货物堆垛PLC操纵系统设计毕业设计可编辑.docx
- 文档编号:12093387
- 上传时间:2023-04-17
- 格式:DOCX
- 页数:27
- 大小:102.57KB
货物堆垛PLC操纵系统设计毕业设计可编辑.docx
《货物堆垛PLC操纵系统设计毕业设计可编辑.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《货物堆垛PLC操纵系统设计毕业设计可编辑.docx(27页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
货物堆垛PLC操纵系统设计毕业设计可编辑
摘要
随着国民经济的飞速进展,全自动的现代生产物流系统在各行各业中取得愈来愈普遍的应用。
货物堆垛系统是现代物流系统的重要组成部份,是一个将零散的单件箱体集中在一路的码垛系统,由托盘供给器机构、托盘传送机构、货物提升机构、货物推动机构、货物传送机构及其他辅助设备组成。
整个操纵系统以西门子S7-200系列PLC作为核心操纵元件,操纵各电动机及其他辅助器设备的运动完成货物的同意、堆垛、传送工作。
由变频器操纵的交流异步电动机操纵货物传送带的运行;直流电动机带动各工作部件完成码放工作。
另外,为了保证整个操纵系统运行的稳固性和靠得住性,咱们还采纳了限位开关对其进行限位爱惜。
本文第一对该课题的可行性及课题实现的现实意义进行了介绍;第二对该系统的硬件组成、结构、原理进行了论述和分析;再次对本操纵系统的核心?
?
软件进行了编写;最后对设计本课题所学到的知识和结论进行归纳和总结。
关键字:
货物堆垛可编程操纵器(PLC)定位自动操纵
Abstract
Withtherapiddevelopmentofthenationaleconomy,fullyautomatedmodernproductionandlogisticssystemsarewidelyappliedinallwalksoflife.Goodsstackingsystemisanimportantpartofmodernlogisticssystem.Itisusedtoscatteredsinglepieceboxstackingsystemtogether.Anditisconsistbythetraysupplymechanism,traytransportmechanism,goodsliftingmechanism,goodspromotingmechanism,goodstransportmechanismandotherauxiliaryequipment.
InthissystemweusethePLCofSiemensS7-200asthewholecontrolsystemandadedicatedkeyboardasaman-machineinterfaceunittocontrolthemovementofthemotorandotherancillaryequipmentwhichwillcompletethejobofcargo'sacceptance,stackingandtransfer.TheACinductionmotorcontrolledbyinverterwillcontroltheoperationofthecargoconveyor.TheDCmotorwilldrivethevariouscomponentstocompletethelayingwork.Inaddition,inordertoensurethestabilityandreliabilityoftheentirecontrolsystem,wealsoadoptedlimitswitchestoprotectthesystem.
Firstly,thesubjectintroducethefeasibilityandthepracticalsignificance;followedbytheelaborateandanalysisofthehardwaresystems’composition,structure,principle,thentowritethecoreofthiscontrolsystem--thesoftware;atlast,tosumuptheknowledgeandconclusionsinthistopic.
Keywords:
GoodsstackingsystemProgrammablelogiccontrollerPLCLocateAutomaticcontrol
毕业设计(论文)原创性声明和利用授权说明
原创性声明
本人郑重许诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的功效。
尽我所知,除文中专门加以标注和致谢的地址外,不包括其他人或组织已经发表或发布过的研究功效,也不包括我为取得及其它教育机构的学位或学历而利用过的材料。
对本研究提供过帮忙和做出过奉献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日期:
指导教师签名:
日期:
利用授权说明
本人完全了解大学关于搜集、保留、利用毕业设计(论文)的规定,即:
依照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保留毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校能够采纳影印、缩印、数字化或其它复制手腕保留论文;在不以获利为目的前提下,学校能够发布论文的部份或全数内容。
作者签名:
日期:
摘要I
AbstractII
目录III
第一章绪论1
本课题设计背景1
本课题设计的内容2
课题的目的与要求2
第二章系统整体设计3
货物堆垛的概述3
采纳PLC操纵货物堆垛的优势3
货物堆垛PLC操纵系统设计的大体步骤4
系统操纵方案6
第三章货物堆垛PLC操纵系统硬件的选择9
可编程逻辑操纵器PLC选型9
PLC概述9
PLC的选型10
PLC输入/输出设备13
直流电动机选择13
三相异步电动机的选择14
传感器选择15
继电器的选择16
第四章电动机操纵17
传送带变频调速部份17
变频调速的原理17
变频器的大体原理18
变频器的选择18
西门子MM420变频器简介19
变频调速系统设计20
直流电动机的迅速停车25
第五章货物堆垛PLC操纵系统的硬件连接28
货物堆垛PLC操纵系统I/O分派28
货物堆垛PLC操纵系统的硬件连接29
第六章货物堆垛PLC操纵系统分步程序设计30
系统复位32
货物传送35
堆垛36
总结44
参考文献45
致谢46
第一章绪论
本课题设计背景
产物流作业系统是生产制造各个环节组成有机整体的纽带,可完成货物的装箱、搬运、分类、堆垛、仓储等进程。
从20世纪中叶开始,物流产业作为国民经济的一个重要的产业在全世界化范围内迅速进展。
传统生产物流系统设备和治理掉队,缺乏集成化和系统化,愈来愈不能适应现代的大型物流仓储。
而现代物流系统综合了电子、机械、自动化操纵等技术及运算机科学、治理学等于一体,具有先进的技术优越性,已经取得了较高的经济效益。
堆垛系统是现代物流系统的第三个单元,通过对货物的自动堆垛,可减轻劳动强度,提高生产效率。
传统条件下的堆垛作业,要紧依据人工装卸,专门是关于一些大型物资,不仅工作效率低,浪费大量的人力、物力,存在较大的安全隐患,货物堆垛PLC操纵系统能够有效地解决这些问题,同时在经济上产生庞大的效益。
目前,发达国家普遍采纳四代集成物流。
其现代形物流系统已经完成加工配送一体化、包装标准化、装卸机械化、运输合理化、仓储自动化、信息治理网络化等技术。
其进展正沿着集成化、虚拟化、绿色化和标准化的方向飞速进展进展。
其货物堆垛系统已经进展到相当做熟的程度。
我国于80年代末90年代初开始对国外的先进物流系统设备与技术进行引进和消化吸收,现已经有了突飞猛进的进展。
可是,我国的现代物流起步较晚,目前的进展还处于方兴未艾的时期。
而货物堆垛系统作为物流系统的一个子单元,在我国的进展较发达国家还相对掉队。
目前只有少数物流系统的堆垛单元实现了全自动化,而其他多数仍是手动或半自动操作乃至是人工堆垛,真正采纳运算机治理和操纵实现堆垛单元的全自动堆垛的还很少。
究其缘故,主若是我国堆垛基础设施掉队,技术装备陈腐,堆垛系统现代化程度低,从而阻碍其效率的提高。
综上所述,我国现代物流作业系统的进展尽管已取得专门大的进步,但仍然不能知足市场日趋增加的需求。
货物堆垛系统作为现代物流系统中的重要环节,其进展尤其重要。
本课题设计的内容
本课题的要完成的要紧任务是基于西门子S7-200系列PLC的货物堆垛系统操纵程序的设计,要紧包括硬件系统的设计和软件程序的编写两个方面。
具体是
1.确信被控系统必需完成的动作及逻辑关系;
2.选择合理的输入/输出硬件设备;
3.绘制PLC外部接线图;
4.完成具有良好可读性的PLC梯形图程序。
通过PLC程序操纵,自动的实现各工作部件的三维运动、精准定位、速度调剂等功能,通过各部份的有机和谐,完成货物的同意、堆垛、传送工作。
提高货物堆垛工作的效率与自动化程度。
课题的目的与要求
本单元针对物料输送和堆垛系统结构,设计堆垛的PLC操纵进程及程序,操纵系统各部份的和谐运动,实现货物的自动垛码,从而减轻劳动强度,提高生产效率。
本单元的正常运行对整个物流作业系统起着相当重要的作用。
本课题要求学生有必然的电气与PLC基础,通过本课题的设计锻炼学生综合运用专业知识的能力,初步学会PLC运动操纵系统的设计方式。
第二章系统整体设计
货物堆垛的概述
货物堆垛系统是指在不直接进行人工处置的情形下,?
自动地完成物品堆垛和传送的系统,?
它以码盘堆垛机为主体,?
将单件货物集中到一块,便于以后的装箱处置。
用PLC操纵的货物堆垛系统实现了货物堆垛的全面自动化。
货物堆垛系统大体由以下部份组成:
托盘供给器机构托盘供给器由直流电动机、型材基体框架、传送平行带、井式托盘储蓄机构、放托盘气缸组成。
托盘传送机构主若是使托盘自动放入传送带。
托盘传送机构托盘传送机构由交流电动机、传动滚子链、型材基体组成。
其中,载货托盘由滚子链的运动直接传送到指定的载货位置。
此机构主若是实现货物输送。
货物提升机构货物提升机构由直流电动机、传动滚子链、货物输送机构、货物提升架、型材基架、上升限位传感器、下降限位传感器组成。
此机构要紧实现货物不同高度的码放。
货物推动机构货物推动机构由送料挡板机构、限位传感器、载货台、直流电动机、型材基架组成。
此机构组要实现货物输送。
货物传送带机构货物传送带机构由平行带、交流电动机、同步带、型材基架组成。
货物传送机构组若是实现货物的传送,其中交流电动机通过同步带把驱动力传给平行带。
作为货物堆垛操纵核心的优势
(1)系统的设计、安装、调试工作量少
PLC用软件操纵功能取代了继电器来操纵系统运行,减少了以往大量利用的继电器的利用量,使系统的操纵方面的设计变得加倍容易。
同时,减少了现场安装、调试工作量。
用户能够在实验室完成货物堆垛PLC操纵程序的编写与调试。
系统的安装和接线工作完成后,能够在现场调试进程中发觉系统存在的问题,然后只需修改程序即能够改变对系统的不同操纵。
(2硬件齐全,利用方便,适应性强
经太长久的进展,PLC行业已经形成了必然的标准,各厂家的PLC产品已经形成也已经形成了自己的系列和模块。
用户能够选择的PLC产品及相应的硬件设备超级丰硕。
通过已选择的硬件设备,用户就能够灵活的配置系统和编写程序,完成目的功能。
关于此刻的PLC,咱们能够方便的通过其接线端子与相应的操纵设备和被操纵设备相连,形成操纵系统。
同时,PLC具有较强的适应性,能够驱动多种不同的负载,比如能够直接驱动一些电磁阀和接触器。
(3靠得住性高,抗干扰能力强
由于传统的继电-接触操纵系统利用了很多继电器硬件设备(如时刻继电器、中间继电器等),不可幸免的会发生触点接触不良的状况,这就会严峻阻碍系统运行的稳固行与靠得住性。
而PLC通过软件程序操纵系统的运行,这就省去很多时刻继电器和中间继电器等硬件设备,仅剩下输入和输出端少量必要的操纵和运行设备,这就了减少触点接触不良造成的故障,提高了系统的稳固性。
同时,关于外部信号产生的干扰,PLC可通过一系列硬件和软件来排除或减弱。
这使得PLC的平均无端障时刻大大提高,达到数万小时。
即即是在一些干扰强烈的作业环境中也能应付自如。
4功能强,性能价钱比高一台小型PLC内部有许多可供用户利用的编程元件(如计时器T,计数器C,继电器R等),有很强的功能,能够实现复杂的操纵功能。
货物堆垛PLC操纵系统设计的大体步骤
货物堆垛PLC操纵系统设计与调试的要紧步骤如图2-1所示:
在货物堆垛操纵系统的设计进程中要考虑以下几点:
1.深切了解和分析堆垛系统的工艺条件和操纵要求;
2.确信I/O设备。
依照货物堆垛操纵系统的功能要求,确信系统所需的输入、输出设备;
3.依照I/O点数选择PLC;
4.分派PLC的输入/输出点;
5.设计货物堆垛操纵系统的梯形图程序,依照工作要求设计出周密完整、具有良好可读性的梯形图程序;
6.归纳总结,发觉设计中碰到的问题
图2-1系统设计步骤
系统操纵方案
本次设计的货物堆垛系统的硬件散布图如图2-2示,系统有16台电动机,16个传感器,2个电磁阀,1个变频器。
本课题所设计的货物堆垛系统具有以下功能:
1.传送带由交流电动机操纵,堆垛进程由直流电动机操纵完成;
2.堆垛进程中各部件的进、退和上、下运动必需有限位爱惜;
3.整个电气操纵系统设有急停按钮,以防发生意外。
图2-2货物堆垛系统硬件结构图
货物堆垛系统的工作原理框图如图2-3所示。
图2-3货物堆垛PLC操纵系统的工作原理框图
其工作进程为:
先由传感器识别货物的到来,并完成记数;带式货物传送机构将货物送至堆垛系统,在现在期,由程序操纵推杆完成货物的翻转与否;待货物数量至限额时,货物推动机构将货物推至提升机构的货台上,然后推至载货托盘上;载货台上的货物达到额定层数后,通过托盘传送机构送进自动化立体仓库单元。
现在,托盘供给机构通过托盘传送机构送入货物提升机构,进入工作区,等待下一轮货物堆垛。
第三章货物堆垛PLC操纵系统硬件的选择
可编程逻辑操纵器PLC选型
PLC概述
可编程逻辑操纵器(PLC)作为一种操纵器要紧用于工业现场的操纵。
它通过数字运算来执行操作,采纳可编程的存储器,通过其内部的程序执行算术运算、逻辑运算、按时计数和顺序操纵等操作指令,并通过数字式和模拟式的输入/输出操纵各类机械或生产进程。
世界上首台可编程逻辑操纵器的设计规范是由美国通用汽车公司提出的。
它的目的在于以一种简单易懂、操作方便、高靠得住性和灵活性的新的操纵装置取代传统的操作繁琐的继电器。
随着这一假想的提出,第一台PLC应运而生,这确实是PDP-14。
其在生产线操纵中的应用,取得了令人中意的成效,并短时刻内扩展到其他工业部门。
通过30连年的进展,现代PLC已形成了编程方便、功能壮大,保护方便等壮大功能。
目前,PLC正朝着以下几个方向进展:
小型化,专用化,低本钱
大容量,高速度,信息化
智能化模块
靠得住性进一步提高
PLC尽管是在传统运算机的基础上进展而来,但它与一般运算机又有明显区别。
一般运算机在进行信息变换时通常只重视信息本身,很少考虑其物理进程。
而PLC进行信息变换时则要考虑信息的靠得住性、实时性和有效性。
PLC能够通过它的外部设备或通信接口完成与外界的互换信息。
其功能要比继电操纵装置多的多、强的多。
PLC有丰硕的指令系统,有各类各样的I/O接口、通信接口,有大容量的内存和靠得住的自身监控系统,因此具有以下大体的功能:
数据运算功能;
逻辑处置功能;
按时功能;
计数功能;
5中断处置(能够实现各类内外中断)功能;
6数据与程序存储功能;
7自检测、自诊断功能。
PLC的选型
现存的PLC种类繁多,但其在结构组成和工作原理上大体相同。
PLC采纳了典型的运算机结构,其大体部份包括CPU、存储器、I/O模块、电源等部件组成,其结构图如图3-1示。
进行货物堆垛PLC操纵系统设计时,第一要明确本系统的操纵方案,然后再进行PLC的选型。
系统设备选型的要紧依据是系统的目的功能和应用要求。
另外,价钱因素也是选择PLC型号的重要依据。
因此,在进行设备型号的选择和参数的估算时,应第一认真分析第二章中系统操纵的要求。
在确信了货物堆垛PLC操纵系统的操纵要求后,参照操纵任务确信本系统所需的操作和动作。
以上工作完成后,就能够够依照操纵要求,计算出PLC的存储器容量、I/O点数、操纵功能和外部设备特性等。
以此为基础,参照性价比就能够够最终确信PLC的型号。
图3-1PLC结构框图
西门子S7-200系列PLC普遍应用于各个行业、场合的检测与操纵,实现操作的自动化。
不管是独立运行仍是多模块的联机运行,都能实现复杂的操纵功能,而且运行稳固,利用简单方便,价钱廉价。
因此,在本次设计中我采纳了SIMATICS7-200系列PLC,其结构如图3-2示。
S7-200系列PLC具有壮大操纵功能,完全能够知足货物堆垛PLC操纵系统的设计要求。
除能替代继电器完成简单操纵外,S7-200系列PLC还能完成更为复杂的自动化操作。
其应用领域超级普遍,大体能够覆盖所有与自动化操纵,自动化检测有关的工业及民用领域,包括各类机械设备、机床设备及民用设施等。
图3-2S7-200系列PLCCPU的外形模型图
S7-200系列PLC共提供了5种不同规格的CPU模块。
包括CPU22一、CPU22二、CPU224、224XP、CPU226,其各自的性能指标如表3-1所示。
表3-1S7-200CPU的技术指标
特性CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226
本机I/O
?
数字量模拟量
6入/4出
-
8入/6出
-
14入/10出
-
14入/10出
2入/1出
24入/16出
-
最大扩展模块数量0个模块2个模块7个模块7个模块7个模块
数据存储区2048字节2048字节8192字节10240字节10240字节
掉电维持时刻50小时50小时100小时100小时100小时
程序存储器:
?
可在运行模式下编辑不可在运行模式下编辑4096字节
4096字节4096字节
4096字节8192字节
12288字节12288字节
16384字节16384字节
24576字节
高速计数器单相
双相
4路30KHz
2路20KHz
4路30KHz
2路20KHz
6路30KHz
4路20KHz
4路30KHz
2路200KHz
3路20KHz
1路100KHz
6路30KHz
4路20KHz
脉冲输出(DC)2路20KHz2路20KHz2路20KHz2路100KHz2路20KHz
模拟电位器11222
通信口1×RS-4851×RS-4851×RS-4852×RS-4852×RS-485
布尔指令执行速度μs/指令μs/指令μs/指令μs/指令μs/指令
本次设计中,需用到的输入点数为16个,输出点16个。
其中,CPU226的I/O点数为24/16共40个数字量。
同时,具有较强的扩展能力,可扩展7个外部模块。
13KB的存储空间,完全能够知足本次设计的需要。
综合比较,CPU226的I/O点数、存储容量、操纵功能及其他相关数据均能知足本次设计需要,故选用CPU226。
PLC输入/输出设备选择
直流电动机选择
直流电动机是将直流电能与机械能彼此转换的旋转电机,它具有以下优势:
优良的调速特性,调速滑腻、方便,调速范围广;
过载能力强,能经受频繁的冲击和负载;
可实现频繁的无级快速启动、制动和反转;
能知足生产进程中自动化系统各不同的特殊运行要求。
鉴于直流电动机以上特点,咱们选择直流电动机作为堆垛电动机,其功率计算如下:
(3-1)
(3-2)
其中m为堆垛系统中运动部份质量,
a为电动机运行的最大加速度
为电动机稳固运行时的速度
为摩擦系数
为电动机运行速度
以上方式只是对电动机功率的估算,实际需要的电动机功率可能有必然的误差。
故实际选择时还要留有必然余量。
三相异步电动机的选择
三相交流异步电动机用在货物传送机构中,选择时应考虑其功率和电流大小。
选择原则如下:
电动机的启动转矩应大于负载转矩
电动机在运行时的温升不超过其允许值
电动机应有必然的过载
选择笼异步电动机:
结构简单,工作靠得住,保护方便。
在传送带系统中,负载属于恒转矩负载,
依照机械功率选择电动机的容量(3-3)
传动滚筒轴功率()计算:
(3-4)
本次设计中可选用Y系列三相异步电动机。
该系列电机具有高效、节能、起动转矩高、噪声小、靠得住性高、寿命长等优势
传感器选择
(1)光敏传感器的工作原理光敏传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号,它是利用物体对光线的遮挡,进而产生电信号,用来判定被检测物体的有无。
它对周围可见光的红外线和紫外线波长灵敏。
尽管光敏传感器的原理基于光敏传感器,可是它不只局限于探测光线。
它还能够对许多非电量进行检测。
只要将光敏传感器作为探测元件,将这些非电量转换为光信号即可。
其工作原理图为3-3。
图3-3光敏传感器工作原理
(2)光敏传感器的分类光敏开关依照工作方式的不同可分为漫反射式、镜反射式、对射式、槽式、光纤式五种。
本次设计采纳的是德国SICK(施克)生产的WTB4-3N1164漫反射式光敏传感器,它集发射和接收信号于一体,原理是:
当将通过传感器的光线反射到接收器上产生信号。
该传感器不受周围光源干扰,具有可调校的高精度遮蔽功能,红外光检测,检测距离4?
150mm。
继电器的选择
交流继电器由于牵引传送带的电机是交流异步电动机,可选用GJH系列交流固态继电器。
它具有开关速度快,无噪声,耐侵蚀,抗干扰等优势,能与运算机系统、自动操纵装置直接接口,其参数见表3-2。
表3-2GJH25-W-3交流固态继电器
型号控制电压V负载电压(V)负载电流A通态压降(V)
GJH25-W-3~32DC380AC55AC
直流继电器由于操纵各部份和谐运动完成堆垛任务的电机是直流电机,咱们可选用GZ系列的直流固态继电器。
直流固态继电器输入输出光电隔离,抗干扰能力强,输出饱和压降小,功耗低。
其具体参数见表3-3所示。
表3-3GZ1-L直流固态继电器
型号控制电压V负载电压(V)负载电流(A)通态压降(V)
CZ1-L~32DC110DC1DC
第四章电动机操纵
传送带变频调速部份
变频调速的原理
交流异步电动机具有多种调速方式,比如:
通过变频调速,痛过改变极对数调速,串联电阻调速,串极调速。
在这些方式当中,由于变频调速具有调速范围大,静态稳固性好,运行效率高等优势,因此在工业生产中普遍利用。
变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。
由电动机的大体知识可知
(4-1)
式中?
同步转速(r/
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 货物 堆垛 PLC 操纵 系统 设计 毕业设计 编辑