立體倉庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)論文

本科畢業(yè)設(shè)計

2011

6

月

畢業(yè)設(shè)計中文摘要隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，自動化立體倉庫的應(yīng)用越來越廣泛。利用立體倉庫設(shè)備可實現(xiàn)倉庫高層合理化，存取自動化，操作簡便化。自動化立體倉庫的主體由貨架、巷道式堆垛起重機、入出)庫工作臺和自動運()及操作控制系統(tǒng)組成。本課題的電氣控制主要由西門子公司的PLC、步進電機驅(qū)動器、步進電動機、直流電動機等器件組成。本文首先對本課題進行簡要的介紹，包括背景，研究意義，現(xiàn)狀等；其次對該系統(tǒng)的硬件組成、結(jié)構(gòu)、原理進行了闡述和分析；再次對本系統(tǒng)用到的器件進行分別介紹，重點對程序進行了編寫；最后對設(shè)計本課題所學到的知識和結(jié)論進行歸納和總結(jié)。

畢業(yè)設(shè)計外文摘要Itbriefintroductionoftheincludingbackground,status,

1.緒論............................................!定義書。1.1本課題研究背景與現(xiàn)狀...........................!定義書。1.2本課題研究發(fā)展趨勢.............................!定義書。1.3本課題設(shè)計內(nèi)容.................................!定義書。1.4可編程控制器（PLC）簡介........................!定義書。2.系統(tǒng)控制方案....................................!定義書。2.1立體倉庫系統(tǒng)的功能.............................!定義書。2.2采用PLC控制立體倉庫的優(yōu)點.....................!定義書。3.系統(tǒng)的硬件配置..................................!定義書。3.1立體倉庫系統(tǒng)控制...............................!定義書。3.2電氣原理圖的設(shè)計...............................!定義書。3.3立體倉庫電氣硬件的介紹與選擇...................!定義書。3.4PLC輸入輸出分配...............................!定義書。4.系統(tǒng)的軟件設(shè)計..................................!定義書。4.1系統(tǒng)流程圖.....................................!定義書。4.2系統(tǒng)程序的設(shè)計.................................!定義書。5.程序的仿真與調(diào)試................................!定義書。5.1程序的仿真....................................!定義書。5.2程序的調(diào)試....................................!定義書?？偨Y(jié)...............................................!定義書。致謝.參考文獻.

第頁共10由于世界經(jīng)濟現(xiàn)代科技的快速發(fā)展物流產(chǎn)業(yè)成為經(jīng)濟發(fā)展中的新興的一個服務(wù)部門。在國際上物流產(chǎn)業(yè)成為了國民經(jīng)濟發(fā)展的動脈其發(fā)展的程度成為一個國家的現(xiàn)代化程度以及綜合鍋里的重要標志之一在我們國家由于市場經(jīng)濟的不斷深入，單純依賴商流而賺取利潤的機會將會變少。因此業(yè)需要將目標轉(zhuǎn)向物流。在20紀六、七十年代，一些發(fā)達國家都開始重視倉儲管理。立體倉庫一般是指采用幾層十幾、幾十層的貨架儲存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運設(shè)備進行貨物的出入庫操作因為這類倉庫能充分的利用空間存儲貨物，所以將它稱為立體倉庫。我國立體倉庫與物料搬運的研究也并不是很晚1973年開始研究立體倉庫，1980就有立體倉庫應(yīng)用于實踐。自動化立體倉庫自動化立體倉庫的主要優(yōu)點如下：倉庫作業(yè)實現(xiàn)機械化和自動化。采用高層貨架、立體儲存，能有效地利用空間，減少占地面積，降低土地購置費用。用托盤或貨箱儲存貨物，貨物的破損率顯著降低。(4)貨位集中，便于控制與管理別是使用電子計算機不但能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)過程的自動控制，而且能夠進行信息處理。本論文主要是基于所設(shè)計的立體倉庫電氣控制系統(tǒng)。下面簡單闡述PLC發(fā)展背景。1968美國最大的汽車制造商通用汽車公司為了適應(yīng)汽車型號不斷更新，提出把計算機的完備功能、靈活性、通用性好等優(yōu)點和繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便價格低等優(yōu)點結(jié)合到一起做成了一種能適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置并把其編程方法及程序輸入方法簡化使不熟悉計算機的人員也能夠快速掌握其使用技術(shù)。根據(jù)這一設(shè)想，美國數(shù)字設(shè)備公司于年率先研制出第一臺可編程控制器(簡稱PLC)，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用獲得成功。由于的可靠性高，操作簡單，可以大大減少設(shè)備的維修和停產(chǎn)所造成的經(jīng)濟損失。當前PLC已經(jīng)成為了電氣自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的核心控制裝置。因此，進行立體倉庫的PLC控系統(tǒng)的設(shè)計，可以推動機械手行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究的價值由于自動化立體倉庫的廣泛應(yīng)用計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使得立體倉庫的發(fā)展十分迅速其發(fā)展的趨勢主要有3：

立體倉庫向柔性化發(fā)展隨著柔性化的普及自動化立體倉庫的儲運作業(yè)也將向柔性化發(fā)展。國外已經(jīng)開始出現(xiàn)一批可拆卸的和移動式的倉庫結(jié)構(gòu)。

立體倉庫作業(yè)管理自動化水平逐步提高來說是在要求的時間內(nèi)、在準確的地點、按準確的順序與方法、提供準確的品種及數(shù)量的貨物。

第頁共10立體倉庫中智能技術(shù)將會取得應(yīng)用人工智能技術(shù)的發(fā)展推動了自動化技術(shù)向其高級階段--智能化方向發(fā)展。(1)．可靠性高，抗干擾強。（2能強大，性價比高。（3程簡易，現(xiàn)場可修改。（4套齊全，使用方便。（5命長，體積小，能耗低。（6統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試、維修工作量少，維修方便。機械手1、機械手要有三個自由度，即：前進、后退；上、下；左、右；2、機械手運動由步進電機驅(qū)動；3、機械手進（或后退）運動和上（或下）運動可同時進行；4、機械手進、后退和上、下運動時必須有超限位保護；、每個庫位必須有檢測裝置（微動開關(guān)

在系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。所以，權(quán)衡利弊、合理地選擇機型才能達到經(jīng)濟實用的目的。因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)當是要分析控制過程的特點、要求、范圍。然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，選擇有較高性價比的、設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。1．輸入輸（I/O）點數(shù)的估算在我們設(shè)計時，我們先對I/O數(shù)估算，并且考慮適當?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)再增加10%～20%的可擴展以此來確定我們所需要的輸入輸出點數(shù)。根據(jù)估算的方法故本課題的I/O數(shù)為輸入點，輸出點。2．存儲器量的估算存儲器容量是指可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內(nèi)存容量的估算，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的～倍，加上模擬量I/O數(shù)的倍，以此數(shù)內(nèi)存的總字數(shù)（位為一個字外再按此數(shù)的考慮余量。因此本課題內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲5000條梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。[3]3．控制功的選擇

第頁共10該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計的自動控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。（1）控制功能主要用于順序邏輯控制多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能一方面要提高PLC處理速度，另一方面節(jié)省存儲器容量。（2）診斷功能的診斷功能包括硬件和軟件的診斷診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對內(nèi)部的性能和功能進行的診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行的診斷就是外診斷。的診斷功能的強弱直接影響對操作和維護人員技術(shù)能力的要求影響平均維修時間。（3）編程功能離線編程方式：PLC和編程器共用一個，編程器在編程模式時，只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進行控制成編程之后編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設(shè)備進行控制，就不能進行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在本設(shè)計中選用的是此方式。在線編程方式：編程器有各自的主CPU負責現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(shù)據(jù)交換程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC經(jīng)常被采用。五種標準化編程語言序功能LD模塊FBD）三種圖形化語言和語句表（IL構(gòu)文本（）兩種文本語言。[17]）機型的選擇S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮著強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。S7-200226集成24入/16出共個數(shù)字量點連接7擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量點，路模擬量I/O點。字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間6個獨立的高速計數(shù)器2獨立的高速脈沖輸出，具有控制器。2個RS485訊編程口，具有通訊協(xié)議、MPI訊協(xié)議和自由方式通訊能力。端子排可以很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能。可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。

第頁共10本系統(tǒng)所采用的是西門子S7-200DC24繼電器輸出。動如圖所示。該立體倉庫中，由于提供的電平為24V，而輸入部分的電平為5V，所以需要外部另加Ω的限流電阻圖輸輸出接口電路（1）進電動機驅(qū)動器選擇我們這里采用列的步進電機驅(qū)動器，它主要由電源輸入部分、信號輸入部分、信號輸出部分組成。（2）進電動機驅(qū)動器細分數(shù)和電動機電流設(shè)定系列驅(qū)動器是靠驅(qū)動器上的撥位開關(guān)來設(shè)定細分數(shù)的，只需根據(jù)面板上的提示進行設(shè)定即可對于兩相步進電動機細分后電動機的步距角等于電動機整步步距角除以細分數(shù)細分后完全消除了電動機的低頻振蕩而且提高了電動機的輸出轉(zhuǎn)矩和電動機的分辨率。所以用細分驅(qū)動器只要改變細分數(shù)就能改變步距角。（3）進電動機驅(qū)動器電源接口對于超小型驅(qū)動器，采用一組DC24~40V供電。因為需要采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電，所以該立體倉庫中應(yīng)該選用開關(guān)式穩(wěn)壓電源。該立體倉庫控制系統(tǒng)中共有個庫位（四層十二個庫位加號庫位）分別采用13個微動開關(guān)作為貨物的檢測裝置，當有貨物時相應(yīng)開關(guān)動作；為了保險起見，在X軸的左限位和Y軸的下限位處還安裝了個微動開關(guān)作限位保護，以確保立體倉庫的安全。

第頁共10在倉庫的控制中，機械手運行于各個庫位之間個庫位的坐標是定位所以要求系統(tǒng)在絕對系統(tǒng)下工作這樣通過輸入不同的庫位坐標值系統(tǒng)下實現(xiàn)系統(tǒng)的位置控制步進電動機根據(jù)系統(tǒng)提供的脈沖做標準進行移動當目標值大于當前值時，步進電動機正轉(zhuǎn)；反之，電動機反轉(zhuǎn)；當目標值與當前值相同，則不轉(zhuǎn)。子程序控制脈沖發(fā)生器PT0的程序如下：

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第頁共10子程序控制脈沖發(fā)生器PT1的程序如下：控制脈沖發(fā)生器和PT1停止輸出脈沖脈沖發(fā)生器子程序SBR-6和控制脈沖發(fā)生器PT1的子程序SBR-8分別如下：本次設(shè)計給我增加了許多的知識，不僅僅是PLC的知識，還有電機及傳感器的知識。讓我認識到了大學中學習的不足之處，也彌補了許多知識的空白區(qū)。對于本次設(shè)計的自動化立體倉庫，我國目前已建成自動化立體倉庫400多座、立體倉庫多座。在此，我僅僅將立體倉庫的一個簡單的構(gòu)架描述了出來?；赑LC自動化立體倉庫，有著許多的優(yōu)勢，它通過高層貨架存儲，使得存儲區(qū)大幅度向高空發(fā)展提高了空間利用率自動化立體倉庫采用層級式存放。通過自動化存儲系統(tǒng)，加快了運行和處理速度。提高了勞動生產(chǎn)率，減低操作人員的勞動強度，采用自動化技術(shù)后，還能較好地適應(yīng)黑暗，低溫，污染，有毒和易爆等特殊場合的物品存儲需要。計算機控制能夠始終確保無誤的對各種信息經(jīng)行存儲和管理少了貨物處理和信息處理過程中的差錯時借助于計算機管理還能有效地利用倉庫存儲能力，便于清點和盤庫，合理減少庫存，加快資金周轉(zhuǎn)，節(jié)約資金，從而提高倉庫的管理水平?？傊米詣踊Ⅲw倉庫大大的減少了人力，提高了效率，減少了成本，帶來了很大的收益。本次設(shè)計的核心是控制器。PLC有強大的控制功能。在自動化立體倉庫中如果需要增加倉庫加機械手我們不需要花費大量的人力物力財力，這里運用的是了PLC的接線簡單、編程直觀方便、擴展容易等特點。此時，我們只需要在硬件接線上增加開關(guān)輸入的信號后在我們的程序中適當添加語句就可以了。所以基于PLC設(shè)計出的立體倉庫，方便實用，易于擴展與改造。自動化立體倉庫的發(fā)展需要我們下更大的功夫去深入研究以結(jié)合計算機控制以及現(xiàn)場總線的連接對倉庫的控制進行實時監(jiān)控更加凸顯我們的智能化發(fā)展。隨著PLC技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，自動化立體倉庫的實時性和可靠性會越來越高，控制也會越來越完善。通過本次的畢業(yè)設(shè)計我不僅增加了專業(yè)知識而且也在工作的細心程度上得到了鍛煉端正了我的工作態(tài)度指導老師秦緒平講師給了我很大的幫助與啟發(fā)。

第頁共10致謝在此畢業(yè)之際我要再一次的想我的老師和同學，說聲謝謝，感謝你們的關(guān)心及支持。

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參考文獻

付瑩