基于plc的巷道式堆垛机定位控制系统的设计毕业论文(编辑修改稿)

基于plc的巷道式堆垛机定位控制系统的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

功能，为方便工厂管理又可与上位机通信，通过远程模块还可以控制远方设备。 由于具有以上特点，使得 PLC 的应用范围极为广泛，可以说只要有工厂，有控制要求，就会有 PLC 的应用 [7]。 同样，可编程控制器控制也有其不足的地方，在性价比上要高于继电器控制和单片机控 制 ,其开发潜力要差于单片机，通用性不好，不同厂家的可编程控制器以及其附属单元都是固定专用等等。 河北化工医药职业技术学院毕业论文 10 系统软件设计方案 可编程控制器是扫描工作方式，能同时对多个模块进行控制，在整个程序扫描时间里加上不同的输入检测信号，就可使程序按所检测信号判断进入不同的分支程序。 主程序包含有多个分支程序，这样既提高了编程的灵活性又减少了不必要的代码重复，同时也方便以后系统扩展对软件的修改。 系统对堆垛机的控制有手动和自动两种工作方式，因此程序中采用子程序设计，初始化复位，手 /自动的选择主要有主程序完成。 主要设计有如下子程 序：自动子程序、手动子程序、步进电机驱动子程序等。 堆垛机的初始位置位于入库的口，升降台位于“下位置”，入库台车上有货物，小车上无物。 按下控制面板上相应的键，堆垛机向入库口伸叉，伸叉到位即取得货物，然后小车向前运动，到达相应的列时停止，升降台开始上升，同理到达相应的层时停止，即到达货架的指定位置了，这时伸叉电机驱动货台向前伸出可将货物取出或送入，当取到货物或货已送入，则铲叉向后缩回，然后返回准备下一次作业。 自动过程主要是这样的。 而手动有些差别，手动的前后上下运动主要是通过按动控制面板上按钮来控制小车、升降台 运动的方向和到达位置的。 河北化工医药职业技术学院毕业论文 11 第 3 章 定位控制系统的硬件设计 定位控制方式分为自动控制操作和手动控制操作。 其中自动和手动之间互锁。 当有存取操作时， PLC 会接收和分析操作人员在控制面板按钮或上位机输入的指令，做出合理的工控安排：判断检测元件的状态，读取仓库机械驱动部分的信息；然后，将信息反馈到执行元件，实现其位置移动，完成货物的存取操作。 该系统中 PLC 主要完成对货叉位置及运行状态的检测和存取的操作。 用各种光电开关、行程开关检测位置状态，用接触器、继电器执行对拖动电机的起停控制。 对货叉（机械手）的操作就是控制横移电机（小车电机）和升降电机，使它们在不同时间实现正反转，然后再通过伸缩手臂来抓取货物。 而且升降、横移动作和机械手的伸缩动作必须是互锁的，即当前进或者升降动作时，机械手不能进行伸缩动作，反之亦然。 为了保证安全各控制按钮之间必须有精确的逻辑互锁和自锁。 水平方向的前后运动，有小车电机进行驱动，小车电机为 220W 的三相交流异步电动机。 堆垛机的垂直方向，有提升电机驱动升降台做升降运动，提升速度小于 5 米 /分，提升功率也是 220W 的三相交流异步电动机。 固定在升降台上的机械手可带动货物 一起做伸缩运动，伸缩量为左右各 300mm，用于货物的存取操作。 同时，采用键盘来输入作业地址、作业指令，键盘按键又 0 AF 等键可以使用，可以输入作业地址（某个仓库号）、作业指令（存、取），在输入作业地址、作业指令时操作面板可以马上显示出来，实现了简单的人机对话，保证了输入的作业地址和作业指令的准确性，提高了堆垛机运行的可靠性。 用数字和指示灯来显示各种信息，输入的数值和指令马上可以显示出来，校对容易，对错一目了然。 另外，为了更好地进行自动或手动操作，在每个仓库上加一个检测开关，这些开关均接个显示灯，用以 检测某个仓库是否有物。 PLC 的选型和资源配置 根据本次设计要求，电机的分类如下 （ 1） 控制水平传送链的电机 M1 ,M3, M4 ,M6, M7,M9。 （ 2）控制上下运行的升降台的电机 M2 ,M5 ,M8，在升降台处装行程开关。 （ 3）控制升降台上水平运行滚筒的电机。 LA、 LB、 LC 为三相动力电源， N 为零线，在开 关 K0 前安装熔断器 FU1～ FU3。 本设计中控制传送链水平运行的电机 M1， M3， M4， M6， M7,M9,M22 需要变频调速，所以将变频器与它们相连。 热继电器起到保护作用。 本次设计为三级 调速，所以用到变频器的输出口 2， 3， 4。 电动机 M2,M5,M8 控制升降台的运动，因为需要上下运动，不是单相运动，所以用 河北化工医药职业技术学院毕业论文 12 开关 k2,k3,k5,k6,k8,k9 控制。 控制升降台水平运动的电机 M11,M33 只需要控制单向，不需要调速，所以只用热继电器保护。 本次设计采用外部制动器 YB，由整流器 VC 提供电源。 控制水平电机的原理如图 1 所示， 控制升降台电机的原理如图 2 所示。 C M 1 2 3 4 6 R S TU V WEM 1L A 2L B 2L C 2F V V 3L A 4L B 4 L C 4Y B 1L AL BL CNL A 3 L B 3 L C 3K 3 1V C 1F R 1L A 5L B 5 L C 5F U 1F U 2F U 3 图 1 控制水平电机的原理图 河北化工医药职业技术学院毕业论文 13 C M 1 2 3 4 6 R S TU V WEM 3L A 1 0L B 1 0L C 1 0F V V 3L A 1 2L B 1 2 L C 1 2Y B 3L AL BL CNL A 1 1 L B 1 1 L C 1 1F R 3L A 1 3L B 1 3 L C 1 3V C 3 图 2 控制升降台电机原理图 S7200 系列 PLC 概述 S7200 系列 PLC 是德国西门子公司生产的一种超小型 PLC,超小型是指其功能具有大、中型 PLC 的水平，而价格却和小型 PLC 的价格一样。 可以单机运行，也可以输入 /输出扩展。 它结构小巧，可靠性高，运行速度快，继承和发挥了它在大、中型 PLC 领域的技术优势，又极丰富的指令集，具有强大的多种集成功能和实时特性，配有功能丰富的扩展模块，性能价格比非常高。 因此，它一经推出，即受到了广泛的关注。 特别是S7200CPU22*系列 PLC(它 是 21*系列的替代产品），由于它具有多种功能模块和人机界面可供选择，可以很容易的组成 PLC 网络。 同时具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，使得 S722*系列 PLC 来完成控制系统的设计时更加简单，系统的集成非常方便，几乎可以完成任何功能的控制任务。 S7200 硬件系统的配置方式采用整体式加积木式，即主机中包含一定数量的 I/O 输入输出，同时还可以扩展各种功能模块。 基本单元有时又称作 CPU 模块，也有的称之为主机或本机。 特包括CPU、存储器、基本输入输出点和电源等，使 PLC 的主要部分。 它实际上 就是一个完整的控制系统，可以单独的完成一定的控制任务。 主机 I/O 数量不能满足控制系统的要求时，用户可以根据需要扩展各种 I/O 模块，所能连接的扩展单元的数量和实际所能使用的 I/O 点数是多种因素共同决 河北化工医药职业技术学院毕业论文 14 定的。 当需要完成某些特殊功能的控制任务时，可与 SIMATIC S7200主机相连，已完成某种特殊的控制任务而特制的一种装置。 相关设备是为了充分和方便的利用 SIMATIC S7200 系统的硬件和软件资源而开发和使用的一些设备，主要有编程设备、人际操作界面和 网络设备等。 工业软件是为更好的管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序，它主要有标准工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成 [8]。 CPU 型号的选择 SIMATIC S7200 的 CPU 模块包括一个中央处理单元、电源以及数字 I/O 点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。 CPU 负责执行程序，以便对工业自动化控制任务或过程进行控制。 输入部分则输出控制信号，控制工业过程中的设备。 从 CPU 的模块来看， S7200 系列小型可编程控制器发展至今，经历了两代： 第一代产品的 CPU 模块为 CPU 21*,主机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置的 CPU 单元，既 CPU 212,CPU 214,CPU 215 和 CPU 216，这里对第一代 PLC 产品不再具体介绍。 第二代产品的 CPU 模块位 CPU 22*，是在本世纪初投放市场的。 其速度快，具有极强的通讯能力。 它具有四种不同结构配置的 CPU 单元。 （ 1） CPU 221 CPU 221 具有 6 输入 /4 输出，共计 10 个点的 I/O，无扩展能力，有 6KB 程序和数据存储空间。 还具有 4 个独立的 30kHz 高数计数器， 2 路独立的 20kHz高数脉冲输出端，一 个 RS485 通讯 /编程端口，具有 PPI 通讯协议、 MPI 通讯协议和自由通讯方式。 非常适合小点数的控制系统。 （ 2） CPU 222 CPU 222 除了具有 CPU 221 的功能外，其不同在于：它有 8 输入/6 输出，共计 14 点 I/O，可以扩展 8 路模拟量和最多 64 个 I/O,因此使更广泛的全功能控制器。 （ 3） CPU 224 它在 CPU 222 的基础上使主机的输入输出点数增为 24 点，最大可扩展为 168 点数字量或者。