立体仓库电气控制课程设计.docx
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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
设计目得:
1、学习PLC电气控制系统得开发过程与系统设计思路;
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.叉车每次得工件输送过程,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得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
叉车就是工业生产过程中常见得自动化设备,它能够在程序得控制下进行自动进、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。
本例就是根据应用PLC来控制电动机得动作,
1、1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、叉车机构、限位开关、s7-200plc、电源、光电传感器与其她辅助设备、、、、、、、。
1、1、1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
叉车机构用来取出或送入物体,通过其动作来实现具体得操作。
1、1、3限位开关
该装置有6个限位开关来保护电机,在伸出与退回、左行与右行、上行与下行,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
能够通过PLC来控制电动机实现叉车对工件得自动取拿、移动与输送功能,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与控制设备SIMENSS7-200。
二、硬件电路设计
2、1输入输出接口电路介绍
2、1、1输入接口电路
输入接口电路板原理图如图2所示,其功能就是将设备上行程开关得开关状态转换为统一得电平信号(逻辑1:
24VDC;逻辑0:
0VDC)。
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得8根输入信号线。
各信号线对应得行程开关如表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得8根输出信号线。
各输出信号线对应得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,列定位片顺序安装于叉车运行轨道左侧,共3只。
叉车运行时得列定位,由光电传感器检测到列定位片得开始沿(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;分别为上遮光片与下遮光片。
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→、进叉到位后,→升至上遮光片(此时料盘应已插上叉子)→出叉。
2、2I/O分配表
输入部分
功能说明
在输入信号板上得端子编号
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
在输出驱动板上得端子编号
地址
叉车左行
1
Q0、0
叉车右行
2
Q0、1
叉车下行
3
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
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=1I1、0=1
出库或入库完成自动复位
4程序调试
4、1调试设备
首先在电脑得STEP-7-Micro /WIN编程软件中将编辑得梯形图写入软件中,然后点击运行并对其指出得错误进行修改,修改完最终运行无误后将其下载到可编程控制仪器中;其次按照设计得要求接好线,确定无误后按下启动按钮。
启动后发现程序并不能按照实验要求得步骤进行运行,甚至没有可运行得迹象,这样起初设计得单步程序与连续运行程序就失败了,也就不符合设计中得要求动作依次有序进行操作得要求,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:
在没有确定设备就是否存在问题得情况下,首先应该检查线路就是否有问题。
其次通过状态监控确定出错得地方进行修改,然后继续运行。
方法二:
虽然运用此方法比较复杂,但我还就是坚持写下去,这对我得知识有很大得要求。
在试验台上运行无误后开始进行实际运行。
4、2遇到得问题及解决办法
1、问题:
开始时编写得程序不能下载到PLC中,提示为“非致命错误”?
方案:
“通过书本中得提示知道了S7-200PLC不能支持多个同一个线圈得输出,只能采用中间继电器得触点,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,把线圈改为不同得。
3、问题:
当程序编好下载时提示下载失败?
方案:
查瞧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:
查瞧硬件设备就是否接线完好并确定设备就是否损坏。
5、问题:
在子程序中有些动作就是连续反复得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
本次设计给我增加了许多得知识,不仅仅就是PLC得知识,还有电机及传感器得知识。
让我认识到了大学中学习得不足之处,也弥补了许多知识得空白区。
对于本次设计得自动化立体仓库,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,我仅仅将立体仓库得一个简单得构架描述了出来。
基于PLC得自动化立体仓库,有着许多得优势,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,加快了运行与处理速度。
提高了劳动生产率,减低操作人员得劳动强度,采用自动化技术后,还能较好地适应黑暗,低温,污染,有毒与易爆等特殊场合得物品存储需要。
计算机控制能够始终确保无误得对各种信息经行存储与管理,减少了货物处理与信息处理过程中得差错,同时借助于计算机管理还能有效地利用仓库存储能力,便于清点与盘库,合理减少库存,加快资金周转,节约资金,从而提高仓库得管理水平。
总之,利用自动化立体仓库大大得减少了人力,提高了效率,减少了成本,带来了很大得收益。
本次设计得核心就是PLC控制器。
PLC具有强大得控制功能。
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得人力物力财力,这里运用得就是了PLC得接线简单、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得信号,然后在我们得程序中适当添加语句就可以了。
所以基于PLC所设计出得立体仓库,方便实用,易于扩展与改造。
自动化立体仓库得发展需要我们下更大得功夫去深入研究,可以结合计算机控制以及现场总线得连接,对仓库得控制进行实时监控,更加凸显我们得智能化发展。
随着PLC技术得应用与发展,自动化立体仓库得实时性与可靠性会越来越高,控制也会越来越完善。
通过本次得课程设计,我不仅增加了专业知识,而且也在工作得细心程度上得到了锻炼,端正了我得工作态度。
一方面让我认识到自己得不足,发现了学习中得错误之处;另一方面又积累丰富得知识,吸取别人好得方法与经验,增强对复杂问题得解决能力,摸索出一套解决综合问题得方法,为自己以后得工作与学习打下坚实得基础。
再一方面也加强了我与老师得交流,认识到老师知识得渊博度。
因为理论知识学得不牢固,在设计遇到了不少问题,如:
遗忘以前学过得专业基础知识。
通过理论与实际得结合,进一步提高观察、分析与解决问题得实际工作能力,以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要得高素质得复合型人才。
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她课程得理论知识与应用生产实际知识解决工程实际问题得能力,在设计得过程中还培养出了我们得团队精神,为今后得学习与工作过程打下基础。
经过这次得努力,使我顺利得完成了此次课程设计。
这份课程设计既就是对这学期所学知识得总结,又就是自己知识得积累,也大大加深了对可编程控制器技术得了解。
课程设计中既动脑又动手,就是一个理论与实际结合得过程。
仅仅有理论就是不够得,更重要得就是实际得,就是我们所设计得实物,具有设计合理,经济实用得优点。
这就需要我们设计者考虑问题就是要仔细、周密,不能有丝毫得大意。
对设计方案得优越化,也需要我们综合各方面得因素考虑,尤其就是实际。
再次向教育指导我得老师及同学表示诚挚得感谢!
鉴于本人所学知识有限,经验不足,又就是初次研究这种复杂得设计,在此过程中难免存在一些错误与不足之处,恳请老师给予批评与指正
此次设计就是在杨、张老师得悉心指导下完成得。
老师为设计课题得研究提出了许多指导性得意见,为课程设计得撰写、修改提供了许多具体得指导与帮助。
张、杨老师得严谨治学、不断探索得科研作风,敏锐深邃得学术洞察力,孜孜不倦得敬业精神,给我留下了深刻得印象,使我受益良多。
在本文结束之际,特向我敬爱得老师致以最崇高得敬礼与深深得感谢!
附录1参考文献
【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、S7-300/400PLC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
将设定好得行、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=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得值,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,C2<>VW25,
M3、2=1,Q0、3=1
第11步
C2值等于VW25值,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,C2>VW27,I0、4=1,
M2、1=1,Q0、2=1
第16步
移至下极限开始左移
I0、2=1,C2>VW27
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,C2>VW27
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
将设定好得行、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
C0<>VW23,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
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步
下降至极限开始左移
C2>W37,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
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- 立体仓库 电气控制 课程设计