畢業(yè)設(shè)計規(guī)范論文題目：立體倉庫的可編程控制器控制系統(tǒng)作者姓名：班級編號：系：機電工程系專業(yè)：機電一體化教員：張俊霞2011年4月8日目錄摘要2導言31.1設(shè)計背景和研究意義.32.2本課題的設(shè)計內(nèi)容.2.系統(tǒng)控制方案的確定42.1自動存儲和檢索系統(tǒng)控制器的介紹.42.2利用可編程控制器控制立體倉庫的優(yōu)勢2.3系統(tǒng)控制要求方案2.4系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟53.系統(tǒng)硬件設(shè)計53.1系統(tǒng)硬件組成53.2可編程邏輯控制器的選擇73.3可編程邏輯控制器輸入和輸出分配表83.4控制結(jié)構(gòu)示意圖94.系統(tǒng)軟件設(shè)計104.1編程語言介紹104.2編程軟件介紹步驟7 104，3系統(tǒng)軟件流程圖114.4梯形圖12的設(shè)計5.系統(tǒng)的調(diào)試和結(jié)束125.1梯形圖程序12的下載5.2程序運行和調(diào)試結(jié)果.145.3結(jié)論14謝謝.15參考文獻16附錄A 17摘要隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，自動化倉庫已經(jīng)廣泛應用于各行各業(yè)。本設(shè)計是以西門子S7-200系列可編程控制器為核心控制元件的小型自動化倉庫。該設(shè)計采用專用鍵盤作為人機界面組件，有手動和自動兩種操作模式。它可以根據(jù)用戶的要求在人和機器之間交換信息。通過控制步進電機等部件，可以實現(xiàn)3*4倉庫的“取貨”或“盤點”功能。關(guān)鍵詞：立體倉庫，可編程控制器，西門子S7-2001.介紹1.1本課題的設(shè)計背景立體倉庫的出現(xiàn)和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。20世紀50年代初，美國出現(xiàn)了一個帶有橋式堆垛起重機的三維倉庫。20世紀50年代末60年代初，出現(xiàn)了一個由司機操作的立體立體倉庫。1963年，美國率先在高架倉庫中采用計算機控制技術(shù)，并建立了第一個計算機控制的三維倉庫。此后，自動化立體倉庫在美國和歐洲發(fā)展迅速，并形成了專門的學科。1973年，中國開始開發(fā)第一個計算機控制的自動化立體倉庫，并于1980年投入使用。目前，國外自動化立體倉庫采用掃描技術(shù)來提高信息的傳輸速度和準確性：利用射頻數(shù)據(jù)通信技術(shù)，可以在裝卸工具和中央計算機之間快速進行數(shù)據(jù)采集、處理和交換，使貨物能夠快速、實時、可靠、準確地存取和發(fā)送信息。隨著社會的發(fā)展，自動化倉庫的應用范圍越來越廣。目前，在我國，自動化倉庫主要用于機械、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。1.2本研究的意義自動化倉庫已經(jīng)廣泛應用于各行各業(yè)。PLC倉庫設(shè)計在節(jié)約土地資源和勞動力方面發(fā)揮著不可替代的作用。作為工業(yè)自動化三大支柱的重要組成部分，PLC因其可靠性高、抗干擾能力強、設(shè)計安裝方便等優(yōu)點，被廣泛應用于自動化控制的各個領(lǐng)域。PLC控制系統(tǒng)能很好地完成立體倉庫的控制，有利于自動化。因此，立體倉庫PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計可以促進機械手行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動控制領(lǐng)域的應用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究價值。1.3本課題的設(shè)計內(nèi)容本設(shè)計以西門子S7_200系列控制器為控制核心，實現(xiàn)12倉立體倉庫的入庫和出庫功能。立體倉庫的主體由四部分組成，即底盤、四層十二倉倉倉體、運動機械和電氣控制。電氣控制部分由西門子公司生產(chǎn)的S7_200可編程控制器、步進電機驅(qū)動器、各種位置電磁傳感器和一些低壓電氣元件組成?？刂坪诵牟捎肧7_200型可編程控制器。采集輸入端口信號后，完成各種邏輯控制和數(shù)據(jù)計算。然后它通過輸出端口完成電機運動和各種信號的現(xiàn)實。系統(tǒng)應能實現(xiàn)手動和自動工作模式，設(shè)備可通過鍵盤控制。2.控制系統(tǒng)方案的確定2.1自動存儲和檢索的介紹自動化倉庫是一種集機電控制、強電流控制和弱電控制于一體的產(chǎn)品。它主要由三大系統(tǒng)組成：貨物儲存系統(tǒng)、貨物儲存和交付系統(tǒng)以及控制和管理系統(tǒng)。貨物存儲系統(tǒng)由三維貨架(托盤或集裝箱)組成。貨架按照行、列和層組合成一個散裝倉庫存儲系統(tǒng)。貨物儲運系統(tǒng)承擔貨物儲運功能，由軌道式或無軌式堆垛機、儲運輸送機、裝卸機械等組成。自動化立體倉庫根據(jù)不同情況采用不同的控制方法：有些倉庫只采用單一的可編程控制器控制存取堆垛機和出入庫輸送機，機器之間沒有連接；一些倉庫對每臺機器進行聯(lián)網(wǎng)控制。更先進的自動化立體倉庫的控制系統(tǒng)采用集中控制、分散控制和分散控制，即控制系統(tǒng)由管理計算機、中央控制計算機、堆垛機、可編程控制器等組成，由倉儲和配送直接控制。2.2系統(tǒng)控制需求方案立體倉庫有12個位置和一個入口(0號位置)，可以手動和自動控制。在手動條件下，st1.打開電源，將選擇開關(guān)置于手動位置，分別按、，然后觀察各個方向的運動。小車在高強度絲杠上平穩(wěn)運行，接近極限位置時進行極限保護。2.將選擇開關(guān)置于自動位置。當開關(guān)通電時，所有機構(gòu)將復位，即回到零。立體倉庫的坐標定位從零開始。3.發(fā)貨時，選擇要發(fā)貨的貨位號，按下貨位號對應的按鈕，控制面板數(shù)碼管顯示貨位號。按下交貨按鈕后，貨物將自動交付至指定貨位編號對應的倉庫貨位。如果有貨物在指定的位置編號，交貨單將不被執(zhí)行。交貨后，汽車將自動回到原來的位置。4.提貨時，選擇要提貨的貨位號后，會顯示在控制面板的數(shù)碼管中。按下取貨按鈕后，貨物可以自動取出。如果車內(nèi)有貨物，將不會執(zhí)行取走貨物的命令。安裝聯(lián)鎖開關(guān)是為了拾取和運送貨物，以防止故障。5.提貨和發(fā)貨訂單完成后，組織將自動返回其原始位置。6.整個電氣控制系統(tǒng)必須配備緊急停止按鈕，以防止事故。2.4系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中應考慮以下幾點：1.透徹理解和分析立體倉庫的技術(shù)條件和控制要求。2.識別輸入/輸出設(shè)備。根據(jù)立體倉庫控制系統(tǒng)的功能需求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入輸出設(shè)備。3.根據(jù)輸入輸出點選擇合適的可編程邏輯控制器類型。4.分配輸入輸出點，分配可編程邏輯控制器的輸入輸出點，編制輸入輸出分配表或輸入輸出端子接線圖。5.設(shè)計立體倉庫系統(tǒng)的梯形圖程序，并根據(jù)工作需要設(shè)計一個完整的梯形圖程序，是整個立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計的核心工作。6.將程序輸入到可編程控制器進行軟件測試，以發(fā)現(xiàn)錯誤并改進系統(tǒng)程序。7.在完成PLC軟硬件設(shè)計和現(xiàn)場施工后，可以對整個系統(tǒng)進行在線調(diào)試。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題應逐一排除，直至調(diào)試成功。3.系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1系統(tǒng)硬件組成立體倉庫的主體由四部分組成：底盤、四層十二倉倉倉體、運動機械和電氣控制。機械部分由滾珠絲杠、滑桿、普通絲杠等機械部件組成。關(guān)鍵部分是堆垛機，它由三部分組成：水平運動，垂直運動和叉延伸機構(gòu)。水平和垂直運動分別由兩個步進電機驅(qū)動滾珠絲杠完成，滾珠絲杠的兩端各有一個限位開關(guān)保護。當堆垛機遇到相應的限位開關(guān)時，它會自動停止移動。叉延伸機構(gòu)由DC馬達控制。它分為上層和下層。上層是一個托盤，可以前后伸縮。下層裝有螺桿等傳動機構(gòu)。當堆垛機平臺移動到貨架的指定位置時，叉延伸機構(gòu)電機驅(qū)動托盤向前延伸以取出或進給貨物，當拾取的貨物或貨物已經(jīng)進給時，叉延伸機構(gòu)電機向后縮回。電氣控制由西門子公司生產(chǎn)的S7_200系列可編程控制器、步進電機驅(qū)動電源模塊、開關(guān)電源、位置傳感器等設(shè)備組成。職位安排如下：123410 11 12789650系統(tǒng)控制面板如下：3.2輸入輸出設(shè)備介紹1.步進電機及其驅(qū)動簡介步進電機是一種特殊的執(zhí)行電機，它將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應的角位移或線位移。每次輸入電脈沖信號，電機就會旋轉(zhuǎn)一個角度。它的運動方式是步進，所以被稱為步進電機。常用的步進電機包括反應式步進電機、永磁步進電機、混合式步進電機和單相步進電機。其時序為正脈沖序列中的AABBBCCCA，反脈沖序列中的CACBCBABA。根據(jù)定時周期輸入可以通過軟件控制來實現(xiàn)。當以與正向旋轉(zhuǎn)定時相反的順序輸入定時輸入時，可以實現(xiàn)步進電機的反向旋轉(zhuǎn)。步進電機需要特殊的驅(qū)動裝置(驅(qū)動器)來供電。驅(qū)動器和步進電機是一個有機的整體。步進電機的運行性能是電機及其驅(qū)動器共同作用的綜合效果。步進電機驅(qū)動器的功能是從控制器(PLC)接收一定數(shù)量和頻率的脈沖信號和電機旋轉(zhuǎn)方向的信號，并為步進電機輸出三相功率脈沖信號。在實際應用中，通過可編程控制器控制輸入步進電機驅(qū)動器的脈沖數(shù)，可以精確控制電機的旋轉(zhuǎn)角度，從而實現(xiàn)精確定位。電機的旋轉(zhuǎn)方向由特殊的旋轉(zhuǎn)方向信號控制。2.數(shù)字顯示部分由于可編程控制器的輸入輸出點直接決定其價格，在實現(xiàn)更多功能的基礎(chǔ)上，為了降低成本，編程的基本原則是盡量減少輸入輸出點。數(shù)碼管的顯示部分可以由可編程控制器直接驅(qū)動，而SEG可以將數(shù)字轉(zhuǎn)換成七段代碼后輸出。在本設(shè)計中，BCD碼顯示管可以節(jié)省8個輸出端口。I_BCD轉(zhuǎn)換指令用于將整數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼，然后從QB1輸出，以達到顯示效果。3.其他輸入和輸出設(shè)備其他輸入設(shè)備主要是各種開關(guān)、按鈕和各種檢測設(shè)備等。輸出設(shè)備除了電機和數(shù)字顯示部分之外，還包括狀態(tài)顯示部分。3.2可編程邏輯控制器的選擇在PLC系統(tǒng)的設(shè)計中，首先要確定控制方案，其次是PLC工程設(shè)計的選擇?？删幊踢壿嬁刂破鞯倪x擇需要注意：1.輸入電源電壓：24伏直流電或220伏交流電。根據(jù)電源系統(tǒng)電壓選擇。一般來說，不建議直接從電源上取電。最好用隔離變壓器將電源與控制電源隔離，并采取濾波等抗干擾措施。這種設(shè)計使用24V DC。2.輸入輸出點：所謂輸入輸出點是指整個控制系統(tǒng)所需的可編程控制器的輸入點和輸出點的數(shù)量。當然，一般來說，整個系統(tǒng)計劃是預先設(shè)計好的，然后計算出所有輸入輸出點的數(shù)量。如果計劃是第一次設(shè)計，建議保留積分。據(jù)估計，該設(shè)計需要36個輸入端口和18個輸出端口。3.輸出接觸型：繼電器輸出型或晶體管輸出型。輸出觸點類型根據(jù)電源電壓和受控致動器的功率來確定。如果需要高速脈沖輸出來控制系統(tǒng)中的步進電機或伺服系統(tǒng)，必須選擇晶體管輸出類型。由于步進電機控制，本設(shè)計選擇晶體管輸出類型。西門子S7系列可編程控制器體積小、速度快、標準化、可網(wǎng)絡通信、功能強、可靠性高。S7系列可編程控制器產(chǎn)品可分為微型可編程控制器(如S7-200)、具有小規(guī)模性能要求的可編程控制器(如S7-300)和具有中高性能要求的可編程控制器(如S7-400)等。S7系列可編程控制器有一個特殊的高速脈沖輸出端，可以方便地控制步進電機。根據(jù)控制功能的要求，選擇微型可編程控制器。S7_200系列可編程控制器的主機分為10、14、24、40點四檔，并有各種輸入輸出擴展單元。因此，當輸入輸出點增加時，機器類型不需要改變，而是可以通過擴展模塊來實現(xiàn)，從而降低了經(jīng)濟投資。本課題設(shè)計的立體倉庫控制系統(tǒng)有40個輸入信號和18個輸出信號。所選輸入輸出點不得少于58點?？紤]到實際情況，中央處理器226有40個點3.