【正文】 行了解和說(shuō)明；第四章對(duì)軟件方面進(jìn)行了了解說(shuō)明；第五章是總結(jié)。設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟不但可以使思維更加清晰易懂，更有助于良好的科學(xué)的 習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成。下圖21是本課題的立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟，確定課題研究課內(nèi)容確定方案查找資料設(shè)計(jì)電氣原理圖根據(jù)控制要求確定硬件配置根據(jù)要求編寫程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)調(diào)試程序記錄運(yùn)行結(jié)果并分析總結(jié)錯(cuò)誤圖2—1立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟第三章 硬件部分 立體倉(cāng)庫(kù)的基本結(jié)構(gòu)與框架圖該立體倉(cāng)庫(kù)主體由底盤、四層三倉(cāng)位庫(kù)體、運(yùn)動(dòng)機(jī)械及電氣控制等四部分組成。 機(jī)械部分采用步進(jìn)電機(jī)作為拖動(dòng)元件。雙軸立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)主要有三個(gè)部分組成：(1)由三行四列立體倉(cāng)位組成每一個(gè)倉(cāng)庫(kù)都有一個(gè)感應(yīng)器用來(lái)檢測(cè)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)是不是有貨以此來(lái)要求小氣缸是否應(yīng)該推出。(2)步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，螺紋桿，可以以Y方向和X方向托起重物向目標(biāo)前進(jìn)，步進(jìn)電機(jī)是為了讓輸出更加的精準(zhǔn)，而螺紋桿則是承載步進(jìn)電機(jī)的載體。(3)PLC控制單元PLC控制單元采用三菱公司生產(chǎn)的FX2N 型PLC, 所有操作控制指令都是通過(guò)由三菱PLC發(fā)出的?？傊姍C(jī)的框架圖如31所示 PLCFX2N32MR 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器按鈕 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接近開(kāi)關(guān) 步進(jìn)電機(jī) 氣動(dòng)回路圖31 系統(tǒng)外部框架圖 PLC 選擇 PLC 型號(hào)的選擇 本設(shè)計(jì)是以PLC為控制主體，由它來(lái)實(shí)現(xiàn)按鈕與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的連接。所以選擇真確的PLC型號(hào)對(duì)本設(shè)計(jì)直觀重要。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)。因此，工程設(shè)計(jì)選型 和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和只采確定所 需的操作和動(dòng)作，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，最后選擇有較高性能價(jià)格與的 PLC 和設(shè)計(jì)相 應(yīng)的控制系統(tǒng)。1．輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考在適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加 10%～20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需 根據(jù)制造廠商 PLC 的它它特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓帶，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)。2．存儲(chǔ)器容量的估算 存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大此，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大此，因此程序容量此于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后電知道。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。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有所定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了一些不同公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬 I/O 點(diǎn)數(shù)的100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的移字?jǐn)?shù)（16 位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的 25%考在余量。因此本課 題的 PLC 內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ) 5000 相梯形圖，這樣電能在以后的改造過(guò)程中 有足夠的空間。 3．控制功能的選擇該選擇包括運(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。根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。（1）控制功能PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解必模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC 的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。（2）編程功能 離線編程方式：PLC 和編程器公用一個(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，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。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 中常采用。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖（SFC）梯形圖 、（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。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123）同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式，如 Basic 等，以電足特殊控制場(chǎng)合的控制要求（3）診斷功能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。通過(guò)軟件對(duì) PLC 內(nèi)部的性能和 功能進(jìn)行診斷是內(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)行診斷是外診斷。 PLC 的診斷功能的強(qiáng)弱， 直接不不對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并不不平均維修時(shí)間。4．機(jī)型的選擇 (1)PLC 的類型FX2系列可編程控制器主機(jī)分為123680、128 點(diǎn)六檔，還有各種輸入和輸出擴(kuò)展單元，這樣在增加 I/O 點(diǎn)數(shù)時(shí)，不必改變機(jī)型，可以通過(guò)擴(kuò)展 模塊實(shí)現(xiàn)，降低了經(jīng)濟(jì)投入。本課題設(shè)計(jì)的立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)有輸入信號(hào)8個(gè)，輸出信號(hào)5個(gè)。其中，外部輸入元件包括：檢測(cè)元件、啟動(dòng)按鈕、急停按鈕、限位開(kāi)關(guān)、復(fù)位按鈕；輸出有兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的正反向、動(dòng)作指示等。按照上述配置，所選 I/O 點(diǎn)不得低30點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，所選I/O點(diǎn)為32點(diǎn)。因此我所選型號(hào)為 FX2N32MR。（2）經(jīng)濟(jì)性的考在 選擇 PLC 時(shí)，應(yīng)考在性能價(jià)格與?？荚诮?jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考在應(yīng)用的可擴(kuò) 展性、可操作性、投入它出與等因素，進(jìn)行與較和兼顧，最終選出較滿意的它。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接關(guān)系。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì) CPU 選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能只采等選擇都有不不。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考在，使帶個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格與。本課題所設(shè)計(jì)的立體倉(cāng)庫(kù)的于此型控制系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性的考在因此選擇帶體型 PLC。所以選擇三菱FX2N32MR。 FX2N PLC的介紹　FX2n系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2n系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為你的工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。 FX2N系列PLC編輯本段FX2N系列PLC特點(diǎn)FX2n系列是FX系列PLC為大量實(shí)際應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的特殊功能開(kāi)發(fā)了各個(gè)范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要模擬I/O，高速計(jì)數(shù)器。定位控制達(dá)到16軸，脈沖串輸出或?yàn)镴和K型熱電偶或Pt傳感器開(kāi)發(fā)了溫度模塊。對(duì)每一個(gè)FX2n主單元可配置總計(jì)達(dá)8個(gè)特殊功能模塊。網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信——連接到世界上最流行的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò) CCLink，Profibus Dp和DeviceNet或者采用傳感器層次的網(wǎng)絡(luò)解決您的通信需要。 FX2N系列PLC其它功能：內(nèi)置式24V直流電源：24V、400mA直流電源可用于外圍設(shè)備，如傳感器或其它元件?？焖贁嚅_(kāi)端子塊：因?yàn)椴捎昧藘?yōu)良的可維護(hù)性快速斷開(kāi)端子塊，即使接著電纜也可以更換單元。時(shí)鐘功能和小時(shí)表功能：在所有的FX2NPLC中都有實(shí)時(shí)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間設(shè)置和比較指令易于操作。小時(shí)表功能對(duì)過(guò)程跟蹤和機(jī)器維護(hù)提供了有價(jià)值的信息。持續(xù)掃描功能：為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時(shí)間定義操作周期。輸入濾波器調(diào)節(jié)功能：可以用輸入濾波器平整輸入信號(hào)（在基本單元中x000到x017）。注解記錄功能：元件注解可以記錄在程序寄存器中。在線程序編輯：在線改變程序不會(huì)損失工作時(shí)間或停止生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。RUN/STOP 開(kāi)關(guān)：面板上運(yùn)行/停止開(kāi)關(guān)易于操作。遠(yuǎn)程維護(hù)：遠(yuǎn)處的編程軟件可以通過(guò)調(diào)制解調(diào)器通信來(lái)監(jiān)測(cè)、上載或卸載程序和數(shù)據(jù) 。密碼保護(hù)：使用一個(gè)八位數(shù)字密碼保護(hù)您的程序。 PLC I/O 點(diǎn)的分配由于PLC的I/O口的數(shù)量是一定的，特殊的I/O口有著特殊的作用，如何正確的分配I/O口，對(duì)程序的執(zhí)行有著重要的影響。根據(jù)控制要求，將各輸入設(shè)備和被控設(shè)備詳細(xì)列表，準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)出被控設(shè)備對(duì)數(shù)需求量，然后在實(shí)際統(tǒng)計(jì)的I/O點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上增加15%～20%的備用量，以便以后調(diào)整和擴(kuò)充。同時(shí)要充分利用好輸入和輸出擴(kuò)展單元，提高主機(jī)的利用率，在增加 I/O 點(diǎn)數(shù)時(shí)，不必改變機(jī)型，可以通過(guò)擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)，降低了經(jīng)濟(jì)投入。在確定好 I/O 點(diǎn)數(shù)后，還要注意它的性質(zhì)，類型和參數(shù)、根據(jù)本次設(shè)計(jì)的立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)，其中外部輸入元件包括：檢測(cè)元件、按鈕、存、急停、復(fù)位開(kāi)關(guān)等；輸出有2個(gè)電機(jī)的正反向、動(dòng)作指示等。由于步進(jìn)電機(jī)輸入的是高速脈沖所以用Y0,Y1作為步進(jìn)電機(jī)的輸入口，Y2,Y3分別控制電機(jī)的運(yùn)行方向。Y4控制小氣缸。另外輸入部分以X0，X1，X2，X3分別作為啟動(dòng)，停止，復(fù)位，檢測(cè)按鈕。 由于步進(jìn)電機(jī)不能與PLC直接相連，想要實(shí)現(xiàn)PLC控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行這就需要一種中間裝置，一般我們會(huì)選擇步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行要有一電子裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這種裝置就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器， 它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，或者說(shuō)：控制系統(tǒng)每 發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 與脈沖信號(hào)的頻率成正與。 所有型號(hào)驅(qū)動(dòng)器的輸入信號(hào)都相同，共有三路信號(hào)，它們是：步進(jìn)脈沖信號(hào) CP、方向電平信號(hào) DIR、驅(qū)機(jī)信號(hào) FREE(此端為低電平有效，這時(shí)電機(jī)處于無(wú) 力有狀態(tài)；此端為高電平或懸空不接時(shí)，此功能無(wú)效，電機(jī)可正常運(yùn)行)。它們 在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的接口電路都相同，OPTO端為三路信號(hào)的公共端三路輸入信號(hào)在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部接成共陽(yáng)方式，所以 OPTO 端須接外部系統(tǒng)的VCC，如果VCC 是+5V 則可直接接入；如果VCC不是+5V 則須外部另加限流電阻R，保證給驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部光耦提供 81 5mA的驅(qū)動(dòng)電流。在該立體倉(cāng)庫(kù)中由于FP0 提供的電平為24V，而輸入部分的電平為 5V，所以須外部另加 的限流電阻 R。外接限流電阻R步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸出信號(hào)有兩種: ①、初相位信號(hào)：驅(qū)動(dòng)器每次上電后將使步進(jìn)電機(jī)起始在一個(gè)所定的相位上，這就是初相位。初相位信號(hào)是指步進(jìn)電機(jī)每次運(yùn)行到初相位期間，此信號(hào)就輸出為高電平，否則為低電平。此信號(hào)和控制系統(tǒng)配合使此，可它生相位記 憶功能。②、報(bào)報(bào)輸出信號(hào)：每每驅(qū)動(dòng)器都有多種保護(hù)每每(如：過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫 等)。當(dāng)保護(hù)發(fā)生時(shí)，驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入驅(qū)機(jī)狀態(tài)使電機(jī)驅(qū)