2022年自动化立体仓库 .pdf

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1、1 课 程 设 计 说 明 书名称自动化立体仓库PLC 控制院系机械工程学院班级机电 0901 班学号 50 姓名丁超指 导 老 师谭季秋吴晨曦2012 年 06 月 09 日 至 2012 年 06 月 22 日共 2 周名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 36 页 - - - - - - - - - 2 湖 南 工 程 学 院课 程 设 计 任 务 书设计题目：自动化立体仓库PLC控制姓名丁超 系别机械工程专业机械电子工程班级 09 级 学号 50 指导老

2、师吴晨曦谭季秋教研室主任陈小异一、设计要求及任务1.设计要求(1) 确定自动化立体仓库的设计方案，设计一个12 仓位的立体仓库，仓位库体有四层十二个仓位组成，其中0 号位为停车起始位置，1 到 12 号分别为停车位。(2) 立体仓库系统硬件设计，控制器采用可编程控制器；设计PLC硬件电路图及元器件选型配置。(3) 对自动化立体仓库控制系统的软件设计，包括程序流程图以及PLC程序设计，其中包括手动控制和自动控制、取货物、送货物等程序。(4) 立体仓库系统具有自动和手动工作方式，有必要的连锁保护。2.设计任务(1) 绘制工作流程框图或顺序功能图；(2) 绘制 PLC的硬件接线图；(3) 相关元器件

3、的计算与选型，制定元器件明细表；(4) 编写全程序梯形图或指令表，并通过调试；(5) 编写设计说明书。二、进度安排及完成时间1.设计时间：两周， 2012 年 06 月 09 日至 2012年 06 月 22 日。2.进度安排第 18 周：布置设计任务， 查阅资料，熟悉设计要求及任务， 软硬件设计。第 19 周：调试程序，整理资料，撰写设计说明书，答辩，交设计作业。（打印及电子文档 ) 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 36 页 - - - - - - -

4、 - - 1 目录第1 章绪 论 2 1. 1 引 言 2 1. 2 特 点及其 研发 意义 2 1. 3 现 有自动 化 立体 仓 库 的 优 越 性 3 1.4自动化仓库的设计步骤3 第 2 章自动化仓库机械部分设计方案5 2. 1 引 言 5 2.2 立体仓库总体规划方案5 2.3 货架设计方案6 2. 4 堆 垛 机结 构 设计 方案 7 第 3 章系 统 硬 件设 计 13 3. 1 PLC 的 选型 13 3. 2 微 动开关 的 选择 13 3. 3 限 位开关 的 选择 14 3. 4 开 关按键 的 选择 15 3.5 PL C 输入输 出分配表 16 3.6 元 器件清单

5、17 3.7 PLC电气接线图18 第 4 章系 统软 件设 计 20 4.1 系统控制流程图设计20 4.2系统程序设计21 第 5 章系 统调 试 24 总 结 2 5 参 考文 献 26 附录名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 36 页 - - - - - - - - - 2 第 1 章绪论1.1 引言当前世界经济发展的两大趋势是全球化和市场化。集扮流、信息流和资金流于一身的物流配送中心， 在全球化和市场化的时代里， 进一步促进了世界经济与贸易的发展。代

6、表21世纪国林物流先进技术的物流配送中心的特征是自动化、计算机化、信息化、两络化、智笼化、柔性化、电子商务化、标准化和社会化。自动化立体仓库在现代化的物流配送中心中起到了重大的作用，可以说没有自动化立体仓库就没有现代化的物流系统。在全球化和市场化的国际经济活动中，流通是联系生产和消费的纽带。只有通过商品流通才能体现出商品的价值及其使用价值，流通是国民经济运行的大动脉。自动化立体仓库加速了商品流通，减少了商品损坏，降低了流通成本，节约了土地面积、人力和财力。此外，它还提高了库存周转率、 经营灵活性和工作效率。 它以最快速度、 最低价格和最佳服务来满足用户需求，从而获得最大利益。我国加入 WTO

7、之后，加速了工业化和现代化的建设物流配送中心和自动化立体仓库的需求量越来越大它必将为国民经济的腾飞做出巨大的贡献。基于这一现状提出了本课题。自动化立体仓库由计算机控制系统、高层货架、堆垛机、输送机一和周边机械等构成，它是现代化物流配送中心的关键设备系统。1.2 特点及其研发意义物流系统中的自动化立体仓为又称立库、高层货架仓库、 自动仓储要 SA/RS ，是以高层立体货架 （托盘系统） 储存物资， 用电子计算机控制管理和自动控制堆垛运输车进行存取作业的仓库。仓库的功能从单纯地进行物资的储存保管，发展到担负物资的接受、分类、计量、包装、分拣、配送、存档等多种功能，实现高效率物流和大容量存储，以满足

8、现代化生产和商品流通的需要。近年来，我国为了发展经济，各地都在大力发展交通，海、路、空并举，进行大规模的基本项目的投资建设，成为现代化经济发展建设的主旋律。而交通事业发展的最终目的， 就是使物资能够迅速流通， 促进经济的发展。 在现代社会中，物资流通领域的供应链在信息、网络的冲击下发生了各个交通枢纽上的结点，仓名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 36 页 - - - - - - - - - 3 储设备的发展必须紧跟时代的步伐，为满足现代社会的商品需求、管理与流

9、通，必须加快仓储设备的发展。 因此，未来仓储物流设备的发展必将成为我国经济发展的一个重要增长点。 到目前，我国立体仓库数量以有相当大的规模，由于其具有很高的空间利用率， 很强的入出库能力， 采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等待点， 已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，越来越受到企业的重视。 立体仓库应用范围很厂， 几乎遍布所有行业。 在我国，采用立体仓库的主要行业有机械、冶金、化工、航宅航天、电子、医药、食品加工、烟草、印刷、配送中心、机场和港口等。基于上述原因，本课题就立体仓库设计的理论和主要技术进行较系统的研究。作为大学生， 自动化仓库的功能及开发， 培养我们的实际动

10、手操作能力和应用知识解决问题的能力， 接触世界前沿的自动化控制技术， 提高我们的综合素质。机械运动模型蕴藏着较高的软件技术含量，可以进行综合性的专业训练， 不但能进行专业知识的学习，还能培养我们的创新思维。1.3 现有自动化立体仓库的优越性首先，从自动化立体仓库的基本优势上看：(1) 科学储备，提高物料调节水平。(2) 有效地衔接生产，加快物资周转，降低成本。(3) 为企业的生产指挥和决策提供有效的依据。其次，从自动化立体仓库的社会效益和经济效益方面说明： (1)由于使用高层货架存储货物，存储区可以大幅度地向高空发展，充分利用仓库地面和空间，因此节省了库存占地面积，提高了空间利用率。 (2)自

11、动存取，使用机械和自动化设备，运行和处理速度快，提高了劳动生产率，降低操作人员的劳动强度。 同时，能方便地纳入企业的物流系统，使企业物流更趋合理化。 (3)自动化仓库的信息系统可以与企业的生产信息系统联网，实现企业信息管理的自动化。 同时，由于使用自动化仓库， 促进企业的科学管理， 减少了浪费，保证均衡生产，从而也提高了操作人员素质和管理人员的水平。(4) 自动化立体库对于提升企业形象，具有巨大的社会经济效益。1.4 自动化立体仓库的设计程序仓库设计的顺序图见下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -

12、- - - - - - 第 5 页，共 36 页 - - - - - - - - - 4 020406080100第一季度第三季度东部西部北部名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 36 页 - - - - - - - - - 5 第 2 章自动化仓库机械部分设计方案2.1 引言机电一体化机械系统要求精度高、运动平稳、 工作可靠， 具有良好的伺服性能，从而要求传动机构满足以下几个方面的要求: 转动惯量小， 以减小机械负载，避免对系统造成不良影响； 刚度大，有利于减

13、小动力损失， 提高固有频率， 增加闭环伺服系统的稳定性 : 阻尼合适。机械部分主要包括电动机的选择及减速机构选择、传动链选择、导轨设计、货架、轴的设计、链轮设计、车轮设计、支撑链机构、连杆设计。本章通过对内部货架和堆垛机的设计分析，合理选用了货架系统以及堆垛机的运行、存取、传动、控制系统，通过分析比较确定出了整套装置的设计方案。2.2 立体仓库总体规划方案本文设计的堆垛机结构系统由于任务区分关系，本文主要考虑三部分，一是货架系统， 目的是创造一个固态环境， 为研究堆垛机及测试定位寻址提供基础条件；二是堆垛机系统， 目的是采用精简的安装系统、合理运行方式， 模拟现实运送存取货物， 三是堆垛机控制

14、系统， 采用单片机控制系统， 包括上位机、 传感器、键盘等。自动化立体仓库设计步骤如下图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 36 页 - - - - - - - - - 6 2.3货架设计方案2.3.1 货架结构尺寸由图 2 一3所示， n列、m 层货架的主要尺寸：毫米1、宽度 B=2e b2+b1+b3 ，其中 e为支柱宽度。 2 、货架横向长度为：列数 n货格长度 A，其中货格长度 A=al+a2+a3+2e。 3 、货架顶层的高度 Hl，取决于堆垛机是否

15、为载人搭乘型。非搭乘型的Hl为1.2米，搭乘型的 Hl为2.2 米；货架第一层距离地面的高度H2 一般为 0.5 米，由堆垛机和轨道的高度决定。本课题取Hl为200mm ，H2 为500mm 。 4 、货架的总高度 H 为：当层数为偶数时； H=Hl+H2+0.5mh3+( 0.5m-1)h5，其中h3为无水平拉杆的货格高度，b5为有水平拉杆的货格高度，m 为货架的层数。当层数为奇数时： H= Hl+H2+0.5m(h3+h5）。货架总共 4层、3列，采用尺寸 450 x400 x450；托盘尺寸 450 x300mm ；每一货格左右留 50mm 间隙。采用数据如下： e=50mm 、al=3

16、00mm 、a2a375mm 、Hl=2O0mm 、H2=500mm、h1=300mm 、h2=50、h4=100、bl=300、b2=100、b3=50。综上货架参数如下：总高H= HI+H2+4x(hl+h2 h4)+4e=200+500+4x450+4x50=2700mm 总宽B=2xe+bl+b2+b3=100+400=500mm 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 36 页 - - - - - - - - - 7 总长L=(al+a2 a3）x3+4

17、xe=450 x3+4x50=1550mm 2.3.2 货架材料根据这里的高度 （低于 20m ）和适用场合选用钢结构， 其优点是构件尺寸小，仓库利用率高，制作方便，安装建设周期短。2.3.3 立体仓库设计参数如下 ：立体仓表 2.1 立体仓库具体参数出/ 入货柜台最重物品20Kg 每个仓位的高度450mm 仓位的上下距离50mm 仓位的平行距50mm 可编程控制器（ PLC ）电源24V DC 堆垛机电源220V AC,50Hz 2.4 堆垛机结构设计方案2.4.1 堆垛机采用低层型，下部驱动式，因为货架高度总高H=5900mm6000mm,所以选用桅杆式的。结构图：名师资料总结 - - -

18、精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 36 页 - - - - - - - - - 8 2.4.2 步进电机的选型步进电机是数字控制系统中的执行电动机，当系统将一个电脉冲信号加到步进电机定子绕组时， 转子就转一步， 当电脉冲按某一相序加到电动机时，转子沿某一方向转动的步数等于电脉冲个数。因此，改变输入脉冲的数目就能控制步进电动机转子机械位移的大小； 改变输入脉冲的通电相序， 就能控制步进电动机转子机械位移的方向，实现位置的控制。当电脉冲按某一相序连续加到步进电动机时，转子以正比于电脉冲

19、频率的转速沿某一方向旋转。 因此，改变电脉冲的频率大小和通电相序，就能控制步进电动机的转速和转向， 实现宽广范围内速度的无级平滑控制。步进电动机的这种控制功能，是其它电动机无法替代的。 步进电动机可分为磁阻式、 永磁式和混合式，步进电动机的相数可分为： 单相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多种。增加相数能提高步进电动机的性能，但电动机的结构和驱动电源就会复杂，成本就会增加，应按需要合理选用。与交直流电动机不同，仅仅接上供电电源，步进电机不会运行的。为了驱动步进电动机， 必须由一个决定电动机速度和旋转角度的脉冲发生器（在该立体仓库控制系统中采用PLC作脉冲发生器进行位置控制） 、一个使电动

20、机绕组电流按规定次序通断的脉冲分配器、 一个保证电动机正常运行的功率放大器，以及一个直流功率电源等组成一个驱动系统，如下图所示：图 3.1 步进电机驱动系统的组成在选择步进电动机时首先考虑的是步进电动机的类型选择，其次才是具体的品种选择， 在该立体仓库控制系统中要求步进电动机电压低、电流小、 有定位转矩和使用螺栓机构的定位装置，确定步进电动机采用2 相 8 拍混合式步进电机；在进行步进电动机的品种选择时，要综合考虑速比i 、轴向力 F、负载转矩 Tl、额定转矩 Tn 和运行频率 fy ，以确定步进电机的具体规格和控制装置。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -

21、 - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 36 页 - - - - - - - - - 9 由于我们使用螺栓机构的定位装置，已知条件和要求条件为：移动部分总重 M=25kg 外力 Fa=4kgcm 磨擦系数=0.04 螺栓机构的效率=0. 9 螺栓轴径 DB=1.2cm 螺栓长 LB =42cm 螺距 P=3mm 分辨率 L=0.01mm 移动距离=0.0075mm/ 步速度 V=2mmin 计算：设拟选用 2 相、1.8步距角的 HB型电动机速比(设使用直接驱动方式 ) i=mb/(360 L)=21.8(360 0.01)=1 轴

22、向力F=Fa+ M=4+0.04 25=5kgcm 负载转矩Tl=FP(2 )+( 0F0P)/2 =50.3(2 3.140.9)+ (0.31.67 0.3)/(2 3.14)=0.289kgcm 螺栓的惯量JB=（LBDB4）/32 =（3.147.910-3421.24）/32 =0.0675kgcm2移动体的惯量Jt=M (P/ 2)2=25 （0.3/6.28 ）2=0.0571 kg cm2负载惯量为JL=JB+Jt名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11

23、页，共 36 页 - - - - - - - - - 10 =0.0675+0.00571 =0.1246kgcm2 根据以上计算可以初步选定步进电动机，其惯量为JM =0.03 kg cm2，空载起动频率 fs=3000H 。由要求的速度可求出运行的频率：f=VL=2000(600.01)=3333HZ可知需要加减速的驱动方式。齿轮比： G= 360/bL=0.0075 360/ (1.80.01)=150换算到电机轴的负载转矩为T=G L( Tl+F)/ 2 =1500.01(0.289+5)/(6.280.9) =1.40 kg cm 对首次设计的装置来讲，所选用的电动机通常留有23 倍

24、的余量，所以电机转矩 TN=3T=3 1.40=4.2 kg cm =0.41NM 根据以上的计算，在该立体仓库控制系统中的步进电动机采用北京斯达特机电科技发展有限公司生产的2 相 8 拍混合式步进电机，它的主要特点：体积小，具有较高的起动和运行频率，有定位转矩等优点。型号：42BYGHl01 。表 3.1 步进电机的电气技术数据2.4.2 步进电机驱动器的选择步进电机的运行要有一电子装置进行驱动，这种装置就是步进电机驱动器，它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，或者说：控制系统每发一个脉冲信号， 通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。所有

25、型号驱动器的输入信号都相同，共有三路信号， 它们是：步进脉冲信号CP 、方向电平信号 DIR、脱机信号 FREE( 此端为低电平有效，这时电机处于无力矩状态；此端为高电平或悬空不接时，此功能无效，电机可正常运行)。它们在驱动器内部的接口电路都相同，见下图。OPTO 端为三路信号的公共端，三路输电机型号相数步距角相电流驱动电压额定转矩重量42BYGH101 2 1.801.7A DC24V 0.44NM 0.24kg 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 36

26、页 - - - - - - - - - 11 入信号在驱动器内部接成共阳方式，所以 OPTO 端须接外部系统的VCC ，如果 VCC是+5V则可直接接入；如果VCC 不是 +5V则须外部另加限流电阻R ，保证给驱动器内部光耦提供 8-1 5mA的驱动电流，参见图3-4 和图 3-5 。在该立体仓库中由于 FP0提供的电平为 24V，而输入部分的电平为5V，所以须外部另加1.8K 的限流电阻 R 。图 3.2 输入信号接口电路图 3.3 外接限流电阻 R 所以我采用 SH系列步进电动机驱动器，型号为SH-2H057 。主要由电源输入部分、信号输入部分、输出部分组成。SH-2H057步进电动机驱动

27、器采用铸铝结构，此种结构主要用于小功率驱动器, 这种结构为封闭的超小型结构，本身不带风机，其外壳即为散热体， 所以使用时要将其固定在较厚、较大的金属板上或较厚的机柜内， 接触面之间要涂上导热硅脂， 在其旁边加一个风机也是一种较好的散热办法。（1）此步进电机驱动器的电气技术数据为：表 3.2 步进电机驱动器的电气技术数据驱动器型号相数类别细分数通过拨位开关设定最大相电流开关设定工作电源SH-2H057 二相或四相混合式二相八拍3.0A 一组直流DC(24V-40V) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -

28、 - - - - - - 第 13 页，共 36 页 - - - - - - - - - 12 （2）步进电机驱动器接线示意图见下图图 3.4 步进电机驱动器接线示意图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 36 页 - - - - - - - - - 13 第 3 章系统硬件设计3.1 PLC 的选型：（1）PLC的类型FX2N系列可编程控制器主机分为16、24、32、64、80、128 点六档，还有各种输入和输出扩展单元， 这样在增加 I/O 点数时，不必改

29、变机型， 可以通过扩展模块实现， 降低了经济投入。 根据本课题的设计控制要求，现估算本系统所需要用到的 I/O 点数共 56 个，及输入 38 个，输出 18 个。所选 PLC必须要留有一定的余地，结合实际情况，选择所选I/O 点为 80 点。因此，我所选型号为FX2N-80MR 。（2）经济性的考虑选择 PLC时，应考虑性能价格比。 考虑经济性时， 应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。输入输出点数对价格有直接影响。当点数增加到某一数值后， 相应的存储器容量相应增加， 因此，点数的增加对 CPU选用、存储器容量、 控制功能范围等选择都有影

30、响。 在估算和选用时应充分考虑， 使整个控制系统有较合理的性能价格比。本课题所设计的立体仓库属于小型控制系统，结合经济性的考虑因此选择整体型 PLC 。根据我组设计的立体仓库其输入点数为38点、输出电数为 18 点，所以选择三菱 FX2N-80MR 。3.2 微动开关的选择微动开关是一种施压促动的快速转换开关，因为其开关的触点间距比较小，故名微动开关，又叫灵敏开关。电气文字符号为： SM 。微动开关的工作原理：外机械力通过元件（按销、按钮、杠杆、滚轮等）将力作用于动作弹簧片上，当动作簧片位移到临界点时产生瞬时动作，使动作簧片末端的动触点与定触点快速接通或断开。当传动元件上的作用力移去后，动作簧

31、片产生反向动作力，当传动元件反向行程达到簧片的动作临界点后，瞬时完成反向动作。微动开关的触点间距小、动作行程短、按动力小、通断迅速。其动触点的动作速度与传动元件动作速度无关。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 36 页 - - - - - - - - - 14 在该立体仓库控制系统中共有13 个仓位（四层十二个仓位加0 号仓位）分别采用 13 只微动开关作为货物检测， 当有货物时相应开关动作， 其信号对应 PLC的输入点是 X21-X34，0 号仓位的输入点

32、是X37。根据设计要求，我选择KW10系列的 KW10-01型号。原理图如下：图 3.5 微动开关原理图3.3 限位开关选择限位开关又称行程开关，可以安装在相对静止的物体（如固定架、门框等，简称静物）上或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上。当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机。限位开关分工作限位开关和极限限位开关，工作限位开关是用来给出机构动作到位信号的。 极限限位开关是防止机构动作超出设计范围而发生事故的。工作限位开关安装在机构需要改变工况的位置，开关动作后， 给出信号， 进行别的相关动作。极限限位开关

33、安装在机构动作的最远端，用来保护机构动作过大出现机构损坏。在本设计中用到了两个限位开关，及下限位SQ1 ，后限位 SQ2 ，用来控制堆垛机的返回和防止堆垛机超出范围。由于本设计的堆垛机受载不大，所以，可以选用由欧姆龙公司生产的D4CC 小型限位开关。此限位开关为滚珠摇杆型。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 36 页 - - - - - - - - - 15 结构原理图如下：图 3.6 限位开关的结构图3.4 开关按键的选择开关按键按钮主要安装在控制面板上，

34、是操作人员能够够好的操作系统，更容易实现人机对话。本系统设计中，总共用到了23 个按键来控制系统运行。其中 SB11-SB22分别控制 12-1 号仓位选择键，由于系统要求在选择仓位时，对应的指示灯点亮，所以，我们要选择带LED灯的按钮。所以可以选择由韩国KOINO （建兴）公司所生产的带灯按钮，型号KH2204EB-2 220VAC 。还有启动按钮 1 个，控制堆垛机前进、后退、上升、下降运动，伸叉伸出和收回动作的按钮 6 个，控制送货和取货按钮各一个，这 9 个按钮都不用自锁， 只需要点动即可，没有很高的要求，从经济方面考虑，我们还是可以选择由韩国KOINO （建兴）公司所生产的点动按钮，

35、型号KH2022EB 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 36 页 - - - - - - - - - 16 手动/ 自动的档位控制开关，可以选择由长信生产的万能转换开关，型号LW12 。急停按钮我在本系统中采用旋钮式，需要急停时， 直接按下断开系统， 恢复时旋动开关，所以可以选择由韩国KOINO （建兴）公司所生产的急停旋转复位开关，型号 KPB25ER,30ER。3.5 PLC 输入输出分配表根据本课题 PLC输入输出的控制要求，得出PLC输入输出 I

36、/O 分配，如表3-4 所示。输入输出元件端子名称元件端子名称元件端子名称SB0 X0 启动- X24 4 号仓位检测- Y0 前进SB2 X1 手动/ 自动- X25 5 号仓位检测- Y1 后退SB24 X2 取货- X26 6 号仓位检测- Y2 上升SB23 X3 送货- X27 7 号仓位检测- Y3 下降SB1 X4 急停- X30 8 号仓位检测- Y4 伸叉SB22 X5 1 号仓位键- X31 9 号仓位检测- Y5 收叉SB21 X6 2 号仓位键- X32 10 号仓位检测LED1 Y11 显示 1 号仓位SB20 X7 3 号仓位键- X33 11 号仓位检测LED2

37、Y12 显示 2 号仓位SB19 X10 4 号仓位键X34 12 号仓位检测LED3 Y13 显示 3 号仓位SB18 X11 5 号仓位键SQ1 X35 下限位开关LED4 Y14 显示 4 号仓位SB17 X12 6 号仓位键SQ2 X36 后限位开关LED5 Y15 显示 5 号仓位SB16 X13 7 号仓位键- X37 0 号仓位检测LED6 Y16 显示 6 号仓位SB15 X14 8 号仓位键SB7 X40 前进LED7 Y17 显示 7 号仓位SB14 X15 9 号仓位键SB6 X41 上升LED8 Y20 显示 8 号仓位SB13 X16 10 号仓位键SB5 X42 下

38、降LED9 Y21 显示 9 号仓位SB12 X17 11 号仓位键SB4 X43 后退LED10 Y22 显示 10 号仓位SB11 X20 12 号仓位键SB3 X44 伸叉LED11 Y23 显示 11 号仓位- X21 1 号仓位检测SB8 X45 收叉LED12 Y24 显示 12 号仓位名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 36 页 - - - - - - - - - 17 表 3.3 PLC 输入输出 I/O 分配3.6 元器件清单表 3.4 系

39、统元件清单如下：名称代号符号个数规格型号可编程控制器PLC 1 FX2N-80MR 步进电机M 3 42BYGHl01 步进电机驱动器3 SH-2H057 微动开关SM 13 KW10-01 限位开关SQ 2 D4CC 带灯按钮SB 12 KH2204EB-2 220VAC 转换按钮SB 1 LW12 急停按钮SB 1 KPB25ER,30ER 点动按钮SB 9 KH2022EB - X22 2 号仓位检测- X23 3 号仓位检测名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19

40、 页，共 36 页 - - - - - - - - - 18 3.7PLC 电气接线图：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 36 页 - - - - - - - - - 19 图 3.7 电气接线图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 36 页 - - - - - - - - - 20 第 4 章 系统软件设计4.1 系统控

41、制流程图设计系统控制流程图如下：图 4.1 系统流程图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 36 页 - - - - - - - - - 21 4.2 系统程序设计根据系统流程图，我们可以设计此立体仓库的程序。（1） 控制方式的选择，我用两个主控程序分别把手动和自动区分开，由X001的一对常开常闭互锁， 下图中，主控 M100为自动控制， 主控 M200为手动控制。（2） 堆垛机的定位程序，利用行列的扫描方法，准确的定位仓位。M0 、M1 、M2分别代表定位第

42、一列、第二列、第三列；C0 、C1 、C2分别代表步进电机步进到所需列的步数。 M3 、M4 、M5 、M6分别代表定位第一行、第二行、第三行、第四行；C3 、C4 、C5、C6分别代表步进电机步进到所需行的步数。下图为第一列和第一行的扫描。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 36 页 - - - - - - - - - 22 （3） 送货和取货送货的互锁程序设计，下图中 X37为 0 号仓位检测开关， 有货时闭合状态，无货时断开状态，M50 、M60分别为

43、检测仓位有、无货标志，X2 为取货， X3 为送货，取货和送货不能同时按通，当仓库有货，0 号仓位无货时，取货可以按通， 当仓库无货， 0 号仓位有货时， 送货可以按通。（4） 伸叉动作程序， M31 、M30分别为堆垛机的行列到达标志，当两者都得电时，说明已经到达指定仓位，伸叉动作。M10为伸叉伸出到位标志，到位后停留 1.5 秒再收叉。 M11为伸叉伸出标志， M12为伸叉收回标志。（5） 堆垛机返回程序，伸叉收回到位后驱使堆垛机的返回的标志C10 ，堆垛机自动下降到下限位， X35闭合后驱使堆垛机后退返回至0 号仓位，直至压下后限位 X36。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -

44、- - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 36 页 - - - - - - - - - 23 （6） 每次只能按下一个仓位键，其余11 个仓位不能按动。下图为按一号仓位键，显一号仓位（7） 手动程序的设计，手动部分的设计比较简单，直接用标志位M20 、M21 、M22 、M23 、M24 、M25分别标志前进、上升、下降、后退、伸叉、收叉。前进和后退互锁，上升和下降互锁，伸叉和收叉互锁，伸叉动作时，堆垛机不能运动。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - -

45、 - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 36 页 - - - - - - - - - 24 第 5 章 系统调试系统硬件和软件都设计好之后，接下来的就是系统调试了， 但是我们这里条件有限，所以我们只能进行软件的调试。我们所用到的是FX2N PLC 实验平台来调试，由于本实验平台接口数有限， 而我们设计的自动化立体仓库接口数多余此平台，所以我们只用接上部分接口进行调试即可。我们只用两个仓位检测， 两个仓位选择按键进行调试。我们按照设计的I/0 口对应平台上的接口一一接上之后，按照运行步骤一步步调试， 对程序进行一步步监控。刚开始时，总有些小问题存在，后来通过

46、大家的努力，慢慢对程序进行修改，边修改边调试，最后，我们顺利的调试成功。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 36 页 - - - - - - - - - 25 总结两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情， 又如何完成一件事情。 在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课

47、程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会， 从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计， 学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。通过这次自动化仓库设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了机械设计，PLC等课程所学的内容，掌握自动化仓库设计的方法和步骤，怎样确定工艺方案， 提高了计算能力，绘图能力， 熟悉了规范和标准， 同时各科相关的课程都有了全面的复习，独

48、立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、 突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我们的谭老师， 老师严谨细致、 一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样； 老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次课程设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。 而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持， 让我感受到同学的友谊。由于本人的设计能力有限， 在设计过程中难免出现错误， 恳请老师们多

49、多指教, 我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 36 页 - - - - - - - - - 26 参考文献1 汤自春主编 . PLC 原理及应用技术 M. 高等教育出版社 , 2006 2 吴明亮、蔡夕忠主编 . 可编程控制器实训教程 M. 化学工业出版社 , 2005 3 贾德胜等编著 . PLC 应用开发实用自程序 M. 人民邮电出版社 , 2006 4 严盈富主编 . PLC 入门M. 人民邮电出版社 ,

50、 2005 5 孙政顺、曹京生主编 . PLC 技术 M. 高等教育出版社 , 2005 6 周伯英主编 . 工业机器人设计 M. 机械工业出版社， 1995.6. 7 龚振帮编主编 . 机器人机械设计 M. 电子工业出版社， 1995. 8 成大光编 . 机械设计图册（） M. 化学工业出版社， 1999. 9 何存兴编 . 液压传动与气压传动 M. 华工科技大学出版社， 2000 10 沈鸿主编 . 机械工程手册 (10)M.机械工业出版社， 2005 11 马振福主编 . 液压与气动传动 M 机械工业出版社， 2006 12 余雷声编著电气控制与PLC应用北京：机械工业出版社，1996