基于PLC控制的小型自动化立体仓库设计毕业设计.docx

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1、*大孽毕业设计（论文）任务书课题名称基于S7-200PLC控制的小型自动化立体仓库设计学院电气信息学院专业班级自动化084班姓名XX学号089064444毕业设计（论文）的主要内容及要求:（1）了解自动化立体仓库的组成及基本功能，熟悉PLC控制系统设计的一般步骤。（2）结合相关资料设计立体仓库的系统结构图；本课题所设计的立体仓库具有以下功能：1、堆垛机（机械手）要有三个自由度，即：前进、后退；上、下；左、右2、堆垛机的运动由步进电机驱动3、堆垛机前进（或后退）运动和上（或下）运动可同时进行4、堆垛机前进、后退和上、下运动时必须有超限位保护5、每个仓位必须有检测装置（微动开关），当操作有误时发出

2、错误报警信号6、当按完仓位号后，没按入或取前，可以按取消键进行取消该操作7、整个电气控制系统必须设置急停按钮，以防发生意外起止时间：2012年2月21日至2012年6月5日共15周指导教师系主任院长签字签字签字摘要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,是一种多层存放货物的高架仓库系统，由自动控制与管理系统、高位货架、巷道堆垛机、自动入库、自动出库、计算机管理控制系统以及其他辅助设备组成。它具有节约用地、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。如今我国国民经济的飞速发展,自动

3、化立体仓库必然会在各行各业中得到越来越广泛的应用。本课题的电气控制主要由西门子公司的PLC、步进电机驱动器、步进电动机、直流电动机等器件组成。本文首先对本课题进行简要的介绍，包括背景，研究意义，现状等；其次对该系统的硬件组成、结构、原理进行了阐述和分析；再次对本系统用到的器件分别进行介绍，重点对PLC程序进行了编写；最后对设计本课题所学到的知识进行归纳和总结。关键字：立体仓库可编程控制器（PLC）西门子S7200AbstractTheautomatedwarehouseisoneoftheimportantpartsinmodernlogistics.Ifsamulti-layeroverhe

4、adwarehousesystemtostoregoods.Bytheautomaticcontrolandmanagementsystem,highshelf,roadwaystacker,automaticstorage,automaticlibrary,computercontrolsystems,andotherauxiliaryequipment,ithasalandconservation,andreducelaborintensityandeliminateerrors,improvethelevelofwarehouseautomationandmanagementlevel,

5、toimprovethequalityofmanagementandoperationsstaff,reduceoutages,andeffectiveinreducingthebacklogofliquidityandimprovelogisticsefficiencyandmanyotheradvantages.Today,withtherapiddevelopmentofChinasnationaleconomy,theautomatedwarehousewillinevitablyapplicationinallwalksoflife.ThesubjectismainlymadeofS

6、iemensPLC,steppermotordrives,steppermotors,directcurrentmotorotherdevices.First,abriefintroductiontothetopic,includingbackground,significance,status;Second,thesystemhardware,thestructure,principlesaredescribedandanalyzed;Third,thedevicesthatareusedinthissystemwereintroduced,focusingonthepreparationo

7、fPLCprogram;Finally,theknowledgelearnedandconclusionsonthetopicaresummarized.Keywords:StereoscopicwarehouseProgrammablecontrollerSiemensS7-200三1结论11.1 本课二善鼠二二二二二二二二二二二二二二二二二11.2 本课题设计内容11.3 本课题设计的目的和意义21.4 小结2第2章.系统控制方案的确定22.1 自动化立体仓库的简介22.2 立体仓库系统的功能32.3 采用PLC控制立体仓库的优点42.4 立体仓库技术参数的确定52.5 5系统设计的基本步

8、骤52.6 小结6第3章系统硬件设计63.1 控制系统结构设计63.2可编程控制器的选型73.2.1可编程控制器的基本结构73.2.2可编程控制器（PLC）的特点73.2.3控制功能的选择83.2.4PLC机型的选择83.3步进电机的选择93.3.1步进电机的介绍93.3.2步进电机的结构93.3.3步进电机的工作原理103.3.4步进电机的控制113.3.5步进电机的特点143.3.6步进电机驱动系统的基本组成143.3.7步进电机的选择计算143.4步进电动机驱动器的选择173.5传感器的选择183.6微动开关的选择201.1 7并联型开关稳压电源203.8 PLC输入输出分配表203.9

9、 电气原理图的设计213. 10小结22第4章系统软件设计233.1 编程语言的介绍234. 2系统流程图235. 3主要程序的设计25论谢考结致参附录A梯形图设计34第1章绪论1.1 本课题设计的背景立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。50年代初，美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50年代末60年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科。60年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，成为当今世界上

10、拥有自动化立体仓库最多的国家之一。我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚，1963年研制成第一台桥式堆垛起重机（机械部北京起重运输机械研究所），1973年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库（高15米，机械部起重所负责），该库1980年投入运行。到2003年为止，我国自动化立体仓库数量已超过200座。立体仓库由于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特点，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。本论文主要是基于PLC所设计的立体仓库电气控制系统。下面简单阐述PLC的发展背景。1968年美国最大的汽车制

11、造商通用汽车公司为了适应汽车型号不断更新，提出把计算机的完备功能、灵活性、通用性好等优点和继电器-接触器控制系统的简单易懂、操作方便、价格低等优点结合到一起，做成了一种能适应工业环境的通用控制装置，并把其编程方法及程序输入方法简化，使不熟悉计算机的人员也能够快速掌握其使用技术。根据这一设想，美国数字设备公司于1969年率先研制出第一台可编程控制器（简称PLC）,并在通用汽车公司的自动装配线上试用获得成功。由于PLC的可靠性高，操作简单，可以大大减少设备的维修和停产所造成的经济损失。当前PLC已经成为了电气自动化控制系统中应用最为广泛的核心控制装置。1985年国际电工委员会（IEC）对PLC的定

12、义如下：”可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统,是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器，它采用了可以编程的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时，计算和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。“因此，进行立体仓库的PLC控制系统的设计，可以推动机械手行业的发展，扩大PLC在自动控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究的价值。1.2 本课题设计内容本设计用西门子S7-200系列的控制器作为控制核心，实现一个十二仓位的立体仓库的入库出库功能。立体仓库主体有底盘、四层十二仓位库体、运动机械及电气控制等四部分组成。电气控制部分由西门子生产

13、的S7-200型的可编程控制器、步进电机驱动、各种位置电磁传感器和一些低压电器元件组成。S7-200型可编程控制器作为控制核心，采集输入端口信号后完成各种逻辑控制和数据的运算，然后通过输出端完成电机的运动和各种信号的现实。该系统要能够实现手动和自动两种工作模式，通过键盘可以对设备进行控制。1.3 本课题设计的目的和意义自动化立体仓库在各行各业得到而来广泛的应用，进行PLC立体仓库的设计对于节约土地资源，节省劳动力方面都有着不可代替的作用。PLC作为工业自动化三大支柱的重要一部分，因为其可靠性高、抗干扰能力强、设计安装容易等特点而被广泛的应用于自动化控制的各个领域。PLC控制系统可以很好的完成立

14、体仓库的控制有助于其实现自动化。因此，进行立体仓库的PLC控制系统的设计，可以推动机械手行业的发展，扩大PLC在自动控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究的价值。1.4 小结本章以课题设计为中心，分别介绍了课题设计的背景、内容、目的和意义。立体仓库发展速度越来越快，采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，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。PLC凭借着其可靠性高、抗干扰能力强、使用方便、设计安装容易等特点能很好的完成立体仓库控制系统的设计。第2章,系统控制方案的确定2.1 自动化立体仓库的简介自动化立体仓库是机械和电气、强电控制和弱电控制相结合的产

15、品。它主要由货物储存系统、货物存取和传送系统、控制和管理等三大系统所组成。货物存储系统由立体货架的货格（托盘或货箱）组成，货架按照排、歹h层组合而成立体仓库储存系统;货物存取和传送系统承担货物存取、出入仓库的功能，它由有轨或无轨堆垛机、出入库输送机、装卸机械等组成；自动化立体仓库视情况不同采取不同的控制方式：有的仓库只采取对存取堆垛机、出入库输送机的单台PLC控制，机与机无联系；有的仓库对各单台机械进行联网控制。更高级的自动化立体仓库的控制系统采用集中控制、分离式控制和分布式控制，即由管理计算机、中央控制计算机和堆垛机、出入库输送等直接控制的可编程序控制器组成控制系统。2.2 立体仓库系统的功能2.3 1立体仓库模型图在此设计的立体仓库需要满足一下功能：（1）堆垛机（机械手）要有三个自由度，即：前进、后退；上、下；左、右；（2）堆垛机的运动由步进电机驱动；（3）堆垛机前进（或后退）运动和上（或下）运动可同时进行；（4）堆垛机前进、后退和上、下运动时必须有超限位保护；（5）每个仓位必须有检测装置（微动开关），当操作有误时发出错误报警信号;（6）当按完仓位号后，没按入或取前，可以按取消键进行取消该操作。（7）整个电气控制系统必须设置急停按钮，以防发生意外。系统控制面板如下图22