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1、课程设计说明书（2010 /2011 学年第 一 学期）课程名称 ： 可编程序控制器课程设计 题 目 ： 立体仓储单元控制 专业班级 ： 电气工程及其自动化2班 学生姓名 ： 张峰 学 号 ： 070062218 指导教师 ： 路巍 霍振宇 设计周数 ： 2周 设计成绩 ： 2011年01月14日目录1、课程设计目的21.1系统简介21.2立体仓储单元动作过程32、设计正文32.1主要技术性能33、系统整体动作流程图44、机械手的工作原理65、 步进电机驱动器65.1步进脉冲信号CP75.2方向信号DIR75.3脱机电平信号FREE76、PLC模块的工作原理76.1 性能指标76.2 系统配置
2、87、PLC模块的配线图98、PLC的设计程序109、总结1210、参考文献131、课程设计目的 一般是指采用几层、十几层乃至几十层高的货架储存单元货物，用相应的物料搬运设备进行货物入库和出库作业的仓库。由于这类仓库能充分利用空间储存货物，故常形象地将其称为“立体仓库”。 自动化立体仓库（AS/RS）是由立体货架、有轨巷道堆垛机、出入库托盘输送机系统、尺寸检测条码阅读系统、通讯系统、自动控制系统、计算机监控系统、计算机管理系统以及其他如电线电缆桥架配电柜、托盘、调节平台、钢结构平台等辅助设备组成的复杂的自动化系统。1.1系统简介自动化立体仓库是现代物流系统中迅速发展的一个重要组成部分, 它具有
3、节约用地、减轻劳动强度、消除差错、提高仓储自动化水平及管理水平、提高管理和操作人员素质、降低储运损耗、有效地减少流动资金的积压、提高物流效率等诸多优点。自动化所围绕自动化仓储系统开发了多种自动化系统硬件设备及软件产品, 如: 不同类型的库存管理软件、系统仿真软件、图形监控及调度软件、堆垛机输送机控制软件、条形码识别跟踪系统、搬运机器人、码垛机械手、自动运行小车、货物分选系统、堆垛机认址检测系统、堆垛机控制系统、货位探测器、高度检测器、输送系统、码垛系统、自动输送小车等产品。下图是这次设计的试验模拟设备。图1模拟堆垛机1.2立体仓储单元动作过程接到第4站的取空料盘信号后，叉车根据来料种类将该类库
4、位的空盘取出并放置在装料位,等待第7站将来料装入料盘中, 当第7站完成放料的工作后, 叉车将料盘放入相应料仓位。叉车返回原位, 为下次动作做准备，同时在仓库未满的情况下，触发第1站的动作。2、设计正文2.1主要技术性能2.1.1控制系统采用现场控制总线直接通讯的方式，真正做到计算机只监不控，所有的决策、作业调度和现场信息等均由堆垛机、出入库输送机等现场设备通过相互间的通讯来协调完成。每个货位的托盘号分别记录在堆垛机和计算机的数据库里，管理员可利用对比功能来比较计算机的记录和堆垛机里的记录，并进行修改，修改可自动完成和手动完成。系统软、硬件功能齐全，用户界面清晰，便于操作维护。在此我们采用西门子
5、S7-200系列PLC。智能的控制系统，可以实现真正的自动盘库功能，2.1.2监控管理系统包括数据管理、入库管理、出库管理、查询、报表、单据与盘库、报警、监控与动画等模块图2立体仓库控制系统的软件结构框图3、系统整体动作流程图体动作流程图：料块上升料块下降“不合格”推料“不合格”料块下降“合格”NY检测摆缸复位工件释放摆缸向右抽真空抓件顶料杆推出顶料杆收回摆杆向左启动5第八站判断工件材质检测工件材质机械手下降机械手闭合机械手向上传送带转动机械手向下取相应空盘到接料位机械手摆向右机械手打开、向上机械手臂向左Y卡料缸释放电钻旋转打孔卡料缸拉紧N是塑料工件？旋转臂上升真空释放旋转臂右转旋转臂左转抽真
6、空旋转臂下降工件释放叉车入库叉车完成回归原点4、机械手的工作原理 机械手的伸缩、升降、转盘、抓手的运动是由步进电机驱动器来控制的，其步进电机驱动器的输入脉冲和电平信号是由PLC上的NC111模块来提供的。 5、 步进电机驱动器 本驱动器的输入信号共有3路，分别是:步进脉冲信号CP、方向电平信号DIR、脱机信号FREE。它们在驱动器内部分别通过限流电阻接入负输入端，且电路形式完全相同。OPTO端为3路信号的公共正端（3路光耦的正端输入），3路输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则可以直接接入;如果VCC不是+5V则需外部另加限流电阻R，保证给驱
7、动器内部光耦提供8-15mA的驱动电流。5.1步进脉冲信号CP 步进脉冲信号CP用于控制步进电机的位置和速度，也就是说,驱动器每接受一个CP脉冲就驱动步进电机旋转一个步距角，改变CP脉冲的频率,能改变步进电机的转速，控制CP脉冲的个数，则可以使步进电机精确定位。这样就可以很方便的达到步进电机调速和定位的目的，本驱动器的CP信号为低电平有效，要求CP信号的驱动电流为8-15mA，对CP的脉冲宽度也有一定的要求，一般不小于5S。5.2方向信号DIR 方向电平信号DIR用于控制步进电机的旋转方向。此信号为高电平时，电机正转;为低电平时，电机反转。电机要转向，必须在电机停止以后进行。 5.3脱机电平信
8、号FREE 当驱动器上电以后，步进电机处于锁定状态（未施加CP脉冲时）或运行状态（施加CP脉冲时），可以用FREE信号,手动调整电机而不关闭驱动器。6、PLC模块的工作原理6.1 性能指标 每个单元可以控制一个轴; 输出控制脉冲:-8388607+8388606; 脉冲速率:199990个/s; 脉冲速率得变化:控制系统可实现阶梯式自动加减速,加速度为每毫秒1999每秒脉冲; 原点搜索:可监测原点或原点信号;也可进行原点补偿09999个脉冲;也可高速或接近现有速度搜索原点; 间隙补偿:09999个脉冲; 手动操作:可高速点动，低速点动和微动; 多点定位:可一次定位20点，以15种速度变化;6.
9、2 系统配置图3 I/O接线图位控单元有自己的微处理器和存储器，还有脉冲发生器和I/O接口。位控单元既可以被PC主CPU单元控制，也可以直接由控制台的外部输入信号控制。一方面它通过总路线及接口电路与C200HPC相连，与主CPU频繁交换信息;另一方面又通过I/O连接器接收外部开关量输入及输出脉冲。位控单元根据PC发出的控制指令和接收到的。外部输入信号，由自身的CPU执行具体的定位算法，并依执行的结果控制脉冲发生器输出脉冲数及频率。位控单元减轻了主CPU的负担，它最终还是作为C200HPC的一个智能接口单元，占用相应的I/O地址。7、PLC模块的配线图图4 挂板配线图1） 首先进行机械手的伸缩、
10、升降、转盘和抓手的重启动和原点搜索;2） 机械手的伸缩臂向前，同时转盘顺时针旋转，一直分别运行到NC111模块positioning action #0中设置的输出脉冲个数时停止;3） 机械手下降，一直到下降到NC111模块positioning action #0中设置的输出脉冲个数时停止;4） 抓手电磁闸启动，抓手抓紧，抓起货物A;5） 机械手的升降进行原点搜索;6） 机械手的伸缩臂向后，同时转盘逆时针旋转，一直分别运行到NC111模块positioning action #1中设置的输出脉冲个数时停止;7） 机械手下降，一直到下降到NC111模块positioning action #1
11、中设置的输出脉冲个数时停止;8） 抓手电磁闸再次启动，抓手放松，货物A放下;9） 再次对机械手的升降进行原点搜索;10） 机械手的伸缩臂、转盘进行原点搜索，全部复位。8、PLC的设计程序9、总结紧张的两周奋战的两周经过和队友的努力PLC课程设计终于完成了。经过这两周的设计使我受益匪浅，使我明白课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。由此也使我清楚的认识到自己的知识还比较欠缺，自己要学习的东西还太多。在课设中我对楼宇监控知识进行了更深入的学习，并且我明白了学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在这次课程设计中也
12、使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 通过这次对电梯运行启动检修调速的PLC控制，让我了解PLC梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，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。 这两周的课程设计，使我在以后的学习和生活上都受益匪浅。总得说来：这次课程设计是一次所学知识与实践相结合的体验，让我更进一步的了解了可编程控制器的应用是怎样的一门课程，也进一步巩固了这学期的学习的有关知识，同时也为以后的工作打下扎实的基础。在整个设计中我懂得了许多东西，也
13、培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是对于很快将参加工作的我来说，在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我们终身受益。在此对辛勤指导的各位老师表示忠心的感谢！10、参考文献1、 周奇才自动化仓库主要运行参数的优化确定，上海铁道大学学报1999(12)2、 满永奎 吴成东 通用变频器及其应用 机械工业出版社 1995年8月3、 张卫国异步电机闭环无级控制定位原理在冷弯机组中的应用探讨 控制与传动.4、 殷洪义可编程控制器选择设计与维护机械工业出版社 2006年1月课程设计评 语课程设计成 绩指导教师（签字） 年 月 日
