【正文】 .................................. 17 傳感器的選擇 ................................................... 19 微動(dòng)開關(guān)的選擇 ................................................. 20 并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源 ............................................. 20 PLC 輸入輸出分配表 ............................................. 21 電氣原理圖的設(shè)計(jì) ............................................... 22 小結(jié) .......................................................... 22 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .............................................. 23 編程語言的介紹 ................................................. 23 系統(tǒng)流程圖 ..................................................... 24 主要程序的設(shè)計(jì) ................................................. 25 小結(jié) ........................................................... 30 結(jié)論 ............................................................ 31 XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 IV ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 致謝 ............................................................ 32 參考文獻(xiàn) ........................................................ 33 附錄 A 梯形圖設(shè)計(jì) ............................................... 34 XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 共 57 頁(yè) 第 1 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 1 章 緒 論 本課題設(shè)計(jì)的背景 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。 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。下面簡(jiǎn)單闡述 PLC 的發(fā)展背景。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。立體倉(cāng)庫(kù)主體有底盤、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組成。 本課題設(shè)計(jì)的目的和意義 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在各行各業(yè)得到而來廣泛的應(yīng)用，進(jìn)行 PLC 立體倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)對(duì)于節(jié)約土地資源，節(jié)省勞動(dòng)力方面都有著不可代替的作用。 小結(jié) 本章以課題設(shè)計(jì)為中心，分別介紹了課題設(shè)計(jì)的背景、內(nèi)容、目的和意義。它主要由貨物儲(chǔ)存系統(tǒng)、貨物存取和傳送系統(tǒng)、控制和管理等三大系統(tǒng)所組成。 （ 7） 整個(gè)電氣控制系統(tǒng)必須設(shè)置急停按鈕，以防發(fā)生意外。按送貨按鈕后，貨物自動(dòng)送入指定的倉(cāng)位號(hào)對(duì)應(yīng)的倉(cāng)庫(kù)位里。如果小車?yán)镉胸浳?，則取貨命令不被執(zhí)行。 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?？偟膩砜?，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。 （ 3） 根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)選擇合適的 PLC 類型。 （ 7） 立體倉(cāng)庫(kù)整體調(diào)試 ，在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題要逐一排除，直至調(diào)試成功。其次闡述了本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)現(xiàn)的功能與總體的控制步 驟?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖 31 所示。 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。 可編程控制器（ PLC）的特點(diǎn) （ 1） 可靠性高，抗干擾強(qiáng)。 （ 5）壽命長(zhǎng)，體積小，能耗低。 （ 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決模擬量的控制，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。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。硬件診斷通過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。本設(shè)計(jì)采用 24V 直流電。 （ 3）輸出觸點(diǎn)類型：是繼電器輸出類型還是晶體管輸出類型。 S7 系列 PLC 產(chǎn)品可分為微型 PLC（如 S7200），小規(guī)模性能要求的 PLC（如 S7300）和中、高性能要求的 PLC（如 S7400）等。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) 40 個(gè)，輸出信號(hào) 21 個(gè)。又由于它輸入的是脈沖電流所以也叫脈沖電動(dòng)機(jī) [14]。三是控制性能好 ， 它可以在開環(huán)系統(tǒng)中在很寬的范圍內(nèi)通過改變脈沖的頻率來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且能夠快速啟動(dòng)制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。如數(shù)控機(jī)床、繪圖機(jī)、自動(dòng)記錄儀表、遙控裝置和航空系 XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 共 57 頁(yè) 第 10 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 統(tǒng)等等，都大量使用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。每套繞組叫一相，三相繞組接成星形，所以定子磁極數(shù)通常為相數(shù)的兩倍，即 2p=2m （ p 為極對(duì)數(shù)， m 為相數(shù)）。定子鐵芯為凸極式，共有三對(duì)（六個(gè)）磁 極，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的磁極上繞有一相控制繞組。由于磁通具有力圖走磁阻最小路徑的特點(diǎn)， 使轉(zhuǎn)子齒 3的軸線與定子 A相極軸線對(duì)齊，如圖 33(a)所示。使轉(zhuǎn)子齒 3的軸線與定子 C相極軸線對(duì)齊，如圖 33(c)所示 。 上述通電方式稱為三相單三拍運(yùn)行。每拍同時(shí)有兩相繞組通電，三拍為一個(gè)循環(huán)?？梢?，雙三拍運(yùn) 行時(shí)的步距角仍是 30176。但要改變系統(tǒng)的控制功能，一般都要重新設(shè)計(jì)硬件電路，靈活性較差。這是因?yàn)椴竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)受輸入脈沖控制，其位移量是斷續(xù) 的，總的位移量嚴(yán)格等于輸入的指令脈沖數(shù)或其平均轉(zhuǎn)速嚴(yán)格正比于輸入指令脈沖的頻率；若能準(zhǔn)確控制輸入指令脈沖的數(shù)量或頻率，就能夠完成精確的位置或速度控制，無需系統(tǒng)的反饋，形成所謂的開環(huán)控制系統(tǒng)。因?yàn)椴竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)頻率要比連續(xù)運(yùn)行頻率小，所以開環(huán)控制的脈沖指令頻率，只有 小于電機(jī)的最大啟動(dòng)頻率，電機(jī)才能成功啟動(dòng)。在到達(dá)終點(diǎn)前，降頻使電機(jī)減速。 由 于開環(huán)控制系統(tǒng)不需要反饋元件，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低。另外，對(duì)于高精度的控制系統(tǒng)，采用開環(huán)控制往往滿足不了精度的要求。 閉環(huán)控制系統(tǒng)的精度與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有關(guān)，但主要是取決于位置傳感器的精度。 （ 3）易于起動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)及變速，快速響應(yīng)性能好。 （ 5）步距角選擇的范圍大，可以在幾十角分至 180176。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本組成 與交直流電 動(dòng)機(jī)不同，僅僅接上供電電源，步進(jìn)電機(jī)不會(huì)運(yùn)行的。步距角的 HB 型電動(dòng)機(jī) 速比 (設(shè)使用直接驅(qū)動(dòng)方式 ) / ( 3 6 0 ) 2 1 .8 / ( 3 6 0 0 .0 1 ) 1bi m L?? ? ? ? ? ? ? 軸向力 4 0. 4 25 5F Fa M k g c m?? ? ? ? ? ? ? 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 00/ ( 2 ) ( ) / 2lT F P F P? ? ? ?? ? ? ? ? 5 / ( 2 ) ( ) / ( 2 )? ? ? ? ? ? ? ? cm?? 螺栓的慣量 4( ) / 32B B BJ L D??? ? ? ? 34( 4 10 42 ) / 32?? ? ? ? ? kg cm?? 移動(dòng)體的慣量 2( / 2 )tJ M P ??? 225 ( / 6028 )?? cm?? 負(fù)載慣量為 L B tJ J J?? XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 共 57 頁(yè) 第 16 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 67 5 57 1?? kg cm?? 根據(jù)以上計(jì)算可以初步選定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其慣量為 kg cm??，空載起動(dòng)頻率 3000sfH? 由要求的速度可求出運(yùn)行的頻率： / 2021 / ( 60 ) 3333f V L H Z? ? ? ? 可知需要加減速的驅(qū)動(dòng)方式?？旖?線插頭：紅色表示 A 相，藍(lán)色表示 B 相；如果發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向不對(duì)時(shí)可以將 A 相或 B 相中的兩條線對(duì)調(diào)。 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)處于無轉(zhuǎn)矩狀態(tài)；此端為高電平或懸空不接時(shí)，此功能無效，電動(dòng)機(jī)可以正常運(yùn)行）。 （ 3）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 SH 系列驅(qū)動(dòng)器是靠驅(qū)動(dòng)器上的撥位開關(guān)來設(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。 （ 4）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器電源接口 電機(jī)型號(hào) 相數(shù) 步距角 相電流 驅(qū)動(dòng)電壓 額定轉(zhuǎn)矩 重量 42BYGH101 2 DC24V 主要由電源輸入部分、信號(hào)輸入部分、輸出部分組成。需要注意檢測(cè)距離不要離傳感器太近，否則傳感器不能動(dòng)作；連接是采用接插件方式，千萬不要對(duì)端子 (讀出頭 )進(jìn)行焊接。 C ( 不 結(jié) 冰 ) 環(huán)境濕度 動(dòng)作時(shí)： 5～ 85﹪ RH 保存時(shí) 5～ 95﹪ RH (不結(jié)露 ) 耐久振動(dòng) 10～ 55HZ 上下振幅 XYZ 各方向 2h 耐久沖擊 2500 /ms X、 Y、 Z 各方向三次 保護(hù)構(gòu)造 IEC 規(guī)格 IP50 連接方式 接插件式 (不可進(jìn)行軟釬焊 ) 質(zhì)量 約 g 外殼材質(zhì) 聚碳酸酯 (PC) 微動(dòng)開關(guān)的選擇 在該立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)中共有 13 個(gè)倉(cāng)位（四層十二個(gè)倉(cāng)位加 0 號(hào)倉(cāng)位）分別采用 13 只微動(dòng)開關(guān)作為貨物檢測(cè)，當(dāng)有貨物時(shí)相應(yīng)開關(guān)動(dòng)作，其信號(hào)對(duì)應(yīng) PLC 的輸入點(diǎn) 是 I22I36；另外為保險(xiǎn)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(dòng)開關(guān)作限位保護(hù)，以確保立體倉(cāng)庫(kù)在程序出錯(cuò)時(shí)不損壞；微動(dòng)開關(guān)原理圖如圖313 所