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濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 基于 立體倉庫設(shè)計 系 （院） 自動化系 專 業(yè) 電氣自動化技術(shù) 班 級 2010級 5班 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 職 稱 助教 二 〇 一 三 年六月 十 日 濱州學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） i 基于 自動化立體倉庫設(shè)計 摘 要 隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 ,自動化立體倉庫會在各行各業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。自動化立體倉庫是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分，是一種多層存放貨物的高架倉庫系統(tǒng)，由自動控制、管理系統(tǒng)、高位貨架、巷道堆垛機、自動入 庫、自動出庫、計算機管理控制系統(tǒng)以及其他輔助設(shè)備組成。本倉庫模型控制系統(tǒng)是根據(jù)自動化立體倉庫運行的基本原理而設(shè)計的。在整個控制系統(tǒng)中以三菱 列 為核心控制元件，專用鍵盤作為人機接口部件，控制步進(jìn)電機來驅(qū)動一個有三自由度的倉庫模型在高強度導(dǎo)軌上做三維運動。以步進(jìn)電機每轉(zhuǎn)輸出的脈沖數(shù)為基礎(chǔ)，通過鍵盤對每個倉位予以地址編碼，通過 命令鍵盤進(jìn)行掃描并得到相應(yīng)的倉位號，當(dāng) 收到來自鍵盤的輸入命令后，便輸出對應(yīng)倉位的脈沖數(shù)，經(jīng)過驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一定的角度，進(jìn)而控制傳動部件絲杠旋轉(zhuǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，以完成貨物的存取功能。另外，為了保證整個控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，我們還采用了限位開關(guān)對其進(jìn)行限位保護(hù)。 本文首先對該課題的可行性及課題實現(xiàn)的現(xiàn)實意義和價值進(jìn)行了介紹；其次對該系統(tǒng)的硬件組成、結(jié)構(gòu)、原理進(jìn)行了闡述和分析；再次對本控制系統(tǒng)的核心軟件進(jìn)行了編寫，論文中既有梯形圖又有相應(yīng)的語句表；最后對設(shè)計本課題所學(xué)到的知識和結(jié)論進(jìn)行歸納和總結(jié)，并對本論文有待完善的地方進(jìn)行扼要的說明。 關(guān)鍵字： 立體倉庫，可編程控制器（ 步進(jìn)電機，物流管理 濱州學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） LC of in is an of a of of of is to of In in LC as a as to a of of in of of of - is a at of of to be a 州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） I 目 錄 引言 ...................................................................................................................................... 3 第一章 緒論 ........................................................................................................................ 2 課題設(shè)計的背景 ............................................................................................................................ 2 課題設(shè)計的內(nèi)容 ............................................................................................................................ 3 課題設(shè)計的目的和意義 .............................................................................................................. 3 第二章 系統(tǒng)控制方案的確定 ............................................................................................ 5 動化立體倉庫的概述 ................................................................................................ 5 用 制立體倉庫的優(yōu)點 ................................................................................... 6 統(tǒng)設(shè)計的基本步驟 .................................................................................................... 6 統(tǒng)控制方案 ................................................................................................................ 6 體倉庫技術(shù)參數(shù)的確定 ............................................................................................ 8 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ........................................................................................................ 9 制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................................................................................................ 9 編程控制器 (選型 ........................................................................................ 10 述 ................................................................................................................... 10 選型 ............................................................................................................... 10 型的選擇 ............................................................................................................... 11 進(jìn)電機 ...................................................................................................................... 11 進(jìn)電機驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成 和工作原理 ........................................................... 11 感器 .......................................................................................................................... 12 動開關(guān)的選擇 .......................................................................................................... 13 入輸出分配表 .................................................................................................. 14 氣原理圖的設(shè)計 ...................................................................................................... 15 第四章 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計 .............................................................................................. 16 形圖概述 ........................................................................................................... 16 統(tǒng)流程圖 .................................................................................................................. 17 濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 形圖的設(shè)計 .............................................................................................................. 18 第五章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論 .................................................................................................. 19 形圖程序的下 載 ...................................................................................................... 19 輸設(shè)置 ................................................................................................................... 19 形圖寫入 ...................................................................................................... 19 序運行過程記錄 ...................................................................................................... 20 論 .............................................................................................................................. 21 謝辭 ...................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................ 23 附錄 計的梯形圖 ................................................................................................ 23 濱州學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 引 言 自動化立體倉庫也稱立庫，是在不直接進(jìn)行人工參與的情況下自動地存儲和取出物料的系統(tǒng)。它是采用高層貨架存儲貨物，用專門的倉儲作業(yè)設(shè)備進(jìn)行貨物出入庫作業(yè)的倉庫。立體倉庫是一種集信息、儲存、管理于一體的高技術(shù)機電一體化產(chǎn)品，隨著現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和深化，它將為工業(yè)、企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。以往的自動化倉庫，大都采用 計算機或計算機加控制板卡的方式進(jìn)行控制。計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機的性能以及穩(wěn)定性的大 幅度提高以及現(xiàn)場總線技術(shù)的日益成熟，一種新的控制方式 —— 軟 制方式正在逐漸形成并被應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，其中就包括自動化立體倉庫。本文中 立體倉庫的控制系統(tǒng)是利用計算機控制調(diào)度、管理，完成了計算機與 間或 間的監(jiān)視和控制參數(shù)的傳遞，應(yīng)用了用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等優(yōu)點，提高了立體倉庫的自動化管理水平。并且與繼電、接觸器系統(tǒng)相比更加可靠，占位空間比繼電、接觸器控制系統(tǒng)小。經(jīng)過實踐證明，這種管理和控制結(jié)構(gòu)具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。 濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 2 第一章 緒論 課題設(shè)計的背景 立體倉庫一般是指采用幾層、十幾層乃至幾十層高的貨架儲存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運設(shè)備進(jìn)行貨物入庫和出庫作業(yè)的倉庫。由于這類倉庫能充分利用空間儲存貨物，故常形象地將其稱為“立體倉庫”。 立體倉庫的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。 50 年代初，美國出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機的立體倉庫； 50 年代末 60 年代初出現(xiàn)了司機操作的巷道式堆垛起重機立體倉庫； 1963 年美國率先在高架倉庫中采用計算機控制技術(shù)，建立了第一座計算機控制的立體倉庫。此后，自動化立體 倉庫在美國和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專門的學(xué)科。 60 年代中期，日本開始興建立體倉庫，并且發(fā)展速度越來越快，成為當(dāng)今世界上擁有自動化立體倉庫最多的國家之一。 我國對 立體倉庫 及其物料搬運設(shè)備的研制開始并不晚， 1963 年研制成第一臺橋式堆垛起重機， 1973 年開始研制我國第一座由計算機控制的自動化立體倉庫，該庫 1980 年投入運行。到目前為止，我國自動化立體倉庫數(shù)量已超過 200 座。由于其具有很高的空間利用率、很強的入出庫能力、采用計算機進(jìn)行控制管理而利于企業(yè)實施現(xiàn)代化管理等特點，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的 倉儲技術(shù)，越來越受到企業(yè)的重視 。 青島海爾集團(tuán)國際物流中心立體庫就是個很好的例子 ,目 前經(jīng)過第三次技術(shù)革新，躍升為技術(shù)水平世界領(lǐng)先的物流中心。該立體庫高 22 米，全部操作采用世界上最先進(jìn)的激光導(dǎo)引無人運輸車系統(tǒng)，實現(xiàn)了物流的自動化和智能化，使海爾集團(tuán)庫存資金占用從每年 15億元降至 6 億元，杜絕了呆滯物資的產(chǎn)生。 這是激光導(dǎo)引無人運輸車向自動巷道堆垛機運送產(chǎn)品。高度智能化使立體倉庫僅需要 28 名工人就能全部控制。 自動化倉庫應(yīng)用范圍很廣，幾乎遍布所有行業(yè)。在我國，自動化倉庫應(yīng)用的行業(yè)主要有機械、冶金、化工、航空航天、 電子、醫(yī)藥、食品加工、煙草、印刷、配送中心、機場、港口等。 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司（ 制書世界第一臺可編程控制器，并成功地應(yīng)用在美國（ 生產(chǎn)線上。但當(dāng)時只能進(jìn)行邏輯運算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱 70 年代后期，隨著微電子技術(shù)和計算機的迅猛發(fā)展，使 開關(guān)量的邏輯控制擴展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過程控制域，真正成為一種電子計算機工業(yè)控制裝置，故稱為可編濱州學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 程控制器，簡稱 。但由于 易與個人計算機（ 混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用 為可編程器的縮寫。 1985 年國際電工委員會（ 定義如下： 可編程控制器是一種進(jìn)行數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計，它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。 繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，所以它在數(shù)學(xué)處理、順序控制方面具有一定優(yōu)勢。繼電器在控制 系統(tǒng)中主要起兩種作用：（ 1）邏輯運算（ 2）弱電控制強電。 集自動控制技術(shù)，計算機技術(shù)和通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，已躍居工業(yè)自動化三大支柱（ 首位?？删幊炭刂破?，簡稱 在集成電路、計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一中新型工業(yè)控制設(shè)備。 具有：（ 1）可靠性高、抗干擾能力強（ 2）設(shè)計、安裝容易，維護(hù)工作量少（ 3）功能強、通用性（ 4）開發(fā)周期短，成功率高（ 5）體積小，重量輕、功耗底等特點。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動化控制的各個領(lǐng)域，并已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的支柱 產(chǎn)品。與繼電 — 接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；占位空間比繼電 — 接觸器控制系統(tǒng)小；價格上能與繼電 — 接觸器控制系統(tǒng)競爭；易于在現(xiàn)場變更程序；便于使用、維護(hù)、維修；能直接推動電磁閥、觸器與于之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機構(gòu)；能向中央執(zhí)行機構(gòu)；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。 因此，進(jìn)行立體倉庫的 制系統(tǒng)的設(shè)計，可以推動機械手行業(yè)的發(fā)展，擴大 有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究的價值。 課題設(shè)計的內(nèi)容 課題的主要任務(wù)是基于三菱 列 自動化立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計。倉位的主體框架除包括十二個 庫位外，還配有一個物品入口位和一個出口位，并在這十二個庫位的底部均設(shè)置有檢測開關(guān)，若庫內(nèi)有物品，則壓制相應(yīng)的檢測開關(guān)使之閉合，若無物品，則相應(yīng)的檢測開關(guān)斷開。 課題設(shè)計的目的和意義 傳統(tǒng)條件下的庫房管理作業(yè)，主要依據(jù)人工裝卸，特別是對于一些大型物資，不僅工作效率低，浪費大量的人力、物力，存在較大的安全隱患，同時還占據(jù)大量的庫房面積。立體庫的投入使用，徹底解決了這一難題。 濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 4 (1)由于能充分利用倉庫的垂直空間，其單位面積存儲量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通的單層倉庫（一般是單層倉庫的 4）。目前，世界上最高的立體倉庫 可達(dá) 40 多米，容量多達(dá) 30萬個貨位。 (2)倉庫作業(yè)全部實現(xiàn)機械化和自動化，一方面能大大節(jié)省人力，減少勞動力費用的支出，另一方面能大大提高作業(yè)效率。 (3)采用計算機進(jìn)行倉儲管理，可以方便地做到 "先進(jìn)先出 "，并可防止貨物自然老化、變質(zhì)、生銹，也能避免貨物的丟失。 (4)貨位集中，便于控制與管理，特別是使用電子計算機，不但能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)的自動控制，而且能夠進(jìn)行信息處理。 (5)能更好地適應(yīng)黑暗、低溫、有毒等特殊環(huán)境的要求。例如，膠片廠把膠片卷軸存放在自動化立體倉庫里，在完全黑暗的條件下，通過計算機控制可以實現(xiàn)膠 片卷軸的自動出入庫。 (6)采用托盤或貨箱存儲貨物，貨物的破損率顯著降低。 濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 5 第二章 系統(tǒng)控制方案的確定 動化立體倉庫的概述 自動化立體倉庫是指在不直接進(jìn)行人工處理的情況下 ,自動地完成物品倉儲和取出的系統(tǒng) ,它以高層立體貨架為主體 ,以成套搬運設(shè)備為基礎(chǔ) ,是集自動控制技術(shù)、通信技術(shù)、機電技術(shù)于一體的高效率、大容量存儲機構(gòu)。自動化立體倉庫的出現(xiàn) ,實現(xiàn)了倉庫功能從單純保管型向綜合流通型的轉(zhuǎn)變。用 制的自動化立體倉庫達(dá)到倉儲技術(shù)的全面自動化。自動化立體庫基本由以下部分組成 : （ 1） 土建及公用工程設(shè)施 ① 庫房。庫存容量和貨架規(guī)格是庫房設(shè)計的主要依據(jù)。 ② 消防系統(tǒng)。對于自動化立體倉庫而言，由于庫房規(guī)模大，存儲的貨物和設(shè)備較多且密度大，而倉庫的管理和操作人員較少，所以倉庫內(nèi)一般都采用自動消防系統(tǒng)。 ③ 照明系統(tǒng)。 ④ 動力系統(tǒng)。 ⑤ 通風(fēng)及采暖系統(tǒng)。 ⑥ 其他設(shè)施。如排水設(shè)施、避雷接地設(shè)施和環(huán)境保護(hù)設(shè)施等。 （ 2） 機械設(shè)備 ① 貨架。 ② 貨箱與托盤。 ③ 巷道機。 ④ 周邊搬運設(shè)備。 （ 3） 電氣與電子設(shè)備 ① 檢測裝置。 ② 信息識別設(shè)備。 ③ 控制裝置。 ④ 監(jiān)控及調(diào)度設(shè)備。 ⑤ 計算機管理系 統(tǒng)。 ⑥ 數(shù)據(jù)通信設(shè)備。 ⑦ 大屏幕顯示器。 濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 6 用 制立體倉庫的優(yōu)點 （ 1） 結(jié)構(gòu)靈活， 使用方便。 （ 2） 傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定， （ 3） 范圍廣，無所不在的電力線網(wǎng)絡(luò)也是這種技術(shù)的優(yōu)勢。 （ 4）低成本 （ 5）適用面廣 （ 6）可靠性強 （ 7） 抗干擾能力強 統(tǒng)設(shè)計的基本步驟 立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的主要步驟： （ 1） 收集、研究用戶的原始資料 （ 2） 確定自動化立體倉庫的主要形式及相關(guān)參數(shù) （ 3） 合理布置自動化立休倉庫的總體布局及物流圖 （ 4） 選擇機械設(shè)備類型及相關(guān)參數(shù) （ 5） 初步設(shè)計控制系統(tǒng)及倉庫管理系統(tǒng)（ 各功能模塊 （ 6） 仿真模擬整套系統(tǒng) 統(tǒng)控制方案 立體倉庫的結(jié)構(gòu)示意圖見下圖 2示 : 濱州學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 2體倉庫結(jié)構(gòu)示意 圖 本課題所設(shè)計的立體倉庫具有以下功能： （ 1）堆垛機（機械手）要有三個自由度，即：前進(jìn)、后退；上、下；左、右； （ 2）堆垛機的運動由步進(jìn)電機驅(qū)動； （ 3）堆垛機前進(jìn)（或后退）運動和上（或下）運動可同時進(jìn)行； （ 4）堆垛機前進(jìn)、后退和上、下運動時必須有超限位保護(hù)； （ 5）每個倉位必須有檢測 裝置（微動開關(guān)），當(dāng)操作有誤時發(fā)出錯誤報警信號； （ 6）當(dāng)按完倉位號后，沒按入或取前，可以按取消鍵進(jìn)行取消該操作 ; 9 8 7 6 5 4 3 2 1 自動堆垛機 堆垛機伸叉 稱重儀 供步進(jìn)機驅(qū)動模塊 行走步進(jìn)電機驅(qū)動模塊 升降步進(jìn)電機驅(qū)動模塊 堆垛機電源 直流開頭電 源 直流開頭電源 四層三列立體庫 緊停按鈕 緊停 叉中 聯(lián)動 單動 手動 復(fù)位 功能 伸叉 升降 行走 線位 聯(lián)動 自動 11 10 12 堆垛機動 作指示燈 堆垛機控制 射式傳感器 濱州學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 (7)整個電氣控制系統(tǒng)必須設(shè)置急停按鈕，以防發(fā)生意外。 體倉庫技術(shù)參數(shù)的確定 表 2體倉庫具體參數(shù) 出 /入貨柜臺最重物品 20個倉位的高度 4． 5M 倉位的上下距離 1． 5M 倉位的平行距 1． 5M 倉位的體積 4編程控制器（ 源 24V 垛機電源 220V 0州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 9 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 本設(shè)計是運用 制系統(tǒng)來控制立體倉庫的運動的方式。能快速的對輸入信號做出反應(yīng)控制立體倉庫，便于檢修?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 3示。 圖 3制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 啟 動 手動 /自動 取 出 送 進(jìn) 取 消 急 停 1號 倉 庫 鍵 12號倉 庫 鍵 檢 驗 0號 倉 庫 檢 驗 12號倉 庫 前進(jìn)限制 后退限制 后退超過 向上限制 向下限制 向下超過 前時限制 取出限制 取出超過 前 進(jìn) 后 退 向 上 向 下 送 進(jìn) 取 出 顯 示 取 出 顯 示 送 進(jìn) 顯 示 操 作 錯 誤 顯 示 1號倉 庫 顯 示 12 號倉 庫 P L C 濱州學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 編程控制器 (選型 述 可編程控制器，英文稱 稱 一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)它源于繼電器控制技術(shù)。它通過運行存儲在其內(nèi)存中的 程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物理過程去實現(xiàn)對負(fù)載的控制。 豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的 I/O 接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本的功能： （ 1）邏輯處理功能； （ 2）數(shù)據(jù)運算功能； （ 3）準(zhǔn)確定時功能； （ 4）高速計數(shù)功能； （ 5）中斷處理（可以實現(xiàn)各種內(nèi)外中斷）功能； （ 6）程序與數(shù)據(jù)存儲功能； （ 7）聯(lián)網(wǎng)通信功能； （ 8）自檢測、自診斷功能。 選型 在 統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制 方案，下一步工作就是 程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定 功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 （ 1）輸入輸出（ I/O）點數(shù)的估算 （ 2）存儲器容量的估算 （ 3）控制功能的選擇 該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 根據(jù)本課題所設(shè) 計的自動門控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。 ①控制功能 濱州學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 ②編程功能 五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能圖（ 梯形圖（ 功能模塊圖（ 種圖形化語言和語句表（ 結(jié)構(gòu)文本（ 種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（ 同時，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如 C， ，以滿足特殊控制場合的控制要求。 ③診斷功能 診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。 型的選擇 結(jié)合實際情況，所選 I/O 點為 80 點。因此 我所選型號為 進(jìn)電機 步進(jìn)電機是數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行電機，當(dāng)系統(tǒng)講一個電脈沖信號到步進(jìn)電機定子繞組時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)一步，當(dāng)電脈沖安某一相序加到電動機時，轉(zhuǎn)子沿某一方向轉(zhuǎn)動的步數(shù)等于電脈沖光個數(shù)。因此，改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進(jìn)電機轉(zhuǎn)子機械位移的大??；改變輸入脈沖的通電相序，就能控制步進(jìn)電機轉(zhuǎn)子機械位移的方向，實現(xiàn)位置的控制，實現(xiàn)寬廣范圍內(nèi)速度的無極平滑控制。步進(jìn)電機可分為磁阻式、永磁式和混合式，步進(jìn)電機的相數(shù)可分為：單相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多種。增加相數(shù)能提高步 進(jìn)電機的性能，但電動機的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動電源就會復(fù)雜，成本就會增加，應(yīng)按需要合理選用。本系統(tǒng)用步進(jìn)電機為 42步進(jìn)電機，其電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為： 表 3步進(jìn)電機電氣技術(shù)數(shù)據(jù) 進(jìn)電機驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成和工作原理 為了驅(qū)動步進(jìn)電機，必須由一個決定電動機速度和旋轉(zhuǎn)角度的脈沖發(fā)生器（在該立體倉庫控制系統(tǒng)中采用 脈沖發(fā)生器進(jìn)行位置控制）、一個使電動機繞組電流按規(guī)定次序通斷的脈沖分配器、一個保證電動機正常運行的功率放大器，以及一個直流功電機型號 相數(shù) 步距角 靜態(tài)相電流 驅(qū)動電 壓 額定轉(zhuǎn) 矩 重量0 . 36 54 N ? 4 5 9 ° / 1 . 8 °242 50 文） 12 率電源等組成一個驅(qū)動系統(tǒng)。 步進(jìn)電機驅(qū)動器是把控制系 統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機的角位移，或者說： 控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就使步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。 所以設(shè)計中采用北京斯達(dá)特機電科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的 列步進(jìn)電機驅(qū)動器， 要由電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分組成。 進(jìn)電機驅(qū)動器采用鑄鋁結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)主要用于小功率驅(qū)動器，這種結(jié)構(gòu)為封閉的超小型結(jié)構(gòu)，本身不帶風(fēng)機，其外殼即為散熱體，所以使用時要將其固定在較厚、較大的金屬板上或較厚的機柜內(nèi)，接觸面之間要涂上導(dǎo)熱硅 脂，在棋盤邊加一個風(fēng)機也是一種較好的散熱辦法。 此步進(jìn)電機驅(qū)動器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為： 表 3步進(jìn)電機驅(qū)動器電氣技術(shù)數(shù)據(jù) 感器 在該立體倉庫中采用歐姆龍 射型接插件式傳感器作貨物檢測，它采用能抗周圍外來光干擾的變調(diào)光式；采用變調(diào)光式，與直流光式比，不易受外來光干擾的影響；電源電壓為 大量程電壓輸出型；帶有容易調(diào)整的光軸標(biāo)識；帶有便于調(diào)整，動作確認(rèn)入光顯示燈；反射式傳感器的時間圖和輸出回路圖如圖 3示。 圖 3射 式傳感器的時間圖和輸出回路圖 它有三根連接線 (紅、藍(lán)、黑 )，紅色接電源的正極、黑色接電源的負(fù)極、藍(lán)色為輸出信號，當(dāng)與擋塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。需要注意檢測距離不要離驅(qū)動器型號 相數(shù) 類別細(xì)分?jǐn)?shù) （ 通過撥位開關(guān)設(shè)定 ）最大相電流開關(guān)設(shè)定 工作電源一組直流 24 V - 40 V )3 . 0 2 H 057濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 13 傳感器太近，否則傳感器不能動作；連接是采用接插件方式，千萬不要對端子 (讀出頭 )進(jìn)行焊接。 動開關(guān)的選擇 在該立體倉庫控制系統(tǒng)中共有 13 個倉位（四層十二個倉位加 0 號倉位）分別采用13 只微動開關(guān)作為貨物檢測，當(dāng)有貨物時相應(yīng)開關(guān)動作，其信號對應(yīng) 輸入點是外為保險起見，在 X 軸的左限位和 Y 軸的下限位處還分別加 裝了 1 只微動開關(guān)作限位保護(hù)，以確保立體倉庫在程序出錯時不損壞；微動開關(guān)原理圖如圖 3示。 圖 3微動開關(guān)原理圖 濱州學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 入輸出分配表 根據(jù)本課題 入輸出的控制要求，得出 入輸出 I/O 分配，如表 3示。 表 3入輸出 I/O 分配 動 驗 2 號倉庫 進(jìn) 動 /自動 驗 3 號倉庫 退 出 驗 4 號倉庫 上 進(jìn) 驗 5 號倉庫 下 消 驗 6 號倉庫 進(jìn) 停 驗 7 號倉庫 出 號倉庫的鍵 驗 8 號倉庫 示取出 號倉庫的鍵 驗 9 號倉庫 示送進(jìn) 號倉庫的鍵 驗 10 號倉庫 示操作錯誤 號倉庫的鍵 驗 11 號倉庫 示 1 號倉庫 號倉庫的鍵 驗 12 號倉庫 示 2 號倉庫 號倉庫的鍵 進(jìn)限制 示 3 號倉庫 號倉庫的鍵 退限制 示 4 號倉庫 號倉庫的鍵 退超過 示 5 號倉庫 號倉庫的鍵 上限制 示 6 號倉庫 0 號倉庫的鍵 下限制 示 7 號倉庫 1 號倉庫的鍵 下超過 示 8 號倉庫 2 號倉庫的鍵 時限制 示 9 號倉庫 驗 0 號倉庫 出限制 示 10 號倉庫 驗 1 號倉庫 出超過 示 11 號倉庫 示 12 號倉庫 濱州學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 氣原理圖的設(shè)計 根據(jù)立體倉庫的課題設(shè)計要求，得出如下圖 3氣原理圖。 圖 3氣原理圖 指示燈 P 步 進(jìn) 脈 沖 向 電 平 共 陽 端 0 4042 4446 7 ?? 制開關(guān) 微動開關(guān) 停 動 手動 /自動 濱州學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 第四章 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計 形圖概述 梯形圖是通過連線把 令的梯形圖符號連接在一起的連通圖，用以表達(dá)所使用的 令及其前后順序，它與電氣原理圖和相似。它的連線有兩種：一為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。 開關(guān)量：按電壓水平分，有 22011024隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 模擬量：按其精度可分為 121416；按信號類型可分為電流型(4電壓型 (010。除了上述通用 I/O 外，還有特殊I/O 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線 (根據(jù)梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進(jìn)行的。 電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（ I/O）完成的。 I/O 模塊集成了 ，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入 統(tǒng)，輸出模塊相反。 I/O 分為開關(guān)量輸入（ 開關(guān)量輸出（ 模擬量輸入（ 模擬量輸出（ 模塊。 濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 17 統(tǒng)流程圖 根據(jù)系統(tǒng)工作過程的分析得出，示意圖 4示 圖 4統(tǒng)流程圖 堆垛機初始化 (復(fù)位 ) 詢問是否有要貨單 有貨單 發(fā)送貨單 (貨物倉位號 ) 堆垛機得到貨單 確定貨物倉位號開始執(zhí)行貨單 貨物送到頂 層 蹭層頂層 倉內(nèi)有無貨物 伸叉到取放貨物 完成貨單記錄序號 結(jié)束 Y Y Y 濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 18 形圖的設(shè)計 本系統(tǒng)運用 程軟件進(jìn)行梯形圖順控程序編寫，在編寫梯形圖的過程中遵循以下編程規(guī)則： 個元件的觸點使用時沒有數(shù)量限制。 圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有觸點）。 了便于分析，假定在梯形圖中有“電流”流動，這個“電流”只能在梯形圖中單方向流動。 具體梯形圖見附錄。 濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 19 第五章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論 形圖程序的下載 輸設(shè)置 要將編制好的程序下載到 須先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)置。先將 計算機的串口互連，然后單擊 [在線 ]-[傳輸設(shè)置 ]，可以進(jìn)入 [傳輸設(shè)置 ]對話框，進(jìn)行 備與網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)設(shè)定，可以進(jìn)行 計算機的串口通信口及通信方式的設(shè)定，可以進(jìn)行其他網(wǎng)絡(luò)站點的設(shè)定，還可以實現(xiàn)通信測試。 形圖寫入 擊 [在線 ]-[入 ]，就可以打開“ 入”對話框，進(jìn)行相關(guān)設(shè)置并執(zhí)行，就可將 已編好的程序?qū)懭?圖 示。 選中要下載到 擊 [執(zhí)行 ]就可以將寫好的梯形圖程序下載到 圖 5入 濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 20 序運行過程 記錄 待程序全部寫入 后，首先運用 編程軟件進(jìn)行模擬調(diào)試，模擬調(diào)試成功以后，接上外部接線進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，現(xiàn)場調(diào)試的具體情況如下表所示： 表 5序運行過程記錄 件 狀態(tài) 運行結(jié)果 N 啟 動 N 手動 /自動 N 取 出 N 送 進(jìn) N 取 消 N 急 停 N 1 號倉庫的鍵 N 2 號倉庫的鍵 N 3 號倉庫的鍵 N 4 號倉庫的鍵 N 5 號倉庫的鍵 N 6 號倉庫的鍵 N 7 號倉庫的鍵 N 8 號倉庫的鍵 N 9 號倉庫的鍵 N 10 號倉庫的鍵 N 11 號倉庫的鍵 N 12 號倉庫的鍵 N 檢驗 0 號倉庫 N 檢驗 1 號倉庫 N 檢驗 2 號倉庫 N 檢驗 3 號倉庫 N 檢驗 4 號倉庫 N 檢驗 5 號倉庫 濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 21 N 檢驗 6 號倉庫 N 檢驗 7 號倉庫 N 檢驗 8 號倉庫 N 檢驗 9 號 倉庫 N 檢驗 10 號倉庫 N 檢驗 11 號倉庫 N 檢驗 12 號倉庫 N 前進(jìn)限制 N 后退限制 N 后退超過 N 向上限制 N 向下限制 N 向下超過 N 前時限制 N 取出限制 N 取出超過 論 本系統(tǒng)主要以 核心，利用 強大的控制功能，實現(xiàn)了利用可編程控制器控制立體倉庫的功能，具有接線簡單、編程直觀、擴展容易等特點。當(dāng)機械手的功能增加時，硬件 接線上只需增加行程開關(guān)輸入信號。通過本設(shè)計，我學(xué)習(xí)到了很多東西，在工作的細(xì)心上也得到了提高。并且，更了解了有關(guān)可編程控制器的功能。我選擇這個設(shè)計，也是為了彌補以前學(xué)習(xí)上的不足。這次設(shè)計，使我了解到老師的用心良苦，并且從老師、朋友那學(xué)到了很多寶貴的東西。 濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 22 謝辭 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。 在本論文的寫作過程中，我的導(dǎo)師 郝冠男 老師傾注了大量的心血 ，從選題到開題報告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。 寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。我將銘記我曾是一名 蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 學(xué)子，在今后的工作中把 學(xué)院的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚光大。 感謝各位老師的批評指導(dǎo)。 濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 23 參考文獻(xiàn) [1]張萬忠主編 ,電器與 制技術(shù) [M],化學(xué)工業(yè)出版社 ,2003 年 [2]胡學(xué)林主編 ,可編程控制器教程 [M],電子工業(yè)出版社 ,2004 年 [3]周美蘭主編 ,氣控制與組態(tài)設(shè)計 [M],北京 :科學(xué)出版社 ,2006 年 [4]曾慶波主編 ,監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用技術(shù) [M],哈爾濱工業(yè)出版社 ,2006 年 [5]龔中華 ,史建成 ,孫毅著 ,三菱 列 用技術(shù) [M],北京 :人民郵電出版社 ,2006 [6]嚴(yán)盈高主編 ,西門子 門 [M],北京 :人民郵電出版社 ,2007 年 [7]張孝冰 ,沈曉紅 ,步進(jìn)電機中的應(yīng)用 [J],機電工程技術(shù) ,1） ,104州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 24 附 錄 計的梯形圖 濱州學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 濱州學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 26