立体仓库说明书.docx
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立体仓库说明书
综合课程设计
说明书
课题:
立体仓库系统设计
组长:
谢李宝生(2012100641)
组员:
张卫民(2012100638)
蔡安旺(2012100639)
谢海平(2012100640)
谢祖斌(2012100642)
刘涵兴(2012100643)
专业:
机械电子工程
(1)班
2015-12-30
摘要
随着国民经济的飞速发展,自动化立体仓库必然会在各行各业中得到越来越广泛的应用。
自动化立体仓库是现代物流系统的重要组成部分,是一种多层存放货物的高架仓库系统,由自动控制与管理系统、高位货架、巷道堆垛机、自动入库、自动出库、计算机管理控制系统以及其他辅助设备组成。
本仓库模型控制系统是根据自动化立体仓库运行的基本原理而设计的。
在整个控制系统中以三菱FX2N系列PLC作为核心控制元件,专用键盘作为人机接口部件,控制步进电机来驱动一个有两个自由度的仓库模型在高强度导轨上做二维运动。
以步进电机每转输出的脉冲数为基础,通过键盘对每个仓位予以地址编码,通过PLC对命令键盘进行扫描并得到相应的仓位号,当PLC接收到来自键盘的输入命令后,便输出对应仓位的脉冲数,经过驱动器驱动步进电机按设定的方向转动一定的角度,进而控制传动部件丝杠旋转进行准确的定位,以完成货物的存取功能。
另外,为了保证整个控制系统运行的稳定性和可靠性,我们还采用了限位开关对其进行限位保护。
本文首先对该课题的可行性及课题实现的现实意义和价值进行了介绍;其次对该系统的硬件组成、结构、原理进行了阐述和分析;再次对本控制系统的核心——软件进行了编写,论文中即有梯形图又有相应的语句表;最后对设计本课题所学到的知识和结论进行归纳和总结,并对本论文有待完善的地方进行扼要的说明。
第一章:
目的及任务
课程名称:
电气控制与PLC技术
英文名称:
ElectricsControlandPLCTechnology
1课程设计的目的及任务
1.1课程设计的目的
本课程是一门实践性较强的课,通过了讲授常用低压控制电器,接触控制线路基本环节,典型生产机械的电气控制线路及可编程控制器的原理及应用,在学掌握了常用电器原结构、使用方法、控制线路的控制线路能分析和设计、典型可编程控制器的工作原理、编程方法和硬件设计方法的基础上能进行工程应用。
根据专业教学计划与教学大纲的规定,本课程应用有两周的课程设计。
通过一定的课题,使学生巩固本课程的基础知识。
提高运算、查阅资料、制图的设计的独立工作能力。
1.2课程设计的任务
本实践环节主要将完成两个任务,设计符合控制要求的电气原理图及接线图,选择合适的电气元件并写出课程设计报告书。
2课程设计的内容及要求
课题:
立体仓库系统设计
2.1控制要求
系统图
工作过程:
工作过程分为手动和自动控制过程,手动、自动控制互不影响。
1、手动控制过程要求:
1)开机后,“手动/自动”摇柄开关切换到手动位置。
2)摇动“上升”摇柄开关,控制机构的上升运动。
3)摇动“下降”摇柄开关,控制机构的下降运动。
4)摇动“左移”摇柄开关,控制机构向左运动。
5)摇动“右移”摇柄开关,控制机构向右运动。
6)摇动“伸/缩”摇柄开关,控制机械手的伸/缩运动。
7)摇动“夹/放”摇柄开关,控制机械手的夹/放运动。
2、自动控制控制要求如下:
1)开机后,“手动/自动”摇柄开关切换到自动位置。
2)按下启动按钮,机构的X轴,Y轴同时运动回到原点。
3)若物料台上检测到没有物料,则机构停在原点;若检测到物料台上有物料,则机构运动到物料台夹取物料,并搬运到1号仓库。
4)把物料存储到1号仓库完成后,若物料台上又检测到有物料,则机构回到物料台继续搬运物料,并搬运到2号仓库;若物料台上没有检测到有物料,则机构回到原点,等待,直到物料台上检测到有物料,然后继续搬运。
5)以此类推下去。
6)当仓库存满物料之后,机构停止(即使检测到物料台上有物料也不搬运物料)。
7)当仓库被清空之后,再次按启动按钮,重复以上动作。
8)按下停止按钮,系统停止工作。
2.2课题要求:
1)根据控制要求,进行电气控制系统硬件电路设计,包括PLC硬件配置电路。
2)根据控制要求,编制PLC控制程序,有条件可以利用仓库模型或模拟开关板调试程序,模拟运行。
同时要求利用上位机组态王组态软件完成控制对象的监控。
3)编写设计说明书,内容包括:
①设计过程和有关说明。
②电气控制电路图、气动原理图。
③PLC控制程序(梯形图和指令表)。
④电器元器件的选择和有关计算。
⑤电气设备明细表。
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、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。
2.3答辩基本问题:
1、PLC基本工作原理及接线。
2、阐明程序设计思想及工作流程。
3课程设计方法及步骤
查阅有关的参考书、工具书、期刊、杂志等提出可能实现的方案,对其中的一、二种方案进行性能和经济指标、使用的难易程度等做全面的衡量。
3.1课题组信息表:
课题名
立体仓库系统设计
组长
谢李宝生
成员信息
序号
名字
任务内容
进度情况
成绩
1
张卫民
资料查找
按时完成
2
蔡安旺
电气原理图绘制
按时完成
3
谢海平
组态监控程序编写及调试
按时完成
4
谢李宝生
PLC程序编写及调试
按时完成
5
谢祖斌
气动原理图绘制
按时完成
6
刘涵兴
资料整理
按时完成
3.2进度安排表:
时间
项目内容
一
二
三
四
五
一
二
三
四
五
负责人
资料查找
张卫民
电气原理图绘制
蔡安旺
PLC程序编写及调试
谢李宝生
组态监控程序编写及调试
谢海平
气动原理图绘制
谢祖斌
资料整理
刘涵兴
系统总调试
全体
答辩
全体
第二章:
课程设计正文
1功能介绍
本实验通过对两台不同方向运转的步进电机进行正反转控制来实现机构的上下、左右运动,以及机械手的伸缩,夹放运动。
控制台上有两个按钮,分别是:
启动、停止;有七个摇柄开关,分别是:
手动/自动、上升、下降、左移、右移、伸/缩、夹/放。
本次实验要求设计实现手动和自动两种控制,并且手动控制、自动控制互不影响。
使用说明:
1.上电复位
2.选择手动/自动操作模式
3.手动模式下:
通过操作摇柄开关来实现手动控制
4.自动模式下:
通过操作两个按钮来实现自动控制
2硬件接口电路及原理
2.1I/O接口分配表:
输入
功能
属性
说明
X0
启动
复归型常开按钮
X1
停止
复归型常开按钮
X2
手动/自动
摇柄开关
ON手动,OFF自动
X3
有料检测
传感器
X4
伸出限位
传感器
X5
缩回限位
传感器
X6
X轴原点
传感器
X7
Y轴原点
传感器
X10
上升
摇柄开关
ON上升,OFF停止
X11
下降
摇柄开关
ON下降,OFF停止
X12
左移
摇柄开关
ON左移,OFF停止
X13
右移
摇柄开关
ON右移,OFF停止
X14
伸/缩
摇柄开关
ON伸出,OFF缩回
X15
夹/放
摇柄开关
ON夹取,OFF松放
输出
功能
属性
说明
Y0
X轴脉冲
步进电机
Y1
Y轴脉冲
步进电机
Y2
X轴方向
步进电机
ON右移,OFF左移
Y3
Y轴方向
步进电机
ON上升,OFF下降
Y4
伸/缩
电磁阀
ON伸出,OFF缩回
Y5
夹/放
电磁阀
ON夹取,OFF松放
2.2接口说明:
启动、停止、这两个按钮和七个摇柄开关为控制台上可以直接操作的按钮,可以用它们来控制系统的运行。
但限位开关是安装在运动导轨上的位置开关,在系统运动时触碰到它们时起作用成为输入信号并传入PLC的输入接口。
输出线圈直接由PLC的Y0到Y5分别传给两个不同的步进电机和两个电磁阀,从而分别控制其步进电机的正反转和机械手的伸/缩、夹/放。
经过这样的I/O口分配以后,剩下的就由软件编程来处理其具体控制任务了。
3系统流程图
4仓库位置图
5PLC程序梯形图
5.1手动控制程序:
5.2PLC程序梯形图
6电气原理图
6.1主控制部分
6.2输入模块部分
6.3输出模块部分
第三章:
课程设计心得体会
本课题所选设备为实验室的立体仓储控制单元系统。
编程过程是最复杂与艰难的,是我们最大的挑战。
在编程与调试期间出现了很多意想不到的事情,让我们哭笑不得,甚至有时失去了信心。
不过后来,经过老师的指点与我们组员的共同探讨与努力,最终还是取得了成功。
那一刻是成功的惊喜,是我们辛苦劳动的最好回报。
编程确实不是一件容易的事,开始我们想当然地用三四个小时洋洋洒洒地编写出来一堆指令代码,当时以为我们的程序能给我们带来惊喜,或者哪怕一点点的成功,可是现实太残酷了,我们的程序竟然像个植物人似的,运行后一点都不对,让我们很郁闷,但看着那么大的程序,真不知道到底哪里出错了,顿时手足无措。
后来老师建议我们一小块一小块地编写调试,不要眉毛胡子一把抓。
后来我们一点一点地编写,让它执行每个小步骤,还尝试了顺序控制的指令,但最终因为繁琐而取消了,取而代之的是RS指令组合的步进控制方式。
编程最重要的一点是思路清晰,其次是思维周到,要认真分析系统运动的每一个细节,确定先后顺序,还要考虑每一动作是否会跟其他输出指令形成冲突。
考虑了这些以后,剩下的编程就有了一个基础框架,也就可以有目的有步骤有选择地进行了。
不过在后来的调试之间我们还是发现了很多问题,还想到了一些改进方法,我们很为之高兴。
完善之后,我们的程序更加合理。
编程确实是一件不容易的事,不止要考虑周到,而且更重要的是认真,每一个细节的过失都会使程序不能正常工作甚至造成堵转而烧毁电机。
而且对于一些不正常的动作我们还要细心耐心从程序中发现问题,因为程序很庞大而且指令之前有联系,所以发现并解决每个问题都不是一件简单的事情。
最后我们的程序完成了,也取得了成功,应该是一件值得庆贺的事。
其时我们最大的收获不是顺利完成了物料搬运存储的动作任务,而是编程和处理问题的过程还有组员互相帮助,共同讨论,引发新思路并成功克服困难的过程。
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