PLC-FP0在設(shè)計(jì)上亦獨(dú)具匠心，頗有特點(diǎn)，其主控單元外型尺寸只有

44、25×90×60（mm）寬，可放入胸前的口袋內(nèi)，體積如此之小性能卻堪稱一流，其指令執(zhí)行速度為0.9us，程序容量為500步數(shù)據(jù)寄存器可達(dá)6144字，除此之外它還具有如下特點(diǎn)： (1)、具有兩路獨(dú)立的高速脈沖輸出，最高計(jì)數(shù)頻率可達(dá)10KHz。</p><p>　　(2)、具有雙向通道高速計(jì)數(shù)器（HS0），最高計(jì)數(shù)器頻率可達(dá)10KHz。</p><p

45、>　　(3)、直接輸出頻率可調(diào)制（PWM）脈沖序列，脈沖頻率可在0.15到38Hz之間可調(diào)，占空比可在0.1%～99.9%之間可調(diào)節(jié)。</p><p>　　(4)、可經(jīng)RS232C電纜與PC直接相連無須另加適配器。</p><p>　　2.4.1 控制系統(tǒng)的流程圖</p><p>　　該系統(tǒng)需要三維控制，而FP0只有兩路脈沖輸出，故在編程時(shí)采用分時(shí)分工的辦法

46、，即當(dāng)堆垛機(jī)運(yùn)行到指定位置時(shí)（此時(shí)因無取貨，送貨動(dòng)作，故無伸叉運(yùn)動(dòng)，只要兩路脈沖即可），再用旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制伸叉運(yùn)動(dòng)，分時(shí)分工的方法是以不同的時(shí)間來控制不同的電機(jī)來達(dá)到三維控制的效果，其主要的工作原理基本同一維控制。</p><p>　　圖2-6 控制系統(tǒng)的流程圖</p><p>　　表2-1 按鍵號(hào)對(duì)照表</p><p>　　2.5 電氣元件設(shè)備的選用</p&

47、gt;<p>　　小型倉(cāng)庫(kù)裝置的電氣結(jié)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)?？?、傳感器、開關(guān)電源、電磁閥等電子器件組成。下面將對(duì)這些電氣器件作一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。</p><p><b>　　(1)、步進(jìn)電機(jī)</b></p><p>　　采用二相八拍混合式步進(jìn)電機(jī)，主要具有體積小，有較高的起動(dòng)/運(yùn)行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等特點(diǎn)。型號(hào)：42BYGH101，電氣原理圖如圖所示。<

48、/p><p>　　圖2-7 42BYGH101型步進(jìn)電機(jī)電氣原理圖</p><p>　　(2)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊</p><p>　　采用中美合資SH系列步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，主要由電源輸入部分、信號(hào)輸入/輸出部分等。</p><p>　　電源輸入部分：由電源模塊提供，用兩根線連接，注意極性。</p><p>　　信號(hào)輸入部分：

49、信號(hào)源由FP0主機(jī)提供。由于FP0提供的電平為24V，而輸入部分的電平為5V，所以中間加了保護(hù)電路。</p><p>　　輸出部分：與步進(jìn)電機(jī)連接，注意相序。</p><p><b>　　圖2-8 驅(qū)動(dòng)模塊</b></p><p><b>　　(3)、傳感器</b></p><p>　　微動(dòng)開關(guān)：當(dāng)

50、擋塊碰到微動(dòng)開關(guān)，通過操作件使接觸片壓縮超過死點(diǎn)時(shí)，即使常閉、常開瞬時(shí)換接。</p><p>　　圖2-9 微動(dòng)開關(guān)原理圖</p><p><b>　　(4)、FP0?？?lt;/b></p><p>　　在這個(gè)設(shè)計(jì)中，我們將用到松下PLC的各模塊單元是FP0-C16CT、FP0-E16RS、FP0-E16X。其中FP0-C16CT是控制單元，晶體管

51、輸出型輸入8點(diǎn)，NPN輸出型。輸出8點(diǎn)。FP0-E16RS 是擴(kuò)展單元，繼電器輸出型輸入8點(diǎn)，NPN輸出型。輸出8點(diǎn)。FP0-E16X是終點(diǎn)型，輸入16點(diǎn)。</p><p>　　FP0D速度位置控制指令，該指令可以指定以下端口和寄存器作為位置控制專用，其功能分配如表2-2所示。</p><p>　　表2-2 FP0D速度位置控制指令功能分配表</p><p>　　其

52、中Y0、Y1作為高速脈沖輸出。Y2、Y3分別為Y0、Y1的方向控制端子。X0、X1則指定為高速計(jì)數(shù)器的輸入端子，可分別接收來自Y0、Y1的高速脈沖。表中經(jīng)過值控制還是絕對(duì)數(shù)值控制，是否需要原點(diǎn)返回等，由松下FP0系列PLC晶體管輸出的主機(jī)，具有高速運(yùn)算能力，PID調(diào)節(jié)功能，同時(shí)可以輸出兩路脈沖控制兩臺(tái)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。輸出兩路脈沖梯形圖。</p><p><b>　　圖2-10 梯形圖</b>&l

53、t;/p><p>　　圖2-11 I/O外面板接線圖</p><p>　　圖2-12 I/O接線圖</p><p>　　表2-3 PLC的I/0地址分配表</p><p><b>　　(5)、直流電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　輸入電壓為12～24V，兩根導(dǎo)線輸入紅色為直流電機(jī)正極，蘭色為負(fù)極。

54、</p><p>　　(6)、直流電機(jī)控制板</p><p>　　機(jī)如圖由輸入信號(hào)。輸入電源。輸出等組成，輸入信號(hào)由FP0模塊提供；輸入電源由輸入模塊提供；輸出驅(qū)動(dòng)直流電</p><p>　　圖2-13 直流電機(jī)控制板</p><p><b>　　(7)、電源模塊</b></p><p>　　輸入

55、交流電壓：110V～220V/50Hz 60Hz;</p><p>　　輸出直流電壓：24V/6.5A；</p><p>　　最大功率：156W。</p><p>　　2.6 小型立體倉(cāng)庫(kù)及其控制系統(tǒng)</p><p>　　我們?cè)谝粋€(gè)小型倉(cāng)庫(kù)的控制系統(tǒng)中以FP0作為主控制器，下面簡(jiǎn)要介紹一下系統(tǒng)的構(gòu)成及原理。參考圖2-6控制系統(tǒng)流程圖及表2-

56、1按鍵號(hào)對(duì)照表：</p><p><b>　　(1)、接通電源。</b></p><p>　　將選擇開關(guān)置于手動(dòng)位置（此時(shí)1~6號(hào)有效）分別點(diǎn)動(dòng)按鍵1←，2↓，3→，4↙，5↑，6↗，觀察水平（X軸），垂直（Y軸），前后（Z軸）各絲桿運(yùn)動(dòng)的情況，運(yùn)行應(yīng)平穩(wěn)，在接近限 （位置軸），時(shí)，應(yīng)執(zhí)行限位保護(hù)（運(yùn)行自動(dòng)停止）。用機(jī)算機(jī)或手持編程器（需加購(gòu)）編寫程序并下裝至PLC

57、。（出廠前已經(jīng)演示程序，詳見光碟，以下描述為演示程序運(yùn)算情況）。將選擇開關(guān)置于自動(dòng)位置（通電狀況下，各機(jī)構(gòu)復(fù)位，即返回零點(diǎn)）。將帶托盤汽車模型零號(hào)倉(cāng)位，放下模型時(shí)，人位要準(zhǔn)確，并注意到倉(cāng)位底部檢測(cè)開關(guān)已動(dòng)作。</p><p><b>　　(2)、執(zhí)行送指令</b></p><p>　　選擇預(yù)送倉(cāng)位號(hào)，按動(dòng)倉(cāng)位號(hào)對(duì)應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示倉(cāng)位號(hào)。按動(dòng)送指令按鈕，觀

58、察送入動(dòng)作（若被選擇倉(cāng)位內(nèi)已有汽車，則該指令不被執(zhí)行）。指令完成后，機(jī)械自動(dòng)返回。零號(hào)倉(cāng)位已無汽車，則下一個(gè)送指令（誤操作）將不被執(zhí)行。</p><p><b>　?。?）、執(zhí)行取指令</b></p><p>　　選擇欲倉(cāng)位號(hào)對(duì)應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示倉(cāng)位。按動(dòng)取指令按紐，觀察取出動(dòng)作（若被選擇倉(cāng)位內(nèi)內(nèi)汔車，則該指令不被執(zhí)行）。指令完成后，機(jī)械自動(dòng)復(fù)位。零號(hào)倉(cāng)位

59、已無汔車，則下一個(gè)取指令（誤操作）將不被執(zhí)行。</p><p>　?。?）、演示程序中其它內(nèi)容</p><p>　　當(dāng)零號(hào)倉(cāng)位上有貸物時(shí)，若無外部操作指令，“就緒”等亮，延時(shí)10秒后。自動(dòng)將貸物放在倉(cāng)位號(hào)最小的空位上，依次類推。如1#，2#，3#，4#都已有貸物，程序延時(shí)10秒。10秒內(nèi)若無外部操作指令，自動(dòng)將貸物放在2#倉(cāng)庫(kù)。在延時(shí)10秒內(nèi)，若按下數(shù)字5#，然后按下“送”鍵。此時(shí)，則運(yùn)行

60、機(jī)構(gòu)將貸物放在5#庫(kù)，若按下5#鍵后，想取消此操作，可按下“放棄”鍵，此時(shí)，程序又處在待命狀態(tài)，“就緒”燈亮，又可進(jìn)行其它操作。</p><p>　　當(dāng)零號(hào)倉(cāng)位上無貸物時(shí)，若無人操作，“就緒”燈亮10秒后，程序?qū)褦?shù)值最大倉(cāng)庫(kù)號(hào)里的物品轉(zhuǎn)運(yùn)至沒有放貸物的倉(cāng)號(hào)比其它的倉(cāng)庫(kù)里。1#，2#，5#有物，該程序?qū)⒆詣?dòng)把5#物品轉(zhuǎn)至3#倉(cāng)庫(kù)。若需從5#取回物品，放入4#庫(kù)，操作步驟如下：“就緒”燈亮?xí)r，按下“5”，再“取”鍵

61、，運(yùn)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行程序要求取回貸物后，停在起初位置。此時(shí)按按鍵4#，在按送鍵運(yùn)行機(jī)構(gòu)將把貸物放在4#庫(kù)，然后停在起初位置，“就緒”燈亮10秒后，若去外部操作指令，程序又將4#庫(kù)貸物轉(zhuǎn)至3#庫(kù)。</p><p>　　裝置中已實(shí)施的硬件保護(hù)。</p><p>　?。?） X軸極限保護(hù)（SQ0，SQ1）</p><p>　?。?） Y軸極限保護(hù)（SO2，SO3）</p&

62、gt;<p>　?。?） Z軸極限保護(hù)（SO4，SO5）</p><p>　　（4） X軸，Y軸，Z軸協(xié)調(diào)保護(hù)（SQ6，SO7硬件聯(lián)鎖）</p><p>　　以上各種保護(hù)開關(guān)，確保在編程實(shí)驗(yàn)中，立體倉(cāng)庫(kù)在程序出錯(cuò)時(shí)，并不損壞該裝置。</p><p><b>　?。?）、監(jiān)控系統(tǒng)</b></p><p>　　

63、在win98系統(tǒng)中，把光盤放入光驅(qū)中，自動(dòng)運(yùn)行MCGS組態(tài)軟件。此時(shí)出現(xiàn)對(duì)話框，安裝MCGS組態(tài)軟件通用版，直至安裝完畢，桌面快捷方式出現(xiàn)兩個(gè)新圖標(biāo)，即MCGS組態(tài)環(huán)境和MCGS運(yùn)行環(huán)境。進(jìn)行監(jiān)控。</p><p>　　第三章.立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的梯形圖</p><p>　　3.1.FP0的內(nèi)部寄存器及I/0配置</p><p>　　在使用PLC之前最重要的是先了解P

64、LC的內(nèi)部寄存器及I/0配置情況。</p><p>　　H：16進(jìn)制常數(shù) WY：外部輸出</p><p>　　WX：內(nèi)部寄存器 IX：索引寄存器0</p><p>　　WR：內(nèi)部寄存器 IY：索引寄存器1</p><p>　　X

65、4：Z軸回復(fù)零位 Y7：軸反轉(zhuǎn)取出</p><p>　　X5：Z軸到達(dá)限位 Y20：系統(tǒng)就緒顯示</p><p>　　X6：小車有無物品 Y21：系統(tǒng)取出顯示</p><p>　　X7：手動(dòng)自動(dòng)選擇 Y22：系統(tǒng)送入顯示&l

66、t;/p><p>　　X25：X軸回復(fù)零位 R9013：系統(tǒng)初始化</p><p>　　X27：Y軸回復(fù)零位 R0：暫存零位標(biāo)志</p><p>　　X40-X4C：1-12號(hào)倉(cāng)庫(kù)選中 R1：X軸回復(fù)零位</p><p>　　Y6：Z軸正轉(zhuǎn)送入

67、 R2：Y軸回復(fù)零位</p><p>　　R3：初始回零標(biāo)志 R9：系統(tǒng)回復(fù)標(biāo)志</p><p>　　R4：Z軸回零標(biāo)志 R121-R12C：1-12號(hào)倉(cāng)庫(kù)選中標(biāo)志</p><p>　　R5：Z軸調(diào)用標(biāo)志 R120：取出物品標(biāo)志</p>

68、<p>　　R6：對(duì)應(yīng)倉(cāng)庫(kù)標(biāo)志 R13E：選中物品標(biāo)志</p><p>　　R7：中轉(zhuǎn)位置標(biāo)志 R130：倉(cāng)庫(kù)選中標(biāo)志</p><p>　　R8：意外情況標(biāo)志 R131：系統(tǒng)零位標(biāo)志 </p><p>　　基本功能指令,有定時(shí)器指令。如表3-1所示。&l

69、t;/p><p>　　表3-1 基本功能指令</p><p>　　控制指令。如表3-2所示。</p><p>　　表3-2 主控指令表</p><p>　　3.2立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的梯形圖</p><p><b>　　程序如下：</b></p><p>　　拿這段電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反

70、轉(zhuǎn)的來說：</p><p>　　電動(dòng)機(jī)在Z軸處于回零狀態(tài)極限位置，反轉(zhuǎn)關(guān)閉，電動(dòng)機(jī)處于起始位置，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)沒有運(yùn)轉(zhuǎn)到極限位置，Z軸回零，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)正轉(zhuǎn)，至極限位置停止，電機(jī)處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)而且不處于回零位置，電機(jī)開始反轉(zhuǎn)，Z軸運(yùn)轉(zhuǎn)到還未歸位狀態(tài)，繼續(xù)反轉(zhuǎn)，Z軸繼續(xù)反轉(zhuǎn)，還未到達(dá)極限位置，貨物還未送出前，一直反轉(zhuǎn)，貨物送出后反轉(zhuǎn)停止，電動(dòng)機(jī)處于待轉(zhuǎn)狀態(tài)。</p><p>　　第四章.計(jì)

71、算機(jī)與PLC通信</p><p>　　4.1.計(jì)算機(jī)的連接方式</p><p>　　1 使用計(jì)算機(jī)的RS2322C端口與PLC的編程口直接相連。</p><p>　　2 能過網(wǎng)絡(luò)，與其它站點(diǎn)的PLC進(jìn)行通信。</p><p>　　3 通過調(diào)制解調(diào)器，與遠(yuǎn)程的PLC進(jìn)行通信。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是使用計(jì)算機(jī)

72、的RS2322C端口與PLC的編程口直接相連的情況。</p><p>　　設(shè)置PLC的通信條件。</p><p>　　關(guān)于PLC通信條件設(shè)置的內(nèi)容，請(qǐng)參照和PLC的相關(guān)硬件手冊(cè)。</p><p>　　請(qǐng)預(yù)先 將PLC與計(jì)算機(jī)的通信條件相符合。</p><p>　　利用計(jì)算機(jī)的RS2322C端口，與PLC的編程口1：1連接。</p>

73、<p>　　連接方法根據(jù)各PLC而不同。</p><p>　　計(jì)算機(jī)與FP0相連時(shí)，計(jì)算機(jī)→RS2322C 電纜→PLC。</p><p>　　RS2322C電纜型號(hào)：3MAFP8513。</p><p>　　4.2.立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的通信</p><p>　　通信協(xié)議包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是通信接口；二是通信方式。PLC與上位

74、機(jī)一般采用RS─232接口的異步串行通信方式。</p><p>　　系統(tǒng)的通信。該系統(tǒng)是一種主從事總線型工業(yè)局域網(wǎng)。采用RS─232總線上位連接系統(tǒng)。以上位機(jī)作為工業(yè)局域網(wǎng)通信的主站，其它3臺(tái)PLC作為從站。主站采用輪詢的方式，按一定的順序，逐個(gè)與各PLC通信，所有數(shù)據(jù)通信都只在上位機(jī)與PLC之間進(jìn)行，各PLC之間沒有數(shù)據(jù)交換。如各PLC要進(jìn)行交換數(shù)據(jù)，也只能經(jīng)過上位機(jī)中轉(zhuǎn)。PLC向上位機(jī)發(fā)回的信處包抱堆垛機(jī)當(dāng)前

75、的位置及狀態(tài)，操作命令的完成，取消等。經(jīng)過通信再在屏幕上顯示堆垛機(jī)位置及狀態(tài)。以便操作員了解現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)情況。</p><p><b>　　第五章 總結(jié)</b></p><p>　　2011年3月，我開始了我的畢業(yè)論文工作，時(shí)至今日，論文基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)寫作過程難以用語言來表達(dá)。歷經(jīng)了幾個(gè)月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)

76、計(jì)終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。 </p><p>　　在搜集資料的過程中，我認(rèn)真準(zhǔn)備了一個(gè)筆記本。我在學(xué)校圖書館，大工圖書館搜集資料，還在網(wǎng)上查找各類相關(guān)資料，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多，這有利于論文的撰寫。然后我將收集到的資料仔細(xì)整理分類，及時(shí)拿給導(dǎo)師進(jìn)行溝通。</p><

77、p>　　當(dāng)我終于完成了所有打字、繪圖、排版、校對(duì)的任務(wù)后整個(gè)人都很累，但同時(shí)看著電腦熒屏上的畢業(yè)設(shè)計(jì)稿件我的心里是甜的，我覺得這一切都值了。這次畢業(yè)論文的制作過程是我的一次再學(xué)習(xí)，再提高的過程。在論文中我充分地運(yùn)用了大學(xué)期間所學(xué)到的知識(shí)。 </p><p>　　我不會(huì)忘記這難忘的幾個(gè)月的時(shí)間。畢業(yè)論文的制作給了我難忘的回憶。在我徜徉書海查找資料的日子里，面對(duì)無數(shù)書本的羅列，最難忘的是每次找到資料時(shí)的激動(dòng)和興

78、奮；親手設(shè)計(jì)電路圖的時(shí)間里，記憶最深的是每一步小小思路實(shí)現(xiàn)時(shí)那幸福的心情；為了論文我曾趕稿到深夜，但看著親手打出的一字一句，心里滿滿的只有喜悅毫無疲憊。這段旅程看似荊棘密布，實(shí)則蘊(yùn)藏著無盡的寶藏。我從資料的收集中，掌握了很多單片機(jī)、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的知識(shí)，讓我對(duì)我所學(xué)過的知識(shí)有所鞏固和提高，并且讓我對(duì)當(dāng)今單片機(jī)、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的最新發(fā)展技術(shù)有所了解。在整個(gè)過程中，我學(xué)到了新知識(shí)，增長(zhǎng)了見識(shí)。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實(shí)自己，爭(zhēng)取在所

79、學(xué)領(lǐng)域有所作為。 </p><p>　　腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅(jiān)持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計(jì)中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對(duì)我實(shí)際能力的一次提升，也會(huì)對(duì)我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。 </p><p>　　在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里

80、非常感謝幫助我的同學(xué)。 </p><p>　　在此更要感謝我的專業(yè)老師，是你們的細(xì)心指導(dǎo)和關(guān)懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深的敬意。</p><p><

81、b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]. 廖常初.PLC編程與應(yīng)用S7-200.機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[2]. 徐鐵.PLC應(yīng)用技術(shù).中國(guó)勞動(dòng)和社會(huì)保障出版社，2008</p><p>　　[3]. 宋長(zhǎng)池.電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練. 中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2001</p><p>

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