立体仓库电气控制课程设计.docx

1、立体仓库电气控制课程设计立体仓库电气控制课程设计 河南机电高等专科学校 课程设计报告书 课程名称：PLC技术与工程应用 课题名称：立体仓库电气控制系统设计 系部名称：自动控制系 专业班级：姓 名：学 号：2015 年 06 月 27 日 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.设置叉车复位按钮 2.叉车每次的工件输送过程，都应该从初始位置开始。定义缩进极限、下行极限、左行极限同时满足时为叉车初始位置。3.开机运行时，叉车应该首先自动回到初始位置；若遇到特殊情

2、况，叉车停在非初始位置，按下复位按钮即可实现复位。4.设置选仓按钮、进出库按钮。5.根据选仓按钮 1，选仓按钮 2 的不同组合来选定仓库号。选好仓库后，按下进库按钮，叉车能实现右行上行伸出放货出仓自动复位。按下出库按钮，叉车能实现右行上行伸出取货出仓自动复位。每次进库或出库完成都要进行复位，并且在上电时要进行自动复位 一、设计思路或方案选择 叉车是工业生产过程中常见的自动化设备，它能够在程序的控制下进行自动进、出库功能。叉车机构控制涉及了 PLC、光电传感器、电机驱动等技术。本例是根据应用 PLC来控制电动机的动作，1.1 硬件基础硬件基础 在立体仓库电气控制实验中硬件分别用到了步进电动机、叉

3、车机构、限位开关、s7-200plc、电源、光电传感器和其他辅助设备.。1.1.1 步进电动机步进电动机 该设备由三台直流电动机驱动，每台电动机可进行正反转运行。左转右转电动机、伸出与退回电动机、上下移动电机机。1.1.2 叉车机构叉车机构 叉车机构用来取出或送入物体，通过其动作来实现具体的操叉车机构用来取出或送入物体，通过其动作来实现具体的操作。作。1.1.3 限位开关 该装置有 6 个限位开关来保护电机，在伸出和退回、左行和右行、上行和下行，每个电机运行极限位置设置了两个行程开关，用于保护电机。1.2 设计功能设计功能 能够通过 PLC 来控制电动机实现叉车对工件的自动取拿、移动和输送功能

4、，实现自动工作代替人工工作。1.2.1 总控制中心 总控制中心即计算机可编程设备和控制设备 SIMENS S7-200。二、二、硬件电路设计硬件电路设计 2.1 输入输出接口电路介绍 2.1.1 输入接口电输入接口电路路 输入接口电路板原理图如图 2 所示，其功能是将设备上行程开关的开关状态转换为统一的电平信号(逻辑 1：24V DC；逻辑 0：0V DC)。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 2.输入接口电路板电气原理图 本设备 8 个输入信号，对应输入接口电路板的 8 根输入信号线。各信号线对应的行程开关如表 1 所示。表 1.输入信号线与元器件对应关系表 输入信号线

5、序号(自左到右)对应元器件 备 注 1 叉车平台左限位 2 叉车平台右限位 3 叉车平台下限位 4 叉车平台上限位 5 叉子退回限位 6 叉子伸出限位 7 叉车层定位光电传感器 8 叉车列定位光电传感器 2.1.2 输出接口电路 图 3 本设备有 8 个输出控制信号，对应输出接口电路板的 8 根输出信号线。各输出信号线对应的电动机动作关系如表 2 所示。表 2.输出信号线与电动机动作对应关系表 输出信号线序号(自左到右)对应电动机 备 注 1 叉车平台左行 2 叉车平台右行 3 叉车平台下行 4 叉车平台上行 5 叉子缩回 6 叉子伸出 1.控制原理（1）列定位 S6 为列定位光电传感器,列定

6、位片顺序安装于叉车运行轨道左侧，共 3 只。叉车运行时的列定位，由光电传感器检测到列定位片的开始沿(上升沿)来实现。列定位片有一定宽度,因此只有一侧有效，参见下图：（2）层定位 S7 为层定位传感器,在叉子架垂直运行经过层定位片时,发出到位信号，每只层定位片有两只遮光片;分别为上遮光片和下遮光片。参见下图：层定位片定位功能如下表 名称 定位功能 1 定位功能 2 上遮光片 放货入叉位 取货出叉位 下遮光片 取货入叉位 放货出叉位 比如：1.如果要放料，其过程如下：升叉至上遮光片然后进叉进叉到位后降至下遮光片（此时料盘应已放在库架上）出叉。2如果要取料，其过程如下：升叉至下遮光片.然后进叉.进叉

7、到位后，升至上遮光片（此时料盘应已插上叉子）出叉。2.2 I/O 分配表 输入部分 功能说明 在输入信号板上的端子编号 地址 叉车左限位 1 I0.0 叉车右限位 2 I0.1 叉车下限位 3 I0.2 叉车上限位 4 I0.3 叉车缩限位 5 I0.4 叉车伸限位 6 I0.5 叉车层定位脉冲 7 I0.6 叉车列定位脉冲 8 I0.7 出库按钮 需外接 I1.0 入库按钮 I1.1 启动按钮 I1.2 复位按钮 I1.3 仓位选择 SB1 I1.4 仓位选择 SB2 I1.5 输出部分 功能说明 在输出驱动板上的端子编号 地址 叉车左行 1 Q0.0 叉车右行 2 Q0.1 叉车下行 3

8、Q0.2 叉车上行 4 Q0.3 叉车缩回 5 Q0.4 叉车伸出 6 Q0.5 入库完成 需外接 Q0.6 出库完成 Q0.7 原位指示 Q1.0 3 软件设计软件设计 程序流程图 启动 复位 入库 出库 1 号 2 号 3 号 4 号 1 号 2 号 3 号 4 号 I1.3=1 I1.1=1 I1.0=1 出库或入库完成自动复位出库或入库完成自动复位 4 程序调试程序调试 4.1 调试设备 首先在电脑的 STEP-7-Micro/WIN编程软件中将编辑的梯形图写入软件中，然后点击运行并对其指出的错误进行修改，修改完最终运行无误后将其下载到可编程控制仪器中；其次按照设计的要求接好线，确定无

9、误后按下启动按钮。启动后发现程序并不能按照实验要求的步骤进行运行，甚至没有可运行的迹象，这样起初设计的单步程序和连续运行程序就失败了，也就不符合设计中的要求动作依次有序进行操作的要求，所以务必要对其进行修正。这种情况下我采取了以下方案：方法一：在没有确定设备是否存在问题的情况下，首先应该检查线路是否有问题。其次通过状态监控确定出错的地方进行修改，然后继续运行。方法二：虽然运用此方法比较复杂，但我还是坚持写下去，这对我的知识有很大的要求。在试验台上运行无误后开始进行实际运行。4.2 遇到的问题及解决办法 1、问题：开始时编写的程序不能下载到 PLC中，提示为“非致命错误”？方案：“通过书本中的提

10、示知道了 S7-200PLC不能支持多个同一个线圈的输出，只能采用中间继电器的触点，多个触点并联起来接在同一个输出。”2、问题：运行过程中输出容易冲突？方案：继电器线圈不能相同，把线圈改为不同的。3、问题：当程序编好下载时提示下载失败？方案：查看通信设置并双击刷新通信端口。4、问题：当程序没有错误提示下载到 PLC中设备无动作？方案：查看硬件设备是否接线完好并确定设备是否损坏。5、问题：在子程序中有些动作是连续反复的如何实现连续不冲突？方案：用字节传送或比较，还可用顺序功能图编程实现。5、心得体会、心得体会 本次设计给我增加了许多的知识，不仅仅是 PLC的知识，还有电机及传感器的知识。让我认识

11、到了大学中学习的不足之处，也弥补了许多知识的空白区。对于本次设计的自动化立体仓库，我国目前已建成自动化立体仓库 400 多座、立体仓库 2000 多座。在此，我仅仅将立体仓库的一个简单的构架描述了出来。基于 PLC 的自动化立体仓库，有着许多的优势，它通过高层货架存储，使得存储区大幅度向高空发展，提高了空间利用率，自动化立体仓库采用层级式存放。通过自动化存储系统，加快了运行和处理速度。提高了劳动生产率，减低操作人员的劳动强度，采用自动化技术后，还能较好地适应黑暗，低温，污染，有毒和易爆等特殊场合的物品存储需要。计算机控制能够始终确保无误的对各种信息经行存储和管理，减少了货物处理和信息处理过程中

12、的差错，同时借助于计算机管理还能有效地利用仓库存储能力，便于清点和盘库，合理减少库存，加快资金周转，节约资金，从而提高仓库的管理水平。总之，利用自动化立体仓库大大的减少了人力，提高了效率，减少了成本，带来了很大的收益。本次设计的核心是 PLC控制器。PLC具有强大的控制功能。在自动化立体仓库中，如果需要增加仓库，增加机械手，我们不需要花费大量的人力物力财力，这里运用的是了 PLC的接线简单、编程直观方便、扩展容易等特点。此时，我们只需要在硬件接线上增加开关输入的信号，然后在我们的程序中适当添加语句就可以了。所以基于PLC所设计出的立体仓库，方便实用，易于扩展与改造。自动化立体仓库的发展需要我们

13、下更大的功夫去深入研究，可以结合计算机控制以及现场总线的连接，对仓库的控制进行实时监控，更加凸显我们的智能化发展。随着 PLC技术的应用和发展，自动化立体仓库的实时性和可靠性会越来越高，控制也会越来越完善。通过本次的课程设计，我不仅增加了专业知识，而且也在工作的细心程度上得到了锻炼，端正了我的工作态度。一方面让我认识到自己的不足，发现了学习中的错误之处；另一方面又积累丰富的知识，吸取别人好的方法和经验，增强对复杂问题的解决能力，摸索出一套解决综合问题的方法，为自己以后的工作和学习打下坚实的基础。再一方面也加强了我和老师的交流，认识到老师知识的渊博度。因为理论知识学的不牢固，在设计遇到了不少问题

14、，如：遗忘以前学过的专业基础知识。通过理论与实际的结合，进一步提高观察、分析和解决问题的实际工作能力，以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。运用学习成果，把理论运用于实际，使理论得以提升，形成创新思想。通过此次设计过程，巩固了专业基础知识，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，为今后的学习和工作过程打下基础。经过这次的努力，使我顺利的完成了此次课程设计。这份课程设计既是对这学期所学知识的总结，又是自己知识的积累，也大大加深了对可编程控制器技术的了解。课程设计中既动脑又动手，

15、是一个理论与实际结合的过程。仅仅有理论是不够的，更重要的是实际的，是我们所设计的实物，具有设计合理，经济实用的优点。这就需要我们设计者考虑问题是要仔细、周密，不能有丝毫的大意。对设计方案的优越化，也需要我们综合各方面的因素考虑，尤其是实际。再次向教育指导我的老师及同学表示诚挚的感谢！鉴于本人所学知识有限，经验不足，又是初次研究这种复杂的设计，在此过程中难免存在一些错误和不足之处，恳请老师给予批评和指正 此次设计是在杨、张老师的悉心指导下完成的。老师为设计课题的研究提出了许多指导性的意见，为课程设计的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。张、杨老师的严谨治学、不断探索的科研作风，敏锐深邃的学术洞

16、察力，孜孜不倦的敬业精神，给我留下了深刻的印象，使我受益良多。在本文结束之际，特向我敬爱的老师致以最崇高的敬礼和深深的感谢！附录附录 1 参考文献参考文献【1】王永华.现代电气控制技术及 PLC应用技术.北京：航空航天大学。2008.【2】廖常初.S7-300/400 PLC应用技术.北京：机械工业出版社。2011.【3】姚永刚.电机与控制技术.北京：中国铁路出版社。2010.附录 2 程序清单 符号表 主程序 定位子程序 复位子程序 入库子程序 出库子程序 附表 3 系统控制状态表 操作步骤 状态说明 输入 输出 第1 步 入库开始 I1.0=1，I.1.2=1 入库子程序 第2 步 将设定

17、好的行、列以一定几何关系保存 VW14 传送给vw23，vw16 乘以 2 传送给vw25，Vw14，vw16 Vw23，vw25，vw27 第3 步 从左极限开始右移，同时列计数器 C0开始计数 I0.6=1，C0 M1.0=1，Q0.1=1 第4 步 C0计数为1，到达缓冲列，开始上升，层计数器 C2 开始计数 I0.7=1，C0=1，C2 M3.0=1，Q0.3=1 第5 步 计数器 C2计数为 1，到达第一层下遮光片位置，叉车开始前进 C0=1,C2=1 M5.0=1，Q0.5=1 第6 步 叉车行道前极限，I1.5触发，开始上升，同时层计数器C2开始计时 C0=1,C2=1，I1.5

18、=1 M3.1=1，Q0.3=1 第7 步 叉车上行至C2计数为 2，到达一层上遮光片，计时器 T37开始计时 2S C0=1,C2=2 M1.5=1，T37=0 第8 步 T37计时两秒叉车开始后退 C0=1,C2=2，T37=1 M4.1=1，Q0.4=1 第9 步 叉车退至后极限，I0.5触发，右移同时列计数器 C1计数 C0=1,C2=2，I0.5=1 M1.1=1，Q0.1=1 第10 步 列计数器C1值等于VW23 的值，即到达给定列，如果计数器 C2 值不等于 VW25值，叉车开始上升 C0=VW23,C2VW25，M3.2=1,Q0.3=1 第11 步 C2值等于VW25 值，

19、即到达给定层上遮光片位置，叉车前进 C0=VW23，C2=VW25 M5.1=1，Q0.5=1 第12 步 叉车行至前极限，计时器 T38开始计时 C0=VW23，C2=VW25，I0.4=1 T38 计时开始 第13 步 两秒计时时间到，叉车开始下移 T38=1 M2.0=1，Q0.2=1 第14 步 叉车一直下遮光片位置，即C2=VW27 开始后退 C0=VVW23，C2=VW27，I0.5=1 M4.1=1，Q0.4=1 第15 步 叉车退至后极限，开始下移 C0=VW23,C2VW27,I0.4=1，M2.1=1,Q0.2=1 第16 步 移至下极限开始左移 I0.2=1，C2VW27

20、 M0.3=1,Q0.0=1 第17 步 移至左极限，入库过程结束 I0.2=1，I0.0=1，C2VW27 M6.5=1 操作步骤 状态说明 输入 输出 第1 步 出库开始 I1.1=1，I.1.2=1 入库子程序 第2 步 将设定好的行、列以一定几何关系保存 VW14乘以 2再加 1 传送给vw18，vw16 乘以 2 传送给vw37，vw37 减 1 传给vw35 Vw14，vw16 Vw18，vw35，vw37 第3 步 从左极限直接右移至给定列 C0VW23,C2 VW35 M1.2=1，Q0.1=1 第4 步 右移至给定列，即C0=VW23，开始上移 C0=VW23,C2 VW35

21、 M3.3=1，Q0.3=1 第5 步 上移至给定层下遮光片位置，即 C2=VW35，开始前移 C0=VW23,C2=VW35 M5.2=1.Q0.5=1 第6 步 前移至极限，上移 C0=VW23,C2=VW35，I0.5=1 M3.4=1,Q0.3=1 第7 步 上移至上遮光片，即C2=VW37 计时器 T39开始计时 C0=VW23,C2=VW37 T39 开始计时 第8 步 T39两秒计时完毕，开始后退 C0=VW23,C2=VW37，T39=1 M4.2=1，Q0.4=1 第9 步 后移至极限，开始下降 C0=VW23,C2 W37,I0.4=1 M2.3=1,Q0.2=1 第10

22、步 下降至极限开始左移 C2W37,I0.2=1 M0.4=1，Q0.0=1 第11 步 左移至缓冲列既C0=VW18 开始上升，同时C2清零 C0=VW18,C2 2 M3.5=1，Q0.3=1 第12 步 上升至上遮光片位置，即 C2=2，开始前伸 C0=VW18,C2=2 M5.3=1，Q0.5=1 第13 步 前伸至极限计时器T40开始计时 C0=VW18,C2=2，I0.5=1 T40 开始计时 第14 步 T40两秒计时完成，开始下移 C0=VW18,C2=2，T40=1 M2.4=1，Q0.2=1 第15 步 下移至下遮光片位置开始后退 C0=VW18,C2=3 M4.3=1，Q0.4=1 第16 步 后退至极限开始下移 C0=VW18,C2=3，I0.4=1 M2.5=1，Q0.2=1 第17 步 下移至极限开始左移 C0=VW18,C2=3，I0.2=1 M0.5=1，Q0.0=1 第18 步 左移至极限，出库完成 C0=VW18,C2=3，I0.0=1 M6.5=1 附表 4 立体仓库监控系统组态