仓储工作站触摸屏控制毕业设计

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 毕 业 设 计 说 明 书 题目 ： 仓储工作站触摸屏控制设计 二级学院（直属学部）： 延陵学院 专业： 电气工程及其自动化 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师姓名： 职称： 评阅教师姓名： 职称： 2012 年 05 月KC021-1 常州工学院毕业设计说明书 I 摘要 本课题要求通过触摸屏控制现代物流生产线中的仓储工作站，需要完成的有触摸屏软件设计， PLC 控制系统，梯形图设计等。 通过在实验室的观察研究和老师细心的讲解，了解到 本次设计是以触摸屏为核心，通过触摸屏编程软件做好触摸屏界面，将编好的 PLC 程序输入可编程控制器中，进行触摸屏与可编程控制器的连接，通过触摸屏对 PLC 的控制来实现手动调整与自动运行的控制。 当有货物时，载物台转动到 90 度位，巷 道起重机运行，再通过货物托盘将货物存入仓库。这样就迅速高效的完成的货物的空间转移并完成仓储 过程 。 本系统能够简单、高效、准确、迅速、安全的将货物整齐无误的放入仓库中，大大的提高了工作效率 ，加强了自动化管理。 关键词 触摸屏；物流生产线； PLC 常州工学院毕业设计说明书 II Abstract This topic request through the touch screen control in the production line of modern logistics warehousing workstation, need to complete a touch screen of software design, PLC control system, ladder diagram design, etc. Through the observation in the laboratory research and the teacher careful interpretation, and know the design is based on touch screen as the core, the touch screen programming software do touch screen interface, will make up good PLC program input programmable controller in the touch screen and programmable controller connection, through the touch screen of PLC control to realize automatic operation manual adjustment and the control. When the goods, a small rotation to 90 degrees, a roadway crane operation, again through the goods tray warehouse the goods. So efficiently finished goods and complete the storage space transfer process. This system can be simple, efficient and accurate, fast, safe will be neat and correct in the warehouse, and greatly improve the working efficiency, strengthening the automation management. Key words Touch screen；Logistics production line；PLC 常州工学院毕业设计说明书 I 目录 摘要 . I Abstract . II 第一章 绪论 . 1 1.1 课题的来源 . 1 1.2 课题的国内现状 . 1 1.3 课题的国外现状 . 2 1.4 课题的内容简介 . 2 第二章 设计目标及设计方案 . 4 2.1 总体设计目标 . 4 2.1.1 设计要求 . 4 2.1.2 工作流程 . 4 2.2 总体方案设计 . 4 2.2.1 设计过程 . 4 2.2.2 最终目标 . 5 第三章 硬件设计 . 6 3.1 PLC 的设计 . 6 3.1.1 PLC 的选型 . 6 3.1.2 I/O 地址表 . 6 3.1.3 PLC 外部接线图 . 8 3.2 直流电机的选择 . 10 3.3 步进电机的选择 . 10 3.4 伺服电机的选择 . 11 3.5 行程开关的选择 . 13 3.6 传感器的选择 . 13 第四章 软件设计 . 15 4.1 仓储工作站动作流程 . 15 4.2 仓储工作站动作框图 . 15 4.3 仓储工作站程序流程图 . 15 4.4 仓储工作站 PLC 程序设计 . 17 常州工学院毕业设计说明书 II 第五章 触摸屏设计 . 20 5.1 触摸屏软件选型 . 20 5.2 触摸屏按钮设计 . 20 5.3 仓 储工作站触摸屏设计 . 21 5.3.1 手动操作界面 . 22 5.3.2 自动操作界面 . 23 5.3.3 按钮设计： . 23 5.4 触摸屏监控界面设计 . 24 5.4.1 输入监控界面设计 . 24 5.4.2 输出监控界面设计 . 25 5.5 触摸屏通讯设置 . 26 第六章 调试 . 29 6.1 触摸屏调试 . 29 6.2 工作台调试 . 29 6.2.1 手动模式调整 . 29 6.2.2 自动模式调整 . 29 结论 . 30 参考文献 . 31 致谢 . 32 附录 . 33 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 课题的来源 对于“物流”的概念，不同国家不同机构不同时期有所不同，关于物流活动的最早文献记载是在英国。 1918 年，英国犹尼利弗的哈姆勋爵成立了“即时送货股份有限公司”，目的是在全国范围内把商品及时送到批发商、零售商和用户手中。二战期间，美国从军事需要出发，在战时对军火进行的供应中，首先采用了“物流管理”这一词，并对军火的运输、补给、屯驻等进行全面管理。二战后，“物流”一词被美国人借用到企业管理中，被称作“企业物流”。企业物流是指对企业的供销、运输、存储等活动进行综合管理。 现代物流产业发 展的程度是衡量一个国家的产业化和经济发展的重要标志，纵览世界经济发展过程，物流发展与工业化发展过程相一致。先进的物流系统表现在英国工业革命后“世界工厂”的形成和日本经济奇迹般的复苏。 美国戴尔计算机公司、美国波音飞机公司、通用汽车公司、海尔集团等这些公司的成功的经历告诉我们，建立运用先进的物流体系，能更快更直接的提高企业的竞争力。 为了使物流系统操作更加简单快捷，人们使用触摸屏代替传统的鼠标和键盘，触摸屏具有节省空间，易于使用，坚固耐用等特点。触摸屏 赋予了系统崭新的面貌，发达国家的系统设计师和我国率先使用此技 术的设计师都清楚，触摸屏不再是可有可无的东西了。它极大程度的简化了 计算机，即使对计算机一无所知的人，仍然可以通过触摸屏的提示操作 。 1.2 课题的国内现状 早晨起床，通过触摸屏用微波炉热早餐 ， 出门坐地铁，通过触摸屏完成自动售票 ，去自动取款机提款，去营业厅自助充值。可以说，触摸屏就在我们身边，并且已经完全融入了我们生活。 我国的触摸屏产业发展相对较晚，国家从 2008 年开始启动支持触摸屏产业化的重大专项，产业已经发展，但是技术和产业规模远远不够。触摸屏与液晶显示器的结合首先需要提高触摸屏的产能，现在的生产线能力远远不 能满足产业的需求。触摸屏与液晶显示器的结合不仅要有产能上的配套 ，还要有技术上的配套。液晶显示器内置式触摸屏不仅可以降低生产成本，还可以优化产品设计，提高产品品质。 目前触摸屏技术在中小尺寸的显示器上的应用已经得到市场的认可，市场将进入高速发展期，我国中小尺寸 TFT-LCD 制造商把握好这个机会可以带动产品升级。电阻式触摸屏适合手机、导航仪等小型设备的使用，触摸屏技术要在电脑显示器或电视上常州工学院毕业设计说明书 2 使用，必须发展电容式触摸屏技术。 1.3 课题的国外现状 触摸屏在 20 世纪 70 年代就开始问世了，它是由美国人 Sam Hurt 在 1971 年发明的。 由于各种原因， 70 年代以后触摸屏技术发展很缓慢 。因为在当时它的反应速度、可靠性、使用寿命、对恶劣环境的适应性等方面都不是很令人满意。不过在如今，这种情况已经得到了很大的改善，就是因为如此 ，掀起了触摸屏使用的新浪潮。 目前，触摸屏的实现技术多种多样，主要有矢量压力传感器技术触摸屏、电阻感应式触摸屏、红外线式触摸屏、电容感应式触摸屏和表面声波式触摸屏。其中矢量压力传感器触摸屏已经从历史舞台中消失了，现在应用广泛的主要是其他四种方式。 触摸屏在上世纪 80年代就已经在交通枢纽和银行的 CRT信息查询系统 中得到广泛的应用。目前，触摸屏之所以迅速发展成一个高度发达的行业，是因为计算机、网络、软件和平板显示等相关技术的成熟，使触摸屏技术的应用市场迅速膨胀。 触摸屏早期 多被装于工控计算机、 POS 机终端等工业或商用设备中。 2007 年 iPhone手机的推出，成为触控行业发展的一个里程碑。苹果公司把一部至少需要 20 个按键的移动通话，设计得仅需要三四个键就能操作，剩余操作则全部交由触控屏幕完成。应该说 ，引发触控屏产业爆的导火索是 iPhone 手机和 windows7 操作系统的上市。由于单点触控、多点触控以及多重触控全区输入（ multi-touch all-point）解决方案使触摸输入、旋转和缩放功能优势得到了淋漓尽致的发挥，摆脱了对键盘和鼠标的依赖，使人机交互更为直截了当。触控技术开辟了一条新的人机互动操作的技术路线，方便了用户，代表了一个新的技术潮流。在市场与技术的互动中 触控技术将成为电子信息产业的一个新的增长点。 触控技术将全面进入计算机行业的个人电脑、笔记本电脑、游戏机、电子书等领域。 1.4 课题的内容简介 本课题主要利用触摸屏控制模拟物流生产线中仓储站。实现仓储控制任务的方案较多，如继电器控制、单片机控制、 PLC 控制等。由 于可编程控制器 PLC 具有可靠性高、扩展性高等特点，逐渐成为自动化立体仓储控制中的首选，应用越来越多。本次设计要求以触摸屏为核心完成触摸屏界面设计、仓储站 PLC 控制系统设计、软件程序设计、梯形图设计及调试。首先编写触摸屏控制程序，做好触摸界面，再将编写好的程序输入 PLC，将触摸屏和可编程控制器进行连接，通过触摸屏来实现仓储工作站自动运行和手动操作的过程。 第一章 绪论 3 现代物流是运输技术革新与先进信息技术结合的产物，它主要是指加工半成品通过装配、 缓冲、 堆垛、仓储放入仓库中的过程。其控制系统有位置控制（步进电机）与顺序步进动 作要求，采用 PLC 为控制器实现顺序步进控制，而位置检测采用传感器和行程开关来实现。 第二章 设计目标及设计方案 4 第二章 设计目标及设计方案 2.1 总体设计目标 2.1.1 设计要求 要求完成触摸屏控制控制物流生产线仓储工作站的设计： 1、触摸屏控制物流生产线仓储工作站的构成及工艺要求。 2、触摸屏控制物流生产线仓储工作站的 PLC 控制程序设计。 3、触摸屏控制物流生产线仓储工作站的触摸屏监控 设计。 4、完成软件编程及仿真。 5、通过触摸屏切换手动调整和自动运行两种模式。 2.1.2 工作流程 本次毕业 设计是触摸屏控制物流生产线的仓储站。货物从堆垛站到载物台，此时载物台从 0 度位转动到 90 度位，同时巷道起重机 启动，货物从载物台转移到巷道起重机。此后，起重机向货架方向移动，将货物存储在高层货架中。通过货架上的行程开关发出的信号，可以知道该货仓是不是满的，若是满的，则存在其余的高层货架中。 2.2 总体方案设计 2.2.1 设计过程 依据触摸屏为核心，通过操作触摸屏完成对仓储站的监控和控制。 有行程开关和传感器检测信号，通过电机完成物件的运输和仓储。图 2.1 为仓储站工作过程框图。 堆 垛 单 元 货 物载 物 台 接 收 货物巷 道 起 重 机货 物 托 盘 结构高 层 货 架 图 2.1 仓储站工作过程框图 常州工学院毕业设计说明书 5 2.2.2 最终目标 1、完成触摸屏控制界面。 2、能够通过触摸屏控制和监控仓储站。 3、能够通过触摸屏切换自动运行和手动调整。 第三章 硬件设计 6 第三章 硬件设计 3.1 PLC 的 设计 3.1.1 PLC 的选型 可编程控制器（ Programmable Logic Controller， PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算数操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟 式输入 /输出控制各类型的机械或生产过程。可编程控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：电源、中央处理单元（ CPU）、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块。本次毕业设计选用三菱 FX 系列的 FX2N 作为可编程控制器控制系统。 三菱 FX2N 有如下特点： 1、 输入输出扩展 可连接 FX2N 系列用的扩展模块以及 FX2N 系列用的扩展单元。 2、 时钟功能内置实时时钟 。 3、最大输入输出点数 256 点。 4、特殊适配器可以通过 FX2N-CNV-BD 连接。 5、可连接 FX2N 系列用的扩展模块以及 FX2N 使用的扩展单元。 6、机体 小型化 ,比 FX2 小 50%。 7、备 有多 种 不同的 FX2N 扩展单元 及特殊 模块。 8、 更多通 讯 /网络 功能， RS232, RS422, RS485。 9、 更便宜的配置，兼用 FX0N 的 扩展单元及特殊模块。 10、 兼容 FX2 的 编程设计。 11、 低成本 IC 板 BD，通讯功能扩展模块 模板化。 12、内置 8,000 步 RAM（电池支持）、注释输入、可 RUN 中写入。 13、安装有存储盒时最大可扩展到 16,000 步。 依据以上特点，根据设计中输入 输出点的总数（输入点为 31 个，输出点为 23 个）来选择 ，确定 PLC 的选型为 FX2N-64MR, 即 32 个输入点和 32 个输出点，此型号为继电器输出方式。 3.1.2 I/O 地址表 1、输入口的设置： 常州工学院毕业设计说明书 7 输 入 信 号 序号 功能 代号 输 入 编号 1 A1 库检测 SQ10 X0 2 A2 库检测 SQ11 X1 3 A3 库检测 SQ12 X2 4 A4 库检测 SQ13 X3 5 A5 库检测 SQ14 X4 6 A6 库检测 SQ15 X5 7 A7 库检测 SQ16 X6 8 A8 库检测 SQ17 X7 9 B1 库检测 SQ20 X10 10 B2 库检测 SQ21 X11 11 B3 库检测 SQ22 X12 12 B4 库检测 SQ23 X13 13 B5 库检测 SQ24 X14 14 进库 0 度 SQ25 X15 15 进库 90 度 SQ26 X16 16 进库到位 SQ27 X17 17 托盘前 SQ30 Y20 18 托盘中 SQ31 Y21 19 托盘后 SQ32 Y22 20 开始（仓储） S23 Y23 21 保持（仓储） S24 Y24 22 手动 /自动 S25 Y25 23 复位（仓储） S26 Y26 24 X 回零 S30 X30 25 Z 回零 S31 X31 26 托盘前 S32 X32 27 托盘后 S33 X33 28 取货 S34 X34 29 进货 S35 X35 30 X 回零完成 SQ36 X36 31 X 到位 SQ37 X37 第三章 硬件设计 8 2、输出口的设置： 3.1.3 PLC 外部接线图 输 出 信 号 序号 功能 代号 输出 编号 1 M11 正转 KA11 Y0 2 M11 反转 KA12 Y1 3 M12 正转 KA13 Y2 4 M12 反转 KA14 Y3 5 M13 正转 KA15 Y4 6 M13 反转 KA16 Y5 7 开始灯（仓储） H11 Y6 8 保持灯（仓储） H12 Y7 9 DIN6 原点开关 Y10 10 X 驱动上电 KA17 Y11 11 DIN1 POS1 Y12 12 DIN2 POS2 Y13 13 DIN3 POS3 Y14 14 DIN4 POS4 Y15 15 DIN5 点动正转 Y16 16 DIN7 点动反转 Y17 17 复位灯（仓储） H20 Y20 18 X 回零灯 H21 Y21 19 Z 回零灯 H22 Y22 20 托盘前位灯 H23 Y23 21 托盘后位灯 H24 Y24 22 取货灯 H25 Y25 23 进库灯 H26 Y26 常州工学院毕业设计说明书 9 FX2N-64MRC O MS Q 1 0S Q 1 1S Q 1 2S Q 1 3S Q 1 4S Q 1 5S Q 1 6S Q 1 7S Q 2 0S Q 2 1S Q 2 2S Q 2 3S Q 2 4A 1 库 检 测A 2 库 检 测A 3 库 检 测A 4 库 检 测A 5 库 检 测A 6 库 检 测A 7 库 检 测A 8 库 检 测B 1 库 检 测B 2 库 检 测B 3 库 检 测B 4 库 检 测B 5 库 检 测X 0X 1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 1 0X 1 1X 1 2X 1 3X 1 4+-+-+-+-+-+-D C 2 4 VS Q 2 5S Q 2 6S Q 2 7S Q 3 0S Q 3 1S Q 3 2进 库 0 度进 库 9 0 度进 库 到 位托 盘 前托 盘 中托 盘 后X 1 5X 1 6X 1 7X 2 0X 2 1X 2 2X 2 3X 2 4X 2 5X 2 6X 3 0X 3 1X 3 2X 3 3X 3 4X 3 5S 2 3S 2 4S 2 5S 2 6S 3 0S 3 1S 3 2S 3 3S 3 4S 3 5开 始 （ 仓 储 ）保 持 （ 仓 储 ）手 动 / 自 动复 位 （ 仓 储 ）X 回 零Z 回 零托 盘 前托 盘 后取 货进 库R 1 2 KR 2 2 KX 归 零 完 成X 到 位X 3 6X 3 7K A 1 1K A 1 2K A 1 3K A 1 4K A 1 5K A 1 6K A 1 7Y 0Y 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 1 1M 1 1 正 转M 1 1 反 转M 1 2 正 转M 1 2 反 转M 1 3 正 转M 1 3 反 转X 驱 动 上 电Y 6Y 7开 始 灯 （ 仓 储 ）保 持 灯 （ 仓 储 ）R 3 2 KY 1 0D I N 6R 4 2 KR 5 2 KR 6 2 KR 7 2 KR 8 2 KR 9 2 KY 1 2Y 1 4Y 1 3Y 1 5Y 1 6Y 1 7D I N 1D I N 2D I N 3D I N 4D I N 5D I N 7D C 2 4 VY 2 0Y 2 1Y 2 2Y 2 3Y 2 5Y 2 4Y 2 6复 位 灯 （ 仓 储 ）X 回 零 灯Z 回 零 灯托 盘 前 位 灯托 盘 后 位 灯取 货 灯进 库 灯 图 3.1 仓储单元外部接线图 第三章 硬件设计 10 3.2 直流电机的选择 当货物到达托盘结构时，直流电机控制托盘正转从 0 度到 90 度。直流电动机是将直流转化为机械能的转动装置。 电机 定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与 磁场产生的转矩保持方向不变。 直流电动机的优点如下： 1、启动速度快，换向、变速方便 。 2、启动力矩大，可以均匀而经济的实现转速调节。 3、过载能力大，能承受频繁的负载冲击。 4、直流电机的低速特性好。 5、可以频繁的实现无级快速启动反转和制动。 本次设计选择直流电机时，直流电机的参数要比计算出来的实际额定电流大一些，所以选择直流电机型号为 36ZY02 型直流电机。额定电流为 0.75A，主要参数如下： 额定电压： 12V 额定电流： 0.75A 空载电流： 0.28A 额定转矩： 5.0kgcm 额定转速： 75-80rpm 3.3 步进电机的选择 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，步进电机收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角” ,他的旋转是以固定的角度一步步运行的。可以通过脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。也可以通过控制脉冲频率控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 1、 确定参数 选择步进电机前，要先列出 步进电机的主要参数：执行机构速度，负载质量，移动距离，移动时间等，再计算出负荷惯量，输出转矩等。 执行机构速度 ： min/5.1 mVl 负载质量： kgM 1 移动距离： ml 0275.0 移动时间： st 2.10 2、 计算 （ 1） 加速时间 )(1.0605.1 0275.02.101 sVlltt (3-1) 常州工学院毕业设计说明书 11 （ 2） 电机转速 )(3 7 50 0 4.0 5.1 rp mPVLNBM (3-2) （ 3） 负荷转速 )(0021.09.02 004.018.93.02 mNPMgT BL (3-3) （ 4） 负荷惯量： 直线运动 )(10004.02004.012 2422 mkgPMJBLM (3-4) 负荷惯量 ）24 (1063.0 mkgJJJJCBLML (3-5) （ 5） 电机转矩： 启 动转矩 )(025.05.3921.060 )10628.0(375260 )(2 41mNJJt JJNT MMLMMS (3-6) 输出转矩 )(0542.01008.02)()( 4 mNJTTSTTTMSLSLM (3-7) S 为安全系数，一般为 2 MJ 为电机转子惯量，单位为 2mkg （ 6） 电机选择： 由 以 上 计 算 结 果 ， 选 定 电 机 型 号 为 KINCO 2S56Q-3876 ， 转子 惯量241046.0 mkgJ M )(0910.01046.01008.00542.0 44 mNT M (3-8) KINCO 2S56Q-3876 的主要参数为：额定相电压 24V；额定相电流 3.0A； 相电阻 0 95 10%。 步进电机的继电器选型和直流电机相同，选择继电器型号为 JZX-22FD/4Z(58A)。 3.4 伺服电机的选择 伺服电机（ servo motor）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种第三章 硬件设计 12 补助马达间接变速装置。伺服电机可以使位置精度，控制速度达到非常 精确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并且能快速反应，自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。 伺服电动机分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。 本次毕业设计中仓储单元中 X 轴移动选用 伺服 电机来执行，步进电机同样可以完成，由于步进电机驱动通常带有细分，而停止时通常会停止在细分点也就是不是磁极点上，那么停电后再 次上电时驱动器不会按照停止时的各相电流进行分配，那么出现了步进电机重新上电时通常会出现强烈的小振一下，也就是转子迅速与初始定子磁场对应，而伺服电机则没有该现象。 直流伺服电机的输出转速与输入电压成正比，并能实现正反向速度控制。具有起动转矩大，调速范围宽，机械特性和调节特性的线性度好，控制方便等优点。本次设计选择的伺服电机型号为： 23S31 0650 803J7 AA。 以下为该型号的直流伺服电机主要参数 ： 工作环境温度： -20-40C 额定相电流： 6.5A 轴径 ： 8mm 相电感 ： 0.7mH 想电阻 ： 0.29 转子惯量： 0.046 kgm2 10 3 绝缘电阻：最小 100R500VDC， 20C 下图为伺服电机控制器接线图 X . D R I V EK I N C O - E C O S T E P R 1 0 0D C 6 0 V D C 2 4 V+ +-K M 2 K M 2G N D+ D C G N D + 2 4 G N D G N D + 2 4 G N D E N A B L E图3.2 伺服电机控制器接线图 常州工学院毕业设计说明书 13 3.5 行程开关的选择 物流生产线仓储站中，托盘机构最后需要把货物存储在货架中，如果货架是满的，无法存储，则存储在下一个货仓 中。此时就需要行程开关来检测并发出信号。 相对于传感器来说，行程开关能够更方便的检测各个库是否满货。行程开关主要用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或者行程长短。 行程开关也称位置开关。根据行程开关的结构可分为电气结构的非接触式接近开关和机械结构的接触式有触点行程开关。接触式行程开关靠移动物体碰撞行程开关的操动头而使行程开关的常开触头接通和常闭触头分断，从而实现对电路的控制作用。在设计中，每个货物的存放 肯定 会接触每个仓库的底部，如果把接触式行程开关安装在每个仓库的 最 底部，接触式行程开关检测到货物后 把信号送给可编程控制器， 从而检测该仓库是不是满仓 ， 此 方法更加方便检测，而且行程开关在价格上比传感器便宜很多 ， 所以 选择接触式有触点行程开关。 这次毕业 设计中选择的接触式有触点开关的型号为 JLXK1-311,额定电压参数为500VAC， 440VAC, 额定电流为 5A,分别有一个常开触头 和 一个常闭触头。 X 0 0 X 0 1 X 0 2 X 0 3 X 0 4 X 0 5 X 0 6 X 0 7 X 1 0 X 1 1 X 1 2 X 1 3 X 1 4F X 2 N - 6 4 M RA 1 库检 测A 2 库检 测A 7 库检 测A 6 库检 测A 5 库检 测A 4 库检 测A 3 库检 测A 8 库检 测B 1 库检 测B 5 库检 测B 2 库检 测B 4 库检 测B 3 库检 测图3.3 接触式行程开关的 PLC 连接图 3.6 传感器的选择 此系统在运行时，对于托盘进料机构的运动、托盘的运动等都要保证它们的运动距离和停止位置， 这就需要传感器来检测它们的位置。 传感器按照用途可分为速度传感器，位置传感器，力敏传感器，液位传感器等，由于本次的货物是金属，所以选择光电或磁感应接近开关。 接近开关又称无触点行程第三章 硬件设计 14 开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还有一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可以用于变频计数器、液面控制、变频脉冲发生器和加工程序的自动衔接等。工作可靠、功耗低、复定位精度高、寿命长和操作频率高及适应恶劣的工作环境等。利用光电感应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按照一定的方向装在同一个检测头里面。当有反 光面（被测物体）接近时，光电器件接收反射光后便在信号输出，因此可以“感知”有物体靠近。 PLC 所接的传感器的电压应为 24VDC，电流范围为 0250mA， 由于可编程控制器的输入电流是由可编程控制器内部的 DC24V 电流提供。因此，利用外部电源驱动接近开关等传感器时，外部电源的电压应是 DC24V 4V，传感器的输出晶体管应选 NPN 开路集电极型。 本次仓储站设计中需用到的接近开关数为 26 个，所选择的型号为 LJ8A3-2-Z/BX，主要参数为： 输出指示灯颜色 :红色 工作电压 ： 1036VDC 连续负载电流 ： 200mA 开关频率 ： 1000Hz 下图为接近开关与 PLC 的连接图： X 1 5 X 1 6 X 1 7 C O M进 库 0 度进 库 9 0 度 进 库 到 位D C 2 4 VS Q 2 5S Q 2 6S Q 2 7+ 2 4 VF X 2 N - 6 4 M R0 V 图 3.4 接近开关与 PLC 的 连接图 第四章 软件设计 15 第四章 软件设计 4.1 仓储工作站动作流程 在触摸屏上按下“开始”按钮，巷道起重机 X 轴 Z 轴回零参考点，回零动作完成后，选择自动或者手动模式，若选择手动方式，则手动单步执行动作。若选择自动方式，各动作自动执行，当接收货物载物台有货时，载物台旋转到 90 度位，然后巷道起重机动作到取货位，货物托盘机构取货， 当取货动作完成， 接收货物载物台旋转 到 0度位置，若接触开关检测到 A 货架有空位，则巷道起重机运动到空位处，然后货物托盘机构把货物存放在高层货架上，存货动作完成后，货物托盘机构回到 原位，巷道起重机回到取货位，如此反复 ；若接触开关检测到 A 货架没有空位，而 B 货架有空位，则巷道起重机运动到空位处，然后货物托盘机构把货物存放在高层货架上，存货动作完成后，货物托盘机构回到原位，巷道起重机回到取货位， 如此反复 ；若接触开关检测到 A、 B 货架都没有空位，说明高层货架已满，系统动作停止。 4.2 仓储工作站动作框图 根据仓储部分的动作流程，绘制出仓储部分的动作框图 ： 堆 垛 单 元 货 物载 物 台 接 收 货物巷 道 起 重 机货 物 托 盘 结构高 层 货 架图4.1 仓储部分动作框图 4.3 仓储工作站程序流程图 根据仓储部分的动作流程和动作框图，绘制出仓储部分的程序流程图： 常州工学院毕业设计说明书 16 开 始自 动 方 式 ？载 物 台 有货 ？手 动 执 行载 物 台 转 动 到9 0 度 位巷 道 起 重 机 到取 货 位货 物 托 盘 取 货取 货 成 功 ？载 物 台 转 动 到 0度 位A 货 架 有 空 位 ？B 货 架 有 空 位 ？巷 道 起 重 机 到空 位货 物 托 盘 存 货货 物 存 入 仓 库高 层 货 架 已 满缓 冲 暂 停货 物 托 盘 机 构回 原 位巷 道 起 重 机 到取 货 位自 动 执 行YNYYYYNNNN 图 4.2 仓储部分程序流程图 第四章 软件设计 17 4.4 仓储工作站 PLC 程序设计 当 PLC 检测到 “ X 回零”按钮被按下时，可编程控制器接收到信号后，发出指令给伺服电机。 PLC 梯形图如下： 伺服电机驱动器控制伺服电动机转动，使得巷道起重机沿 X 轴方向回归零位，接近开关检测到 X 轴回零处。 PLC 梯形图如下： 当 PLC 检测到“接受”按钮信号后，可旋转载物台 中 的接近开关检测到货物， 同时 旋转载物台由 0 度位置旋转到 90 度位置。 PLC 梯形图如下： 常州工学院毕业设计说明书 18 当 PLC 检测到“接受”信号，巷道起重机上的托盘向前运动到托盘前位，此时接近开关检测到“托盘前”信号。 PLC 梯形图如下： 当 PLC 检测到“接受”信号，可旋转载物台的链式传送带将货物输送到托盘上，接近开关检测到货物，可旋转载物台回到原位 0 度位置，托盘回归原位，接近开关检测到托盘中间位置。 PLC 梯形图如下： 第四章 软件设计 19 仓储部分全部程序见附录。 第五章 触摸屏设计 20 第五章 触摸屏 设计 5.1 触摸屏软件选型 世界经济在蓬勃发展，工业自动化也越来越普及。主要有基于单片机、 PC 机和 PLC等自动化系统。但是其操作并不是那么简单，甚至很多不太懂计算机的用户很难操作，于是人机交互（ HMI）系统就应运而生，并且蓬勃快速的在发展。触摸屏以其高可靠、高寿命、高性能等等优越特性成为了人机交互系统中的佼佼者。 通过设置触摸屏的操作界面，它能够很理想很生动的显示单片机、 PC 机和 PLC 上的数据信息 。大多数的 PLC 产品都能被触摸屏支持，且操作简便，结实耐 用，功能强大。 本次设计触摸屏系统选用台达的 Screen Editor 1.05.86 软件进行界面设计 ，特点如下： 1、工业级人机界面，防护等级 IP65； 2、能兼容大部分 PLC； 3、创新的在线模拟功能，大大节省工程时间； 4、具有 RTC 和配方功能，支持多触摸屏系统连接； 5、功能强大的中文编辑软件，使你轻松完成人机界面设计； 6、可为用户开发专门的通讯协议。 5.2 触摸屏 按钮 设计 以“手动 /自动转换”按钮为例，单击组件工具栏“按钮”按键，选择“交替型”按钮，然后在编辑区合适的地方拖出按钮，单击按钮，在左 上方组件属性表 里 进行设置，在属性表里点击“写入存储器地址”，在属性栏中输入： 手动 /自动切换，其他保持默认，如图所示： 图 5.1 按钮设置图 常州工学院毕业设计说明书 21 图 5.2 按钮文字设置图 5.3 仓储工作站触摸屏设计 仓储站动作的动作过程包括手动操作模式和自动操作模式。 将仓储 站 的按钮控制变由触摸屏控制。在触摸屏操作界面中，使用者通过点击按钮来选择 仓储站 的操作模式或者监控界面。 下图为触摸屏操作界面图： 图 5.3 触摸屏操作 界面 图 第五章 触摸屏设计 22 5.3.1 手动操作界面 下图为手动操作界面： 图 5.4 手动操作界面 操作说 明： （ 1） “ X 回零”动作 按下操作面板上的“ X 回零”按钮， PLC 接收到信号后，发出指令给伺服电机驱动器，伺服电机驱动器控制伺服电动机转动，巷道起重机沿 X 轴方向回归零位，接近开关检测到 X 轴回零处， X 回零指示灯亮。 （ 2） “ Z 回零”动作 按下操作面板上的“ Z 回零”按钮， PLC 接收到信号后，发 出 指令给步进电动机驱动模块，步进电动机驱动模块再送指令给步进电机驱动器， 然后 控制步进电动机的动作，使巷道起重机沿 Z 轴方向回归零位，接近开关检测到 Z 轴回零处，巷道起重机沿 Z轴方向回归零位后， Z 回零指示灯亮。 （ 3） 接 收 货物 按下“接 收 ”按钮，载物台部分的接近开关检测到 有 货物，载物台由 0 度位置旋转到 90 度位置，再按“接 收 ”按钮，由步进电机控制的巷道起重机下降到指定位置（由接近开关检测其位置），再按“接 收 ”按钮，巷道起重机上的托盘向前运动到托盘前位，接近开关检测到“托盘前”，再按“接 收 ”按钮，载物台 上 的链式传送带输送货物到托盘上，接近开关检测到货物，再按“接 收 ”按钮，托盘回到原位，接近开关检测到托盘位置 ，再按“接 收 ”按钮，可旋转载物台回到原位 0 度位置。 （ 4） 存放货物 按下“仓储”按钮，行程开关检测各库是否有货，如某库货满 ，行程开关把信号送给 PLC，按下“仓储”按钮后，巷道起重机在步进电机和伺服电机的控制下进行 X常州工学院毕业设计说明书 23 轴， Z 轴的移动， 则 移动到行程开关检测到的空位库。 若 行程开关检测到仓库全部货满时， 则 系统动作停止。 此外，手动操作界面中有“手动 /自动转换”按钮，使用者可以自由选择手动或者自动模式。 5.3.2 自动操作界面 下图为自动操作界面： 图 5.5 自动操作界面 操作说明： 开机完成后，按下“复位”按钮， 则 巷道起重机 X 轴回零 ,Z 轴回零，可旋转载物台回 0 度位，托盘回托盘中间位置 。 按下“开始”按钮，接近开关检测到货物，载物台 从 0 度 旋转至 90 度位置，接近开关 SQ26 检测到载物台 在 90 度位置后，巷道起重机在步进电机的控制下下降到接近开关检测的指定位置，然后巷道起重机上的托盘向前运动，接近开关 SQ30 检测到托盘前位后，可旋转载物台的链式传送带把货物输送到托盘上，接近开关 SQ31 检测到货物到位后，托盘回到原位 ,接近开关 SQ31 检测到托盘后，仓库中的行程开关把检测到的信号送给 PLC， PLC 把指令 发送给 步进电机和伺服电机驱动器，从而驱动巷道起重机 X 轴和 Z 轴的移动，巷道起重机移动到空位处，将货物存储在空货架上，托盘机构回到原位，当行程开关检测 到仓库货满后， 则 系统动作停止。 5.3.3 按钮设计： 第五章 触摸屏设计 24 序 号 按钮 名称 代 号 I/O 口 设置 功 能 1 开始 S23 X23 仓储部分开始自动运行。 2 保持 S24 X24 进给保持。 3 手动 /自动 S25 X25 手动 /自动方式切换。 4 复位 S26 X26 不管系统此时如何运动，按下复位键，系统恢复到初始位置。 5 X 回零 S30 X30 首次开机必须按此按钮，使巷道起重机回零。 6 Z 回零 S31 X31 首次开机必须按此按钮，使托盘结构回零。 7 托盘前 S32 X32 托盘向前运动。 8 托盘后 S33 X33 托盘向后运动。 9 接收 S34 X34 当载物台有货物时，每按一次，托盘结构从载物台取走货物一次 。 10 仓储 S35 X35 货物存储在高层货架。 5.4 触摸屏监控界面设计 5.4.1 输入监控界面设计 下图为输入监控界面： 常州工学院毕业设计说明书 25 图 5.6 输入监控界面一 图 5.7 输入监控界面二 5.4.2 输出监控界面设计 下图为输出监控界面： 第五章 触摸屏设计 26 图 5.8 输出监控界面一 图 5.9 输出监控界面二 5.5 触摸屏通讯设置 触摸屏的画面设计完成 后，单击“选项”菜单栏中的“ 设置模块参数”，进行设置。如 下 图： 常州工学院毕业设计说明书 27 图 5.10 模块参数设置图 模块参数设置完成后，点击 “ 通讯 ” 继续设置，如下图： 图 5.11 通讯设置图 第五章 触摸屏设计 28 设置完成后，点击确定，返回到编辑界面，然后点 “ 编译 ” 按钮 ，编译成功，如下图： 图 5.12 编译画面图 第六章 调试 29 第六章 调试 6.1 触摸屏调试 设计完成后，将 PLC 程序加入可编程控制器，触摸屏与可编程控制器连接，当按下触摸屏按钮后，物料 无 任何动作， 仔细检查后发现了问题。 PLC 的 I/O 口设置参数比对触摸屏的 I/O 设置参数不对应，在老师的 悉心 指教下，终于 物件可以正常运行。 6.2 工作台调试 6.2.1 手 动模式调整 按下触摸屏的“仓储”按钮后，发现货物存到了已经满仓的货架中，老师经过仔细的观察发现行程开关没有设置好，重新设置以后，货物能够按要求存在空的货架中，若全部满仓，则停止运行。 6.2.2 自 动模式调整 经过反复的研究与改正，手动模式下的仓储站能够正常运行了，所以切换到自动模式的时候，运行很流畅。 常州工学院毕 业设计说明书 30 结论 本次毕业设计的课题为仓储工作站触摸屏控制设计，经过这几个月的努力和奋斗，毕 业设计基本上完成了，通过这几个月的时间，我有很多感触，主要有以下几点： 1、众所周知，全日制本科院校注重的是基础知识的学习和综合素质的提高，常州工学院也不例外。所以，在过去的三年半时间里，我和同学们学到的大部分都是理论的知识