堆垛機plc說明書

1、<p><b>　　廣西大學(xué)</b></p><p><b>　　《機電傳動與控制》</b></p><p><b>　　課程作業(yè)</b></p><p>　　題 目：基于PLC巷道堆垛機</p><p><b>　　定位控制系統(tǒng) </b&g

2、t;</p><p>　　專 業(yè)：機械工程學(xué)院物流工程專業(yè) </p><p>　　班 級： 物流工程071班 </p><p>　　姓 名： 蘇曉春 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 莫以為 </p><

3、;p>　　成 績： </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　現(xiàn)代社會物流概念已經(jīng)備廣泛接受，倉儲作為物流活動的一個重要環(huán)節(jié)正在不斷向自動化發(fā)展。計算機自控技術(shù)的飛速發(fā)展，為現(xiàn)代企業(yè)的物流管理提供了重要的技術(shù)支持。倉儲技術(shù)的發(fā)展決定了倉儲活動的效率，因此自動化倉儲技術(shù)被廣泛應(yīng)用。自動化

4、立體倉庫就是自控技術(shù)在物流管理上的一個很好的應(yīng)用。自動化立體倉庫不僅具有節(jié)省用地、減輕勞動強度、提高物流效率、降低儲運損耗、減少流動資金積壓等功能，而且在溝通物流信息、銜接產(chǎn)需、保證生產(chǎn)均衡、合理利用資源、進行科學(xué)儲備與生產(chǎn)經(jīng)營決策等方面發(fā)揮著獨特的作用，使人們真正享受到現(xiàn)代計算機技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)物流管理的益處。</p><p>　　本文主要針對自動化立體倉庫的必備設(shè)備——巷道堆垛機的自動取貨控制系統(tǒng)進行定位設(shè)計。

5、首先選擇堆垛機的驅(qū)動電機，然后針對系統(tǒng)需要選擇調(diào)節(jié)速度的變頻器，接著確定堆垛機的尋址方式再選用PLC，最后是控制電路的設(shè)計，包括堆垛機步序確定、繪制梯形圖及步序指令編寫。</p><p>　　關(guān)鍵字：堆垛機 認址 變頻 PLC</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 巷道式堆垛機概述4</p>&l

6、t;p>　　1.1 巷道式堆垛機4</p><p>　　1.2 堆垛機系統(tǒng)分析4</p><p>　　第二章 驅(qū)動電機的選擇5</p><p>　　2.1 堆垛機電機特點5</p><p>　　2.2 堆垛機水平運行機構(gòu)電機選擇6</p><p>　　2.3 起升機構(gòu)電機選擇6</p>

7、<p>　　2.4 貨叉驅(qū)動電機的選擇7</p><p>　　第三章變頻器的選擇8</p><p>　　3.1 變頻器簡介8</p><p>　　3.2 水平運行機構(gòu)變頻器的選擇10</p><p>　　3.3 提升機構(gòu)變頻器的選擇10</p><p>　　第四章認址方式的選擇11</p&g

8、t;<p>　　4.1 光電傳感器原理11</p><p>　　4.2認址方式選擇12</p><p>　　第五章 輸入輸出及元器件確定15</p><p>　　5.1輸入輸出點確定15</p><p>　　5.2元器件選擇16</p><p>　　第六章 PLC的選用17</p>

9、<p>　　6.1 PLC的選用17</p><p>　　6.2 PLC的I/O點分配18</p><p>　　第七章 堆垛機取貨PLC控制19</p><p>　　7.1堆垛機出庫動作順序19</p><p>　　7.2堆垛機運行分析19</p><p>　　7.3 PLC接線21</

10、p><p>　　7.4 PLC控制的實現(xiàn)22</p><p><b>　　總結(jié)28</b></p><p><b>　　參考文獻28</b></p><p>　　第一章 巷道式堆垛機概述</p><p>　　1.1 巷道式堆垛機</p><p>　　

11、1.1.1巷道式堆垛機簡述</p><p>　　巷道式堆垛機是現(xiàn)代自動化立體倉庫的主要設(shè)備之一，主要用來進行出、入庫作業(yè)。自動化立體倉庫在機場碼頭、造紙、設(shè)備維修、輪胎制造、制藥、啤酒廠等幾乎所有行業(yè)（只要需要倉儲）,有著十分廣泛的應(yīng)用。隨著社會對倉儲效率要求的提高，巷道式堆垛機控制系統(tǒng)的工作效率、可靠性及穩(wěn)定性在自動化立體倉庫中起著至關(guān)重要的作用。</p><p>　　1.1.2巷道式堆

12、垛機的技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　衡量巷道式堆垛機性能的指標主要有：運行速度、提升速度、貨叉速度、平穩(wěn)性、認址精度等。目前國產(chǎn)的堆垛機提升重量從幾十斤到幾頓不等，運行速度達到160m/min,提升速度在0-80m/min,貨叉速度一直保持在0-30m/min，認址采用光電探測，精度不足，認址錯誤率高。</p><p>　　1.2 堆垛機系統(tǒng)分析</p><p>　

13、　1.2.1堆垛機水平運行分析</p><p>　　堆垛機的水平行走機構(gòu)由電機、減速器、車輪組、緩沖器等組成。布置形式包括臥式減速器和套裝式減速器。堆垛機水平行走機構(gòu)主要完成列尋址，即在立庫中將貨物運到指定的列。堆垛機啟動之后，堆垛機的水平行走機構(gòu)經(jīng)過變頻器加速，到達一定的列數(shù)之后速度穩(wěn)定，在到達指定列之前減速，直到在指定列停止。列數(shù)的計算是通過采取恰當?shù)恼J址方式實現(xiàn)的。</p><p>

14、　　1.2.2堆垛機的起升機構(gòu)運行分析</p><p>　　堆垛機的起升機構(gòu)由電動機、制動器、減速機、卷筒或鏈輪以及柔性件組成，常用的柔性件有鋼絲繩和起重鏈等。起升機構(gòu)的工作速度一般在12m/min_30m/min,最高可達48m/min。不管選用多大的工作速度，都備有低速檔，主要用于平穩(wěn)停準和取放貨物時的“微升降”作業(yè)。在堆垛機的起重、行走和伸叉(叉取貨物)三種驅(qū)動中，起重的功率最大。</p>&

15、lt;p>　　1.2.3貨叉運行分析</p><p>　　貨叉是直接放置貨物的裝置，貨叉安裝在載貨臺上，與載貨臺分開，可以向堆垛機兩側(cè)伸縮。貨叉的運行準確度對貨物的存取至關(guān)重要，因為貨叉運行時候一旦出現(xiàn)差錯很容易造成貨物損害。貨叉在存貨時到達貨位，經(jīng)過抬叉、伸叉、放叉、收叉四個動作，取貨時經(jīng)過伸叉、抬叉、收叉、放叉。一般在存取貨物時，由于貨位的寬度不大，所以按給定速度勻速運動。</p><

16、;p>　　根據(jù)以上分析，對堆垛機運行的控制采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由電動機提供動力驅(qū)動，由變頻器進行無級調(diào)速，光電認址方式進行位置定位跟速度反饋，其系統(tǒng)原理圖如圖1-1所示：</p><p>　　圖1-1 堆垛機閉環(huán)控制系統(tǒng)</p><p>　　根據(jù)圖所示，系統(tǒng)的設(shè)計首先需要選擇電動機、變頻器、認址方式，因此下面將分析電動機的選擇，變頻器選擇，認址方式選擇。</p>&l

17、t;p>　　第二章 驅(qū)動電機的選擇</p><p>　　2.1 堆垛機電機特點</p><p>　　在堆垛機運行過程中，牽引電動機需頻繁的起動、制動、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，而且負荷變化大，經(jīng)常工作在重點短時狀態(tài)、電動狀態(tài)、制動狀態(tài)下，對電機要求較高。</p><p>　　根據(jù)工作性質(zhì)，牽引電動機應(yīng)該有以下特點:</p><p>　?。╨）能頻繁的

18、制動和起動。</p><p>　?。?）起動電流較小。</p><p>　?。?）要有發(fā)電制動的特性，能由電動機本身的性質(zhì)來控制牽引系統(tǒng)在滿載下行和空載上行時的速度。</p><p>　?。?）要有較硬的機械特性，不會因起升裝置載重的變化而引起提升速度的過大變化。</p><p>　　（5）電動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，運行噪聲低。</p&

19、gt;<p>　　2.2 堆垛機水平運行機構(gòu)電機選擇</p><p>　　堆垛機的水平運行機構(gòu)運行速度根據(jù)需要分為三個檔。一檔速度是最高運行速度150m/min，主要用于對離堆垛機原位較遠的貨位進行貨物存儲，因為貨位較遠時為了縮短作業(yè)效率往往采取提高速度的方法；二檔速度60m/min,主要用于中遠距離貨位的存取貨物。當貨位距離較近時，堆垛運行速度高的話難以控制定位精度，所以三檔速度是當貨物即將到達貨

20、架時為了提高存取精度而減速，該檔速度為30 m/min，加速度是0.6m/s,減速度是0.5m/s。</p><p>　　根據(jù)給出的堆垛機的速度和堆垛機載貨重量分析堆垛機運行所需功率。</p><p>　　水平運行機構(gòu)電機的功率P=，其中Wr=Q（u，現(xiàn)進行參數(shù)設(shè)置：</p><p>　　Q為堆垛機總重，設(shè)為1500kg；</p><p>　

21、　u為運行摩擦系數(shù)，設(shè)為0.3；</p><p>　　d為走行輪軸直徑，設(shè)為50mm；</p><p>　　f為滾動摩擦系數(shù)，設(shè)為0.1；</p><p>　　r為車輪半徑，設(shè)為50mm；</p><p>　　η1為運行效率，設(shè)為0.9；</p><p>　　v1為運行機構(gòu)的最大速度，為150m/min。</p&

22、gt;<p>　　代入公式計算為Wr=Q（u=1500*（=228</p><p><b>　　P==</b></p><p>　　電機的基準負載持續(xù)率FC為40%，電機的工作方式為S3斷續(xù)周期工作制，根據(jù)水平行走機構(gòu)所需功率選擇YZR160L-6型電機。</p><p>　　由表可知，電動機的工作電壓是380V，額定功率是11K

23、W，額定轉(zhuǎn)速是945r/min，電動機的額定轉(zhuǎn)矩TN=9.55*PN/nN=9.55*11000/945N.m=111.16 N.m。</p><p>　　表2-1 水平行走驅(qū)動電機屬性</p><p>　　2.3 起升機構(gòu)電機選擇</p><p>　　與水平運行一樣，堆垛機起升機構(gòu)運行速度也需要分為三檔。一檔速度60m/min,二檔速度30m/min，三檔速度18

24、 m/min，加速度0.5m/s2。</p><p>　　起升機構(gòu)運行時最大的功率為P=，現(xiàn)進行參數(shù)設(shè)置：</p><p>　　w堆垛機重量，為1500kg；</p><p>　　g為載貨臺載貨重量1000kg；</p><p>　　v2為最高檔速度60m/min；</p><p>　　η2為運行效率0.95</

25、p><p>　　代入公式計算得P==kw</p><p>　　起重機械驅(qū)動電機的基準負載持續(xù)率FC為40%，電機的工作方式為S3斷續(xù)周期工作制，根據(jù)起升機構(gòu)運行所需功率YZR225M-6型電機。</p><p>　　由表可知，電動機的工作電壓是380V，額定功率是30KW，額定轉(zhuǎn)速是962r/min，電動機的額定轉(zhuǎn)矩TN=9.55*PN/nN=9.55*30000/96

26、2N.m=297.82 N.m。</p><p>　　表2-2 垂直行走驅(qū)動電機屬性</p><p>　　2.4 貨叉驅(qū)動電機的選擇</p><p>　　貨叉的伸縮距離較短，所以只設(shè)置一檔速度，為24m/min。</p><p>　　貨叉伸縮功率為P=，現(xiàn)進行參數(shù)設(shè)置。</p><p>　　w為貨叉可動部分重量70kg

27、；</p><p>　　g載貨重量1000kg；</p><p>　　v3速度24m/min；</p><p>　　η3為伸縮效率0.85。</p><p>　　代入公式計算得P==kw</p><p>　　根據(jù)功率要求所選電機為：</p><p>　　表2-3 貨叉驅(qū)動電機屬性</p&g

28、t;<p><b>　　第三章變頻器的選擇</b></p><p><b>　　3.1 變頻器簡介</b></p><p>　　交流異步電機的轉(zhuǎn)速，是其定子繞組上交流電源頻率的函數(shù)。所以只要均勻地改變定子繞組的供電頻率，就可以平穩(wěn)地改變電機的同步轉(zhuǎn)速?？紤]到存堆垛機的結(jié)構(gòu)及運動特點，采用變頻調(diào)速。</p><p&

29、gt;　　變頻調(diào)速是通過變頻器改變供電頻率。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。它主要由兩部分電路構(gòu)成，一是主電路（整流模塊、電解電容和逆變模塊），二是控制電路（開關(guān)電源板、控制電路板）。CPU就安裝在控制電路板上，變頻器的操作軟件燒錄在CPU上，同一型號的變頻器軟件是固定的。</p><p>　　變頻器主要的控制方式分為U/f=C的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制方式、矢量控

30、制、直接轉(zhuǎn)矩控制與電壓空間矢量（SVPWM）控制方式。</p><p>　　(1)U/f=C的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制方式特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡

31、如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。</p><p>　　(2)矢量控制實現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動機的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場

32、的電流分量 (勵磁電流) 和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量 (轉(zhuǎn)矩電流) 分別加以控制，并同時控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。</p><p>　　(3)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理是通過對磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接控制來確定逆變器的開關(guān)狀態(tài)，這樣不需復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型及中間變換環(huán)節(jié)，而能有效地控制轉(zhuǎn)矩值，在0.5～0Hz時，有大于150％～200％TN的起動轉(zhuǎn)矩值，非常適用于重載、起重、電力牽

33、引、大慣量、電梯等設(shè)備的拖動要求。</p><p>　　(4) 電壓空間矢量（SVPWM）控制方式。它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經(jīng)實踐使用后又有所改進，即引入頻率補償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且

34、沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。</p><p>　　表3-1 變頻器控制方式比較</p><p>　　堆垛機運行屬于電力牽引與載重情形，故適合采用直接轉(zhuǎn)矩控制方式。</p><p>　　變頻器的加減速曲線有兩種，分別是直線和S線。堆垛機的速度變化較大，再加上堆垛機的重量較大、慣性大，因此在變換時就會產(chǎn)生噪聲、振動、與起停沖擊，所以我們必須采用S曲

35、線，只要設(shè)定好高、中、低速的值，S曲線的斜率就自動形成。</p><p>　　圖3-1 變頻器調(diào)速曲線</p><p>　　3.2 水平運行機構(gòu)變頻器的選擇</p><p>　　根據(jù)電動機的額定功率選擇與之相品配的變頻器。水平運行的驅(qū)動電機額定功率是11kw，選擇北京卓越世紀電氣有限公司的變頻器，型號為CIMR-F7B4011。其接線方式如圖3-2所示：</p

36、><p>　　圖3-2 水平行走變頻器接線圖</p><p>　　其中，X1、X2、X3為變頻器的控制端子。Y0、Y1、Y4、Y5、Y6為PLC的輸出端口。變頻器FWD接PLCY0端口，REV接Y1，X1接Y4，X2接Y5，X3接Y6。</p><p>　　表3-1 PLC輸出與CIMR-F7B4011變頻器輸入關(guān)系表</p><p>　　3.3

37、 提升機構(gòu)變頻器的選擇</p><p>　　由于提升機構(gòu)的驅(qū)動電機額定功率是30kw。選擇北京卓越世紀電氣有限公司的變頻器，型號為CIMR-F7B4030。其接線方式如圖所示</p><p>　　圖3-3 垂直行走變頻器接線圖</p><p>　　垂直升降方向變頻器設(shè)置與水平方向一致。變頻器FWD接PLCY0端口，REV接Y1，X1接Y4，X2接Y5，X3接Y6。&

38、lt;/p><p>　　表3-2 PLC輸出與CIMR-F7B4030變頻器輸入關(guān)系表</p><p>　　第四章認址方式的選擇</p><p>　　4.1 光電傳感器原理</p><p>　　光電傳感器是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。光電傳感器在一般情況下有三部分構(gòu)成，分別為：發(fā)送器、接收器、檢測電路。</p>

39、<p>　　發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管（LED）、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷的發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接受器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能慮出有效信號和應(yīng)用該信號。</p><p>　　光電傳感器分為：槽型光電傳感器、對射型光電傳感器、反光板型光電開關(guān)、擴散反射型光電開關(guān)。&

40、lt;/p><p>　　光電傳感器的系統(tǒng)組成原理如圖4-1所示，其中數(shù)字地和模擬地不是同一地，其目的是將光源與接收器推進行電的隔離，光源與接收器可以一體也可以分開。</p><p>　　圖4-1 光電傳感器系統(tǒng)組成原理</p><p><b>　　4.2認址方式選擇</b></p><p>　　堆垛機進行貨物存取前必須到達指

41、定貨位。它到達與否的判斷，在自動操作時必須自動進行。為此，每個貨架上的每個貨位必須具有堆垛機能識別的編碼。</p><p>　　巷道左右兩排貨架可以編為X1排、X2排。沿著堆垛機水平運行方向可編為Y0-Yn列，Y0列為巷道口的出入貨臺處。鉛垂方向可以編為Z0-Zn，Z0層是最底層。采用直角坐標系（X、Y、Z）中的坐標（排、列、層），即可確定每一貨格的位置，即貨位號。由于X方向只有兩排貨架，即貨叉只有兩個運動方向，

42、所以認址問題只需對列、層檢測。</p><p>　　先從走行認址來說，分為絕對認址和相對認址兩種方式，絕對認址是指用n個光電開關(guān)的通、斷2中狀態(tài)組合形成一組n位的二進制編碼，從而得到Y(jié)或Z的坐標。起升和運行機構(gòu)分別用一組光電開關(guān)和與每個地址編碼對應(yīng)的認址片組成的認址裝置得到堆垛機的實際地址編碼。如圖所示：</p><p>　　1.貨架 2.認址片 3.光電開關(guān) 4.堆垛機下橫梁<

43、/p><p>　　圖4-2 絕對認址示意圖</p><p>　　相對認址是利用光電開關(guān)在經(jīng)過每一個貨位的檢測片時狀態(tài)翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生電脈沖對地址編碼進行加1或減1，產(chǎn)生現(xiàn)地址編碼的一種方式。如圖所示：</p><p>　　1.光電開關(guān) 2.光電開關(guān) 3.認址片</p><p>　　圖4-3 相對認址示意圖</p><p>　　

44、由于絕對認址制作成本較高，因此采用相對認址方式，但是相對認址貨位的確認是以前一地址為基準，通過加1減1得到現(xiàn)地址，所以某處出現(xiàn)認址錯誤時此后的地址都將出錯，因此這種方式可靠性低。為了解決可靠性低的問題，一般采用雙重相對認址法。</p><p>　　雙重相對認址法是指利用兩個光電開關(guān)同時進行認址，通過兩個光電開關(guān)的顯示值相互校驗， 當兩個光電開關(guān)的顯示值不同時則出錯，運行停止。</p><p&g

45、t;<b>　　圖4-4 光電開關(guān)</b></p><p><b>　　4.2.1 列尋址</b></p><p>　　在堆垛機行走軌道的地基附近相對于每列貨格的適當位置安裝一個固定的認址片，在堆垛機底部安裝2個光電開關(guān)，隨堆垛機一起在水平行走方向運動。光電開關(guān)每經(jīng)過一個貨格的認址片就發(fā)出一個信號到PLC，利用PLC 內(nèi)部計數(shù)器來實現(xiàn)列認址。堆垛

46、機前進一格，計數(shù)器減1，堆垛機后退一格，計數(shù)器加1，從而達到列認址的目的。同時計數(shù)器的當前值還可以作為速度控制的依據(jù)。兩個光電開關(guān)也分別做為堆垛機左右運動的檢測依據(jù)。水平行走方向的認址片分布如下圖：</p><p>　　圖4-4 堆垛機行走方向認址擋板分布圖</p><p>　　圖4-5 認址片與光電開關(guān)的相對位置圖</p><p><b>　　4.2.2

47、層尋址</b></p><p>　　在堆垛機的立柱上相對于貨架每層的適當位置安裝認址片，在升降臺上安裝光電開關(guān)隨升降臺一起上下運動，達到層認址目的，原理和方法與列認址相同，其層認址擋片分布如圖4-6所示：</p><p>　　圖4-6堆垛機升降方向認址擋板分布圖</p><p>　　第五章 輸入輸出及元器件確定</p><p>　

48、　5.1輸入輸出點確定</p><p>　　輸入輸出點是根據(jù)堆垛機的運行來確定的。假設(shè)堆垛機只固定向一排貨架尋址，那么在該排貨架上沿列尋址，堆垛機沿著水平方向有加速、勻速、減速運動。在層尋址上，堆垛機沿著鉛垂方向有加速、勻速、減速運動。在運動過程中需要有運動的上下或者前后限制來控制堆垛機的起停。輸入輸出點設(shè)置如下表：</p><p>　　表5-1 輸入輸出點</p><

49、p>　　系統(tǒng)的輸入點為14個，輸出點為17個。</p><p><b>　　5.2元器件選擇</b></p><p>　　在控制系統(tǒng)設(shè)計中，為了對各用電元件的控制，在主電路中串聯(lián)有一個斷路器作為控制柜的開關(guān)總閘，分別控制四個單極斷路器，用于行走、升降電機主電路的通斷控制，以及用于貨叉電機和PLC供電電路的通斷控制。</p><p>　　表

50、5-2 系統(tǒng)元器件</p><p>　　第六章 PLC的選用</p><p>　　6.1 PLC的選用</p><p>　　PLC是可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）的簡稱，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，是為了有效的控制工業(yè)環(huán)境中的各種設(shè)備而專門設(shè)計的。它采用可以編制程序的存儲器，用于存儲其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時

51、、計數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。</p><p>　　PLC機型選擇的基本原則是，在功能滿足 要求的前提下，選擇最可靠、維護使用最方便以及性能價格比的最優(yōu)化機型。</p><p>　　在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑?場合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。</p>

52、<p>　　對于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量 控制的工程項目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶A/D轉(zhuǎn)換、A/D轉(zhuǎn)換、加減運算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機就能滿足要求。</p><p>　　而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項目中 （如要實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來選用中檔或高檔機。其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系 統(tǒng)以

53、及整個工廠的自動化等。根據(jù)不同的應(yīng)用對象，表6-1列出了PLC的幾種功能選擇。</p><p>　　表6-1 PLC功能選擇</p><p>　　在堆垛機定位控制系統(tǒng)屬于控制功能要求較高的閉環(huán)控制系統(tǒng)，PLC主要要求有繼電器觸點輸入/輸出、定時器、計數(shù)器，移位、變反等功能。</p><p>　　根據(jù)第5.1節(jié)計算的輸入輸出點選擇PLC的型號。合理選用PLC的I／O

54、點的數(shù)量，是在滿足控制要求的前提下力爭使用的I／O點最少，但必須留有一定的裕量，PLC總I/O數(shù)要比實際I/O有10%-15%的裕量，所以所需PLC總I/O數(shù)為14+17+（14+17）*（10%-15%）=36-37個。選擇松下電工FP-X C60R型，其性能特點如下: 1.充裕的程序容量達到32KB。通過超過小型PLC范疇的高程序容量32K步，隨著將來設(shè)備的擴展，可對應(yīng)范圍廣泛的各種應(yīng)用。當然，也可充分地確保注釋區(qū)域。在進行

55、程序檢查時，為了更便于理解內(nèi)容，可以自由地輸入注釋；但是，在輸入注解時不會占用程序容量。 I/O注釋100,000點，行間注釋5,000行，注釋注解5,000行，所有的注釋與程序會被同時保存在FP-X內(nèi)。  2.指令處理速度0.32μsec，可進行超高速掃描。由基本指令35%和應(yīng)用指令65%（數(shù)據(jù)傳輸、四則運算）組合而成的程序5k步時。 掃描參數(shù)1.9ms。  3.最大I/O點數(shù)3

56、00點。通過使用FP0擴展單元以及功能擴充插件，可提高至382點。</p><p>　　表6-2 FP-X C60R型號PLC的性質(zhì)</p><p>　　6.2 PLC的I/O點分配</p><p>　　根據(jù)前面確定的輸入輸出點，為PLC分配I/O點。如表6-2所示：</p><p>　　表6-3 PLC I/O分配表</p>

57、<p>　　第七章 堆垛機取貨PLC控制</p><p>　　7.1堆垛機出庫動作順序</p><p>　　堆垛機靜止在原位，即坐標軸的原點，當堆垛機啟動時即開始取貨作業(yè)，堆垛機在取貨過程中的大致動作順序包括：</p><p>　　(1)堆垛機空車入庫，行走到第9列、第4層貨位；</p><p>　　(2)左伸叉、抬叉將貨物放置在

58、貨叉上，收叉，降叉將貨物放置在載貨臺上；</p><p>　　(3)堆垛機運動回到原位；</p><p>　　(4)貨叉抬起、伸叉、降叉將貨物送出，收叉。</p><p>　　堆垛機的每一個動作之間都要預(yù)留有時間，以保證動作的安全的準確。</p><p>　　7.2堆垛機運行分析</p><p>　　堆垛機的水平運行三

59、檔速度分別為2.5m/s、1m/s、0.5m/s，加速度是0.6 m/s，減速度是0.5 m/s；垂直提升三檔速度分別是1m/s、0.5m/s、0.3m/s，加減速度都是0.5m/s。由于第9列、第4層貨位離堆垛機的原位比較近，所以在水平方向上的行走用中檔速度跟低檔速度控制，在垂直方向上采用低檔速度控制。</p><p>　　假設(shè)貨位長度是1.4m，高度是1.15m，那么第九列貨位離原位的水平距離是1.4*9=1

60、2.6m，第四層貨位離原位的垂直距離是1.15*4=4.6m。</p><p>　　堆垛機水平速度由0 m/s加速到中檔速度時間為t1=v1/a1=1/0.6=1.67s，加速過程的行走距離為S1===0.83m。以中檔速度勻速行走9.33m，用時t2=9.33/1=9.33s。由中檔速度減為低檔速度0.5 m/s時用時t3=1s，行走距離S2=0.75m。以低檔速度勻速行走1.69m，用時t4=3.38s。所以

61、變頻器調(diào)中速的時間保持1.67+9.33=11s，調(diào)低檔速度的保持時間為1+3.38=4.38s，由于停止是由列尋址光電開關(guān)輸入狀態(tài)決定的，所以調(diào)低速的時間不需要用定時器控制。</p><p>　　堆垛機在垂直方向上的運行時間要求與水平運行時間相同，都為11+4.38=15.38s。垂直方向的停止由層尋址的光電開關(guān)狀態(tài)輸入確定，也不必用定時器控制。</p><p>　　根據(jù)以上分析得出堆垛

62、機的出庫動作順序和PLC的執(zhí)行元件如表7-1所示：</p><p>　　表7-1 堆垛機的動作順序</p><p><b>　　7.3 PLC接線</b></p><p>　　根據(jù)PLC的I/O分配及堆垛機的動作分析，得出PLC的外部接線圖如圖7-1所示：</p><p>　　圖7-1 PLC接線圖 </p>

63、<p>　　如圖所示，PLC的輸入端X401接系統(tǒng)的啟動開關(guān)SB1，X402~X409分別接入前、后、伸、收、上、下、抬、降限位開關(guān)，層尋址光電開關(guān)接X410，列尋址接X411，停止按鈕SB2接X412。輸出端Y432接原位指示燈，Y433到Y(jié)448分別接的是前行運動、后行運動、垂直上升、下降、伸叉、抬叉、降叉、收叉、停止前行、停止上升、水平高速行駛、水平中速行駛、水平低速行駛、垂直高速行駛、垂直中速行駛、垂直低速行駛繼電

64、器。其中Y443、Y444、Y445分別接水平行駛變頻器的輸入端，Y446、Y447、Y448分別接垂直升降變頻器的輸入端。</p><p>　　7.4 PLC控制的實現(xiàn)</p><p>　　根據(jù)堆垛機的動作順序可以編寫出PLC自動控制程序。 </p><p>　　(1) 根據(jù)堆垛機動作順序表知，堆垛機需要執(zhí)行8個動作，著可以采用移位寄存器M100~M117實現(xiàn)順序

65、控制。移位條件主要對各限位開關(guān)(SQ1~SQ8)的狀態(tài)檢測來決定。</p><p>　　(2) 為了使工作過程安全可靠，前行上升、伸叉、抬叉、降叉、回原位后再抬叉、伸叉、降叉這些動作之間要預(yù)留時間，分別用定時器T450、T451 T452、T453、T454、T455、T456、T457延時控制。</p><p>　　(3)前行上升的輸出繼電器應(yīng)考慮保持功能，采用具有保持功能的輔助繼電器M

66、202、M203。堆垛機自動控制程序如表7-2所示：</p><p>　　表7-2 堆垛機自動控制程序</p><p>　　根據(jù)以上指令得出PLC梯形圖，如圖7-2所示：</p><p>　　圖7-2 PLC控制電路梯形圖</p><p>　　堆垛機的動作控制步驟如下所述：</p><p>　　(1)堆垛機處于原位時，

67、移位寄存器復(fù)位（即M101~M110動斷觸點接通）；同時后限和下限開關(guān)被壓下，輸入繼電器X403、X407接通，使移位寄存器輸入端接通，M100置“1”，Y431得電。</p><p>　　(2)按下啟動按鈕，X401置“1”，產(chǎn)生移位信號，M100右移一位，M100的“1”態(tài)移至M101；M101置“1”，執(zhí)行前行上升動作。在前行上升過程中，保持置位指令S使輔助繼電器M202保持并置位，控制前行繼電器Y433保

68、持輸出狀態(tài)。定時器主要是控制高速行走的時間，由上面分析知高速前行時間為11s，所以定時器的時間K為11，定時器計時過程中動斷觸點閉合，Y444接通，堆垛機高速前行。當定時器計時到11s后，其動合觸點得電，Y445接通，水平方向上以中速前行。與此同時計數(shù)器C460對列尋址計數(shù)，光電開關(guān)向C460輸入檢測到的列數(shù)，當列數(shù)達到9時停止前行。垂直上升的動作是由S保持Y435接通實現(xiàn)的，同時Y448處于接通狀態(tài)，升降臺以低速上升。與此同時計數(shù)器C

69、461對層尋址計數(shù)，光電開關(guān)向C461輸入檢測到的層數(shù)，當層數(shù)達到4時停止上升。初始化脈沖M71的功能是自動復(fù)位。</p><p>　　(3)當堆垛機運動到指定貨位時，M101右移一位，水平跟垂直運動停止， M101的“1”狀態(tài)移至M102，定時器T450開始計時，延時1s后其動合觸電接通，Y437接通，堆垛機伸叉。</p><p>　　(4)當貨叉伸出碰到伸叉限位開關(guān)之后，X404閉合，

70、M102右移一位，停止伸叉，同時M103置“1”，定時器T451開始計時，延時1s之后其動合觸電接通，Y438接通，堆垛機抬叉。</p><p>　　(5)當貨叉抬叉碰到抬叉限位開關(guān)之后，X408閉合，M103右移一位，停止抬叉，同時M104置“1”，定時器T452開始計時，延時1s之后其動合觸電接通，Y440接通，堆垛機收叉。</p><p>　　(6)當貨叉收叉碰到收叉限位開關(guān)之后，X

71、405閉合，M104右移一位，停止收叉，同時M105置“1”，定時器T453開始計時，延時1s之后其動合觸電接通，Y439接通，堆垛機降叉。</p><p>　　(7)當貨叉降叉碰到降叉限位開關(guān)之后，X409閉合，M105右移一位，停止降叉，同時M106置“1”，Y434跟Y436接通，堆垛機后退下降，碰到后限位開關(guān)X403跟下限位開關(guān)X407閉合，堆垛機回到原位。</p><p>　　(

72、8) 由于后限位開關(guān)X403跟下限位開關(guān)X407閉合，M106右移一位， M107置“1”，定時器T454開始計時，延時1s之后其動合觸電接通，Y438接通，堆垛機抬叉。</p><p>　　(9)當貨叉抬叉碰到抬叉限位開關(guān)之后，X408閉合，M107右移一位，停止抬叉，同時M108置“1”，定時器T455開始計時，延時1s之后其動合觸電接通，Y437接通，堆垛機伸叉。</p><p>　

73、　(10)當貨叉伸出碰到伸叉限位開關(guān)之后，X404閉合，M108右移一位，停止伸叉，同時M109置“1”，定時器T456開始計時，延時1s之后其動合觸電接通，Y439接通，堆垛機降叉。</p><p>　　(11)當貨叉降叉碰到降叉限位開關(guān)之后，X409閉合，M109右移一位，停止降叉，同時M110置“1”，定時器T457開始計時，延時1s之后其動合觸電接通，Y440接通，堆垛機收叉。 </p>&

74、lt;p>　　(10) 當貨叉收叉碰到收叉限位開關(guān)之后，X405閉合，M110右移一位，停止收叉，同時M111置“1”，移位寄存器復(fù)位，完成取貨工作。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　自動化立體倉庫在物流工業(yè)中的優(yōu)越性是顯而易見的，而且隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這種優(yōu)越性越來越為明顯。而且，隨著控制技術(shù)的發(fā)展，其效率也有很大的提高。而

75、作為核心部件的堆垛機，其最重要的控制功能就是定位控制，即實現(xiàn)精確定位和速度控制。本文主要研究了巷道式堆垛機的定位控制。巷道式堆垛機作為典型的機電一體化產(chǎn)品,其技術(shù)水平主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)的先進性,本系統(tǒng)設(shè)計的基木出發(fā)點是實用性與先進性相結(jié)合，在保證系統(tǒng)實用能力的前提下體現(xiàn)技術(shù)先進性，并為系統(tǒng)的進一步技術(shù)升級完善預(yù)留接口。</p><p>　　本設(shè)計的基本要求是能夠通過PLC控制實現(xiàn)巷道堆垛機的取貨功能，在設(shè)計過程中

76、查閱了很多資料，在查閱過程中學(xué)到了很多知識，所以這次設(shè)計對提高我們的思考與實踐能力起了重要作用。在設(shè)計的過程中最重要的步驟是進行PLC控制梯形圖的設(shè)計，這部分內(nèi)容我們綜合了很多資料的內(nèi)容經(jīng)過多次修改最終確定了設(shè)計圖。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 孔令中.現(xiàn)代物流設(shè)備設(shè)計與選用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2005</p&g

77、t;<p>　　[2] 唐增寶，常建娥.機械設(shè)計課程設(shè)計.武漢：華中科技大學(xué)出版社.2006．148-152</p><p>　　[3] 張廣明.機電系統(tǒng)PLC控制技術(shù). 北京：國防工業(yè)出版社.2007</p><p>　　[4] 張萬中，劉明芹.電氣與PLC控制技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2008</p><p>　　[5] http://baik

78、e.baidu.com/view/2050713.htm</p><p>　　[6] http://www.docin.com/p-28163709.html</p><p>　　[7] http://www.plc100.com/</p><p>　　[8] http://wenku.baidu.com/view/3e92db1fb7360b4c2e3f6462.

79、html</p><p>　　袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈

80、羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀

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