【正文】 同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境，最后向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱，評(píng)議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。在我撰寫論文的過(guò)程中，賀老師傾注了大量的心血和汗水，無(wú)論是在論文的構(gòu)想，還是資料的收集與整理方面，我都的到了他春風(fēng)化雨般的教誨和無(wú)私的幫助，特別是他廣博的學(xué)識(shí)、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)經(jīng)神將使我終身受益。從課題的選擇到最終完成，賀老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持與鼓勵(lì)。致謝本人的論文是在賀容波老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。最后為自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)。然后闡述了本課題設(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。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是機(jī)械和電氣、強(qiáng)電控制和弱電控制相結(jié)合的產(chǎn)品。PLC憑借著其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便、設(shè)計(jì)安裝容易等特點(diǎn)能很好的完成立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先介紹了課題設(shè)計(jì)的背景、內(nèi)容、目的和意義。結(jié)論本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)主要以PLC為核心，利用PLC的強(qiáng)大的控制功能，實(shí)現(xiàn)了利用可編程控制器控制立體倉(cāng)庫(kù)的功能，具有接線簡(jiǎn)單、編程直觀、擴(kuò)展容易等特點(diǎn)。其次根據(jù)系統(tǒng)工作過(guò)程的要求，繪制出了系統(tǒng)流程圖。本章主要為系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。（5）在梯形圖中沒(méi)有真實(shí)的電流流動(dòng)，為了便于分析PLC的周期掃描原理和邏輯上的因果關(guān)系，假定在梯形圖中有“電流”流動(dòng)，這個(gè)“電流”只能在梯形圖中單方向流動(dòng)——即從左向右流動(dòng)，層次的改變只能從上向下。（3）線圈不能直接接在左邊母線上。本系統(tǒng)運(yùn)用SWOPCFXGP/WINC編程軟件進(jìn)行梯形圖順控程序編寫，在編寫梯形圖的過(guò)程中遵循以下編程規(guī)則：（1）每個(gè)繼電器的線圈和它的觸點(diǎn)均用同一編號(hào)，每個(gè)元件的觸點(diǎn)使用時(shí)沒(méi)有數(shù)量限制。（4）取貨和送貨指令完成后，機(jī)構(gòu)自動(dòng)返回原來(lái)位置。 （3）當(dāng)取貨的時(shí)候，選擇欲取貨物的倉(cāng)位號(hào)后，按動(dòng)取貨按鈕后，在控制面板的數(shù)碼管里顯示出來(lái)，堆垛機(jī)可以自動(dòng)將貨物取出。若被指定的倉(cāng)位號(hào)里有貨物，則送貨命令不被執(zhí)行。 （2）當(dāng)送貨的時(shí)候，選擇欲送貨物的倉(cāng)位號(hào)，按動(dòng)倉(cāng)位號(hào)對(duì)應(yīng)的按鈕，控制面板數(shù)碼管顯示倉(cāng)位號(hào)。 圖 41 系統(tǒng)軟件流程圖控制流程介紹：（1）將選擇開關(guān)置于自動(dòng)位置，通電狀態(tài)下，各機(jī)構(gòu)復(fù)位，即返回零位。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時(shí)外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行的。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進(jìn)行的。右母線可以不畫出。梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線(Bus bar)。模擬量：按其精度可分為12bit、14bit、16bit等；按信號(hào)類型可分為電流型(420mA,020mA)、電壓型(010V,05V,1010V)等。使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。該存儲(chǔ)單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。梯形圖是使用得最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱為PLC的第一編程語(yǔ)言。STL是一種面向文本的語(yǔ)言，以列表方式描述控制任務(wù)。LAD 和 FBD是面向圖形的語(yǔ)言。最后列出了PLC輸入輸出分配表，并繪制了本設(shè)計(jì)的電氣原理圖。圖 314 電氣原理圖 小結(jié)本章主要闡述了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)。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)行的可靠性和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的規(guī)整性，我們選用并聯(lián)式開關(guān)穩(wěn)壓電源。 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 XYZ各方向2h耐久沖擊 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 g外殼材質(zhì)聚碳酸酯(PC)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(jiàn)，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所示。)應(yīng)答頻率100HZ使用環(huán)境照度受光面照度 白熾燈 太陽(yáng)光：各3，000以下環(huán)境溫度動(dòng)作時(shí)：10～+55176。10﹪ 脈動(dòng)(pp)5﹪以下消耗電流平均值15mA以上50mA以下控制輸出NPN電壓輸出負(fù)載電源電壓DC5～24V負(fù)載電流80mA以下(負(fù)載電流80mA時(shí)此傳感器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為:表33傳感器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)型 號(hào)EESPY402形 狀立式檢測(cè)方式反射型檢測(cè)距離5mm(反射率90﹪ 1515mm)應(yīng)差距離(檢測(cè)距離3mm,橫方向)光源(發(fā)光波長(zhǎng))GaAs～紅外發(fā)光二級(jí)管(940nm)顯示燈入光時(shí)燈亮圖312 反射式傳感器的時(shí)間圖和輸出回路圖它有三根連接線(紅、藍(lán)、黑)，紅色接電源的正極、黑色接電源的負(fù)極、藍(lán)色為輸出信號(hào)，當(dāng)與擋塊接近時(shí)輸出電平為低電平，否則為高電平。類別細(xì)分?jǐn)?shù)通過(guò)撥位開關(guān)設(shè)定 最大 相電流 開關(guān)設(shè)定驅(qū)動(dòng)器型號(hào)SH2H057步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用鑄鋁結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)主要用于小功率驅(qū)動(dòng)器,這種結(jié)構(gòu)為封閉的超小型結(jié)構(gòu)，本身不帶風(fēng)機(jī)，其外殼即為散熱體，所以使用時(shí)要將其固定在較厚、較大的金屬板上或較厚的機(jī)柜內(nèi)，接觸面之間要涂上導(dǎo)熱硅脂，在其旁邊加一個(gè)風(fēng)機(jī)也是一種較好的散熱辦法。（5）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器選型我采用SH系列步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，型號(hào)為SH2H057。（4）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器電源接口對(duì)于超小型驅(qū)動(dòng)器，采用一組DC 24~40V供電。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。（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(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。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)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）?？刂葡到y(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。圖 39步進(jìn)電機(jī)的出線圈 步進(jìn)電機(jī)的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)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42BYGH1012DC24V電氣原理圖如圖39所示。齒輪比：換算到電機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 對(duì)首次設(shè)計(jì)的裝置來(lái)講，所選用的電動(dòng)機(jī)通常留有2～3倍的余量，所以電機(jī)轉(zhuǎn)矩根據(jù)以上的計(jì)算，在該立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)中的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用北京斯達(dá)特機(jī)電科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的2相8拍混合式步進(jìn)電機(jī)，它的主要特點(diǎn)：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)。由于我們使用螺栓機(jī)構(gòu)的定位裝置，已知條件和要求條件為：移動(dòng)部分總重 外力 磨擦系數(shù) 螺栓機(jī)構(gòu)的效率 螺栓軸徑 螺栓長(zhǎng) 螺距 分辨率 移動(dòng)距離 /步速度 計(jì)算： 設(shè)擬選用2相、176。為了驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，必須由一個(gè)決定電動(dòng)機(jī)速度和旋轉(zhuǎn)角度的脈沖發(fā)生器（在該立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)中采用PLC作脈沖發(fā)生器進(jìn)行位置控制）、一個(gè)使電動(dòng)機(jī)繞組電流按規(guī)定次序通斷的脈沖分配器、一個(gè)保證電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行的功率放大器，以及一個(gè)直流功率電源等組成一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如圖38所示。（6）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。范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。所以步進(jìn)電機(jī)具有帶電自鎖能力。（4）具有自鎖的能力。（2）速度可以在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。在數(shù)字位置隨動(dòng)系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)的工作速度和穩(wěn)定性，還有速度反饋內(nèi)環(huán)。將位置傳感器測(cè)出的負(fù)載實(shí)際位置與位置指令值相比較，用比較信號(hào)進(jìn)行控制，不僅可防止失步，還能夠消除位置誤差提，高系統(tǒng)的精度。因此必須在控制回路中增加反饋環(huán)節(jié)，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖37所示。在某些運(yùn)行速度范圍寬、負(fù)載大小變化頻繁的場(chǎng)合，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)很容易失步使整個(gè)系統(tǒng)趨于失控。因而在數(shù)字控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)加減速的最佳控制，往往是分段設(shè)計(jì)加速轉(zhuǎn)矩和加速時(shí)間，采用微機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣就可以既快又穩(wěn)地準(zhǔn)確定位，如圖36所示。電機(jī)開始以低于最高啟動(dòng)頻率的某一頻率啟動(dòng)，然后再逐步提高頻率，使電機(jī)逐步加速，到達(dá)最高運(yùn)行頻率，電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)。若電動(dòng)機(jī)的工作頻率總是低于最高啟動(dòng)頻率，當(dāng)然不會(huì)失步，但沒(méi)有充分發(fā)揮電機(jī)的潛力，工作速度太低。圖35 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)控制原理框圖開環(huán)控制常常采用加減定位控制方式。