立体仓库电气系统设计

设计任务书设计目的：1、学习PLC电气控制系统的开发过程和系统设计思路；2、锻炼实际应用程序开发能力；3、提高电气制图、流程图绘制及办公文档编辑能力。设计要求：1)基本要求：设置叉车平台复位按钮叉车平台的入库、出库操作，一般情况下都应该从初始位置开始。当叉车平台位于缓冲区列、第一层、叉子收回到位状态为初始位置。开机运行时，叉车平台应该首先自动回到初始位置；若遇到特殊情况，叉车平台停在非初始位置，按下复位按钮即可实现复位。入库工作过程选定操作仓库编号(用拨动开关实现)按下“入库”操作键按下“确定”键出库工作过程选定操作仓库编号(用拨动开关实现)按下“出库”操作键按下“确定”键设置初始位置指示灯、入库/出库操作指示灯，用于指示叉车位置或工作状态2)提高要求i)当执行入库操作时，完成货物入库之后，叉车平台停在最后入库位置。待下次重新设定入库/出库操作并确定后，由当前位置开始工作。这样操作理论上可以节约电能、使工作过程更趋合理；ii)假定开始工作时，各个仓库都是空状态。要求在PLC的V型数据区，存储每个仓库当前空/满状态，以备组态监控使用。iii)也可用状态表监视其状态变化。3)高级要求利用上位机组态软件组态监控画面，或利用触摸屏组态监控画面，监控机械手的生产过程。I目录绪论...............................................................................................................11设计思路...................................................................................................21.1设计目的.....................................................21.2系统设计的基本步骤...........................................22硬件电路设计...........................................................................................42.1设计的电气原理图.............................................42.1.1输入接口电路板.....................................................................................................42.1.2输出接口电路板.....................................................................................................42.2I/O分配表...................................................52.2.1功能介绍....................................................................................................................52.2.2CPU224CNI/O接口分配表..............................................................................62.2.3接口说明....................................................................................................................63软件设计...................................................................................................73.1系统流程图...................................................73.2程序分析.....................................................84程序调试...................................................................................................94.1调试设备.....................................................94.2遇到的问题与解决方法........................................105心得体会.................................................................................................11附录1参考文献........................................................................................12附录2程序清单......................................................................................13I绪论随着国民经济的快速发展，自动化立体仓库必然会被更广泛地应用于各行各业。自动化立体仓库是现代物流系统的一个重要组成部分，是一个多囤货仓库系统的开销，通过自动控制和管理系统，高位货架，堆垛机，自动存储，自动出库，计算机管理控制系统和其他辅助设备。仓库模型控制系统是基于对自动化仓库的操作和设计的基本原则。在整个控制系统，以西门子系列PLC为核心控制元件，专用键盘作为人机接口装置，用于控制步进电机来驱动一个仓库有三个运动自由度的由高强度钢轨三维模型。在根据地址码每转的步进电机输出脉冲应当通过键盘的每个位置，由PLC的键盘命令扫描和位置的相应数量的，当PLC接收从键盘输入的命令，则输出数的脉冲对应于该位置，之后驱动步进电机驱动按设定的方向转动一定的角度，进而控制传动部件丝杠旋转进行准确的定位，以完成货物的存取功能。另外，为了保证整个控制系统运行的稳定性和可靠性，我们还采用了限位开关对其进行限位保护。本文首先对该课题的可行性及课题实现的现实意义和价值进行了介绍；其次对该系统的硬件组成、结构、原理进行了阐述和分析；再次对本控制系统的核心——软件进行了编写，论文中即有梯形图又有相应的语句表；最后对设计本课题所学到的知识和结论进行归纳和总结，并对本论文有待完善的地方进行扼要的说明。关键字：立体仓库、可编程控制器（PLC）、步进电机PLC技术与工程应用课程设计21设计思路1.1设计目的通过对实验室流水线上具体的从站及其接线方式的认真观察，了解其各部分功能，对PLC主机进行编程来控制相关元件动作，来加深对PLC原理与实践应用。主要是梯形图的掌握，这一点是本次课程设计的最关键因素，直接关系着最终设计的成败与否。对此要发挥团队合作精神，一起探讨，集思广益，积极动手动脑，勤于程序调试，不断发现并解决问题，不怕失败，勇于挑战困难，逐渐趋于完美并达到任务要求。本实验选用从站八，即立体仓储控制单元，对三台不同方向运转的电机进行正反转控制来实现，需要认真周到地编写程序并能大概预见其执行效果，在具体调试中不断完善程序。另外在测试阶段一定要注意设备安全，避免电机的堵转，更要注意人身安全，防止机械划伤碰。1.2系统设计的基本步骤立体仓库的系统设计与调试的主要步骤在立体仓库控制系统的设计过程中主要考虑以下几点：1、深入了解和分析立体仓库的工艺条件和控制要求；2、确定I/O设备，根据立体仓库控制系统的功能要求，确定系统的用户输入、输出设备。3、根据I/O点数选择合适的PLC类型。4、分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。5、设计立体仓库系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密的完整的梯形图程序，这是整个立体仓库系统设计的核心工作。6、将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。7、立体仓库整体调试，在PLC软硬件设计和现场测试完成后，就可以进行整个系统的联机调试，调试中发现的问题要逐一排除，直至调试成功。立体仓库电气控制系统设计38、小组成员：PLC技术与工程应用课程设计42硬件电路设计2.1设计的电气原理图2.1.1输入接口电路板输入接口电路板原理图如图1所示，其功能是将设备上行程开关的开关状态和光电传感器的信号转换为统一的电平信号(逻辑1：24VDC；逻辑0：0VDC)。板上设有光电隔离电路，将内外电源隔离，以保护设备安全。图1.输入接口电路板电气原理图2.1.2输出接口电路板输出接口(如图6所示)由两块电路板构成：驱动电路板和输出接口电路板。它们的功能是将PLC输出的控制信号用于驱动继电器动作，从而控制电动机正向或反向运行。输出接口电路板上也设有光电隔离电路，可将内外电源隔离。立体仓库电气控制系统设计5左图为驱动电路板电气原理图，继电器A吸合、B释放，对应的电机正转；继电器A释放、B吸合，对应的电机反转；继电器A、B同时释放，电机停止运行；不允许二者都吸合。右图为输出接口电路板电气原理图，当PLC输出的某路控制信号有效时，对应的输出信号有效，从而可以使得对应的继电器吸合。图6.输出接口电路电气原理图(左图为驱动电路板，右图为输出接口电路板)2.2I/O分配表2.2.1功能介绍在设计目的中已说过，本实验选用从站八，即立体仓储控制单元，通过对三台不同方向运转的电机进行正反转控制来实现铲车上下前后运动以及铲车手臂的左右运动。控制台上有个按钮，分别是启停、复位、单步、手动自动。由于本次实验要求没有设计自动控制，所以手动自动按钮没有进入编程的考虑范围内。使用说明：１．上电复位，接通PLC电源后相关计数器清零，并自动进入复位运动状态，如果已经复位则等待；２．按下启停，系统进入准备状态；３．按一下单步，系统进入第一次取货运动；４.再按一下单步，系统进入第一次送货运动；５．每完成一个运动按一次单步，则系统重复３、４步骤，直到取送完所有货物。PLC技术与工程应用课程设计6６．按复位按钮则执行复位动作，铲车回到起始位。2.2.2CPU224CNI/O接口分配表2.2.3接口说明启停、复位、单步、这三个按钮为控制台上可以直接操作的按钮，可以用它们来控制系统的运行。但限位开关是安装在运动导轨上的位置开关，在系统运动时触碰到它们时起作用成为输入信号并传入CPU的I0.4到I1.1接口。层、列定位分别由坚直导轨上的六个小金属片和水平导轨上的三个小金属片作为输入信号，通过光电传感器转换成电信号传递给层定位I1.2和列定位I1.3，输出线圈直接由CPU的Q0.0到Q0.5分别两两传给三个不同电机，从而分别控制其正反转。经过这样的I/O口分配以后，剩下的就由软件编程来处理其具体控制任务了。名称I/O口属性名称I/O口属性启动/停止I0.0自保持列定位常开上升沿有效I1.2复位I0.1常开层定位常开上升沿有效I1.3单步I0.2常开M0前行输出线圈Q0.0手动/自动I0.3自保持M0后行输出线圈Q0.1M0后限位I0.4常开开关M1下行输出线圈Q0.2M0前限位I0.5常开开关M1上行输出线圈Q0.3M1下限位I0.6常开开关M2左行输出线圈Q0.4M1上限位I0.7常开开关M2右行输出线圈Q0.5M2右限位I1.0常开开关M2左限位I1.1常开开关立体仓库电气控制系统设计