小型立体仓库电气控制系统的设计含完整程序学士学位论文Word文档格式.docx
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关键词:
立体仓库电气控制PLC步进电机物流管理
第1章绪论………………………………………………………………………1
1.1立体仓库在自动化生产过程中………………………………………………1
1.2此课题的设计内容及主要思路………………………………………………1
1.3设计此课题的可行性…………………………………………………………2
1.4设计此课题的实用价值及现实意义…………………………………………3
第2章硬件部分………………………………………………………………4
2.1立体仓库的基本结构…………………………………………………………4
2.2立体仓库的硬件原理…………………………………………………………5
2.2.1步进电机的原理…………………………………………………………5
2.2.2步进电机驱动器的原理…………………………………………………5
2.2.3传感器的工作原理………………………………………………………6
2.2.4开关型稳压电源的原理…………………………………………………6
第3章元器件的选择………………………………………………………9
3.1步进电机的选择……………………………………………………………9
3.2步进电机驱动器的选择……………………………………………………12
3.3传感器及微动开关的选择…………………………………………………16
3.4PLC的选择…………………………………………………………………18
3.4.1I/O点的选择…………………………………………………………18
3.4.2PLC型号的选择………………………………………………………18
第4章软件部分………………………………………………………………20
4.1I/O地址分配表……………………………………………………………20
4.2PLC设计的梯形图…………………………………………………………21
4.3PLC的语句表………………………………………………………………31
第5章结论与展望…………………………………………………39
5.1结论………………………………………………………………………39
5.2展望………………………………………………………………………39
参考文献…………………………………………………………………………41
致谢………………………………………………………………………………42
第一章绪论
随着国民经济的飞速发展,自动化立体仓库必然会在各行业中得到越来越广的应用。
通过出入输送系统将货物送至仓库货架前，由巷道堆垛机实现自动出库和入库存，整个过程通过计算机网络化管理和自动控制系统。
1.1立体仓库在自动化生产过程中的重要性
自动化立体仓库具有普通仓库无可比拟的优越性。
首先是节约空间、节约劳力。
据国际仓库自动化会议资料：
以库存11000托盘、月吞吐10000托盘的冷库为例，自动化立体仓库与普通仓库比较情况为：
用地面积为13%、工作人员为21.9%、吞吐成本为55.7%、总投资为63.3%。
立体仓库的单位面积储存量为普通仓库的4-7倍。
其次是提高仓库管理水平，减少货损，优化、降低库存，缩短周转期，节约资金。
近年来，特别在冷冻行业，自动化立体仓库的发展极快。
自动化立体仓库（以下简称立库）系统，能在计算机的控制下，实现自动化入库管理、在库管理、出库管理、盘库管理、具有自动查询管理功能。
系统管理计算机能与上位（工厂）中心计算机连通，能与全厂计算机相互通讯，及时汇总提供库存信息；
监视货物流向；
具有经济情报分析功能；
具有先进的功能及设备进行故障检测和查询显示功能。
立库可充分利用空间，减少占地面积，有效利用仓储能力，合理减少库存，高速存取,加快储备资金周转，适应现代企业的柔性化生产。
可广泛应用于医药、电子、汽车、机械、化工等行业。
1.2此课题的设计内容及主要思路
该立体仓库主体由底盘、四层十二仓位库体、运动机械及电气控制等四部分组成。
机械部分采用滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件组成，采用步进电机作为拖动元件。
该控制系统主要由日本三菱公司生产的FX2型可编程序控制器（PLC）、步进电机驱动电源模块、开关电源、位置传感器等器件组成。
小型立体仓库的电气控制系统由PLC来实现，控制系统分手动和自动两种方式。
此系统实现的功能主要有：
入（到零位取货并送入指定仓位号）等功能，在执行完任务后自动返回到零位等待下一指令。
小型立体仓库的应具备的功能主要有几下几点：
1、开机时首先要回零位操作，这样的目的就是给堆垛机有个工作参考点；
2、堆垛机（机械手）要有三个自由度，即：
前进、后退；
上、下；
左、右；
3、堆垛机的运动由步进电机驱动，伸缩由直流电机控制（Y方向）；
4、堆垛机前进（或后退）运动和上（或下）运动可同时进行；
5、堆垛机前进、后退和上、下运动时必须有超限位保护；
6、每个仓位必须有检测装置（微动开关），当操作有误时发出错误报警信号；
7、仓位共有12个，3行4列；
8、当按完仓位号后，没按入或取前，可以按取消键进行取消该操作。
9、整个电气控制系统必须设置急停按钮，以防发生意外。
本系统设计的主要思路是：
第一、对系统进行整体规划，此阶段主要进行资料搜集和阅读工作；
第二、对系统的硬件原理的理解和消化并对其进行合理地选择；
第三、对系统软件的编写并在模拟系统中进行软件的核对；
第四、在时间允许的情况下对系统进行运行调试；
最后、整理资料进行论文撰写工作。
1.3此课题设计的可行性
由于仓储物流设备是在通用的场合使用，工作并不很繁重，因此具有操作方便，易维护并具有耐久性、无故障性和良好的经济性，以及较高的安全性、可靠性和环保性。
这类设备批量较大、用途广，考虑综合效益，可降低外型高度，简化结构，降低造价，同时也可减少设备的运行成本。
随着物流的多样性，物流活动的系统性、一致性、经济性、机动性和快速化，要求一些设备向专门化方向发展，又有一些设备向通用化、标准化方向发展。
此课题的控制系统主要由PLC来控制，目前PLC生产厂商较多易于购买，且使用寿命和低故障率是世人所共认的。
又因PLC控制程序能够实现生产过程的优化，降低物流系统的故障率，提高生产质量和生产效率。
而PLC所用的电力线是覆盖范围最广的网络，它的规模是其他任何网络无法比拟的。
PLC不用进行额外布线可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，从而大大减少了网络的投资，降低了成本。
从硬件设备购置方面来说已备设计条件；
其次此课题从设计时间和系统的调试角度考虑也完全可以做到，因为该课题有四个月左右的时间，设计时间应该足够；
再次，此课题的设计是在具有四年PLC设计和维护工作经验的侍寿永老师的指导下进行的，并在我校实验室已有设备的基础上设计和调试的。
从这以上几个方面来说，此课题的设计是完全可行的。
1.4设计此课题的实用价值及现实意义
1、低成本利用电力线上网，最大的优点就是成本低。
由于利用电力线上网，直接使用现有电力网就可以实现通信，而不需要另外铺设电话线、光电缆等，大大地减少了在基础网络上的投资。
2、范围广无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。
电力线是最基础的网络，它的规模之大，是其他任何网络无法比拟的。
因为家家都有电力线，由此，运营商就可以轻松地把这种网络接入服务渗透到每一个家庭.因此，这一技术一旦进入商业化阶段，将会促进电信市场的变革，并给互联网普及带来极大的发展空间。
3、高速利用电力线上网能够提供高速传输。
德国最大的电力设备生产商RWE承诺，运用他们的电力线上网技术，其速度要比ISDN拔号上网快30多倍,比ADSL更快！
足以支持现有网络上的各种应用。
更高速率的PLC产品正在研制之中。
4、便捷不管在家里的哪个角落,只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有PLC带来的高速网络享受!
5、永远在线PLC属于"
即插即用"
，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络！
6、结构灵活通过PLC技术实现Internet接入，可以灵活扩展接入端口数量，使资源保持较高的利用率。
目前还未有效解决电力线信号通过变压器的技术，因此，电力线通信设备都是集中在220V线路变压器的用户端。
7、家庭数字化PLC技术能够通过电力线将整个家庭的电器与网络联为一体，在室内的设备之间构筑起可自由交换信息的局域网，使人们能够通过网络来控制自己家里的电器设备。
第2章硬件部分
2.1立体仓库的基本结构
立体仓库主体由底盘、四层十二仓位库体、运动机械及电气控制等四部分组成。
机械部分采用滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件组成，采用步进电机、直流电机作为拖动元件。
电气控制是由日本三菱公司生产的FX2型可编程序控制器（PLC）、步进电机驱动电源模块、开关电源、位置传感器等器件组成。
图一控制面板上的开关及按钮功能图二控制面板上的仓位号
表一、控制面板上的按钮功能表
按键号
功能选择
定义
1
自动
选择1号仓位
手动
机构水平向左移动
2
选择2号仓位
机构垂直向下移动
3
选择3号仓位
机构水平向右移动
4
选择4号仓位
机构水平向后移动
5
选择5号仓位
机构垂直向上移动
6
选择6号仓位
机构水平向前移动
7
选择7号仓位
无意义
8
选择8号仓位
9
选择9号仓位
10
选择10号仓位
11
选择11号仓位
12
选择12号仓位
2.2立体仓库的硬件原理
2.2.1步进电机的原理
步进电机是数字控制系统中的执行电动机，当系统将一个电脉冲信号加到步进电机定子绕组时，转子就转一步，当电脉冲按某一相序加到电动机时，转子沿某一方向转动的步数等于电脉冲个数。
因此，改变输入脉冲的数目就能控制步进电动机转子机械位移的大小；
改变输入脉冲的通电相序，就能控制步进电动机转子机械位移的方向，实现位置的控制。
当电脉冲按某一相序连续加到步进电动机时，转子以正比于电脉冲频率的转速沿某一方向旋转。
因此
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