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分配与接线
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）货物运送与分仓控制
（3）货物到货与进仓控制
（4）系统控制与停止控制
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：
设计过程和有关说明。
自动仓库系统的插入孔接线图。
PLC控制程序（梯形图和指令表）.
PLC的脉冲输出指令。
电磁阀对直线气缸作换向的控制.
参考资料、参考书及参考手册。
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）步进电动机与驱动器：
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）货物运送与分仓控制 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）货物到货与进仓控制 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）系统起动与停止控制用按钮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，其转动角度是与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与运行频率。
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。
该指令格式与运用如图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与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与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与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。
电磁阀与气缸都属气缸元件，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与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分配与接线
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与反转的控制。
1）自动仓库系统步进电动机的正转与反转控制参考程序（见图8-26）。
2）图1—7所示程序的说明.图1—7所示程序主要是学习用脉冲输出指令“PLSY"驱动步进电动机的正转与反转运行（见程序中的第二十七行）。
M2控制正转，M3控制反转，“PLSY"每次完成对步进电动机驱动，M8029就接通（见第三十八行）,以实现正转与反转的切换。
正转与反转的起动都有一个延时，以确保方向切换后重起动的可靠性.程序中步进电动机的运行脉冲数设为7000，即运行距离为电缸有限位与左限位的距离。
此脉冲数可改为6000、5000等，脉冲数每少1000，平台运行距离就少一个仓位.
3）图1-7所示程序的执行与调试。
按图8-26编写程序,转送到PLC执行，并进行程序调试，直到满足控制要求,即：
步进电动机的正转与反转的控制指令表:
0LDX036LDM3
1DRM037OUTM3
2ANIX138LD8029
3OUTM039MPS
4LDX140ANDM2
5ZRSTM141SETM20
M2042RSTM2
10ZRSTY043MPP
Y744ANDM3
15LDM045RSTM1
16ANDX546RSTM3
17ANIM147LDM20
18ANIM348OUTT1
19SETM1K20
20LDM151LDT1
21OUTT052RSTM20
K1053SETM3
24LDPT054END
26SETM2
27LDM2
28ORM3
29PLSYK1000
K7000
Y0
1送电后，右限位传感器（SQ8指示灯发光），按下起动按钮SB1,步进电动机正传运行，仓位指示灯从右向左逐一发光，一直到电缸左限位传感器（SQ10）指示灯发光后，步进电动机开始反转，仓位指示灯又从左向右逐一发光，一直到右限位传感器（SQ8）指示灯发光后停止运行.
2步进电动机停止运行后，可按按钮SB2对元件复位和清零，再按SB1重新起动运行。
但要注意，运行期间不要按SB2，否则运行停止后不能复位，也不能再次起动运行。
（2）编写程序二步进电动机按仓号顺序给每个仓位运货的控制。
1）自动仓库系统步进电动机按仓号顺序给每个仓位运货的控制程序（见图1-8）
2）图1—8所示程序的说明.为了将货物运行到各个仓位,步进电动机必须要按仓位顺序,在每个仓库与载货位置（SQ8）间往复运行一次.图1-8所示程序主要是解决这一问题。
与图1-7所示程序比较,图1—8所示程序只是将脉冲输出指令“PLSY”的脉冲数改用数据寄存器D100（第47行），而D100的数据在每次正转起动时以累加1000的方式输入（第35行）,这样，步进电动机就以1000、2000、3000、…、7000的,脉冲进行往复运行，直到左限位传感器（SQ10）指示灯动作,M8=ON（第74行）,电动机回到右限位就停止。
3）图1-8所示程序的执行与调试。
按图1-8编写程序,传送到PLC执行，并进行程序调试，直到满足控制要求,即:
通电后,右限位传感器（SQ8）指示灯发光，按下起动按钮SB1，步进电动机起动正转运行，拖到平台运货到仓库1,再反转从仓库1回到载货点右限位（SQ8）；接着又正转运行，到仓库2后再反转回到右限位（SQ8）.如此按顺序在仓库1、2、3、4、5、6与右限位间进行往复运行，最后运行到左限位,左限位传感器SQ10指示灯发光，电动机就反转回到右限位后停止。
步进电动机停止运行后,可按按钮SB2对元件复位和清零，再按SB1重新起动运行。
但要注意,运行期间不要按SB2，否则运行停止后不能复位，也不能再次起动运行。
步进电动机多段距离自动运行控制程序指令表：
0LDX044LDPT0
1ORM046SETM2
2ANIX147LDM2
3ANIM848ORM3
4OUTM049PLSYK1000
5LDX1D100
6ZRSTM1Y0
M2056LDM3
11ZRSTY057OUTY1
Y758LDM8029
16MOVK060MPS
D10061ANDM2
21MOVK062SETM20
D814063RSTM2
26LDM164MPP
27OUTT065RSTM1
K1066RSTM3
30LDM067LDM20
31ANDX568OUTT1
32ANIM3K20
33ANIM371LDT1
34SETM172RSTM20
35LDT073SETM3
37ADDD10074LDX7
K100075OUTM8
D10076END
（3）编写程序三实现自动仓库的控制要求。
1）自动仓库系统运行的控制程序（见图1—9）。
2）图1-9所示程序的说明.图1-9所示程序与图1-8所示程序比较，有以下几点改动：
用仓库传感器（SQ1~SQ6）的动作来确定步进电动机的运行脉冲数（第29行）.
增加运行中停止与停止后返原点（右限位）的控制（第107行、115行）。
增加停止后重起动运行的两种情况处理。
第一种情况是货已进仓后停止（SQ9指示灯已熄灭），重起动时电磁阀Y1须动作;第二种情况是货未进仓时停止（SQ9指示灯仍发光），重起动时电磁阀Y1不动作（第15行）。
3）图1-9所示程序的执行与调试。
按图1-9编写程序，传送到PLC执行，并进行程序调试，直到满足控制要求,即:
连续运货测试。
通电后，右限位传感器（SQ8）指示灯发光,将模块的进货开关上拨接通，SQ7指示灯发光，表示有货物。
此时按下起动按钮SB1，电磁阀Y1指示灯发光,表示将货推下电缸的运货平台，平台检测货物传感器（SQ9）指示灯接着发光,表示运货平台已有货物。
然后步进电动机机正转运行，到1号仓位停下,电磁阀Y2指示灯发光，表示将货物推下仓库。
接着运货平台SQ9指示灯熄灭，表示货物已推入1号仓库，步进电动机反转运行到右限位.此时，若进货开关保持接通（SQ7指示灯发光），系统就会重复上述过程将货物逐一送进2~6号仓库。
单个运货测试。
如果在货物推下运货平台后将开关断开（SQ7指示灯熄灭）,则步进电动机就完成一次运货进仓,回到右限位后（SQ8指示灯发光）就会停下，等待开关重新接通，再继续运货。
停止与返原点控制测试。
在系统运行中按下停止控制按钮SB2的、，系统停止运行，已发光的指示灯会保持。
按下返原点按钮SB3,步进电动机会立刻反转运行返回原点停止，重新
起动可按SB1。
若停止时运货平台传感器（SQ9）指示灯仍发光，表示平台上有货，按下
SB1重新起动后，Y1电磁阀指示灯不会发光，系统在停止的状态上恢复运行。
若停止时运
货平台传感器（SQ9）指示灯已不发光，则重新起动后，Y1电磁阀指示灯发光，表示将货
物推下运货平台，系统在停止的状态下恢复运行。
自动化仓库系统的控制程序指令表：
0LDX032ANIX1577ORM3107LDPX2
1ORM033MOPK600078ORM100109SETM100
2ANIM8D10079PLSYK1000110MOVK0
3OUTM038MRDD100D100
4LDX139ANIX14Y0115LDX5
5ZRSTM0D10086LDM3116ANIM0
M10040OVPK500087ORM100117RSTM100
10ZRSTY0D10088OUTY1118LDX10
Y745MRD89LDM8029119ANDX11
15LDM146ANIX1390MPS120ANDX12
16ANDM047MOVPK400091ANDM2121ANDX13
17OUTT0D10092SETY3122ANDX14
052MRD93RSTM2123ANDX15
20ANIT053ANIX1294MPP124OUTM8
21ANIX654MOVPK300095ANDM3131END
22OUTY2D10096RSTM1
23LDM059MRD97RSTM3
24ANDX460ANIX1198ANDM3
25ANDX561MOVPK200099RSTM0
26ANIM3D100100LDY3
27ANIM166MPP101OUTT1
28SETM167ANIX10K20
29LDPT068MOVPK1000104LDT1
31MPSD100105RSTY3
73LDPT0106SETM3
75SETM2
76LDM2
十。
参考文献
1.PLC编程应用基础（三菱）杜从商主编机械工业出版社2009。
8
2.电气控制与可编程控制器技术（第三版）史国生主编化学工业出版社，2003
3.可编程序控制器原理及应用吴中俊，黄永红主编机械工业出版社，2004;
4。
PLC编程及应用廖常初主编机械工业出版社,2002；
5。
可编程序控制器原理及应用技巧何衍庆等编著化学工业出版社，2000。
6.可编程控制器原理及应用教程孙振强主编北京：
清华大学出版社
十一。
心得体会
通过为期一周的PLC课程设计,让我组成员很好锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。
既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在事件中遇到的问题怎样用理论去解决。
在对自动化仓库的设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和网络成了我们很好的助手。
在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识,不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。
我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益匪浅。
在以后的工作中，总是遇到这样或那样的难题。
有时发现一个问题的时候，花大量的时间才能解决，自然而然，我们的耐心便在其中建立起来了。
为以后的工作积累了经验，增强了信心。
通过这次课程设计。
我们学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。
在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做课程设计之前，我们对知识的撑握都是思想上的,对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候,问题出现了，运行的结果和要求的结果与我们设计的不相符合。
通过我们对问题的逐一解决,使我们对PLC的理解得到加强，看到了理论与实践的差距。
通过此次课程设计,还让我们对PLC梯形图、指令表有了更好的了解,也让我了解了关于PLC设计原理.有很多设计理念来源于实际,从中找出最适合的设计方法。
这次分小组的完成设计，让我们在学习之余也明白了再强的个人也脱离不了集体的力量,遇到问题要和同学
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