PAGE PAGE II PAGE PAGE III 本科毕业规划（论文） 依据PLC的主动化立体库房规划 摘要 主动化立体库房也称主动化存取死而复生AS/RS(Automatic Storage& Retrieval System)，是在不直接进行人工参加的状况下主动地存储和取出货品的死而复生。主动化立体库房选用高层库房货架存储货品，用专门的仓储转移机械设备进行货品出入库作业。用可编程操控器PLC操控的主动化立体库房完结了物流机械和核算机技能的完美结合，推动了仓储技能的全面主动化。 依据PLC的主动化立体库房死而复生是依据主动化立体库房作业的根本原理而规划的。在整个操控死而复生中，以三菱FX2N系列的PLC作为死而复生中的中心操控元件，操控面板作为人机接口部件，选用3*3+1的库房货架来存储货品，由两个步进电机来驱动巷道式堆垛机在水平缓竖直方向上的运动，由一个直流电机完结货叉的取放货操作。别的，为了确保整个操控死而复生作业的安稳性和牢靠性，在每一个仓位上设置光电传感器进行货品检测，并选用了限位开关在毛病状况下进行断电急停维护。 经过理论研讨和逻辑推理，标明本论文所研讨的主动化立体库房技能具有必定的先进性和有用性，具有宽广的运用远景。 关键词主动化立体库房；可编程操控器（PLC）；步进电机 PAGE PAGE 78 PAGE PAGE III Abstract Automated warehouse, also known as automated retrieval system AS / RS (Automatic Storage & Retrieval System), is a system which automatically store and retrieve goods without direct human involvement. Automated warehouse uses high-level storage shelves to store goods, and completes storage operations with a special cargo warehouse handling machinery and equipment. Automated warehouse which is based on PLC achieves the perfect combination of logistics and computer technology, and promotes the fully automation of Storage Technology. PLC-based automated warehouse system is based on the basic principles of automated warehouse designed to run on. In the control system, the PLC Mitsubishi FX2N series is as the core of the system control element, the control panel member is as a human interface, a 3*3+1 warehouse shelves is for storing goods, the stepper motor is to drive the two roadway stacker movement in the horizontal and vertical directions, a DC motor forks take delivery of the goods to complete the operation. Further, in order to ensure the stability and reliability of the operation of the control system, a position detecting photoelectric sensor is provided on each cargo, and the limit switch trip is used in the emergency power-off protection at the fault conditions. This thesis warehouse automation technology has certainly advancement、practicability and broad application prospects, through theoretical and logical reasoning. Keywords automated warehouse； programmable logic controller (PLC) ； stepper motor PAGE 60 PAGE 5 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 摘要 I Abstract III 第1章 序言 1 1.1 主动化立体库房概述 1 1.2 国内外研讨现状 1 1.2.1 国外研讨现状 1 1.2.2 国内研讨现状 2 1.3 课题研讨含义 2 1.3.1 社会含义 2 1.3.2 科技含义 3 1.4 未来开展趋势 3 第2章 主动化立体库房规划计划 5 2.1库房死而复生的结构规划 5 2.2库房死而复生完结的功用 6 2.3 库房死而复生规划中的中心问题及处理办法 6 2.4 本章小结 7 第3章 死而复生硬件规划 9 3.1 首要硬件模块介绍 9 3.1.1操控面板 9 3.1.2库房货架 9 3.1.3仓储机械设备 10 3.1.4 光电传感器 15 3.1.5 电源模块 17 3.2 可编程操控器PLC 18 3.2.1 PLC的界说及特色 18 3.2.2 PLC的作业原理 19 3.2.3 PLC的选型 20 3.2.4 PLC输入输出I/O口分配 22 3.3 死而复生电气原理图规划 24 3.3.1 电气原理图规划的根本进程 24 3.3.2 电气原理图的规划办法 24 3.3.3 主电路电气原理图 25 3.3.4 操控电路电气原理图 27 3.3.5 元器件目录清单 29 3.4 死而复生技能参数的核算与承认 29 3.5 本章小结 30 第4章 死而复生软件规划 31 4.1 PLC梯形图概述 31 4.2 三菱编程软件的特色 32 4.3 死而复生程序规划 33 4.3.1 流程图规划 34 4.3.2 PLC程序 37 4.4 本章小结 44 定论 45 参阅文献 47 致 谢 49 附录1 51 附录2 69 附录3 77 附录4 95 附录5 99 燕山大学本科生毕业规划（论文） 第1章 序言 第1章 序言 1.1 主动化立体库房概述 依据世界主动化库房会议(International Conference on Automatic Warehouse)的界说，所谓主动化立体库房(Automated High-rise Warehouse)便是选用几层、十几层甚至几十层的高层货架寄存货品，以巷道堆垛起重机为主、并结合入出库周边机械设备来进行作业的一种库房。因为这类库房能充沛的运用空间来贮存货品，故常形象地将其称为主动化立体库房。 主动化立体库房的办法首要分为全体式库房(Building type：Building in rack supported)和别离式库房(Unit type：Building is freestanding front rack structure)两个根本的类型。主动化立体库房开始于全体式库房。它由货架项部支撑修建屋架，在货架边侧设备墙围，货架与修建物成为一个全体。其首要特色是修建费用较低，抗震性强，特别适用于直爽15米以上的大中型主动化立体库房。全体式库房具有技能水平高、出资大和直爽周期长等问题，适用于大型企业和流转中心．相反，别离式库房的货架结构自成一个单元，与修建无关，呈独立、别离状况，适用于车间存储库房、旧库房技能改造革新和中小型主动化立体库房。 本次规划的是中小型别离式主动化立体库房，其根本死而复生首要有四个组成部分：贮存货架、存取设备、输入输出设备、操控死而复生。这类库房因为其出资小，直爽周期短，空间运用率高、出入库才干强、选用核算机进行操控等特色，利于企业施行现代化办理，已成为企业物流和出产办理不行短少的仓储设备，越来越遭到企业的喜爱和注重。 1.2 国内外研讨现状 1.2.1 国外研讨现状 堆跺机是主动化立体库房的首要作业机械，担负着出库、进库、盘库等使命，是主动化立体库房的中心部件，主动化立体库房的开展便是以堆跺机的开展为首要标志的。50年代初，在美国首要呈现了选用桥式堆垛起重机的立体库房; 50年代末60年代初呈现了司机人工操作的巷道式堆垛起重机立体库房; 1963年美国初次在高架库房中选用核算机操控技能，建立了榜首座依据核算机操控的立体库房。自60年代以来，美日欧等国家和地区规划和投入运用的立体库房越来越多，立体仓储技能也逐步开展成为专门的新兴学科，现在巷道式堆跺机为首要开展方向。据不完全核算，美国有各种类型的主动化立体库房20000多座，日本有38000多座，德国有10000多座，英国有4000多座，前苏联有1500多座[1]。 1.2.2 国内研讨现状 我国对主动化立体库房及其物料转移设备的研发开端并不晚，早在1963年就研发成榜首台桥式堆垛起重机(由机械部北京起重运送机械研讨所研发)，1973年研宣布我国榜首座由核算机操控的主动化立体库房(高约15 m，机械部起重所担任)，该库1980年投入正常运营。由北京机械工业主动化研讨所等单位研发成的我国榜首座主动化立体库房，在北京轿车制作厂进入投产。从此今后，立体库房在我国得到了敏捷的开展。据不完全核算，现在我国己经建成的立体库房近300个，其间全主动化的立体库房有30多个。1995年建成的仪征化纤工业联合公司涤纶长丝自化立体库房，是现在我国独立规划和制作的归纳主动化程度最高的立体库房[2]。近些年我国主动化库房技能开展很快，己完结了与其它信息决议计划死而复生的集成，而且具有必定规划的开发才干，现在正在做智能操控和含糊操控的进一步研讨作业。尽管如此，至今在我国已建成的集成化的主动化立体库房死而复生还不是许多，我国的主动化立体库房与国外发达国家比较，无论是从直爽水平上仍是从数量上都存在着比较大的间隔。 1.3 课题研讨含义 1.3.1 社会含义 主动化立体库房的首要特色在于以高层货架为标志，以成套先进运送设备为根底，以先进的核算机操控技能为手法，高功率地运用仓储空间，节省人力、物力和财力进行各种出入库作业，具有巨大的社会经济效益，因而在机械生工业、电器制作业、航空港、轻工和化工企业、商储业、军需部分等各行各业中得到了遍及运用。其间主动化立体库房集机械、电子、操控、核算机技能于一体，在物流监控技能、核算机运用技能、通讯技能、货位优化办理等技能范畴发挥着重要效果。其科技含量高，货品存取功率高、主动化程度高，让主动化立体库房具有宽广的商场远景,所认为了愈加合理运用资空间源、确保社会供求平衡、行进现代物流运送功率，咱们应该为行进主动化立体库房先进性、牢靠性，行进其经济效益和社会效益，行进我国的物流技能水平做出咱们应有的奉献[3]。 1.3.2 科技含义 近些年我国愈加注重教育的开展，主动化立体库房技能在这个大环境下也有了显著地行进和开展，但尽管如此，比较老练的主动化立体库房死而复生在我国仍是不太多见，无论是从数量上仍是从直爽水平上，我国的主动化立体库房与国外发达国家仍是存在着比较大的间隔，其首要原因便是主动化程度不高，操控技能不老练。在主动化立体库房操控死而复生中选用PLC操控器进行编程操控是一个很大的技能范畴的腾跃，因为PLC操控器有许多利益，其功用强大，牢靠性高，抗搅扰才干强，修理便当，易于完结机电一体化，完全可以满意主动化立体库房死而复生关于作业环境和操控技能的要求。所以近几年来，依据可编程操控器PLC与微机操控转移设备的库房以及选用核算机办理与PLC联网操控的全主动化库房在全体立体库房中的比重不断添加。当然跟着科技的开展也逐步证明，非主动化库房死而复生己不再是咱们现代物流运送的研讨开展方向。为了习惯工业开展的局势与需求，呈现了规划更小，反响速度更快，用处更广的主动化立体库房死而复生，而且抵达了很高的库房空间运用率。 1.4 未来开展趋势 跟着我国参加WTO，加快了经济全球化的进程，近一步促进了物资流转，货品储运发送量越来越大。可以猜测，往后商场对仓储物流设备的需求量将有更大起伏的添加，而且将在存取率、主动化程度、信息化程度等方面提出更高的要求。 现在，主动化立体库房正在向集成化、智能化、信息化、小型化、专业化[5]方向开展，只要增强死而复生的操控柔性，行进死而复生的作业反响速度，才干更好的习惯作业现场的不同要求。在主动化立体库房的规划和开展中要紧紧的把握主动化立体库房的开展意向，了解社会各方面的实在需求，才干规划出合理、有用、高效的主动化立体库房死而复生，在完结仓储主动化的根底上，抵达经济的最优化，做到功用与经济的一致，为企业的出产物流办理带来更大的便当和经济效益，实在推动中小型企业的现代化办理。 第2章 主动化立体库房规划计划 第2章 主动化立体库房规划计划 2.1库房死而复生的结构规划 依据PLC操控的主动化立体库房能较好地满意特别仓储环境的需求,确保货品在整个仓储进程的安全作业,显着的提升了出入库作业质量;因为选用了高层存储货架和主动化办理死而复生,大大行进了库房的单位面积运用率；减少了货品和信息处理进程中过失的呈现及构成的丢失，便于完结死而复生的全体优化办理与晋级。 经过参阅主动化立体库房死而复生什物的一般结构形状，规划微型模仿主动化立体库房，首要由操控面板、PLC操控器、库房货架、仓储机械设备、电源模块和光电传感器等组成，扼要完结进程：操作人员经过操控面板，对主动化立体库房输入操作指令，比方将货品送到某一仓位，操控面板将这一指令传送给PLC操控设备，PLC操控设备会首要去承受来自库房光电传感器模块的反响检测信息，假如该仓位没有货品占有方位，则PLC操控设备接收到这一检测信息后将会调用送货指令的相应子程序并履行，以此来驱动仓储机械设备把货品运送到适宜的仓位，完结送货的使命。依据各个模块的功用，合理摆放模块之间的方位，规划了一个微型主动化立体库房的全体结构，如图2-1所示： 图2-1 微型主动化立体库房的全体结构 第2章 主动化立体库房规划计划 PAGE 7 2.2库房死而复生完结的功用 主动化立体库房死而复生是依据PLC操控的，完结的首要功用如下： 主动将货品送进某一指定仓位； 主动将某一指定仓位货品取出； 将开始0仓位的货品运送到恣意仓位； 将恣意仓位的货品取出至开始0仓位； 将某一仓位的货品送至另一仓位； 完结全体仓位的货品检测； 库房作业毛病状况下急停维护； 2.3 库房死而复生规划中的中心问题及处理办法 主动化立体库房死而复生要完结的功用比较多，因而结构功用规划也相对杂乱一点，在研讨主动化立体库房的规划中，首要遇到了以下几个问题： 1)货品仓位的精承认位 常用的定位办法选用三维X、Y、Z轴坐标定位法。可以把巷道式堆垛机的移动分解为水平(X轴)和竖直(Y轴)两个方向，经过操控这两个方向上的位移多少来进行定位，即可以将货品送到准确的库房方位，之后将货叉的取送货移动作为Z轴方向运动，因而在硬件结构规划的时分，在动力驱动操控上可以选用两个步进电机，别离给水平(X轴)移动和竖直(Y轴)移动供应动力，然后准确抵达指定库房方位。PLC宣布必定数量的脉冲，经过驱动器驱动步进电机旋转必定的视点，要想完结步进电机的准确操控，则需求对它的具体作业步数进行计数，即完结经过输入不同数字脉冲量使机械抵达不同的方位，需求做到的便是操控步进电机抵达指定仓位走多少个单位长度。 2)抵达指定仓位后，货叉的取放操作 巷道式堆垛机在抵达指定的操作仓位后，可经过操控传送渠道上的货叉前后和上下移动来进行货品出入库作业。咱们已将水平方向和笔直方向的移动设为X轴方向和Y轴方向，把货叉的前后移动设为Z轴方向。取货的时分，货叉先向前伸入至货品底部(+Z方向)，然后往上抬起货品(+Y方向)，终究缩回(-Z方向)。送货的时分，货叉先向前伸入至仓位中(+Z方向)，然后往下放下货品(-Y方向)，终究缩回(-Z方向)，以此来有用的完结取放货操作。别的，为了使货叉在不规则替换取放货时方位可以一致，经过核算给货叉设定一个固定停放方位。 3)PLC操控器接到操作指令时，呼应前仓位状况的判别 关于这个问题，可以经过在每个仓位上设备光电传感器来完结。光电传感器是选用光电元件作为检测元件的传感器，当仓位中货品已满时，光电传感器接收到遮光信号后转变成电信号，然后可将此信号传送给PLC操控器，当然，在光电传感器与PLC输进口衔接时要具体考虑供电电压及容量等问题，因而PLC操控器可依据接收到光电传感器的信号判别仓位是否有货品并决议暗箭呼应。 4) 意外毛病状况时，机械设备的维护措施 关于维护机械设备在各个方向的移动，可以在立体库房中设置极限限位开关，然后在仓储机械设备移动时施行必要的维护，设置X轴行进撤退极限位维护和Y轴上行极限位维护。经过以上维护限位开关的存在，可以确保操作人员在编程试验调试或是立体库房实践作业犯错时，及时堵截步进电机的供电电压，不对设备构成损坏，供应死而复生的安全性和牢靠性。 2.4 本章小结 本章简明的介绍了主动化立体库房计划中的模块组成，阐明晰死而复生可以完结的操控功用，而且关于计划规划建立进程中遇到的中心问题与处理办法进行了具体的阐明。 第3章 死而复生硬件规划 PAGE 47 第3章 死而复生硬件规划 3.1 首要硬件模块介绍 主动化立体库房死而复生硬件结构首要由操控面板，库房货架，仓储机械设备，光电传感器、电源模块等组成，其具体结构介绍如下。 3.1.1操控面板 操控面板作为主动化立体库房死而复生的人机接口部件，是操作人员操控立体库房死而复生的渠道。首要设有死而复生起停按钮区、功用键盘输入区、仓位号显现区和状况指示区。面板中心的绿色按钮为发动按钮，赤色按钮为中止按钮，发动后操作人员可以经过操控面板上的键盘将具体操作信号和指定的仓位号传送给PLC操控器，PLC操控器经过归纳判别，将是否呼应、暗箭呼应的信息传送给其他模块，然后操控物品的取或送操作。一起面板上仓位号显现区的七段共阴极数码管可以把当行进行操作的仓位的标号显现出来，三个黄色状况指示灯可以显现死而复生此刻处于“取货”、“送货”或是“操作过错”的状况。操控面板示意图如图3-1所示： 图3-1 操控面板示意图 3.1.2库房货架 现在的库房货架具有多种功用，以满意机械化和主动化的要求。主动化立体库房运用高层货架存储货品，货架被分红若干排，每排货架为一组，其间留有一条巷道供堆垛机或其他存取货品配备作业。每排货架又分若干行和列，构成很多库房货位，用以存储货品。为了行进货品出入库功率，主动化立体库房一般运用货箱或托盘盛放货品，以便于堆垛机货叉的插取和寄存。此次主动化立体库房死而复生选用3*3+1微型库房货架进行模仿规划，其间0仓位为原始仓位，设有原始0号仓位检测限位开关，不触及货品寄存，仅仅堆垛机的开始停放处。全体库房货架扼要示意图如图3-2所示： 图3-2 3*3+1微型库房货架示意图 3.1.3仓储机械设备 主动化立体库房的仓储机械设备首要是巷道堆垛机，巷道堆垛机也是整个主动化立体库房死而复生的中心设备，其首要用处是在高层货架的巷道内来回络绎作业，将坐落巷道口的货品寄存入指定仓位中，或许将货品取出运送到巷道口。 巷道堆垛机按结构分为：单立柱型堆垛机、双立柱型堆垛机、梯形立柱堆垛机；按作业白搭分为：直线作业型堆垛机、曲线作业型堆垛机；本次规划的主动化立体库房死而复生依照具体规划功用要求，选用直线作业型、单立柱型有轨巷道堆垛机作为主动化立体库房的中心运送设备。它首要由机架（天轨、地轨、立柱、底架）、水平走行组织、竖直升降组织、载货台、货叉及电气操控死而复生构成。图3-3为直线作业型单立柱有轨巷道堆垛机结构示意图： 图3-3 直线作业型单立柱有轨巷道堆垛机结构示意图 巷道堆垛机结构中走行驱动和升降驱动别离由两台步进电机进行操控，货叉的取放货品操作则由一台直流电机进行操控。 步进电机为死而复生中的首要履行元件，挑选步进电机的首要原因是其适用于开环操控，而且其操控精度较高，一起也是一种将电脉冲转化为角位移的履行组织。经过操控脉冲个数可以很便当的操控步进电机转过的角位移，且步进电机的差错不堆集，可以抵达精承认位的意图。步进电机是PLC操控死而复生中的履行电动机，当死而复生将一个电脉冲信号加到步进电机定子绕组时，转子就转一步，终究转子沿某一方向滚动的步数就等于死而复生宣布的电脉冲个数。因而，改动输入脉冲的数目就能操控步进电动机转子机械位移的巨细；改动输入脉冲的通电相序，就能操控步进电动机转子机械位移的方向，终究完结方位的定位操控。在非超载的状况下，电机的转速、中止的方位只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载改动的影响，步进电动机的这种准确的操控定位功用，是其它电动机无法比拟和代替的,处理了主动化立体库房死而复生中心问题。 在步进电动机的挑选时，首要要考虑的是步进电动机的类型挑选，其次才是具体的种类挑选。步进电机首要分为三类： 1）永磁式步进电机：一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度。 2）反响式步进电机：一般为三相，可完结大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振荡都很大。 3）混合式步进电机：指混合了永磁式和反响式步进电机的利益，它又分为两相和五相。两相步进角一般分为1.8度而五相步进角一般为 0.72度，这种步进电机的运用最为广泛。 该主动化立体库房规划中需求步进电动机电压低、电流小、有定位转矩和运用螺栓组织的定位设备，故承认步进电动机选用2相8拍混合式步进电机，其首要特色是：体积小，具有较高的起动和作业频率，有定位转矩等利益；在进行步进电动机的种类挑选时，归纳考虑速比i、轴向力F、负载转矩、额外转矩和作业频率，承认步进电机类型为： 42BYGHl01。电气原理图如下图3-4所示。快接线插头： A相和B相；假如发现步进电机转向不对时可以将A相或B相中的两条线拍混合式步进电机电气原理图 步进电机电气参数： 电机类型：42BYGHl01 相数：2 步距角：1.8度 相电流：1.7A 驱动电压：DC24V 额外转矩：0.44N·M 毛重：0.24kg 步进电机与交直流电动机不同的是，仅仅接上供电电源，它是不会正常作业的。步进电动机需求专门的驱动设备供电，步进电机驱动器和步进电动机是一个有机的全体，步进电动机的作业功用是电动机及其驱动器二者合作所反映的归纳效果。步进电机驱动器是一种能使步进电机作业的功率放大器，能把PLC操控器发来的脉冲信号转化为步进电机的角位移，电机的转速与脉冲频率成正比，所以操控脉冲频率可以准确调速，操控脉冲数就可以精承认位。下图3-5为步进电机驱动器内部结构示意图： 图3-5 步进电机驱动器内部结构示意图 其间： 接口电路：用光电阻隔办法将运动操控器和驱动器衔接起来，避免驱动器中的大电流搅扰信号经地线窜入运动操控器电路。 环形分配器：将脉冲及方向信号按设定的节拍办法，转换为功放管的导通和截止信号，然后操控各相绕组的通电和断电。 功率放大器：将电源功率转换为电机输出功率驱动负载运动。 一切类型驱动器的输入信号都相同，共有三路信号，它们是：步进脉冲信号CP、方向电平信号DIR、脱机信号FREE(此端为低电平有用，这时电机处于无力矩状况；此端为高电平或悬空不接时，此功用无效，电机可正常作业)，它们在驱动器内部的接口电路都相同。OPTO端为三路信号的公共端，三路输入信号在驱动器内部接成共阳办法，所以OPTO端须接外部死而复生的Vcc，在主动化立体库房死而复生中PLC的COM1供应+5V电压，确保给驱动器内部光耦供应适宜的驱动电流。步进电机驱动器具体接线 步进电机驱动器具体接线图 经比较选用SH系列步进电动机驱动器与42BYGHl01步进电机合作运用，类型为SH-2H057。SH-2H057步进电动机驱动器选用铸铝结构，此种结构首要用于小功率驱动器。 步进电机驱动器的电气参数为： 驱动器类型：SH-2H057 相数：二相 类别：混合式 拨位开关设定细分数：二相八拍 最大相电流开关设定：3.0A 作业电源：一组直流DC(24V-40V) 直流电机的效果是带动货叉作业，操控货品的出入库取放操作，操控货叉在Z轴方向上的运动。直流电机正转，货叉伸入仓位；直流电机回转，货叉缩回退出仓位。直流电机功用和原理比较简略，在主动化立体库房死而复生中，选用ZD13200－13300类型，具体技能参数如下： 额外功率：0.08-0.30kW 额外电压：12－24VDC 额外转速：2000-5000rpm 外形尺寸：Φ78x125mm 3.1.4 光电传感器 光电传感器是选用光电元件作为检测元件的传感器.它首要把被丈量的改动转换成光信号的改动,然后凭借光电元件进一步将光信号转换成电信号.光电传感器在一般状况下，有三部分构成： 图3-7 光电传感器结构图 它们分为：发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，光束不间断地发射，或许改动脉冲宽度。接收器由光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后边是检测电路，它能滤出有用信号和运用该信号。此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。三角反射板由很小的三角锥体反射资料组成，可以使光束准确地从反射板中回来，具有有用含义。 在此次主动化立体库房的规划中，经过功用与经济性的归纳比较，终究决议选用日本欧姆龙OMRON类型EE-SY672光电传感器作货品检测，它是欧姆龙主动化（我国）有限公司的反射型、立式产品，其内置可进行灵敏度调理的旋钮；入光指示灯亮堂，便于进行动作承认；内置专用IC，最大可直接开关100mA，规划紧凑；电源电压规划宽达DC5～24V；便于驱动各种IC、继电器以及衔接PLC。其输出回路如下图3-8所示： 图3-8 光电传感器输出回路图 它有三根衔接线(红、蓝、黑)，赤色接电源的正极、黑色接电源的负极、蓝色为输出信号。以下为日本欧姆龙OMRON类型EE-SY672光电传感器的技能参数： 检测间隔1～5mm(反射率90%白纸15×15mm) 规范检测物体15×15mm以上的透明体·不透明体 应间阻隔0.5mm(检测间隔3mm、横方向) 光源(最大发光波长) GaAs红外发光二极管(940nm) 显现灯* 1入光时灯亮(赤色) 电源电压DC5～24V±10%、脉动(p-p)10%以下下 耗费电流40mA以下 操控输出NPN集电极开路输出负载电源电压DC5～24V、负载电流100mA以下 残留电压0.8V以下(负载电流100mA时) 残留电压0.4V以下(负载电流40mA时) 应对频率 250Hz以上(平均值500Hz) 运用时环境照度* 3受光面照度荧光灯1,500 lx以下 环境温度动作时：-25～+55℃、保存时：-30～+80℃(不结冰) 环境湿度动作时：5～85%RH、保存时：5～95%RH(不结露) 振荡(耐久) 20～2,000Hz(最大加速度100m/s2) 复振幅1.5mm X、Y、Z各方向2h(4min周期) 冲击(耐久) 500m/s2 X、Y、Z各方向3次 维护结构IEC规范IP50 衔接办法接插件式(能直接进行软钎焊) 质量约3.5g(调理用螺丝刀) 原料外壳聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 投/受光部聚碳酸酯（PC） 附件调理用螺丝刀 在主动化立体库房中，为了与货品检测相关PLC信号的准确输入，别离对应于9个库房货架选用9个光电传感器作为货品检测，当有光电传感器检测到货品时相应信号传递到PLC操控器中，其信号对应PLC的输入点是X16-X26 。 3.1.5 电源模块 在主动化立体库房死而复生的规划计划中，需求供电的设备的具体要求如下： 步进电机： 驱动电压DC 24V 步进电机驱动器： 作业电压DC 24V-40V，取24V 直流电机： 输入电压DC 12V-24V，取24V 操控器三菱系列PLC： 作业电压DC 24V 光电传感器： 电源电压DC 5V-24V，取24V 七段数码管： 作业电压DC 24V PLC输出与步进电机驱动器相连的COM1：DC 5V 归纳上述设备用电要求，电源模块需求供应低压直流电，要想从220V市电改换成直流电，应先将电网220V沟通电经过变压器降压变压成36V低压沟通电，再经过桥式整流电路变成脉动的直流电，后用滤波电路滤除脉动直流电中的沟通成分后才干得到直流电，终究经稳压输出电路取得高质量的直流电供应主动化立体库房死而复生中需求供电的设备，具体结构图如下图3-9所示： 图3-9 电源模块具体结构图 在稳压电路中，挑选运用LM78XX系列三端稳压管组成正电压稳压电路。LM78XX 系列是 美国国家半导体公司的固定输出三规矩稳压器集成电路，是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体集成芯片，其输出电流 1A 以上，内置过热维护电路，无需外部元件，输出晶体管安全规划维护，且内置短路电流约束电路。在反向击穿时，在必定的电流规划内（或许说在必定功率损耗规划内），端电压简直不变，表现出稳压特性，因而广泛运用于稳压电源与限幅电路之中。主动化立体库房死而复生中，运用LM7805和LM7824别离发生+5V和+24V的安稳直流电压，除特别阐明和规划要求外，参数为： 0

　　125°c,io=500ma,vi=30-40v,ci=0.33μf,co=0.1μf,具体电气衔接图如下图3-10所示： 图3-10 电源模块电气衔接图 3.2 可编程操控器plc 3.2.1 plc的界说及特色 可编程序操控器plc是一种数字运算操作的电子死而复生，专为在工业环境下运用而规划。它选用了可编程序的存储器，用来在其内部存储履行逻辑运算、次序操控、守时、计数和算术运算等操作的指令，并经过数字式和模仿式的输入和输出，操控各种类型机械的出产进程。可编程序操控器及其有关外围设备，都按易于与工业死而复生连成一个全体、易于扩大其功用的准则规划。 plc是归纳了继电器接触器操控的利益以及核算机灵敏、便当的利益而规划制作和开展起来的，这就使plc具有许多其他操控器所无法比较的特色。具体利益如下： 牢靠性高，抗搅扰才干强 通用性强，运用便当 选用模块化结构，是死而复生组合灵敏便当 编程言语简略、易学，便于把握 死而复生规划周期短 对出产工艺改动习惯性强 设备简略、调试便当、维护作业量小 plc 自发生至今只要几十年的前史，却得到了敏捷开展和广泛运用，成为今世工业主动化操控范畴的首要支柱产品之一，为工业主动化出产供应了十分牢靠的运用操控，广泛运用于冶金、轻工业、机械制作等各个范畴，极大的推动机电一体化的进程，行进了出产功率，由此可见，plc在工业主动化操控特别是次序操控中的方位是无法代替的。 3.2.2 plc的作业原理 和继电器操控器死而复生类似，plc也可以分为输入部分、逻辑部分和输出部分。各部分的首要效果是： 输入部分：它搜集并保存被控目标实践作业的数据和信息。例如，它搜集来自被操控目标上的各种开关信息或操作台上的操作指令等。 逻辑部分：处理输入部分所取得的信息，并依照被控目标实践的动作要求做出反响。 输出部分：供应正在被操控的许多设备中，哪几个设备需求实时操作处理。 plc经过编程器编制操控程序，行将plc内部的各种逻辑部件依照操控工艺进行组合以抵达必定的逻辑功用。plc将输入信息采入plc内部，之后履行逻辑部件组合后所抵达的逻辑功用，终究输出抵达操控要求。这便是plc根本操控原理。 3.2.3 plc的选型 据核算，可编程操控器是工业主动化设备中运用最多的一种设备。现在，各厂家出产制作的主动化立体库房根本上都选用plc作为堆垛机操控死而复生的中心操控单元，仅仅选用的品牌、类型有所差异。首要由以下几方面进行选型参阅： 1．输入输出（i/o）点数的预算 i/o点数预算时应考虑恰当的余量，一般依据核算的输入输出点数，再添加10%～20%的可扩展。余量后，作为输入输出点数预算数据。实践订购时，还需依据制作厂商plc的产品特色，对输入输出点数进行调整。本次规划的主动化立体库房死而复生中需求的i/o点数为输入30点，输出18点，故挑选64点的plc比较适宜。 2．存储器容量的预算 存储器容量是可编程序操控器本身能供应的硬件存储单元巨细，程序容量是存储器中用户运用项目运用的存储单元的巨细，因而程序容量小于存储器容量。规划阶段，因为用户运用程序还未编制，因而，程序容量在规划阶段是案卷的，需在程序调试之后才知道。为了规划选型时能对程序容量有必定预算，一般选用存储器容量的预算来代替。 存储器内存容量的预算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同参阅核算公式，大体上都是按数字量i/o点数的10～15倍，加上模仿i/o点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），别的考虑余量的线%选取。因而主动化立体库房死而复生的plc内存容量挑选应能存储大约5000条梯形图，这样才干在今后的运用和改动进程中有满意的空间。 3．操控功用的挑选 三菱系列plc的优势在于离散操控和运动操控，三菱系列plc指令丰厚，有专用的定位指令，操控伺服和步进简略完结，要完结某些杂乱的动作操控也是三菱系列plc的强项，而西门子系列plc在这块就较弱，关于进程操控与通讯操控，西门子系列plc是强项，西门子系列plc的模仿量模块价格便宜，程序简略，而三菱系列plc的模仿量模块价格昂贵，程序杂乱，西门子系列plc做通讯也简略，程序简略，三菱系列plc在这块功用较弱没有专用的指令，做伺服操控不是不能完结，而是程序杂乱，操控精度不高。针对此次规划需求，主动化立体库房的操控首要以离散操控为主，巷道堆垛机运用步进电机进行精承认位动作操控，取其利益，避其矮处，可优先挑选三菱系列的plc。 4. 经济性的考虑 挑选plc时，应归纳考虑操控器的功用价格比。考虑经济性时，应一起考虑运用的可扩展性、可操作性、投入产出比等要素，进行比较和统筹，终究选出较满意的产品。 输入输出点数对价格有直接影响。当点数添加到某一数值后，相应的存储器容量相应添加，因而，点数的添加对cpu选用、存储器容量、操控功用规划等挑选都有影响。在预算和选用时应充沛考虑死而复生的规划，使整个操控死而复生有较合理的功用价格比。本课题所规划的主动化立体库房归于小型操控死而复生，依据经济性的考虑，可挑选全体型plc。 三菱plc（mitsubish programmable logic controller）首要有fx1n、fx1s、fx2n、fx3u、fx2nc、fr-a、fr-q等几个系列，其间fx2n是fx系列 plc宗族中最先进的系列，因为fx2n系列具有如下特色：最大规划的容纳了规范特色、程式履行更快、全面弥补了 通讯功用、合适世界各国不同的电源以及满意单个需求的很多特别功用模块，它可以为你的工厂 主动化运用供应最大的灵敏性和操控才干，故挑选的fx2n系列，此系列分为16、24、32、64、80、128点六档，还有各种输入和输出扩展单元，这样在添加i/o点数时，不用改动机型，可以经过扩展模块完结，降低了经济投入。其间，在主动化立体库房死而复生中，plc操控步进电机动作完结仓位定位，为了可以满意步进电机各相绕组数10v级脉冲电压、1a级脉冲电流的脉冲驱动要求 ，plc有必要选用大功率晶体管的输出端口。 归纳上述装备要求并结合实践状况，本次规划的主动化立体库房死而复生其输入点数为30点、输出点数为18点，所以挑选晶体管输出型三菱系列plc fx2n-64mt，32点输入,32点晶体管输出，根本单元内置2轴独立最高20khz定位功用脉冲输出，限于y0或y1。 3.2.4 plc输入输出i/o口分配 plc与电气回路的接口，是经过输入输出部分（i/o）完结的。i/o模块集成了plc的i/o电路，其输入暂存器反映输入信号状况，输出点反映输出锁存器状况。输入模块将电信号改换成数字信号进入plc死而复生，输出模块相反。i/o分为开关量输入、开关量输出、模仿量输入、模仿量输出等模块。 依据使命书对主动化立体库房的输入输出操控要求，得出如下plc输入输出i/o口分配表： 表3-1 plc输入输出端口分配 输入/输出端口 功用 文字符号 x0 死而复生发动 sb1 x1 死而复生中止 sb2 x2 取货 sb3 x3 送货 sb4 x4 急停/复位 sb5 x5 1号仓位挑选按键 sb6 x6 2号仓位挑选按键 sb7 x7 3号仓位挑选按键 sb8 x10 4号仓位挑选按键 sb9 x11 5号仓位挑选按键 sb10 x12 6号仓位挑选按键 sb11 x13 7号仓位挑选按键 sb12 x14 8号仓位挑选按键 sb13 x15 9号仓位挑选按键 sb14 x16 1号仓位货品检测 k1 x17 2号仓位货品检测 k2 x20 3号仓位货品检测 k3 x21 4号仓位货品检测 k4 x22 5号仓位货品检测 k5 x23 6号仓位货品检测 k6 x24 7号仓位货品检测 k7 x25 8号仓位货品检测 k8 x26 9号仓位货品检测 k9 x27 x轴行进限位开关 sq1 x30 x轴撤退限位开关 sq2 x31 y轴上行限位开关 sq3 x32 y轴下行限位开关 sq4 x33 z轴送进限位开关 sq5 x34 z轴取出限位开关 sq6 x35 原始0号仓位检测限位开关 sq7 y0 x轴步进电机脉冲输出 y1 y轴步进电机脉冲输出 y2 x轴步进电机方向操控 y3 y轴步进电机方向操控 y4 z轴电机正转送进 km1 y5 z轴电机回转取出 km2 y6 取货显现灯 hl1 y7 送货显现灯 hl2 y10 数码管a段 a y11 数码管b段 b y12 数码管c段 c y13 数码管d段 d y14 数码管e段 e y15 数码管f段 f y16 数码管g段 g y17 空 y20 操作过错显现灯 hl3 y21 毛病状况电源堵截 km3 3.3 死而复生电气原理图规划 3.3.1 电气原理图规划的根本进程 依据选定的计划及操控办法规划死而复生的原理框图，拟订出各部分的首要技能要求和首要技能参数； 依据各部分的要求，规划出原理框图中各个部分的具体电路； 凹凸总原理图。按死而复生框图结构将各部分联成一个全体； 正确选用原理线路中每一个电器元件，并制定元器件目录清单； 3.3.2 电气原理图的规划办法 剖析规划法 ：所谓剖析规划法是依据出产工艺的要求去挑选恰当的根本操控环节（单元电路）或经过书柜的老练电路，按各部分的联锁条件组合起来并加以弥补和修正，归纳成满意操控要求的完好线路。当找不到现成的典型环节时，可依据操控要求边剖析边规划，将主令信号经过恰当的组合与改换，在必定条件下得到履行元件所需求的作业信号。规划进程中，要随时增减元器件和改动触点的组合办法，以满意拖动死而复生的作业条件和操控要求，经过重复修正得到抱负的操控线路。因为这种规划办法是以熟练把握各种电气操控线路的根本环节和具有必定的阅览剖析电气操控线路的经历为根底，所以又称为经历规划法。 逻辑规划法 ：逻辑规划法是运用逻辑代数这一数学东西来进行电路规划，即依据出产机械的拖动要求及工艺要求，将履行元件需求的作业信号以及主令电器的接通与断开状况当作逻辑变量，并依据操控要求将它们之间的联系用逻辑函数联系式来表达，然后再运用逻辑函数根本公式和运算规则进行简化，使之成为需求的与或联系式，依据最简式画出相应的电路结构图，终究再作进一步的查看和完善，即能取得需求的操控线路。选用逻辑规划法能取得抱负、经济的计划，所用元件数量少，各元件能充沛发挥效果，当给定条件改动时，能指出电路相应改动的内涵规则，在规划杂乱操控线路时，更能显现出它的利益。 这两种办法各有千秋，在主动化立体库房死而复生的规划中归纳两种规划办法对死而复生的电气原理图进行剖析与凹凸。 3.3.3 主电路电气原理图 主动化立体库房死而复生电气操控死而复生主电路原理图如3-11所示： 图3-11 主电路原理图 主电路中，从电网引出220v单相沟通电，一部分直接供应三菱plc，另一部分经过电源模块输出24v直流。 直流接触器km1、km2操控z轴直流电机m1的正回转，以完结货品的取放操作；直流接触器km3操控x、y轴两个步进电机m2、m3的本身作业电源接入，在毛病状况下紧迫堵截，以确保死而复生作业中的安全。步进电机驱动器sh-2h057(1)、sh-2h057(2)与步进电机m2、m3配套运用衔接，确保正常驱动信号的输入。 qf1为电源总开关，既可以完结主电路的短路维护，又起到分断三相沟通电源的效果。qf2、qf3、qf4别离完结各负载回路的过载和短路维护，运用和修理便当。 3.3.4 操控电路电气原理图 主动化立体库房死而复生电气操控死而复生操控电路原理图如3-12所示： 图3-12 操控电路原理图 输出部分： dc5v对应主电路中l5、n5，l5作为plc输出回路的电源，别离向输出回路中y0、y1、y2、y3所接的负载供电，输出回路中n5衔接plc中的com1端。plc选用晶体管输出型，y0、y1能宣布2~20khz频率的脉冲，衔接步进电机驱动器sh-2h057(1)、sh-2h057(2)的cp端然后操控步进电机m2、m3的脉冲驱动。y2、y3衔接步进电机驱动器sh-2h057(1)、sh-2h057(2)的dir端然后操控步进电机m2、m3的运动方向。 dc24v对应主电路中l24、n24，l24作为plc输出回路的电源，别离向输出回路中y4~y21所接的负载供电，输出回路中n24衔接plc中的com2~ com5端。y4、y5别离驱动z轴直流电机的正回转，km1、km2接触器线圈支路规划了互锁电路，以避免误操作毛病。y21驱动继电器km3动作，在毛病状况下堵截步进电机本身作业电压，确保死而复生作业的安全性。y6、y7、y20别离接取货显现灯hl1、送货显现灯hl2、操作过错显现灯hl3，指示死而复生此刻的作业状况。y10~y17衔接七段数码管， y10~y16别离衔接数码管的a~g段，因为不需求小数点显现，则y17空着不接，在死而复生作业中显现当时操作的仓位号。 输入部分： plc的x0~x15衔接死而复生的按键按钮输入部分，首要用于死而复生操作和仓位挑选信号的输入。 plc的x16~x26衔接9个仓位的光电传感器，输入仓位货品检测信息，可以确保死而复生作业时的牢靠性。 plc的x27~x35衔接7个限位开关，其间行进限位开关、撤退限位开关、上行限位开关用于死而复生毛病状况的监测，当plc接收到其间任一限位开关的信号输入时，则发动操作过错显现灯hl3，并操控继电器km3动作，使步进电机堵截本身电源，确保死而复生安全；下行限位开关和原始0号仓位检测限位开关首要用于死而复生自复位约束；送进限位开关和取出限位开关则首要操控货叉取放货操作时的动作定位。 3.3.5 元器件目录清单 表3-2 主动化立体库房死而复生元器件目录表 序号 文字符号 称号 数量 规范类型 1 m1 直流电动机 1 zd13200－13300 2 m2～m3 步进电机 2 42byghl01 3 步进电机驱动器 2 sh-2h057 4 qf1 沟通断路器 1 dz10 3p 5 qf2～qf4 沟通断路器 3 dz10 2p 6 km1～km3 直流接触器 3 lp1-d0910 7 tc 阻隔变压器 1 bk-200w 8 hl1～hl3 指示灯 3 xb2bvb1lc 9 sb1 发动按钮 1 lay37 10 sb2 中止按钮 1 lay37 11 sb3～sb14 键盘按键 12 12 k1～k9 光电传感器 9 omron ee-sy672 13 sq1～sq7 限位维护开关 7 xpsav11113 14 plc 可编程操控器 1 fx2n-64mt 3.4 死而复生技能参数的核算与承认 主动化立体库房死而复生中运用螺栓定位设备，依据挑选的步进电机参数和死而复生预设条件，可知： 相数 m=2,即电机内部的线圈组数； 步距角 quote = quote ，即对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移； 螺距 p=10mm，即步进电机转一圈，机械的行走长度为10mm; 在确保精度的状况下，将步进电机驱动器的细分数设为4，故步 进电机转一圈所需脉冲数为a= quote /( quote /4)=800个； 一个脉冲下的机械行走长度l=p/a=10mm/800=0.0125mm; 死而复生中步进电机的行速度一般操控在在60 rpm； 脉冲频率f=(v/60)*a=(60/60)*800=800hz，满意plc脉冲输出口的2~20 khz的频率要求；主动化立体库房模仿仓位的上下间隔平和行间隔均设为d=0.2m=20mm，故步进电机在单独向上移动单位仓位所需脉冲数为a=d/l=20/0.0125=1600个。货叉固定方位设置为y轴步进电机作业300脉冲处，大约20*（300/1600）=3.75mm处。 表3-3 仓位号对应队伍脉冲数表 仓位号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 水平x(列)脉冲数 1600 3200 4800 1600 3200 4800 1600 3200 4800 竖直y(行)脉冲数 0 0 0 1600 1600 1600 3200 3200 3200 3.5 本章小结 本章首要具体叙述了操控面板，库房货架，仓储机械设备，光电传感器、电源模块的硬件构成，关于模块的硬件衔接和选型，都进行了理论上的剖析和戎衣；之后对中心操控器plc的界说特色、作业原理及选型进行了阐明，而且针对主动化立体库房死而复生规划出了plc输入输出端口分配；然后是死而复生电气原理图的规划，介绍了电气原理图规划的根本进程和规划办法；终究是死而复生技能参数的核算与承认，这关于下一章库房精承认位的编程操控做好了衬托。 第4章 死而复生软件规划 第4章 死而复生软件规划 4.1 plc梯形图概述 梯形图是运用得最多的图形编程言语，被称为plc的榜首编程言语。梯形图与电气操控死而复生的电路图很类似，具有直观易懂的利益，很简略被工厂电气人员把握，特别适用于开关量逻辑操控。梯形图常被称为电路或程序，梯形图的规划称为编程。 plc梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一称号，如输入继电器、输出继电器、内部辅佐继电器等，可是它们不是实在的物理继电器，而是一些存储单元（软继电器），每一软继电器与plc存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。该存储单元假如为“1”状况，则表明梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点

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