立体仓库电气控制设计.doc

1、课程设计题目 目 录目 录III1.设计思路或方案选择11.1 硬件基础.11.1.1 步进电动机.11.1.2 叉车.11.1.3 限位开关.21.2 设计功能.21.2.1 总控制中心.22.硬件电路设计.32.1 输入输出接口电路介绍.32.1.1 输入接口电路.32.1.2 输出接口电路.42.2 I/O分配表.53.软件设计.63.1 程序流程图.74.程序调试.84.1 调试设备.84.2 遇到的问题与解决方法.95.心得体会.9附录1 参考文献.9附录2 程序清单10一、 设计思路或方案选择叉车是工业生产过程中常见的自动化设备，它能够在程序的控制下进行自动进、出库功能。叉车机构控

2、制涉及了PLC、光电传感器、电机驱动等技术。 本例是根据应用PLC来控制电动机的动作，31- -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、光电传感器和其他辅助设备.。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的操作。1.1.3 限位开关该装置有6个限位开关来保护电机，在伸出和退回、左行和右行、上行和下行，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

3、计功能 能够通过PLC来控制电动机实现叉车对工件的自动取拿、移动和输送功能，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和控制设备SIMENS S7-200。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，其功能是将设备上行程开关的开关状态转换为统一的电平信号(逻辑1：24V DC ；逻辑0：0V DC)。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的8根输入信号线。各信号线对应的行程开关如表1所示。表1. 输入信号线与元器件对

4、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的8根输出信号线。各输出信号线对应的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。叉车运行时的列定位，由

5、光电传感器检测到列定位片的开始沿(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;分别为上遮光片和下遮光片。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。2.2 I/O分配表输入部分功能说明在

6、输入信号板上的端子编号地址叉车左限位1I0.0叉车右限位2I0.1叉车下限位3I0.2叉车上限位4I0.3叉车缩限位5I0.4叉车伸限位6I0.5叉车层定位脉冲7I0.6叉车列定位脉冲8I0.7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SB1I1.4仓位选择SB2I1.5输出部分功能说明在输出驱动板上的端子编号地址叉车左行1Q0.0叉车右行2Q0.1叉车下行3Q0.2叉车上行4Q0.3叉车缩回5Q0.4叉车伸出6Q0.5入库完成需外接Q0.6出库完成Q0.7原位指示Q1.03 软件设计程序流程图启动 I1.3=1复位 I1.1=1 I1.0=1出库入库 4号

7、3号2号1号4号3号2号1号 出库或入库完成自动复位4 程序调试4.1 调试设备 首先在电脑的STEP-7-Micro/WIN编程软件中将编辑的梯形图写入软件中，然后点击运行并对其指出的错误进行修改，修改完最终运行无误后将其下载到可编程控制仪器中；其次按照设计的要求接好线，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的步骤进行运行，甚至没有可运行的迹象，这样起初设计的单步程序和连续运行程序就失败了，也就不符合设计中的要求动作依次有序进行操作的要求，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：在没有确定设备是否存在问题的情况下，首先应该检查线路是否有问题。其次通过状态

8、监控确定出错的地方进行修改，然后继续运行。方法二：虽然运用此方法比较复杂，但我还是坚持写下去，这对我的知识有很大的要求。在试验台上运行无误后开始进行实际运行。4.2 遇到的问题及解决办法1、问题：开始时编写的程序不能下载到PLC中，提示为“非致命错误”？ 方案：“通过书本中的提示知道了S7-200PLC不能支持多个同一个线圈的输出，只能采用中间继电器的触点，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，把线圈改为不同的。5、心得体会 立体仓库的PLC控制课程设计是自动化课程当中一个重要环节通过了这段时间的课程设计使我对课程设计过程有进一步了解，

9、对自动化产品的有关的控制知识有了深刻的认识。通过此次设计，一方面让我认识到自己的不足，发现了学习中的错误之处；另一方面又积累丰富的知识，吸取别人好的方法和经验，增强对复杂问题的解决能力，摸索出一套解决综合问题的方法，为自己以后的工作和学习打下坚实的基础。再一方面也加强了我和老师的交流，认识到老师知识的渊博度。因为理论知识学的不牢固，在设计遇到了不少问题，如：遗忘以前学过的专业基础知识。通过理论与实际的结合，进一步提高观察、分析和解决问题的实际工作能力，以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。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

10、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他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，为今后的学习和工作过程打下基础。经过这次的努力，使我顺利的完成了此次课程设计。这份课程设计既是对这学期所学知识的总结，又是自己知识的积累，也大大加深了对可编程控制器技术的了解。课程设计中既动脑又动手，是一个理论与实际结合的过程。仅仅有理论是不够的，更重要的是实际的，是我们所设计的实物，具有设计合理，经济实用的优点。这就需要我们设计者考虑问题是要仔细、周密，不能有丝毫的大意。对设计方案的优越化，也需要我们综合各方面的因素考虑，尤其是实际。再次向

11、教育指导我的老师及同学表示诚挚的感谢！鉴于本人所学知识有限，经验不足，又是初次研究这种复杂的设计，在此过程中难免存在一些错误和不足之处，恳请老师给予批评和指正此次设计是在吴君晓、张智先老师的悉心指导下完成的。老师为设计课题的研究提出了许多指导性的意见，为课程设计的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。张智先、吴君晓老师的严谨治学、不断探索的科研作风，敏锐深邃的学术洞察力，孜孜不倦的敬业精神，给我留下了深刻的印象，使我受益良多。在本文结束之际，特向我敬爱的老师致以最崇高的敬礼和深深的感谢！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

12、常初. S7-300/400 PLC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 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步将设定好的行、列以一定几何关系保存 VW14传送给vw23，vw16乘以2传送给vw25，Vw14，vw16Vw23，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，C0M1.0=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

13、数I0.7=1，C0=1，C2M3.0=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=1M5.0=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=1M3.1=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2SC0=1,C2=2M1.5=1，T37=0第8步T37计时两秒叉车开始后退C0=1,C2=2，T37=1M4.1=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=1M1.1=1，Q

14、0.1=1第10步列计数器C1值等于VW23的值，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,C2VW25，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=VW25M5.1=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=1T38计时开始第13步两秒计时时间到，叉车开始下移T38=1M2.0=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=1M4.1=1，Q0.4=1第15步叉车

15、退至后极限，开始下移C0=VW23,C2VW27,I0.4=1，M2.1=1,Q0.2=1第16步移至下极限开始左移I0.2=1，C2VW27M0.3=1,Q0.0=1第17步移至左极限，入库过程结束I0.2=1，I0.0=1，C2VW27M6.5=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步将设定好的行、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vw35Vw14，vw16Vw18，vw35，vw37第3步从左极限直接右移至给定列C0VW23,C2VW35M1.2=1，Q0.1=1第4步右移至

16、给定列，即C0=VW23，开始上移C0=VW23,C2VW35M3.3=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=VW35M5.2=1.Q0.5=1第6步前移至极限，上移C0=VW23,C2=VW35，I0.5=1M3.4=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=VW37T39开始计时第8步T39两秒计时完毕，开始后退C0=VW23,C2=VW37，T39=1M4.2=1，Q0.4=1第9步后移至极限，开始下降C0=VW23,C2W37,I0.4=1M2.3=1,Q0.2=1第10步下

17、降至极限开始左移C2W37,I0.2=1M0.4=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,C22M3.5=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=2M5.3=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=1T40开始计时第14步T40两秒计时完成，开始下移C0=VW18,C2=2，T40=1M2.4=1，Q0.2=1第15步下移至下遮光片位置开始后退C0=VW18,C2=3M4.3=1，Q0.4=1第16步后退至极限开始下移C0=VW18,C2=3，I0.4=1M2.5=1，Q0.2=1第17步下移至极限开始左移C0=VW18,C2=3，I0.2=1M0.5=1，Q0.0=1第18步左移至极限，出库完成C0=VW18,C2=3，I0.0=1M6.5=1