自动化仓库PLC课程设计.docx
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自动化仓库PLC课程设计
天津职业技术师范大学
PLC课程设计
设计说明书
设计题目:
自动化仓库系统的PLC控制
机械工程学院
机械维修及检测技术教育专业
机检0811班
设计者：
刘达李佳林田东阁樊歆陆吕炳
刘鑫王安新
指导教师：
邓三鹏教授
2011年01月5日
1.课程设计任务书
2.自动化仓库系统简介
3.自动化仓库的控制要求
4.步进电动机简介
5.PLC的脉冲输出指“FNC57（PLSY）”
6.电磁阀对直线气缸动作换向的控制
7.编程思路
8.自动化仓库系统的PLCI/O分配及接线
9.PLC程序的编写
10.参考文献
11.心得体会
天津职业技术师范大学
课程设计任务书
机械工程学院机检0811班
课程设计题目：
自动化仓库系统的PLC控制
一、课程设计工作日自2011年1月3日至2011年1月7日
二、同组同学：
刘达李佳林田东阁樊歆陆吕炳刘鑫王安新
三、课程设计任务要求：
1.自动化仓库系统简介
自动化仓库系统是现代物流仓储业的一种常用设备。
它能自动将货物进行分仓存储，会集货物标签识别、货物分类进仓、货物出仓、货物传送等各子系统，用PLC作控制，并通过工业通信网络形成一个功能齐全的大型自动化储运设备，在物流仓管、港口码头、大型企业发挥极为重要的作用。
2.自动化仓库控制要求
（1）自动仓库工作流程
（2）货物运送及分仓控制
（3）货物到货及进仓控制
（4）系统控制及停止控制
3.设计任务
1）根据控制要求，进行霓虹灯的PLCI/O分配接线。
2）根据控制要求，编制机床控制PLC应用程序，有条件可以利用模拟开关板调试程序，模拟运行。
3）编写设计说明书，内容包括：
①设计过程和有关说明。
②自动仓库系统的插入孔接线图。
③PLC控制程序（梯形图和指令表）。
④PLC的脉冲输出指令。
⑤电磁阀对直线气缸作换向的控制。
⑥参考资料、参考书及参考手册。
⑦其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调制过程、遇到的问题及解决方法、对课程设置的认识和建议等。
二．自动化仓库系统简介
自动化仓库系统是现代物流仓储业的一种常用设备。
它能自动将货物进行分仓存储，会集货物标签识别、货物分类进仓、货物出仓、货物传送等各子系统，用PLC作控制，并通过工业通信网络形成一个功能齐全的大型自动化储运设备，在物流仓管、港口码头、大型企业发挥极为重要的作用。
图1-1所示为TVT90系列PLC实训设备的自动化仓库实训模块。
它由步进电动机带动的电缸、有电磁阀控制的直线气缸和6各带传感器的仓位等元件组成，工作任务是实现货物进货后的自动进仓。
自动化仓库系统实训模块中各部分元件说明。
（1）气动装置
1）电磁阀Y1：
驱动气缸将货物推下移动电缸的移动平台。
2）电磁阀Y2：
驱动气缸将电缸载货平台上的货物推进货仓。
（2）电缸装置
1）步进电动机及驱动器:
步进电动机通过驱动电缸的精密螺杆来带动载货平台移动；步进电动机有专用的驱动器驱动。
２）载货平台：
负责将货物运送至各货仓，并通过平台上的气缸动作将货物推下货仓，平台上有负责货物到位检测的传感器SQ9。
３）电缸限位传感器：
电缸两头安装有限位传感器SQ8和SQ10，主要是防止电缸的载货平台过位移动造成电缸损坏或货物损失。
（３）货仓装置 实训模块中的货仓一共有６个（１～６号），每个货仓都装有货物到位检测传感器（SQ1～SQ6）。
（４）开关Ｓ 实训模块中有一开关Ｓ，用作自动化仓库系统的启动。
三．TVT90系列PLC实训设备的自动化仓库实训模块的控制要求
（1）自动仓库工作流程接通模块上的开关S，传感器SQ7发光，表示有货进仓，此时电磁阀Ｙ１动作，将物件推至电缸的载货平台。
货物落到载货平台后，传感器SQ9动作，表示检测到平台有货物，于是步进电动机起动，将平台上的货物送至１号仓位进货位置。
平台移动到位后，电磁阀Y2动作，气缸将货物推入１号货仓。
１号货仓传感器SQ1动作，表示该货仓已有货物。
载货平台出货后，平台会自动返回原点位置。
停止后，若有或呜呜将再次启动。
（２）货物运送及分仓控制 货物运送由步进电动机驱动电缸执行。
步进电动机由脉冲驱动，设定两个相邻仓位的行程为1000步（脉冲），即货物运送到仓位的步数（脉冲数）是：
１号仓为1000；２号仓为2000；３号仓为3000；４号仓为4000；５号仓为5000；６号仓为6000。
货物进仓的顺序规定为：
１号仓→２号仓→３号仓→４号仓→５号仓→６号仓。
全部仓库都有货后停止再运送货物。
（３）货物到货及进仓控制 货物到货过程由模块内部控制，过程是：
开关Ｓ接通→SQ7指示灯发光→SQ9指示灯发光，表示货物已经放到载货平台。
开关Ｓ接通后可断开，待货物进仓后平台回到右限位置（SQ8指示灯发光）时，可再拨动开关Ｓ进货。
如果开关Ｓ一直置接通状态，则会不断重复进货、运货、进仓过程，直至６个货仓都装货后才停止运行。
货物进仓控制过程是：
货物运送到位后，电磁阀Y2通电，气缸将货物推进仓（仓库检测传感器发光），货物进仓后，电磁阀Y2断电，气缸复位，步进电动机应返回原点，右限位置指示灯（SQ8）发光。
（4）系统起动及停止控制用按钮SB1控制系统启动，进货后，将系统启动，货物开始运送，直到满仓后停止运行。
在系统进行中，可用SB2做停止控制，系统停下后，需要用按钮SB3使系统回到原点，才能让能重新启动继续运行，直到满仓为止。
四.步进电动机简介
步进电动机是一种用输入脉冲信号驱动产生相应角位移的旋转电动机，也叫脉冲电动机。
步进电动机可以通过高精度的角度控制来实现高精度的外移控制。
步进电动机一般都用专用的驱动器驱动。
步进电动机的控制方式示意图如图1-2所示。
步进电动机正常运行时，其转动角度是及脉冲的个数成正比的。
每发出一个脉冲，步进电动机就转一个角度（步进角）。
连续加入脉冲时，步进电动机就可以连续转动。
每一步的转角越小，步进电动机控制的准确度就越高。
由于步进电动机是使用脉冲控制，每次触发一个脉冲，步进电动机只转动一个步进角，而每个步进角的角度有很小，所以，在机器上使用步进电动机时，能使移动构件在指定目标位置高精度的定位。
步进电动机运行有两个主要要素：
一是根据运行距离确定需要的脉冲总数；二是根据运行速度确定驱动脉冲的频率。
如用一台步进角为0.72°的步进电动机直接带动滚珠丝杠上的工作台移动（见图1-3），已知滚珠丝杠转一圈时，工作台水平移动10㎜。
要求实现工作台以0.5s移动40㎜，对此，可通过简单的计算确定所需脉冲数及运行频率。
步进角为0.72°的步进电动机转一圈需要360/0.72=500个脉冲驱动。
那么要使工作台移动40㎜，丝杠就要转4圈，即需要500×4=2000个脉冲总数。
如果我们要求工作台以0.5s移动40㎜，那么，步进电动机驱动脉冲的频率f为2000脉冲/0.5s=4000Hz（未考虑电动机加减速过程的时间）。
所以，要实现工作台在丝杠上以0.5s移动40㎜，需要发出频率为4000Hz的脉冲2000个（未考虑其他影响运行的因素）。
五.PLC的脉冲输出指令“FNC57（PLSY）”
在PLC控制的设备中，驱动步进电动机的脉冲可通过PLC的输出脉冲指令“FNC57（PLSY）”发出。
该指令格式及运用如图1-4所示。
指令“FNC57（PLSY）”输出的脉冲数会保存在以下的特殊数据寄存器中。
D8140（低位）、D8141（高位）：
保存Y0输出的脉冲总数。
D8142（低位）、D8143（高位）：
保存Y1输出的脉冲总数。
D8136（低位）、D8137高位）：
保存Y0及Y1输出的脉冲总数。
D8140寄存器的内容可用“MOVK0D8140”执行清除。
若32位用“DMOV”,其他寄存器内容清除可仿照执行。
指令“FNC57（PLSY）”脉冲发完后，指令执行标识M8029=ON。
指令“FNC57（PLSY）”可同时在Y0及Y1两个输出端使用，以获得2个独立的输出脉冲。
注意：
使用指令“FNC57（PLSY）”指令时，Y0及Y1地址不能用于其他输出。
六.电磁阀对直线气缸动作换向的控制
在自动仓库系统中，使用了电磁阀控制气缸推出货物。
电磁阀及气缸都属气缸元件，气缸的活塞杆由高压气体驱动伸出或缩回（也有无活塞杆的气缸，此处暂不介绍），气缸的进排气方向由电磁阀控制。
气缸作为执行器之一，控制简单方便，工作可靠性较高，工作环境清洁，因此在自动化设备中应用很普遍。
自动仓库系统中推货用的气缸一般是直线双作用单杆气缸，控制气缸气路的电磁阀一般用二位五通单线圈控制电磁换向阀，他们的控制原理图如图1-5所示。
当电磁阀线圈通电时，电磁阀气路如图1-5a所示，高压气体进入气缸左边将气缸活塞杆推出（推货）；当电磁阀线圈断电时，电磁阀气路转变为图1-6b所示，高压气体进入气缸右边，使气缸活塞杆缩回。
七.编程思路
（1）设定系统原点（工作起点）送料平台在原位（右限位传感器SQ8指示灯发光）；电磁阀复位（Y1.Y2指示灯熄灭）；步进电动机脉冲数清零。
（2）用脉冲控制指令“FNC57（PLSY）”驱动步进电动机用指令“FNC57（PLSY）”驱动步进电动机，设定脉冲频率为1000Hz，脉冲数量由各仓位的位置确定，脉冲输出地址为Y0.由于平台卸货后要回到右限位，所以步进电动机要作方向控制[驱动器DIR接点断开时正转（右移）.接通时反转（左移）]，实现卸货平台的往复运行。
（3）设定到各仓位的行程所需驱动脉冲数为了及各仓位的指示灯相对应，各仓位行程的脉冲数应作如下设定：
一号仓位1000脉冲，2号仓位2000脉冲，3号仓位3000脉冲，4号仓位4000脉冲，5号仓位5000脉冲，6号仓位6000脉冲。
可用D8140来对FNC57清零，用M8029作FNC57执行完毕的控制。
（4）货物进仓顺序由于模块内部已设定不能主动选仓，所以货物进仓按1.2.3.4.5.6进行，各仓全部装货后就会停止。
（5）系统的再次起动由于模块已设定各仓满货后不能再装货，因此只能断电进行空仓。
待系统断电后重新送电才可再次起动进货。
八.自动仓库系统实训模块的PLCI/O分配及接线
TVT90系列PLC实训装置的自动仓库系统实训模块PLC的I/O分配见表1-1
输入端（I）
输出端（O）
外接元件
输入继电器地址
外接元件
输出继电器地址
常开按钮SB1（启动控制）
X0
CP（步进驱动器脉冲输出）
Y0
常开按钮SB2（停止控制）
X1
DIR（步进驱动器方向控制）
Y1
常开按钮SB3（复位控制）
X2
电磁阀Y1
Y2
SQ7（进货口货物检测传感器）
（由模块内置开关控制）
X4
电磁阀Y2
Y3
SQ8（电缸右限位传感器）
X5
步进电动机驱动器插接孔接线的说明：
CP:
脉冲输出通道；
DIR：
脉冲输出方向控制；
OPTO：
公共点（+24V）
FREE：
脱机电平（可悬空）
SQ9（平台货物检测传感器）
X6
SQ10（电缸左限位传感器）
X7
SQ1（仓1货物检测传感器）
X10
SQ2（仓2货物检测传感器）
X11
SQ3（仓3货物检测传感器）
X12
SQ4（仓4货物检测传感器）
X13
SQ5（仓5货物检测传感器）
X14
SQ6（仓6货物检测传感器）
X15
0V
COM
TVT90系列PLC实训装置的自动仓库系统实训模块的插入孔接线如图1-6所示。
请按图1-6完成接线。
九.PLC程序的编写
（1）编写程序一自动仓库系统步进电动机的正转及反转的控制。
1）自动仓库系统步进电动机的正
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