自动化仓库PLC课程设计(共16页).doc

《自动化仓库PLC课程设计(共16页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动化仓库PLC课程设计(共16页).doc（17页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上天津职业技术师范大学PLC课程设计设计说明书设计题目:自动化仓库系统的PLC控制机械工程学院机械维修及检测技术教育专业 机检0811班 设计者：刘达 李佳林 田东阁 樊歆 陆吕炳 刘鑫 王安新 指导教师：邓三鹏教授2011年01月5日目 录1. 课程设计任务书2. 自动化仓库系统简介3. 自动化仓库的控制要求4. 步进电动机简介5. PLC的脉冲输出指“FNC57（PLSY）”6. 电磁阀对直线气缸动作换向的控制7. 编程思路8. 自动化仓库系统的PLCI/O分配与接线9. PLC程序的编写10. 参考文献11. 心得体会天津职业技术师范大学课 程 设 计 任 务 书

2、机械工程学院 机检0811班 课程设计题目：自动化仓库系统的PLC控制一、 课程设计工作日 自2011年1月3日至2011年1月7日二、同组同学：刘达 李佳林 田东阁 樊歆 陆吕炳 刘鑫 王安新 三、课程设计任务要求：1.自动化仓库系统简介自动化仓库系统是现代物流仓储业的一种常用设备。它能自动将货物进行分仓存储，会集货物标签识别、货物分类进仓、货物出仓、货物传送等各子系统，用PLC作控制，并通过工业通信网络形成一个功能齐全的大型自动化储运设备，在物流仓管、港口码头、大型企业发挥极为重要的作用。2.自动化仓库控制要求（1）自动仓库工作流程（2）货物运送与分仓控制（3）货物到货与进仓控制（4）系统

3、控制与停止控制3.设计任务1）根据控制要求，进行霓虹灯的PLC I/O分配接线。2）根据控制要求，编制机床控制PLC应用程序，有条件可以利用模拟开关板调试程序，模拟运行。3）编写设计说明书，内容包括：设计过程和有关说明。自动仓库系统的插入孔接线图。PLC控制程序（梯形图和指令表）。PLC的脉冲输出指令。电磁阀对直线气缸作换向的控制。参考资料、参考书及参考手册。其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调制过程、遇到的问题及解决方法、对课程设置的认识和建议等。二自动化仓库系统简介自动化仓库系统是现代物流仓储业的一种常用设备。它能自动将货物进行分仓存储，会集货物标签识别、货物分类进仓、货物出仓、货

4、物传送等各子系统，用PLC作控制，并通过工业通信网络形成一个功能齐全的大型自动化储运设备，在物流仓管、港口码头、大型企业发挥极为重要的作用。图1-1所示为TVT90系列PLC实训设备的自动化仓库实训模块。它由步进电动机带动的电缸、有电磁阀控制的直线气缸和6各带传感器的仓位等元件组成，工作任务是实现货物进货后的自动进仓。自动化仓库系统实训模块中各部分元件说明。（1）气动装置1）电磁阀Y1：驱动气缸将货物推下移动电缸的移动平台。2）电磁阀Y2：驱动气缸将电缸载货平台上的货物推进货仓。（2）电缸装置1）步进电动机与驱动器:步进电动机通过驱动电缸的精密螺杆来带动载货平台移动；步进电动机有专用的驱动器驱

5、动。）载货平台：负责将货物运送至各货仓，并通过平台上的气缸动作将货物推下货仓，平台上有负责货物到位检测的传感器SQ9。）电缸限位传感器：电缸两头安装有限位传感器SQ8和SQ10，主要是防止电缸的载货平台过位移动造成电缸损坏或货物损失。 （）货仓装置实训模块中的货仓一共有个（号），每个货仓都装有货物到位检测传感器（SQ1SQ6）。（）开关实训模块中有一开关，用作自动化仓库系统的启动。三TVT90系列PLC实训设备的自动化仓库实训模块的控制要求（1）自动仓库工作流程 接通模块上的开关S，传感器SQ7发光，表示有货进仓，此时电磁阀动作，将物件推至电缸的载货平台。货物落到载货平台后，传感器SQ9动作，

6、表示检测到平台有货物，于是步进电动机起动，将平台上的货物送至号仓位进货位置。平台移动到位后，电磁阀Y2动作，气缸将货物推入号货仓。号货仓传感器SQ1动作，表示该货仓已有货物。载货平台出货后，平台会自动返回原点位置。停止后，若有或呜呜将再次启动。（）货物运送与分仓控制货物运送由步进电动机驱动电缸执行。步进电动机由脉冲驱动，设定两个相邻仓位的行程为1000步（脉冲），即货物运送到仓位的步数（脉冲数）是：号仓为1000；号仓为2000；号仓为3000；号仓为4000；号仓为5000；号仓为6000。货物进仓的顺序规定为：号仓号仓号仓号仓号仓号仓。全部仓库都有货后停止再运送货物。（）货物到货与进仓控制

7、货物到货过程由模块内部控制，过程是：开关接通SQ7指示灯发光SQ9指示灯发光，表示货物已经放到载货平台。开关接通后可断开，待货物进仓后平台回到右限位置（SQ8指示灯发光）时，可再拨动开关进货。如果开关一直置接通状态，则会不断重复进货、运货、进仓过程，直至个货仓都装货后才停止运行。货物进仓控制过程是：货物运送到位后，电磁阀Y2通电，气缸将货物推进仓（仓库检测传感器发光），货物进仓后，电磁阀Y2断电，气缸复位，步进电动机应返回原点，右限位置指示灯（SQ8）发光。（4）系统起动与停止控制 用按钮SB1控制系统启动，进货后，将系统启动，货物开始运送，直到满仓后停止运行。在系统进行中，可用SB2做停止控

8、制，系统停下后，需要用按钮SB3使系统回到原点，才能让能重新启动继续运行，直到满仓为止。四.步进电动机简介步进电动机是一种用输入脉冲信号驱动产生相应角位移的旋转电动机，也叫脉冲电动机。步进电动机可以通过高精度的角度控制来实现高精度的外移控制。步进电动机一般都用专用的驱动器驱动。步进电动机的控制方式示意图如图1-2所示。步进电动机正常运行时，其转动角度是与脉冲的个数成正比的。每发出一个脉冲，步进电动机就转一个角度（步进角）。连续加入脉冲时，步进电动机就可以连续转动。每一步的转角越小，步进电动机控制的准确度就越高。由于步进电动机是使用脉冲控制，每次触发一个脉冲，步进电动机只转动一个步进角，而每个步

9、进角的角度有很小，所以，在机器上使用步进电动机时，能使移动构件在指定目标位置高精度的定位。步进电动机运行有两个主要要素：一是根据运行距离确定需要的脉冲总数；二是根据运行速度确定驱动脉冲的频率。如用一台步进角为0.72的步进电动机直接带动滚珠丝杠上的工作台移动（见图1-3），已知滚珠丝杠转一圈时，工作台水平移动10。要求实现工作台以0.5s移动40，对此，可通过简单的计算确定所需脉冲数与运行频率。步进角为0.72的步进电动机转一圈需要360/0.72=500个脉冲驱动。那么要使工作台移动40，丝杠就要转4圈，即需要5004=2000个脉冲总数。如果我们要求工作台以0.5s 移动40，那么，步进电

10、动机驱动脉冲的频率f为2000脉冲/0.5s=4000Hz（未考虑电动机加减速过程的时间）。所以，要实现工作台在丝杠上以0.5s移动40，需要发出频率为4000Hz的脉冲2000个（未考虑其他影响运行的因素）。五.PLC的脉冲输出指令“FNC57 (PLSY)”在PLC控制的设备中，驱动步进电动机的脉冲可通过PLC的输出脉冲指令“FNC57(PLSY)”发出。该指令格式与运用如图1-4所示。指令“FNC57(PLSY)”输出的脉冲数会保存在以下的特殊数据寄存器中。D8140(低位)、D8141(高位)：保存Y0输出的脉冲总数。D8142(低位)、D8143(高位)：保存Y1输出的脉冲总数。D8

11、136(低位)、D8137高位)：保存Y0与Y1输出的脉冲总数。D8140寄存器的内容可用“MOV K0 D8140”执行清除。若32位用“DMOV”,其他寄存器内容清除可仿照执行。指令“FNC57 (PLSY)”脉冲发完后，指令执行标识M8029=ON。指令“FNC57 (PLSY)”可同时在Y0与Y1两个输出端使用，以获得2个独立的输出脉冲。注意：使用指令“FNC57 (PLSY)”指令时，Y0与Y1地址不能用于其他输出。 六.电磁阀对直线气缸动作换向的控制在自动仓库系统中，使用了电磁阀控制气缸推出货物。电磁阀与气缸都属气缸元件，气缸的活塞杆由高压气体驱动伸出或缩回（也有无活塞杆的气缸，此

12、处暂不介绍），气缸的进排气方向由电磁阀控制。气缸作为执行器之一，控制简单方便，工作可靠性较高，工作环境清洁，因此在自动化设备中应用很普遍。 自动仓库系统中推货用的气缸一般是直线双作用单杆气缸，控制气缸气路的电磁阀一般用二位五通单线圈控制电磁换向阀，他们的控制原理图如图1-5所示。当电磁阀线圈通电时，电磁阀气路如图1-5a所示，高压气体进入气缸左边将气缸活塞杆推出（推货）；当电磁阀线圈断电时，电磁阀气路转变为图1-6b所示，高压气体进入气缸右边，使气缸活塞杆缩回。 七.编程思路 （1）设定系统原点（工作起点） 送料平台在原位（右限位传感器SQ8指示灯发光）；电磁阀复位（Y1.Y2指示灯熄灭）；步

13、进电动机脉冲数清零。 （2）用脉冲控制指令“FNC57(PLSY)”驱动步进电动机 用指令“FNC57(PLSY)”驱动步进电动机，设定脉冲频率为1000Hz，脉冲数量由各仓位的位置确定，脉冲输出地址为Y0.由于平台卸货后要回到右限位，所以步进电动机要作方向控制驱动器DIR接点断开时正转（右移）.接通时反转（左移），实现卸货平台的往复运行。 （3）设定到各仓位的行程所需驱动脉冲数 为了与各仓位的指示灯相 对应，各仓位行程的脉冲数应作如下设定：一号仓位1000脉冲，2号仓位2000脉冲，3号仓位3000脉冲，4号仓位4000脉冲，5号仓位5000脉冲，6号仓位6000脉冲。可用D8140来对FN

14、C57清零，用M8029作FNC57执行完毕的控制。 （4）货物进仓顺序 由于模块内部已设定不能主动选仓，所以货物进仓按1.2.3.4.5.6进行，各仓全部装货后就会停止。 （5）系统的再次起动 由于模块已设定各仓满货后不能再装货，因此只能断电进行空仓。待系统断电后重新送电才可再次起动进货。八.自动仓库系统实训模块的PLC I/O分配与接线TVT90系列PLC实训装置的自动仓库系统实训模块PLC的I/O分配见表1-1输入端（I）输出端（O）外接元件输入继电器地址外接元件输出继电器地址常开按钮SB1（启动控制）X0CP(步进驱动器脉冲输出)Y0常开按钮SB2（停止控制）X1DIR(步进驱动器方向

15、控制)Y1常开按钮SB3（复位控制）X2电磁阀Y1Y2SQ7（进货口货物检测传感器）（由模块内置开关控制）X4电磁阀Y2Y3SQ8（电缸右限位传感器）X5步进电动机驱动器插接孔接线的说明：CP:脉冲输出通道；DIR：脉冲输出方向控制；OPTO：公共点（+24V）FREE：脱机电平（可悬空）SQ9（平台货物检测传感器）X6SQ10（电缸左限位传感器）X7SQ1（仓1货物检测传感器）X10SQ2（仓2货物检测传感器）X11SQ3（仓3货物检测传感器）X12SQ4（仓4货物检测传感器）X13SQ5（仓5货物检测传感器）X14SQ6（仓6货物检测传感器）X150VCOMTVT90系列PLC实训装置的自

16、动仓库系统实训模块的插入孔接线如图1-6所示。请按图1-6完成接线。九.PLC程序的编写（1） 编写程序一 自动仓库系统步进电动机的正转与反转的控制。1）自动仓库系统步进电动机的正转与反转控制参考程序（见图8-26）。2）图1-7所示程序的说明。图1-7所示程序主要是学习用脉冲输出指令“PLSY”驱动步进电动机的正转与反转运行（见程序中的第二十七行）。M2控制正转，M3控制反转，“PLSY”每次完成对步进电动机驱动，M8029就接通（见第三十八行），以实现正转与反转的切换。正转与反转的起动都有一个延时，以确保方向切换后重起动的可靠性。程序中步进电动机的运行脉冲数设为7000，即运行距离为电缸有

17、限位与左限位的距离。此脉冲数可改为6000、5000等，脉冲数每少1000，平台运行距离就少一个仓位。3）图1-7所示程序的执行与调试。按图8-26编写程序，转送到PLC执行，并进行程序调试，直到满足控制要求，即：步进电动机的正转与反转的控制指令表:0 LD X0 36 LD M3 1 DR M0 37 OUT M32 ANI X1 38 LD 80293 OUT M0 39 MPS4 LD X1 40 AND M25 ZRST M1 41 SET M20 M20 42 RST M210 ZRST Y0 43 MPP Y7 44 AND M315 LD M0 45 RST M116 AND X

18、5 46 RST M317 ANI M1 47 LD M20 18 ANI M3 48 OUT T1 19 SET M1 K2020 LD M1 51 LD T1 21 OUT T0 52 RST M20 K10 53 SET M324 LDP T0 54 END26 SET M227 LD M228 OR M329 PLSY K1000 K7000 Y0 送电后，右限位传感器（SQ8指示灯发光），按下起动按钮SB1，步进电动机正传运行，仓位指示灯从右向左逐一发光，一直到电缸左限位传感器（SQ10）指示灯发光后，步进电动机开始反转，仓位指示灯又从左向右逐一发光，一直到右限位传感器（SQ8）指示

19、灯发光后停止运行。 步进电动机停止运行后，可按按钮SB2对元件复位和清零，再按SB1 重新起动运行。但要注意，运行期间不要按SB2，否则运行停止后不能复位，也不能再次起动运行。（2）编写程序二 步进电动机按仓号顺序给每个仓位运货的控制。1）自动仓库系统步进电动机按仓号顺序给每个仓位运货的控制程序（见图1-8）2）图1-8所示程序的说明。为了将货物运行到各个仓位，步进电动机必须要按仓位顺序，在每个仓库与载货位置（SQ8）间往复运行一次。图1-8所示程序主要是解决这一问题。与图1-7所示程序比较，图1-8所示程序只是将脉冲输出指令“PLSY”的脉冲数改用数据寄存器D100（第47行），而D100的

20、数据在每次正转起动时以累加1000的方式输入（第35行），这样，步进电动机就以1000、2000、3000、7000的，脉冲进行往复运行，直到左限位传感器（SQ10）指示灯动作，M8=ON（第74行），电动机回到右限位就停止。3）图1-8所示程序的执行与调试。按图1-8编写程序，传送到PLC执行，并进行程序调试，直到满足控制要求，即： 通电后，右限位传感器（SQ8）指示灯发光，按下起动按钮SB1，步进电动机起动正转运行，拖到平台运货到仓库1，再反转从仓库1回到载货点右限位（SQ8）；接着又正转运行，到仓库2后再反转回到右限位（SQ8）。如此按顺序在仓库1、2、3、4、5、6与右限位间进行往复运

21、行，最后运行到左限位，左限位传感器SQ10指示灯发光，电动机就反转回到右限位后停止。 步进电动机停止运行后，可按按钮SB2对元件复位和清零，再按SB1重新起动运行。但要注意，运行期间不要按SB2，否则运行停止后不能复位，也不能再次起动运行。步进电动机多段距离自动运行控制程序指令表:0 LD X0 44 LDP T0 1 OR M0 46 SET M2 2 ANI X1 47 LD M2 3 ANI M8 48 OR M3 4 OUT M0 49 PLSY K1000 5 LD X1 D100 6 ZRST M1 Y0 M20 56 LD M311 ZRST Y0 57 OUT Y1 Y7 58

22、 LD M802916 MOV K0 60 MPS D100 61 AND M221 MOV K0 62 SET M20 D8140 63 RST M226 LD M1 64 MPP27 OUT T0 65 RST M1 K10 66 RST M330 LD M0 67 LD M2031 AND X5 68 OUT T132 ANI M3 K2033 ANI M3 71 LD T134 SET M1 72 RST M2035 LD T0 73 SET M337 ADD D100 74 LD X7 K1000 75 OUT M8 D100 76 END(3)编写程序三 实现自动仓库的控制要求。1

23、）自动仓库系统运行的控制程序（见图1-9）。2）图1-9所示程序的说明。图1-9所示程序与图1-8所示程序比较，有以下几点改动： 用仓库传感器（SQ1SQ6）的动作来确定步进电动机的运行脉冲数（第29行）。 增加运行中停止与停止后返原点（右限位）的控制（第107行、115行）。 增加停止后重起动运行的两种情况处理。第一种情况是货已进仓后停止（SQ9指示灯已熄灭），重起动时电磁阀Y1须动作；第二种情况是货未进仓时停止（SQ9指示灯仍发光），重起动时电磁阀Y1不动作（第15行）。3）图1-9所示程序的执行与调试。按图1-9编写程序，传送到PLC执行，并进行程序调试，直到满足控制要求，即：连续运货测

24、试。通电后，右限位传感器（SQ8）指示灯发光，将模块的进货开关上拨接通，SQ7指示灯发光，表示有货物。此时按下起动按钮SB1，电磁阀Y1指示灯发光，表示将货推下电缸的运货平台，平台检测货物传感器（SQ9）指示灯接着发光，表示运货平台已有货物。然后步进电动机机正转运行，到1号仓位停下，电磁阀Y2指示灯发光，表示将货物推下仓库。接着运货平台SQ9指示灯熄灭，表示货物已推入1号仓库，步进电动机反转运行到右限位。此时，若进货开关保持接通（SQ7指示灯发光），系统就会重复上述过程将货物逐一送进26号仓库。单个运货测试。如果在货物推下运货平台后将开关断开（SQ7指示灯熄灭），则步进电动机就完成一次运货进仓

25、，回到右限位后（SQ8指示灯发光）就会停下，等待开关重新接通，再继续运货。停止与返原点控制测试。在系统运行中按下停止控制按钮SB2的、，系统停止运行，已发光的指示灯会保持。按下返原点按钮SB3，步进电动机会立刻反转运行返回原点停止，重新起动可按SB1。若停止时运货平台传感器（SQ9）指示灯仍发光，表示平台上有货，按下SB1重新起动后，Y1电磁阀指示灯不会发光，系统在停止的状态上恢复运行。若停止时运货平台传感器（SQ9）指示灯已不发光，则重新起动后，Y1电磁阀指示灯发光，表示将货物推下运货平台，系统在停止的状态下恢复运行。自动化仓库系统的控制程序指令表:0 LD X0 32 ANI X15 77

26、 OR M3 107 LDP X21 OR M0 33 MOP K6000 78 OR M100 109 SET M1002 ANI M8 D100 79 PLSY K1000 110 MOV K03 OUT M0 38 MRD D100 D1004 LD X1 39 ANI X14 Y0 115 LD X55 ZRST M0 D100 86 LD M3 116 ANI M0 M100 40 OVP K5000 87 OR M100 117 RST M10010 ZRST Y0 D100 88 OUT Y1 118 LD X10 Y7 45 MRD 89 LD M8029 119 AND X1

27、115 LD M1 46 ANI X13 90 MPS 120 AND X1216 AND M0 47 MOVP K4000 91 AND M2 121 AND X1317 OUT T0 D100 92 SET Y3 122 AND X14 0 52 MRD 93 RST M2 123 AND X1520 ANI T0 53 ANI X12 94 MPP 124 OUT M821 ANI X6 54 MOVP K3000 95 AND M3 131 END22 OUT Y2 D100 96 RST M123 LD M0 59 MRD 97 RST M324 AND X4 60 ANI X11

28、98 AND M325 AND X5 61 MOVP K2000 99 RST M026 ANI M3 D100 100 LD Y327 ANI M1 66 MPP 101 OUT T128 SET M1 67 ANI X10 K2029 LDP T0 68 MOVP K1000 104 LD T131 MPS D100 105 RST Y3 73 LDP T0 106 SET M3 75 SET M2 76 LD M2十. 参考文献1.PLC编程应用基础（三菱） 杜从商主编 机械工业出版社 2009.82. 电气控制与可编程控制器技术（第三版） 史国生主编 化学工业出版社，20033.可编程

29、序控制器原理及应用 吴中俊，黄永红主编 机械工业出版社， 2004；4. PLC编程及应用 廖常初主编 机械工业出版社，2002；5. 可编程序控制器原理及应用技巧 何衍庆等编著 化学工业出版社，2000.6. 可编程控制器原理及应用教程 孙振强主编 北京：清华大学出版社十一.心得体会 通过为期一周的PLC课程设计，让我组成员很好锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在事件中遇到的问题怎样用理论去解决。在对自动化仓库的设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和网络成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，

30、我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益匪浅。在以后的工作中，总是遇到这样或那样的难题。有时发现一个问题的时候，花大量的时间才能解决，自然而然，我们的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。通过这次课程设计。我们学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做课程设计之前，我们对知识的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出

31、现了，运行的结果和要求的结果与我们设计的不相符合。通过我们对问题的逐一解决，使我们对PLC的理解得到加强，看到了理论与实践的差距。通过此次课程设计，还让我们对PLC梯形图、指令表有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。这次分小组的完成设计，让我们在学习之余也明白了再强的个人也脱离不了集体的力量，遇到问题要和同学互相讨论交流，多和同学讨论。我组在做课程设计的过程中本着遇问题共同解决、取长补短的原则，尽可能的将七个人的思想统一，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题. 在此，我们也要由衷的感谢邓老师为我们精心准备的课题。让我们更加彻底的接触到PLC这门课程的魅力。我们想，本次课程设计虽然结束，但是，我们对专业课知识的学习才刚刚开始。我们会更加努力学习专业知识，锻炼我们的动手能力。将我们学院动手动脑的精神发挥的淋漓尽致。专心-专注-专业