立體倉(cāng)庫(kù)畢業(yè)設(shè)計(jì)--立體倉(cāng)庫(kù)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　　立體倉(cāng)庫(kù)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　Design of Warehouse Electrical Control System</p><p>　　2011年 6 月</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)中文摘要</b></p>

2、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)外文摘要</b></p><p>　學(xué) 院：電子工程學(xué)院 </p><p>　專(zhuān)業(yè)班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：</p><p>　指導(dǎo)教師：</p&g

3、t;<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.緒論1</b></p><p>　　1.1本課題研究背景與現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2本課題研究發(fā)展趨勢(shì)2</p><p>　　1.3本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容2</p><p&

4、gt;　　1.4可編程控制器（PLC）簡(jiǎn)介2</p><p>　　2.系統(tǒng)控制方案4</p><p>　　2.1立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的功能4</p><p>　　2.2采用PLC控制立體倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)4</p><p>　　3.系統(tǒng)的硬件配置5</p><p>　　3.1立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)控制5</p>

5、;<p>　　3.2電氣原理圖的設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.3立體倉(cāng)庫(kù)電氣硬件的介紹與選擇6</p><p>　　3.4PLC輸入輸出分配12</p><p>　　4.系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.1系統(tǒng)流程圖14</p><p>　　4.2系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)16&l

6、t;/p><p>　　5.程序的仿真與調(diào)試32</p><p>　　5.1 程序的仿真32</p><p>　　5.2 程序的調(diào)試34</p><p><b>　　總 結(jié)37</b></p><p><b>　　致 謝38</b></p><

7、;p><b>　　參考文獻(xiàn)39</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　本課題研究背景與現(xiàn)狀</p><p>　　由于世界經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，物流產(chǎn)業(yè)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的新興的一個(gè)服務(wù)部門(mén)。在國(guó)際上，物流產(chǎn)業(yè)成為了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)脈，其發(fā)展的程度成為一個(gè)國(guó)家的現(xiàn)代化程度以及綜合鍋里的

8、重要標(biāo)志之一。在我們國(guó)家，由于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷深入，單純依賴商流而賺取利潤(rùn)的機(jī)會(huì)將會(huì)變少。因此，企業(yè)需要將目標(biāo)轉(zhuǎn)向物流。</p><p>　　在20世紀(jì)六、七十年代，一些發(fā)達(dá)國(guó)家都開(kāi)始重視倉(cāng)儲(chǔ)管理。</p><p>　　立體倉(cāng)庫(kù)一般是指采用幾層、十幾、幾十層的貨架儲(chǔ)存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行貨物的出、入庫(kù)操作。因?yàn)檫@類(lèi)倉(cāng)庫(kù)能充分的利用空間存儲(chǔ)貨物，所以將它稱(chēng)為立體倉(cāng)庫(kù)。[1]<

9、;/p><p>　　我國(guó)立體倉(cāng)庫(kù)與物料搬運(yùn)的研究也并不是很晚，1973年開(kāi)始研究立體倉(cāng)庫(kù)，1980年就有立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用于實(shí)踐。</p><p>　　自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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)，已經(jīng)成為了企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)。</p><p>　　自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：(1)倉(cāng)庫(kù)作業(yè)實(shí)現(xiàn)機(jī)

10、械化和自動(dòng)化。(2)采用高層貨架、立體儲(chǔ)存，能有效地利用空間，減少占地面積，降低土地購(gòu)置費(fèi)用。(3)采用托盤(pán)或貨箱儲(chǔ)存貨物，貨物的破損率顯著降低。(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)過(guò)程的自動(dòng)控制，而且能夠進(jìn)行信息處理。</p><p>　　本論文主要是基于PLC所設(shè)計(jì)的立體倉(cāng)庫(kù)電氣控制系統(tǒng)。下面簡(jiǎn)單闡述PLC的發(fā)展背景。</p><p>　　1968年美

11、國(guó)最大的汽車(chē)制造商通用汽車(chē)公司為了適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)不斷更新，提出把計(jì)算機(jī)的完備功能、靈活性、通用性好等優(yōu)點(diǎn)和繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合到一起，做成了一種能適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并把其編程方法及程序輸入方法簡(jiǎn)化，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人員也能夠快速掌握其使用技術(shù)。</p><p>　　根據(jù)這一設(shè)想，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司于1969年率先研制出第一臺(tái)可編程控制器(簡(jiǎn)稱(chēng)PLC)，并在通用汽車(chē)公司

12、的自動(dòng)裝配線上試用獲得成功。</p><p>　　由于PLC的可靠性高，操作簡(jiǎn)單，可以大大減少設(shè)備的維修和停產(chǎn)所造成的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)前PLC已經(jīng)成為了電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的核心控制裝置。</p><p>　　1985年國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義如下：“可編程控制器是一種進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，是專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制器，它采用了可以編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在

13、其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程?！盵2]</p><p>　　因此，進(jìn)行立體倉(cāng)庫(kù)的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)機(jī)械手行業(yè)的發(fā)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。</p><p><b>　　本課題研究發(fā)展趨勢(shì)</b></p>

14、<p>　　由于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的廣泛應(yīng)用、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展十分迅速，其發(fā)展的趨勢(shì)主要有3點(diǎn)：</p><p>　　立體倉(cāng)庫(kù)向柔性化發(fā)展。隨著柔性化的普及，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)也將向柔性化發(fā)展。國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)一批可拆卸的和移動(dòng)式的倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　立體倉(cāng)庫(kù)作業(yè)管理自動(dòng)化水平逐步提高。具體來(lái)說(shuō)，就是在要求的時(shí)間內(nèi)、在準(zhǔn)確的地點(diǎn)、按準(zhǔn)確

15、的順序與方法、提供準(zhǔn)確的品種及數(shù)量的貨物。</p><p>　　立體倉(cāng)庫(kù)中智能技術(shù)將會(huì)取得應(yīng)用。人工智能技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)向其高級(jí)階段--智能化方向發(fā)展。</p><p><b>　　本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主體由貨架、巷道式堆垛起重機(jī)、入(出)庫(kù)工作臺(tái)和自動(dòng)運(yùn)進(jìn)(出)及操作控制系統(tǒng)組成。堆垛機(jī)是立

16、體倉(cāng)庫(kù)的關(guān)鍵部件，負(fù)責(zé)全部貨物的入庫(kù)承運(yùn)作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　該系統(tǒng)通過(guò)傳感器采集信號(hào)，PLC控制程序，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)較復(fù)雜的速度與位置控制規(guī)模。</p><p>　　在入庫(kù)作業(yè)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)傳感器檢測(cè)到零位平臺(tái)上有貨物，那么起動(dòng)機(jī)械手，將零位平臺(tái)上的貨物放到指定的庫(kù)位上。</p><p>　　在出庫(kù)操作時(shí)，啟動(dòng)機(jī)械手，到達(dá)指

17、定庫(kù)位，將指定庫(kù)位上的貨物取出放到零位平臺(tái)。機(jī)械手在執(zhí)行每次的去放任務(wù)，都會(huì)自動(dòng)回到零位，等待下一條指令。</p><p>　　論文中機(jī)械手可以進(jìn)行三個(gè)維度的變化，就是可以進(jìn)行前進(jìn)、后退，上、下，左、右的變化。為了系統(tǒng)的安全，在各個(gè)限位處都裝有超限位保護(hù)開(kāi)關(guān)，每個(gè)庫(kù)位都有檢測(cè)裝置，判斷庫(kù)位是否已有貨物，禁止雙重入庫(kù)和空的取操作。</p><p>　　可編程控制器（PLC）簡(jiǎn)介</p&

18、gt;<p>　　可編程控制器（PLC）的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)由輸入/輸出模塊、中央處理單元、電源部件和編程器等組成。PLC與計(jì)算機(jī)的基本組成一致，它實(shí)際上就是一種工業(yè)控制計(jì)算器。</p><p>　　輸入/輸出模塊 在PLC中，CPU是通過(guò)輸入/輸出模塊與外界連接的。輸入模塊用于將控制現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)變換成CPU能接收的信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行濾波、電

19、平轉(zhuǎn)換、隔離和放大等；輸出模塊用于將CPU的決策輸出信號(hào)變換成驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)，并對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行功率放大、隔離PLC內(nèi)部和外部執(zhí)行元件等。</p><p>　　中央處理單元 中央處理器單元包括微處理器、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。微處理器CPU是PLC的核心部件。</p><p>　　電源部件 電源部件是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電源的裝置，它向PLC提供所需的高質(zhì)量直流電源

20、。[2]</p><p>　　基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：</p><p>　　圖1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　可編程控制器（PLC）的特點(diǎn)</p><p>　　(1)．可靠性高，抗干擾強(qiáng)。</p><p>　?。?）．功能強(qiáng)大，性價(jià)比高。</p><p>　?。?）．編程簡(jiǎn)易，現(xiàn)場(chǎng)可

21、修改。</p><p>　?。?）．配套齊全，使用方便。</p><p>　?。?）．壽命長(zhǎng)，體積小，能耗低。</p><p>　　（6）．系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維修工作量少，維修方便。[.2]</p><p><b>　　系統(tǒng)控制方案</b></p><p><b>　　立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)

22、的功能</b></p><p>　　系統(tǒng)采用滾珠絲杠、滑杠以及普通絲杠作為主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、點(diǎn)擊采用步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)，其關(guān)鍵部分是機(jī)械手，它由水平移動(dòng)、垂直移動(dòng)、貨臺(tái)機(jī)構(gòu)三部分組成，其水平和垂直移動(dòng)分別用兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來(lái)完成，伸叉機(jī)構(gòu)由一臺(tái)直流電機(jī)來(lái)控制。當(dāng)堆垛機(jī)平臺(tái)移動(dòng)到貨架的指定位置時(shí)，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)貨臺(tái)向前伸出可將貨物取出或者送入，當(dāng)取到貨物貨已送入，則貨臺(tái)向后縮回。</p>

23、<p>　　在此設(shè)計(jì)的立體倉(cāng)庫(kù)需要滿足一下功能：</p><p>　　1、機(jī)械手要有三個(gè)自由度，即：前進(jìn)、后退；上、下；左、右；</p><p>　　2、機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；</p><p>　　3、機(jī)械手前進(jìn)（或后退）運(yùn)動(dòng)和上（或下）運(yùn)動(dòng)可同時(shí)進(jìn)行；</p><p>　　4、機(jī)械手前進(jìn)、后退和上、下運(yùn)動(dòng)時(shí)必須有超限位保護(hù)

24、；</p><p>　　5、每個(gè)庫(kù)位必須有檢測(cè)裝置（微動(dòng)開(kāi)關(guān)）。</p><p>　　6、當(dāng)按完庫(kù)位號(hào)后，沒(méi)按入或沒(méi)取前，可以按手動(dòng)取消該操作。</p><p>　　采用PLC控制立體倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　PLC的應(yīng)用非常廣泛，例如：電梯控制、防盜系統(tǒng)的控制、交通分流信號(hào)燈控制、樓宇供水自動(dòng)控制、噴水池自動(dòng)控制、消防系統(tǒng)自動(dòng)控、供電

25、系統(tǒng)自動(dòng)控制及各種生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制等。</p><p>　　按PLC編程功能可分為4大類(lèi)：開(kāi)關(guān)量順序控制、通信功能、模擬量控制、運(yùn)動(dòng)控制。</p><p>　　PLC的應(yīng)用大大提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、適用性、并且降低了系統(tǒng)成本。其控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，更改容易，施工周期短；系統(tǒng)維護(hù)容易。</p><p>　　自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，少不了自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，只有使用強(qiáng)大的倉(cāng)庫(kù)管

26、理系統(tǒng)才能使得倉(cāng)庫(kù)管理和業(yè)務(wù)流程上一個(gè)臺(tái)階，才能將先進(jìn)的硬件設(shè)備發(fā)揮作用、產(chǎn)生效益，針對(duì)這一倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，我選擇了PLC。選擇PLC是因?yàn)樗姆€(wěn)定性比單純的使用單片機(jī)要穩(wěn)定的多，所能實(shí)現(xiàn)的功能也強(qiáng)大的多。</p><p>　　總的來(lái)看，基于PLC的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)可以總結(jié)為如下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：低成本、范圍廣、高速、便捷、永遠(yuǎn)在線、結(jié)構(gòu)靈活、數(shù)字化等。</p><p><b>　　系統(tǒng)的硬

27、件配置</b></p><p><b>　　立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)控制</b></p><p>　　立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的控制圖如下圖3.1所示。構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)的主要電氣硬件有控制立體倉(cāng)庫(kù)的Z軸的直流電動(dòng)機(jī)，控制XY軸的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以及供給系統(tǒng)能源的直流開(kāi)關(guān)電源，還有各種傳感器，如系統(tǒng)中采用的反射式和對(duì)射式傳感器以及微動(dòng)開(kāi)關(guān)（用來(lái)完成貨物的檢測(cè)以及限位保護(hù)）。</p

28、><p>　　圖3.1 立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)控制框圖</p><p><b>　　電氣原理圖的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)以上的控制要求，得到如下電氣原理圖：</p><p>　　圖3.2 PLC外部接線圖</p><p>　　立體倉(cāng)庫(kù)電氣硬件的介紹與選擇</p><p>

29、;　　可編程控制器（PLC）</p><p>　　在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，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)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。所以，權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)當(dāng)是要分析控制過(guò)程的特點(diǎn)、要求、范圍。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，選擇有較高性價(jià)比的PLC、設(shè)計(jì)相應(yīng)的控

30、制系統(tǒng)。 </p><p>　　1．輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算</p><p>　　在我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，我們先對(duì)I/O點(diǎn)數(shù)估算，并且考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展，以此來(lái)確定我們所需要的PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)。</p><p>　　根據(jù)估算的方法故本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入40點(diǎn)，輸出21點(diǎn)。</p><p>

31、　　2．存儲(chǔ)器容量的估算</p><p>　　存儲(chǔ)器容量是指可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。</p><p>　　存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬量I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為

32、內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本課題PLC內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ)5000條梯形圖，這樣才能在以后的改造過(guò)程中有足夠的空間。[3]</p><p><b>　　3．控制功能的選擇</b></p><p>　　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。</p><p>　　根

33、據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。</p><p><b>　?。?）控制功能</b></p><p>　　PLC主要用于順序邏輯控制，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專(zhuān)用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，一方面要提高PLC的處理速度，另一方面節(jié)省存儲(chǔ)器容量。</p><p><

34、;b>　　（2）診斷功能</b></p><p>　　PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。</p><p>　　通過(guò)軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行的診斷是內(nèi)診斷，通過(guò)軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行的診斷就是外診斷。</p><p>　　PLC的診斷

35、功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)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。</p><p><b>　　（3）編程功能</b></p><p>　　離線編程方式：PLC和編程器共用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程之后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，就不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用

36、和調(diào)試不方便。在本設(shè)計(jì)中選用的是此方式。</p><p>　　在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中經(jīng)常被采用。</p><p>　　五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（

37、LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。[17]</p><p><b>　?。?）機(jī)型的選擇</b></p><p>　　S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮著強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。</p><p>　　S7-200 CPU 226 集成24

38、輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O 點(diǎn)，35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可以很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更

39、強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。</p><p>　　本系統(tǒng)所采用的PLC是西門(mén)子S7-200 CPU226 DC24V,繼電器輸出。</p><p><b>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種由電脈沖控制的特殊同步電動(dòng)機(jī)，它的作用是將脈沖電信號(hào)變換為相應(yīng)的角位移或者線位移。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

40、又稱(chēng)為脈沖電動(dòng)機(jī)。它可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換，是自動(dòng)控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的執(zhí)行元件。下面簡(jiǎn)單介紹步進(jìn)電機(jī)的工作原理及其特點(diǎn)與選擇。</p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)的工作原理</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。當(dāng)系統(tǒng)將一個(gè)電脈沖信號(hào)加到步進(jìn)電機(jī)定子繞組時(shí)，轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一步。當(dāng)電脈沖按某一相序加到電動(dòng)機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)子沿某一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的步數(shù)

41、等于電脈沖個(gè)數(shù)。因此，改變輸入脈沖的數(shù)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)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械位移的方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)位置的控制。</p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)</b></p><p>　　位移與輸入脈沖信號(hào)的信號(hào)數(shù)相對(duì)應(yīng)，步距誤差不長(zhǎng)期積累，可以組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且具有一定精度的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，也可以在需要更高精度時(shí)組成閉環(huán)控制系

42、統(tǒng)。</p><p>　　速度可以在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。</p><p>　　易于起動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)及變速，快速響應(yīng)性能好。</p><p>　　具有自鎖的能力。當(dāng)控制脈沖停止輸入且讓最后一個(gè)脈沖控制的繞組繼續(xù)通電時(shí)，電機(jī)可以保持在固定的位置上，即停在最后一個(gè)控制脈沖所控制的角位移的終點(diǎn)位置上。所以步進(jìn)電機(jī)具有帶電自鎖能力。</p><p&g

43、t;　　步距角選擇的范圍大，可以在幾十角分至180°范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。在小步距情況下，通常可以在超低速下高轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定運(yùn)行，可以不經(jīng)減速器直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)本身沒(méi)有電刷、轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組，也不需要位置傳感器，可靠性高。</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本組成介紹</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是應(yīng)用較早的一種機(jī)電一體化的產(chǎn)品，電機(jī)

44、的本體與驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成一個(gè)不可分割的有機(jī)整體，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能很大程度上取決于所使用的驅(qū)動(dòng)控制器的類(lèi)型。</p><p>　　圖3.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的構(gòu)成</p><p><b>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　在選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)，首先要考慮的是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型，其次才是具體的品種。在該立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)中，要求步進(jìn)電動(dòng)

45、機(jī)的電壓低、電流小、有定位轉(zhuǎn)矩和使用螺栓機(jī)構(gòu)的定位裝置，所以確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用二相八拍混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　八拍混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)是體積小，具有較高的起動(dòng)和運(yùn)行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器</b></p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸入輸出信號(hào)介紹</p>&l

46、t;p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行需要有電子裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這種裝置就是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。控制系統(tǒng)每發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器就使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角，也就是說(shuō)，它把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)的頻率成正比。</p><p>　　所有型號(hào)驅(qū)動(dòng)器的輸入信號(hào)都相同，它們是步進(jìn)脈沖信號(hào)CP、方向電平信號(hào)DIR、脫機(jī)信號(hào)FREE（此端為低電平有效時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于無(wú)轉(zhuǎn)

47、矩狀態(tài)；此端為高電平或懸空不接時(shí)，此功能無(wú)效，電動(dòng)機(jī)可以正常運(yùn)行）。它們?cè)隍?qū)動(dòng)器內(nèi)部的接口電路都相同如圖3.1所示。該立體倉(cāng)庫(kù)中，由于提供的電平為24V，而輸入部分的電平為5V，所以需要外部另加1.8KΩ的限流電阻R。</p><p>　　圖3.4 輸入輸出接口電路</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器選擇</p><p>　　我們這里采用SH系列的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，

48、它主要由電源輸入部分、信號(hào)輸入部分、信號(hào)輸出部分組成。</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分?jǐn)?shù)和電動(dòng)機(jī)電流設(shè)定</p><p>　　SH系列驅(qū)動(dòng)器是靠驅(qū)動(dòng)器上的撥位開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)定細(xì)分?jǐn)?shù)的，只需根據(jù)面板上的提示進(jìn)行設(shè)定即可。對(duì)于兩相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，細(xì)分后電動(dòng)機(jī)的步距角等于電動(dòng)機(jī)整步步距角除以細(xì)分?jǐn)?shù)。細(xì)分后完全消除了電動(dòng)機(jī)的低頻振蕩，而且提高了電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)的分辨率。所以，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器

49、只要改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就能改變步距角。</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器電源接口</p><p>　　對(duì)于超小型驅(qū)動(dòng)器，采用一組DC 24~40V供電。因?yàn)镻LC需要采用開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源供電，所以該立體倉(cāng)庫(kù)中應(yīng)該選用開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源。</p><p><b>　　傳感器</b></p><p><b>　　反射式傳感

50、器</b></p><p>　　工作原理：當(dāng)物體相對(duì)于傳感器移動(dòng)時(shí)，反射回來(lái)的信號(hào)和原來(lái)的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，產(chǎn)生頻移，然后集成電路放大微弱的頻移信號(hào)。</p><p>　　經(jīng)多普勒檢測(cè)、放大、限幅等措施，最后得到的是和物品移動(dòng)信號(hào)相關(guān)的直流信號(hào)輸出電平。</p><p>　　圖3.5 變調(diào)光式傳感器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　在該立體

51、倉(cāng)庫(kù)中采用反射式傳感器作為貨物檢測(cè)裝置，并采用能抗周?chē)鈦?lái)光干擾的變調(diào)光式。采用變調(diào)光式，與直流光式相比，不易受外來(lái)光干擾的影響，其電源電壓為DC5~24V的大量程電壓輸入型，帶有容易調(diào)整的光軸標(biāo)識(shí)，還帶有動(dòng)作確認(rèn)的入光顯示燈。</p><p>　　下面是反射式傳感器的輸出電路圖：</p><p>　　圖3.6 反射式傳感器的輸出電路</p><p><b&

52、gt;　　對(duì)射式傳感器</b></p><p>　　對(duì)射式傳感器的工作原理：對(duì)射式傳感器的輸出狀態(tài)一般是NPN輸出，輸出晶體管的動(dòng)作狀態(tài)可以分為：入光時(shí)ON和遮光時(shí)ON兩種。入光時(shí)ON的對(duì)射式傳感器的電路如圖3.7所示。當(dāng)24V電壓加到發(fā)光二級(jí)管VL時(shí)，它將光發(fā)射給光敏二級(jí)管VD，VD接收到光導(dǎo)通，于是晶體管導(dǎo)通，輸出為ON。當(dāng)發(fā)光二極管VL發(fā)射出的光被物體擋住，使得光敏二級(jí)管接收不到時(shí)，VD不導(dǎo)通，

53、則晶體管不導(dǎo)通，輸出為OFF。</p><p>　　圖3.7 對(duì)射式傳感器的電路</p><p>　　在該立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)中，采用8個(gè)對(duì)射式傳感器作限位控制。其中4個(gè)對(duì)射式光電傳感器分別作為X軸Y軸的限位控制；2個(gè)對(duì)射式光電傳感器分別作為X軸Y軸的到位檢測(cè)；如果貨架未到達(dá)正確位置，Z軸電動(dòng)機(jī)將不能運(yùn)行，以確保當(dāng)PLC程序出錯(cuò)時(shí)也不會(huì)損壞設(shè)備；2個(gè)對(duì)射式光電傳感器作為Z軸的限位控制，此時(shí)遮光

54、時(shí)輸出晶體管ON。[16]</p><p><b>　　微動(dòng)開(kāi)關(guān)</b></p><p>　　該立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)中共有13個(gè)庫(kù)位（四層十二個(gè)庫(kù)位加0號(hào)庫(kù)位）分別采用13個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)作為貨物的檢測(cè)裝置，當(dāng)有貨物時(shí)相應(yīng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作；為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，在X軸的左限位和Y軸的下限位處還安裝了1個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)作限位保護(hù)，以確保立體倉(cāng)庫(kù)的安全。</p><p><

55、b>　　直流電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　立體倉(cāng)庫(kù)采用直流電機(jī)作為Z軸的拖動(dòng)元件。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)性能，且能在寬廣的范圍內(nèi)平滑、均勻地調(diào)速。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，小功率直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用也很廣泛。</p><p>　　本系統(tǒng)采用的直流電動(dòng)機(jī)的輸入電壓為12-24V。輸入信號(hào)由PLC提供，輸入電源由電源模塊提供，輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)。</p><

56、;p><b>　　并聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　并聯(lián)式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出功率大、體積小、重量輕、可靠性高、適應(yīng)變動(dòng)寬范圍的輸入電壓，具有完備的過(guò)電壓過(guò)電流保護(hù)功能，內(nèi)置輸入EMI濾波器，具有較高的抗干擾能力。</p><p>　　在該立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)中，考慮到PLC和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器都要求DC24V電源，綜合考慮系統(tǒng)的用電量、系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和

57、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的規(guī)整性，我們選用并聯(lián)式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。</p><p><b>　　PLC輸入輸出分配</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)的I/O分配見(jiàn)下表所示。</p><p>　　表3.1 系統(tǒng)的I/O分配</p><p><b>　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</b></p><

58、;p><b>　　系統(tǒng)流程圖</b></p><p>　　系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)中，電動(dòng)機(jī)主要采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)，分別控制水平移動(dòng)、垂直移動(dòng)及貨臺(tái)的動(dòng)作（即X軸Y軸Z軸）。</p><p>　　傳感器采用對(duì)射式和反射式傳感器以及微動(dòng)開(kāi)關(guān)，用于完成貨物的檢測(cè)和限位保護(hù)等。</p><p>　　系統(tǒng)在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用滾珠絲杠、滑軌和普通絲杠作

59、為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)堆垛機(jī)平臺(tái)移動(dòng)到貨架的指定位置時(shí)，貨臺(tái)向前伸出可將貨物取出或取入，當(dāng)取到貨物或貨已經(jīng)送入時(shí)，鏟叉縮回。整個(gè)系統(tǒng)流程如圖4.1所示</p><p><b>　　其工作流程如下：</b></p><p><b>　　接通電源。</b></p><p><b>　　系統(tǒng)自檢。</b></

60、p><p>　　將功能開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)位置。</p><p><b>　　執(zhí)行送貨指令。</b></p><p>　　選擇欲送庫(kù)位號(hào)，按動(dòng)庫(kù)位好對(duì)應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示庫(kù)位號(hào)。</p><p>　　按動(dòng)送指令按鈕，若被選擇的庫(kù)位已有貨物，則該指令不被執(zhí)行。</p><p>　　指令完成后，系統(tǒng)自動(dòng)

61、返回。</p><p>　　如果執(zhí)行送入指令前，載貨臺(tái)上沒(méi)有貨物，則送指令也不被執(zhí)行。</p><p><b>　　執(zhí)行取貨指令。</b></p><p>　　選擇欲取的庫(kù)位，按動(dòng)庫(kù)位號(hào)對(duì)應(yīng)的按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示庫(kù)位號(hào)。</p><p>　　按動(dòng)“取”按鈕，執(zhí)行取操作。如果載貨臺(tái)上有貨物，則取指令不被執(zhí)行。<

62、;/p><p>　　指令完成后，系統(tǒng)自動(dòng)返回。</p><p>　　如執(zhí)行取出指令前，被選庫(kù)位無(wú)貨物，則取指令不被執(zhí)行。</p><p>　　因此，該立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況可歸納為：當(dāng)按下起動(dòng)按鈕后，允許進(jìn)行立體倉(cāng)庫(kù)允許的控制。在正常的情況下，按下某一庫(kù)位的按鈕以及“取”或“送”按鈕，系統(tǒng)將進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，此時(shí)控制面板上的數(shù)碼管顯示相應(yīng)的庫(kù)位號(hào)。</p>

63、<p>　　而在緊急情況下，按下緊急按鈕，貨物送回原來(lái)的位置，只有當(dāng)故障排除之后，才能重新運(yùn)行。</p><p>　　圖4.1 系統(tǒng)流程圖</p><p><b>　　系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　系統(tǒng)的控制要求：</b></p><p>　　當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)位置

64、時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位到初始位置，各個(gè)軸回到原點(diǎn)。</p><p><b>　　執(zhí)行入庫(kù)指令。</b></p><p>　　選擇欲入庫(kù)的庫(kù)位號(hào)，按動(dòng)庫(kù)位號(hào)對(duì)應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示庫(kù)位號(hào)。</p><p>　　按動(dòng)K8按鈕，起動(dòng)入庫(kù)操作，當(dāng)載貨臺(tái)有貨物時(shí)，起重機(jī)自動(dòng)將貨物送到指定的庫(kù)位。</p><p>　　若被選擇庫(kù)位內(nèi)已

65、有貨物時(shí)，則該入庫(kù)操作不被執(zhí)行。</p><p>　　完成入庫(kù)操作之后，機(jī)械自動(dòng)返回初始位置。</p><p>　　載貨臺(tái)若無(wú)貨物，則下一個(gè)入庫(kù)操作將不被執(zhí)行。</p><p><b>　　執(zhí)行出庫(kù)指令</b></p><p>　　選擇要出庫(kù)的庫(kù)位號(hào)，按動(dòng)庫(kù)位號(hào)對(duì)應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示庫(kù)位號(hào)。</p>

66、<p>　　按動(dòng)K8按鈕，當(dāng)載貨臺(tái)上有貨物時(shí)，起重機(jī)不執(zhí)行任何操作。</p><p>　　如果被選擇的庫(kù)位內(nèi)無(wú)貨物時(shí)，則該出庫(kù)操作不被執(zhí)行。</p><p>　　當(dāng)按下K8按鈕時(shí)，載物臺(tái)上沒(méi)有貨物，且該庫(kù)位內(nèi)有貨物時(shí)，起重機(jī)自動(dòng)將貨物從指定的庫(kù)位轉(zhuǎn)移到載貨臺(tái)上。</p><p>　　完成出庫(kù)操作后，機(jī)械手自動(dòng)返回到初始位置。</p>&l

67、t;p>　　程序設(shè)計(jì)如下：主程序如下：</p><p><b>　　各部分程序分析：</b></p><p>　　初始化程序，讓各個(gè)軸回到初始位置。子程序SBR-0如下： </p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中達(dá)到某個(gè)軸的限位時(shí)，應(yīng)當(dāng)停止當(dāng)前軸的動(dòng)作。子程序SBR-1如下：</p><p>　　倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)位坐標(biāo)定位計(jì)

68、算程序設(shè)計(jì)。在倉(cāng)庫(kù)的管理中，各個(gè)庫(kù)位坐標(biāo)的一個(gè)基本參數(shù)。本程序采用子程序的方法進(jìn)行編寫(xiě)。子程序的入口參數(shù)為指定的庫(kù)位號(hào)（0-12），輸出的參數(shù)為庫(kù)位的X軸和Y軸的坐標(biāo)。倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)位編號(hào)下圖所示：</p><p>　　圖4.1 倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)位編號(hào)</p><p>　　子程序SBR-2如下所示：</p><p>　　程序中的第一段用來(lái)計(jì)算0號(hào)庫(kù)位、1號(hào)庫(kù)位、2號(hào)庫(kù)位、3號(hào)庫(kù)

69、位的X軸坐標(biāo)值。第二段是用于計(jì)算第1號(hào)庫(kù)位、4號(hào)庫(kù)位、7號(hào)庫(kù)位、10號(hào)庫(kù)位的Y軸坐標(biāo)。程序中的第三段到第十段中分別計(jì)算各個(gè)庫(kù)位的X、Y軸的坐標(biāo)。其中各個(gè)庫(kù)位的坐標(biāo)值均可以用0、 1、 2、 3號(hào)庫(kù)位的X軸坐標(biāo)和1、 4、 7、10號(hào)庫(kù)位的Y軸坐標(biāo)來(lái)表示。最后一段是用于給其他的程序送出坐標(biāo)值。</p><p>　　立體倉(cāng)庫(kù)的出入庫(kù)控制的程序設(shè)計(jì)。</p><p>　　入庫(kù)的操作順序?yàn)椋篨軸電

70、動(dòng)機(jī)右行→Z軸電動(dòng)機(jī)前伸→Y軸電動(dòng)機(jī)上升→Z軸電動(dòng)機(jī)回縮→X軸電動(dòng)機(jī)右行、Y軸電動(dòng)機(jī)上升→Z軸電動(dòng)機(jī)前伸→Y軸電動(dòng)機(jī)下降→Z軸電動(dòng)機(jī)回縮→復(fù)位。</p><p>　　出庫(kù)的操作順序?yàn)椋篨軸電動(dòng)機(jī)右行、Y軸電動(dòng)機(jī)上升→Z軸電動(dòng)機(jī)前伸→Y軸電動(dòng)機(jī)上升→Z軸電動(dòng)機(jī)回縮→X軸電動(dòng)機(jī)左行、Y軸電動(dòng)機(jī)下降→Z軸電動(dòng)機(jī)前伸→Y軸電動(dòng)機(jī)下降→Z軸電動(dòng)機(jī)回縮→復(fù)位。</p><p>　　程序設(shè)計(jì)時(shí)，可以安排

71、入庫(kù)操作和出庫(kù)操作在一個(gè)程序中，通過(guò)完成順序指令，完成上述的連續(xù)動(dòng)作。</p><p>　　程序中網(wǎng)絡(luò)一是對(duì)程序的初始化以及傳送Y軸行走的偏差值。程序中的網(wǎng)絡(luò)2-8是X、Y軸的第一次位移，到達(dá)指定位置準(zhǔn)備取貨。網(wǎng)絡(luò)9-14是控制貨臺(tái)前伸到位，準(zhǔn)備提貨。網(wǎng)絡(luò)15-19是控制貨臺(tái)的回縮，完成貨物從庫(kù)位到貨臺(tái)的轉(zhuǎn)移。網(wǎng)絡(luò)24-28是控制起重機(jī)的第二次位移，到達(dá)指定的位置準(zhǔn)備放下貨物。網(wǎng)絡(luò)29-33是控制貨臺(tái)前伸到位，準(zhǔn)

72、備放物。網(wǎng)絡(luò)34-38是控制Y軸下降，放下貨物到指定的位置。網(wǎng)絡(luò)39-43是送貨回縮，完成從貨臺(tái)到庫(kù)位的轉(zhuǎn)移。網(wǎng)絡(luò)44-50是控制起重機(jī)復(fù)位，使其回到待命的狀態(tài)，準(zhǔn)備下一動(dòng)作。這里采用的是PLC中的順序控制。</p><p>　　子程序SBR-3如下所示：</p><p>　　鍵盤(pán)裝置掃描檢測(cè)及顯示系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì)。通過(guò)掃描H0、H1、H2、H3端口來(lái)判斷當(dāng)前的按鈕的狀態(tài)。當(dāng)按下K5時(shí)

73、H1觸發(fā)，4號(hào)輸入信號(hào)有效。子程序SBR-4如下所示：</p><p>　　程序網(wǎng)絡(luò)一是用來(lái)初始化程序的，對(duì)寄存器進(jìn)行清零。使用SM0.1，是指接通了從STOP到RUN的那個(gè)掃描周期。網(wǎng)絡(luò)2中產(chǎn)生周期為0.8S的時(shí)序脈沖。網(wǎng)絡(luò)三中用脈沖發(fā)生器掃描輸出端口Q0.4,Q0.5,Q0.6,Q0.7，接通周期和掃描的周期是一致的。網(wǎng)絡(luò)四將狀態(tài)信號(hào)傳送至主程序。</p><p>　　在倉(cāng)庫(kù)的控制中，

74、機(jī)械手運(yùn)行于各個(gè)庫(kù)位之間，每個(gè)庫(kù)位的坐標(biāo)是定位，所以要求系統(tǒng)在絕對(duì)系統(tǒng)下工作。這樣，通過(guò)輸入不同的庫(kù)位坐標(biāo)值系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的位置控制。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)根據(jù)系統(tǒng)提供的脈沖做標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行移動(dòng)，當(dāng)目標(biāo)值大于當(dāng)前值時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；反之，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)目標(biāo)值與當(dāng)前值相同，則不轉(zhuǎn)。</p><p>　　子程序SBR-5控制脈沖發(fā)生器PT0的程序如下：</p><p>　　子程序SBR-7控制脈沖發(fā)生器PT1

75、的程序如下：</p><p>　　以脈沖發(fā)生器1為例，網(wǎng)絡(luò)2中，將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的當(dāng)前脈沖存儲(chǔ)于VD4200中，通過(guò)運(yùn)算得出設(shè)定值與當(dāng)前脈沖值的差值A(chǔ)C0，即為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的將要行走的路程距離。網(wǎng)絡(luò)三將實(shí)際需要行走的距離轉(zhuǎn)換為脈沖數(shù)量。網(wǎng)絡(luò)四中實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，Q0.2的值為正時(shí)，電動(dòng)機(jī)向左運(yùn)行，同時(shí)將它所行走的距離給AC2。反之，則向右運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)7、8、9是用于將數(shù)據(jù)傳送給相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)。網(wǎng)絡(luò)10是為了避免距離

76、過(guò)短而導(dǎo)致錯(cuò)誤而設(shè)計(jì)的。當(dāng)恒速區(qū)的脈沖值為負(fù)時(shí)，采用單段PTO輸出方式，速度恒為1000HZ。網(wǎng)絡(luò)11調(diào)用指令。</p><p>　　控制脈沖發(fā)生器PT0和PT1停止輸出脈沖。</p><p>　　控制脈沖發(fā)生器PTO的子程序SBR-6和控制脈沖發(fā)生器PT1的子程序SBR-8分別如下：</p><p><b>　　程序的仿真與調(diào)試</b><

77、;/p><p><b>　　5.1 程序的仿真</b></p><p>　　下面簡(jiǎn)單介紹一下西門(mén)子S7-200仿真軟件。首先在西門(mén)子編程軟件中將所編的程序?qū)С?，?dǎo)出程序?yàn)?AWL格式。</p><p><b>　　圖5.1 程序?qū)С?lt;/b></p><p>　　得到文件，存儲(chǔ)于文件夾中。</p&g

78、t;<p>　　圖5.2 程序?qū)С龊蟠鎯?chǔ)</p><p>　　打開(kāi)仿真軟件，裝載程序。根據(jù)I/O的分配選擇CPU型號(hào)，同時(shí)按照I/O分配表，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，對(duì)程序進(jìn)行仿真。在仿真時(shí)各觸點(diǎn)的接通與斷開(kāi)是用小燈的亮和滅來(lái)表示的。</p><p>　　圖5.3 程序仿真軟件</p><p>　　經(jīng)過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明，此程序是可行的，裝載程序之后，點(diǎn)擊運(yùn)行

79、按鈕，可以得到正確的指示燈顯示。</p><p><b>　　5.2 程序的調(diào)試</b></p><p><b>　　將其裝載PLC中：</b></p><p>　　圖5.4 下載程序到PLC</p><p>　　點(diǎn)擊下載，使得程序裝載到PLC中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)室里只有CPU224的PLC，

80、因此，我只能將程序的初始化程序，裝載到其中，并將輸入接口I1.0-I1.7為I0.0-I0.7，點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，并且打開(kāi)該程序的狀態(tài)監(jiān)控。得到如下圖5.5</p><p>　　當(dāng)Z軸不在原位時(shí)，貨臺(tái)回縮到位。當(dāng)Z軸回縮到原位時(shí)，當(dāng)X軸Y軸不在原位時(shí)，則調(diào)用子程序5和子程序8。如下圖5.5和圖5.6。</p><p>　　當(dāng)Z軸回到原點(diǎn)，Y軸到原點(diǎn)的時(shí)候，則需要X軸動(dòng)作，調(diào)用子程序5，Q0.2

81、亮，在實(shí)驗(yàn)室，得到了證實(shí)。如圖5.7所示。</p><p>　　其他程序調(diào)試也是可行的，但是由于條件允許，并沒(méi)有一一調(diào)試，希望在日后，能有機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)踐。</p><p>　　圖5.5 初始化程序狀態(tài)監(jiān)控1</p><p>　　圖5.6 初始化程序狀態(tài)監(jiān)控2</p><p>　　圖5.7 X軸初始化</p><p&

82、gt;<b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)給我增加了許多的知識(shí)，不僅僅是PLC的知識(shí)，還有電機(jī)及傳感器的知識(shí)。讓我認(rèn)識(shí)到了大學(xué)中學(xué)習(xí)的不足之處，也彌補(bǔ)了許多知識(shí)的空白區(qū)。</p><p>　　對(duì)于本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，我國(guó)目前已建成自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)400 多座、立體倉(cāng)庫(kù)2000 多座。在此，我僅僅將立體倉(cāng)庫(kù)的一個(gè)簡(jiǎn)單的構(gòu)架描述了出來(lái)?；赑LC的

83、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，有著許多的優(yōu)勢(shì)，它通過(guò)高層貨架存儲(chǔ)，使得存儲(chǔ)區(qū)大幅度向高空發(fā)展，提高了空間利用率，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)采用層級(jí)式存放。通過(guò)自動(dòng)化存儲(chǔ)系統(tǒng)，加快了運(yùn)行和處理速度。提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，減低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，采用自動(dòng)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(chǎng)合的物品存儲(chǔ)需要。</p><p>　　計(jì)算機(jī)控制能夠始終確保無(wú)誤的對(duì)各種信息經(jīng)行存儲(chǔ)和管理，減少了貨物處理和信息處理過(guò)程中的差錯(cuò)，同時(shí)

84、借助于計(jì)算機(jī)管理還能有效地利用倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)能力，便于清點(diǎn)和盤(pán)庫(kù)，合理減少庫(kù)存，加快資金周轉(zhuǎn)，節(jié)約資金，從而提高倉(cāng)庫(kù)的管理水平?？傊米詣?dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)大大的減少了人力，提高了效率，減少了成本，帶來(lái)了很大的收益。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的核心是PLC控制器。PLC具有強(qiáng)大的控制功能。在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中，如果需要增加倉(cāng)庫(kù)，增加機(jī)械手，我們不需要花費(fèi)大量的人力物力財(cái)力，這里運(yùn)用的是了PLC的接線簡(jiǎn)單、編程直觀方便、擴(kuò)

85、展容易等特點(diǎn)。此時(shí)，我們只需要在硬件接線上增加開(kāi)關(guān)輸入的信號(hào)，然后在我們的程序中適當(dāng)添加語(yǔ)句就可以了。所以基于PLC所設(shè)計(jì)出的立體倉(cāng)庫(kù)，方便實(shí)用，易于擴(kuò)展與改造。</p><p>　　自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(jì)算機(jī)控制以及現(xiàn)場(chǎng)總線的連接，對(duì)倉(cāng)庫(kù)的控制進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，更加凸顯我們的智能化發(fā)展。隨著PLC技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的實(shí)時(shí)性和可靠性會(huì)越來(lái)越高，控制也會(huì)越來(lái)越完善。

86、</p><p>　　通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅增加了專(zhuān)業(yè)知識(shí)，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，指導(dǎo)老師秦緒平講師給了我很大的幫助與啟發(fā)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)是在秦緒平老師的細(xì)心指導(dǎo)下完成的，在此我要向他表示衷心的感謝。在我寫(xiě)論文的過(guò)程中，有老師的耐心指導(dǎo)，無(wú)論從開(kāi)

87、始的論文開(kāi)始的資料搜集，到論文的開(kāi)題，到論文的構(gòu)思各方面，我都得到了老師的教誨和幫助，特別是老師的廣博的學(xué)識(shí)、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)和老師謙和的為人都讓人覺(jué)得敬佩。</p><p>　　在這里，我還要感謝大學(xué)四年所有教過(guò)我們的老師，是你們的耐心教導(dǎo)，才有了我們現(xiàn)在的今天，讓我學(xué)會(huì)了做人，其次學(xué)會(huì)了扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)電氣工程的知識(shí)，也正是你們的教導(dǎo)，讓我能夠了解科學(xué)的奧秘，讓我有能力來(lái)完成這一畢業(yè)設(shè)計(jì)。</p>&l

88、t;p>　　同時(shí)也感謝電子工程學(xué)院的所有老師和同學(xué)，謝謝你們?cè)诖髮W(xué)的時(shí)光中，給我的一切幫助和支持，給我的大學(xué)時(shí)光增加了許許多多難忘的回憶。同時(shí)也感謝他們?cè)诒敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)中給我的幫助。</p><p>　　在此畢業(yè)之際，我要再一次的想我的老師和同學(xué)，說(shuō)聲謝謝，感謝你們的關(guān)心及支持。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>

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