1、綜合課程設(shè)計(jì)說明書課題：立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)組長：謝李寶生（2012100641）組員：張衛(wèi)民（2012100638） 蔡安旺（2012100639） 謝海平（2012100640） 謝祖斌（2012100642） 劉涵興（2012100643）專業(yè)：機(jī)械電子工程（1）班2015-12-30摘 要隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,自動(dòng)化立體倉庫必然會(huì)在各行各業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)化立體倉庫是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分，是一種多層存放貨物的高架倉庫系統(tǒng)，由自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)、高位貨架、巷道堆垛機(jī)、自動(dòng)入庫、自動(dòng)出庫、計(jì)算機(jī)管理控制系統(tǒng)以及其他輔助設(shè)備組成。 本倉庫模型控制系統(tǒng)是根據(jù)自動(dòng)化立體

2、倉庫運(yùn)行的基本原理而設(shè)計(jì)的。在整個(gè)控制系統(tǒng)中以三菱FX2N系列PLC作為核心控制元件，專用鍵盤作為人機(jī)接口部件，控制步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)一個(gè)有兩個(gè)自由度的倉庫模型在高強(qiáng)度導(dǎo)軌上做二維運(yùn)動(dòng)。以步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)輸出的脈沖數(shù)為基礎(chǔ)，通過鍵盤對(duì)每個(gè)倉位予以地址編碼，通過PLC對(duì)命令鍵盤進(jìn)行掃描并得到相應(yīng)的倉位號(hào)，當(dāng)PLC接收到來自鍵盤的輸入命令后，便輸出對(duì)應(yīng)倉位的脈沖數(shù)，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，進(jìn)而控制傳動(dòng)部件絲杠旋轉(zhuǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，以完成貨物的存取功能。另外，為了保證整個(gè)控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，我們還采用了限位開關(guān)對(duì)其進(jìn)行限位保護(hù)。  本文首先對(duì)該課題的可行

3、性及課題實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值進(jìn)行了介紹；其次對(duì)該系統(tǒng)的硬件組成、結(jié)構(gòu)、原理進(jìn)行了闡述和分析；再次對(duì)本控制系統(tǒng)的核心軟件進(jìn)行了編寫，論文中即有梯形圖又有相應(yīng)的語句表；最后對(duì)設(shè)計(jì)本課題所學(xué)到的知識(shí)和結(jié)論進(jìn)行歸納和總結(jié)，并對(duì)本論文有待完善的地方進(jìn)行扼要的說明。目錄第一章：目的及任務(wù)11課程設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)11.1課程設(shè)計(jì)的目的11.2課程設(shè)計(jì)的任務(wù)12課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求12.1控制要求12.2課題要求32.3答辯基本問題43課程設(shè)計(jì)的方法及步驟43.1課題組信息表43.2進(jìn)度安排表5第二章：課程設(shè)計(jì)正文61功能介紹62硬件接口電路及原理62.1 I/O分配表62.2接口說明73系統(tǒng)流程圖84倉庫位

4、置圖85 PLC程序梯形圖95.1手動(dòng)控制程序95.2 PLC程序梯形圖96電氣原理圖156.1主控制部分156.2輸入模塊部分166.3輸出模塊部分16第三章：課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)17第一章:目的及任務(wù)課程名稱：電氣控制與PLC技術(shù)英文名稱：Electrics Control and PLC Technology1課程設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)1.1課程設(shè)計(jì)的目的本課程是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課，通過了講授常用低壓控制電器，接觸控制線路基本環(huán)節(jié)，典型生產(chǎn)機(jī)械的電氣控制線路及可編程控制器的原理及應(yīng)用，在學(xué)掌握了常用電器原結(jié)構(gòu)、使用方法、控制線路的控制線路能分析和設(shè)計(jì)、典型可編程控制器的工作原理、編程方法和硬件設(shè)計(jì)

5、方法的基礎(chǔ)上能進(jìn)行工程應(yīng)用。根據(jù)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃與教學(xué)大綱的規(guī)定，本課程應(yīng)用有兩周的課程設(shè)計(jì)。通過一定的課題，使學(xué)生鞏固本課程的基礎(chǔ)知識(shí)。提高運(yùn)算、查閱資料、制圖的設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力。1.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) 本實(shí)踐環(huán)節(jié)主要將完成兩個(gè)任務(wù)，設(shè)計(jì)符合控制要求的電氣原理圖及接線圖，選擇合適的電氣元件并寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求課題：立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1控制要求系統(tǒng)圖工作過程：工作過程分為手動(dòng)和自動(dòng)控制過程，手動(dòng)、自動(dòng)控制互不影響。1、手動(dòng)控制過程要求：1）開機(jī)后，“手動(dòng)/自動(dòng)”搖柄開關(guān)切換到手動(dòng)位置。2)搖動(dòng)“上升”搖柄開關(guān)，控制機(jī)構(gòu)的上升運(yùn)動(dòng)。3)搖動(dòng)“下降”搖柄開關(guān)，控制機(jī)構(gòu)的下

6、降運(yùn)動(dòng)。4)搖動(dòng)“左移”搖柄開關(guān)，控制機(jī)構(gòu)向左運(yùn)動(dòng)。5)搖動(dòng)“右移”搖柄開關(guān)，控制機(jī)構(gòu)向右運(yùn)動(dòng)。6)搖動(dòng)“伸/縮”搖柄開關(guān)，控制機(jī)械手的伸/縮運(yùn)動(dòng)。7)搖動(dòng)“夾/放”搖柄開關(guān)，控制機(jī)械手的夾/放運(yùn)動(dòng)。2、自動(dòng)控制控制要求如下：1）開機(jī)后，“手動(dòng)/自動(dòng)”搖柄開關(guān)切換到自動(dòng)位置。2）按下啟動(dòng)按鈕， 機(jī)構(gòu)的X軸，Y軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)回到原點(diǎn)。3）若物料臺(tái)上檢測(cè)到?jīng)]有物料，則機(jī)構(gòu)停在原點(diǎn)；若檢測(cè)到物料臺(tái)上有物料，則機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到物料臺(tái)夾取物料，并搬運(yùn)到1號(hào)倉庫。4）把物料存儲(chǔ)到1號(hào)倉庫完成后，若物料臺(tái)上又檢測(cè)到有物料，則機(jī)構(gòu)回到物料臺(tái)繼續(xù)搬運(yùn)物料，并搬運(yùn)到2號(hào)倉庫；若物料臺(tái)上沒有檢測(cè)到有物料，則機(jī)構(gòu)回到原點(diǎn)，等待

7、，直到物料臺(tái)上檢測(cè)到有物料，然后繼續(xù)搬運(yùn)。5）以此類推下去。6）當(dāng)倉庫存滿物料之后，機(jī)構(gòu)停止（即使檢測(cè)到物料臺(tái)上有物料也不搬運(yùn)物料）。7）當(dāng)倉庫被清空之后，再次按啟動(dòng)按鈕，重復(fù)以上動(dòng)作。8）按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作。2.2課題要求：1) 根據(jù)控制要求，進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，包括PLC硬件配置電路。2) 根據(jù)控制要求，編制PLC控制程序，有條件可以利用倉庫模型或模擬開關(guān)板調(diào)試程序，模擬運(yùn)行。同時(shí)要求利用上位機(jī)組態(tài)王組態(tài)軟件完成控制對(duì)象的監(jiān)控。3) 編寫設(shè)計(jì)說明書，內(nèi)容包括： 設(shè)計(jì)過程和有關(guān)說明。 電氣控制電路圖、氣動(dòng)原理圖。 PLC控制程序（梯形圖和指令表）。 電器元器件的選擇和有關(guān)計(jì)

8、算。 電氣設(shè)備明細(xì)表。 參考資料、參考書及參考手冊(cè)。 其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調(diào)試過程、遇到的問題及解決方法、對(duì)課程設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)和建議等。2.3答辯基本問題：1、PLC基本工作原理及接線。2、闡明程序設(shè)計(jì)思想及工作流程。3 課程設(shè)計(jì)方法及步驟查閱有關(guān)的參考書、工具書、期刊、雜志等提出可能實(shí)現(xiàn)的方案，對(duì)其中的一、二種方案進(jìn)行性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、使用的難易程度等做全面的衡量。3.1課題組信息表：課題名立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)組 長謝李寶生成員信息序 號(hào)名 字任 務(wù) 內(nèi) 容進(jìn)度情況成 績1張衛(wèi)民資料查找按時(shí)完成2蔡安旺電氣原理圖繪制按時(shí)完成3謝海平組態(tài)監(jiān)控程序編寫及調(diào)試按時(shí)完成4謝李寶生PLC程

9、序編寫及調(diào)試按時(shí)完成5謝祖斌氣動(dòng)原理圖繪制按時(shí)完成6劉涵興資料整理按時(shí)完成3.2進(jìn)度安排表：時(shí) 間項(xiàng)目內(nèi)容一二三四五一二三四五負(fù)責(zé)人資料查找張衛(wèi)民電氣原理圖繪制蔡安旺PLC程序編寫及調(diào)試謝李寶生組態(tài)監(jiān)控程序編寫及調(diào)試謝海平氣動(dòng)原理圖繪制謝祖斌資料整理劉涵興系統(tǒng)總調(diào)試全體答辯全體第二章:課程設(shè)計(jì)正文1 功能介紹本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)兩臺(tái)不同方向運(yùn)轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制來實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的上下、左右運(yùn)動(dòng)，以及機(jī)械手的伸縮，夾放運(yùn)動(dòng)?？刂婆_(tái)上有兩個(gè)按鈕，分別是：啟動(dòng)、停止；有七個(gè)搖柄開關(guān)，分別是：手動(dòng)/自動(dòng)、上升、下降、左移、右移、伸/縮、夾/放。本次實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制，并且手動(dòng)控制、自動(dòng)控制互不

10、影響。使用說明：.上電復(fù)位.選擇手動(dòng)/自動(dòng)操作模式.手動(dòng)模式下：通過操作搖柄開關(guān)來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制.自動(dòng)模式下：通過操作兩個(gè)按鈕來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制2 硬件接口電路及原理2.1 I/O接口分配表：輸入功能屬性說明X0啟動(dòng)復(fù)歸型常開按鈕X1停止復(fù)歸型常開按鈕X2手動(dòng)/自動(dòng)搖柄開關(guān)ON手動(dòng)，OFF自動(dòng)X3有料檢測(cè)傳感器X4伸出限位傳感器X5縮回限位傳感器X6X軸原點(diǎn)傳感器X7Y軸原點(diǎn)傳感器X10上升搖柄開關(guān)ON上升，OFF停止X11下降搖柄開關(guān)ON下降，OFF停止X12左移搖柄開關(guān)ON左移，OFF停止X13右移搖柄開關(guān)ON右移，OFF停止X14伸/縮搖柄開關(guān)ON伸出，OFF縮回X15夾/放搖柄開關(guān)ON夾取，

11、OFF松放輸出功能屬性說明Y0X軸脈沖步進(jìn)電機(jī)Y1Y軸脈沖步進(jìn)電機(jī)Y2X軸方向步進(jìn)電機(jī)ON右移，OFF左移Y3Y軸方向步進(jìn)電機(jī)ON上升，OFF下降Y4伸/縮電磁閥ON伸出，OFF縮回Y5夾/放電磁閥ON夾取，OFF松放2.2 接口說明：啟動(dòng)、停止、這兩個(gè)按鈕和七個(gè)搖柄開關(guān)為控制臺(tái)上可以直接操作的按鈕，可以用它們來控制系統(tǒng)的運(yùn)行。但限位開關(guān)是安裝在運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌上的位置開關(guān)，在系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)時(shí)觸碰到它們時(shí)起作用成為輸入信號(hào)并傳入PLC的輸入接口。輸出線圈直接由PLC的Y0到Y(jié)5分別傳給兩個(gè)不同的步進(jìn)電機(jī)和兩個(gè)電磁閥，從而分別控制其步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和機(jī)械手的伸/縮、夾/放。經(jīng)過這樣的I/O口分配以后，剩下的就

12、由軟件編程來處理其具體控制任務(wù)了。3 系統(tǒng)流程啟動(dòng)停止下降左移右移伸/縮夾/放自動(dòng)手動(dòng)手動(dòng)/自動(dòng)選擇上電上升圖 回原點(diǎn)無有料檢測(cè)有無搬運(yùn)物料存儲(chǔ)貨物有料檢測(cè)有4 倉庫位置圖5 PLC程序梯形圖5.1手動(dòng)控制程序：5.2 PLC程序梯形圖6 電氣原理圖6.1主控制部分6.2輸入模塊部分6.3輸出模塊部分第三章:課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)本課題所選設(shè)備為實(shí)驗(yàn)室的立體倉儲(chǔ)控制單元系統(tǒng)。編程過程是最復(fù)雜與艱難的，是我們最大的挑戰(zhàn)。在編程與調(diào)試期間出現(xiàn)了很多意想不到的事情，讓我們哭笑不得，甚至有時(shí)失去了信心。不過后來，經(jīng)過老師的指點(diǎn)與我們組員的共同探討與努力，最終還是取得了成功。那一刻是成功的驚喜，是我們辛苦勞動(dòng)

13、的最好回報(bào)。編程確實(shí)不是一件容易的事，開始我們想當(dāng)然地用三四個(gè)小時(shí)洋洋灑灑地編寫出來一堆指令代碼，當(dāng)時(shí)以為我們的程序能給我們帶來驚喜，或者哪怕一點(diǎn)點(diǎn)的成功，可是現(xiàn)實(shí)太殘酷了，我們的程序竟然像個(gè)植物人似的，運(yùn)行后一點(diǎn)都不對(duì)，讓我們很郁悶，但看著那么大的程序，真不知道到底哪里出錯(cuò)了，頓時(shí)手足無措。后來老師建議我們一小塊一小塊地編寫調(diào)試，不要眉毛胡子一把抓。后來我們一點(diǎn)一點(diǎn)地編寫，讓它執(zhí)行每個(gè)小步驟，還嘗試了順序控制的指令，但最終因?yàn)榉爆嵍∠?，取而代之的是RS指令組合的步進(jìn)控制方式。編程最重要的一點(diǎn)是思路清晰，其次是思維周到，要認(rèn)真分析系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的每一個(gè)細(xì)節(jié)，確定先后順序，還要考慮每一動(dòng)作是否會(huì)跟其他輸出指令形成沖突?？紤]了這些以后，剩下的編程就有了一個(gè)基礎(chǔ)框架，也就可以有目的有步驟有選擇地進(jìn)行了。不過在后來的調(diào)試之間我們還是發(fā)現(xiàn)了很多問題，還想到了一些改進(jìn)方法，我們很為之高興。完善之后，我們的程序更加合理。編程確實(shí)是一件不容易的事，不止要考慮周