【正文】 .. 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 XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 IV ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 結(jié)論 ............................................................ 31 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 第 1 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 1 章 緒論 本課題設(shè)計(jì)的背景 立體倉庫的產(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。此后，自動(dòng)化立體倉庫在美國和 歐洲 得到迅速發(fā)展，并形成了專門的學(xué)科。 我國對(duì)立體倉庫及其 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 年開始研制我國第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉庫（高 15 米，機(jī)械部起重所負(fù)責(zé)），該庫 1980 年投入運(yùn)行。立體倉庫由于具有很高的空間利用率、很強(qiáng)的入出庫能力、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)，已成為企業(yè) 物流 和生產(chǎn)管理不可缺少的倉儲(chǔ)技術(shù)，越來越受到企業(yè)的重視。下面簡單闡述 PLC 的發(fā)展背景。根據(jù)這一設(shè)想，美國數(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 (簡稱 PLC)，并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用獲得成功。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。 ”因此，進(jìn)行立體倉庫的 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。立體倉庫主體有底盤、四層十二倉位庫體、運(yùn)動(dòng)機(jī)械及電氣控制等四部分組成。 S7200 型可編程控制器作 XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 共 57 頁 第 2 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 為控制核心，采集輸入端口信號(hào)后完成各種邏輯控制和數(shù)據(jù)的運(yùn)算，然后通過輸出端口完成電機(jī)的運(yùn)動(dòng)和各種信號(hào)的現(xiàn)實(shí)。 本課題設(shè)計(jì)的目的和意義 自動(dòng)化立體倉庫在各行各業(yè)得到而來廣泛的應(yīng)用，進(jìn)行 PLC 立體倉庫的設(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。 PLC 控制系統(tǒng)可以很好的完成立體倉庫的控制有助于其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 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。 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庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。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。更高級(jí)的自動(dòng)化立 體倉庫的控制系統(tǒng)采用集中控制、分離式控制和分布式控制，即由管理計(jì)算機(jī)、中央控制計(jì)算機(jī)和堆垛機(jī)、出入庫輸送等直接控制的可編程序控制器組成控制系統(tǒng)。 （ 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。立體倉 庫坐標(biāo)定位以零位開始。按送貨按鈕后，貨物自動(dòng)送入指定的倉位號(hào)對(duì)應(yīng)的倉庫位里。送貨完成后，小車自動(dòng)返回原來的位置。如果小車?yán)镉胸浳铮瑒t取貨命令不被執(zhí)行。 （ 5） 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。 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。自動(dòng)化立體倉庫，少不了自動(dòng)化倉庫管理系統(tǒng)，只有使用強(qiáng)大的倉庫管理系統(tǒng)才能使得倉庫管理和業(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)這一倉庫管理系統(tǒng)，我選擇了 PLC?？偟膩砜矗?PLC 的自動(dòng)化立體倉庫可以總結(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。 （ 2） 確定 I/O 設(shè)備。 （ 3） 根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)選擇合適的 PLC 類型。 （ 5） 設(shè)計(jì)立體倉庫系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖程序，這是整個(gè)立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。 （ 7） 立體倉庫整體調(diào)試，在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工完成后，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。自動(dòng)化立體倉庫是機(jī)械和電氣、強(qiáng)電控制和弱電控制相結(jié)合的產(chǎn)品。其次闡述了本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)化立體倉庫實(shí)現(xiàn)的功能與總體的控制步驟。最后確定了立體倉庫的具體參數(shù)，并詳細(xì)介紹了本課題設(shè)計(jì)的基本步驟?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖 31 所示。 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 [3]。 輸入模塊用于將控制現(xiàn)場輸入信號(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。微處理器 CPU 是 PLC 的核心部件。 可編程控制器（ PLC）的特點(diǎn) （ 1） 可靠性高，抗干擾強(qiáng)。 （ 3）編程簡易，現(xiàn)場可修改。 （ 5）壽命長，體積小，能耗低。 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 。 （ 1）控制功能 PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場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。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU 對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。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。 五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、功能模塊圖（ FBD）三種圖形化語言和語句表（ IL）、結(jié)構(gòu)文本（ ST）兩種文本語言。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。 PLC 的診斷功能的強(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。本設(shè)計(jì)采用 24V 直流電。一般來說，當(dāng)然是預(yù)先設(shè)計(jì)好整套系統(tǒng)方案， 然后算出所有的輸入輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)，如果是第一次設(shè)計(jì)的方案，建議預(yù)留點(diǎn)數(shù)。 （ 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。本設(shè)計(jì)因?yàn)橛胁? 進(jìn)電機(jī)的控制所以選擇晶體管輸出類型。 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。根據(jù)控制功能要求選 擇微型 PLC。本課題設(shè)計(jì)的立體倉庫控制系統(tǒng)有輸入信號(hào) 40 個(gè)，輸出信號(hào) 21 個(gè)。 步進(jìn)電機(jī)的選擇 步進(jìn)電機(jī)的介紹 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移或直線位移的一種特殊電機(jī)。又由于它輸入的是脈沖電流所以也叫脈沖電動(dòng)機(jī) [14]。此外，它還具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，一是輸出角位移量或線位移量與其輸入的脈沖數(shù)成正比，而轉(zhuǎn)速或線速度與脈沖的頻率成正比，在負(fù)載能力范圍內(nèi)，這些關(guān)系不受電壓的大小、負(fù)載的大小、環(huán)境條件等外界各種因素的干擾。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)。當(dāng)采用速度和位置檢測裝置后，它可構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。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 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 統(tǒng)等等，都大量使用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。定轉(zhuǎn)子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，定子磁極為凸極式，磁極的極面上開有小齒。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)）。這種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點(diǎn)是制造簡便，精度易于保證，步距角可以做得較小，容易得到較高的啟動(dòng)和運(yùn)行頻率 。定子鐵芯為凸極式，共有三對(duì)（六個(gè)）磁極， 每兩個(gè)相對(duì)的磁極上繞有一相控制繞組。下面通過幾種基本的控制方式來說明其工作原理 。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 4的軸線與定子 B相極軸 線對(duì) 齊，即轉(zhuǎn)子走了一步，如圖 33(b)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 。其轉(zhuǎn)速取決于各相控制繞組通電與斷電的頻率，旋轉(zhuǎn)方向取決于控制繞組輪流通電的順序。 上述通電方式稱為三相單三拍運(yùn)行。我們稱每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度為步距角常用 θs來表示 ， 三相單三拍運(yùn)行時(shí) θs= 30176。每拍同時(shí)有兩相繞組通電，三拍為一個(gè)循環(huán)。若下一拍為 B、 C兩相同時(shí)通電時(shí)，則轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針轉(zhuǎn)過 30176?？梢?，雙三拍運(yùn)行時(shí) 的步距角仍是 30176。 (a) (b) 圖 34 三相雙三拍運(yùn)行方式 XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 共 57 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊