03 立体仓库 任务书

PLC PLC 技术与工程应用技术与工程应用 课程设计任务书课程设计任务书 题目三 题目三 立体仓库电气控制系统设计立体仓库电气控制系统设计 河南机电高等专科学校河南机电高等专科学校 自动控制系自动控制系 2012 06 012012 06 01 PLC 技术与工程应用 课程设计任务书 立体仓库 1 1 1 概述 概述 立体仓库教学装置是一个自动化生产过程仓储环节的模拟微缩模型 它使 用了 PLC 传感器 位置控制和电气传动等技术 具有货物的自动提取和存放 功能 1 11 1 输出驱动单元输出驱动单元 立体仓库实验设备如图 1 2 3 所示 通过直流减速电机驱动与同步皮带 传动 叉车平台可以实现水平左右运动与垂直上下运动 通过直流减速电机驱 动与齿轮 链条传动 叉子相对于叉车平台可以实现伸出与退回运动 该设备 共有 6 个方向上的动作 由控制器输出信号控制 图 1 立体仓库实验设备正面图 1 升降式货叉装置 2 水平运行电机机 3 垂直升降电机 4 货架 5 列定位片 6 层定 位片 7 键盘 8 台板 9 电机驱动板 10 信号转接板 11 直流稳压电源 12 空气开关 PLC 技术与工程应用 课程设计任务书 立体仓库 2 图 2 立体仓库实验设备背面图 1 端子排 2 叉子驱动电机 立体仓库库位示意图如图 3 所示 三维结构示意图如图 4 所示 该设备可 以完成从缓冲区到库位的自动存货和从库位到缓冲区的自动取货过程 图 3 立体仓库库位示意图 1 21 2 输入检测单元输入检测单元 叉车平台在水平方向移动时的定位是依靠列定位列定位光电传感器实现的 两端 行程开关的常闭触点串入水平移动直流电机主回路 当由于程序设计问题出现 电机走到两端极限位置时 行程开关常闭触点将强迫电机主回路断电 实现水 平移动直流电机的堵转保护 PLC 技术与工程应用 课程设计任务书 立体仓库 3 叉车平台在垂直方向移动时的定位是依靠行定位行定位光电传感器实现的 两端 行程开关的常闭触点也串入垂直移动直流电机主回路 同样实现了垂直移动直 流电机的堵转保护 该设备共有 6 个行程开关和 2 个光电传感器作为控制器的 输入信号 图图 4 4 叉车机构三维结构示意图叉车机构三维结构示意图 2 2 输入输出接口电路介绍 输入输出接口电路介绍 立体仓库实验设备既是所谓控制对象 对于一般工业控制 其控制核心使 用可编程控制器 PLC 图中上层电路板是驱动电路板驱动电路板 下层电路板左侧是输入输入 接口电路板接口电路板 中间是键盘接口电路板键盘接口电路板 右侧是输出接口电路板输出接口电路板 图 4 输入输出接口电路板 PLC 技术与工程应用 课程设计任务书 立体仓库 4 2 12 1 输入接口电路板输入接口电路板 输入接口电路板原理图如图 5 所示 其功能是将设备上行程开关的开关状 态和光电传感器的信号转换为统一的电平信号 逻辑 1 24V DC 逻辑 0 0V DC 板上设有光电隔离电路 将内外电源隔离 以保护设备安全 图 5 输入接口电路板电气原理图 本设备 8 个输入信号 对应输入接口电路板的 8 根输入信号线 各信号线 对应的行程开关或传感器如表 1 所示 表表 1 1 输入信号线与元器件对应关系表输入信号线与元器件对应关系表 输入信号线序号输入信号线序号 自左到右自左到右 对应元器件对应元器件备备 注注 1叉车平台左限位 2叉车平台右限位 3叉车平台下限位 4叉车平台上限位 5叉子退回限位 6叉子伸出限位 7叉车层定位层定位光电传感器 8叉车列定位列定位光电传感器 PLC 技术与工程应用 课程设计任务书 立体仓库 5 2 22 2 键盘接口电路板键盘接口电路板 该设备配备了一个键盘 如图 1 所示的 7 号元件 该键盘内部电路实44 现了按键编码功能 每按下一个键 都有一个字节的编码产生 按键与编码的 对应关系如表 2 所示 编码字节的高 4 位反映了行信息 编码字节的低 4 位反 映了列信息 表表 2 2 键盘编码表键盘编码表 按键位置按键位置 行列行列 编编 码码按键位置按键位置 行列行列 编编 码码 1 行 1 列 1000 1000 3 行 1 列 0010 1000 1 行 2 列 1000 0100 3 行 2 列 0010 0100 1 行 3 列 1000 0010 3 行 3 列 0010 0010 1 行 4 列 1000 0001 3 行 4 列 0010 0001 2 行 1 列 0100 1000 4 行 1 列 0001 1000 2 行 2 列 0100 0100 4 行 2 列 0001 0100 2 行 3 列 0100 0010 4 行 3 列 0001 0010 2 行 4 列 0100 0001 4 行 4 列 0001 0001 本次设计中 考虑到控制器选用的是 CPU224XP PLC 其输入端子只有 14 个 输入信号占用了其中的 8 个 剩余 6 个端子中又需要留下 2 个用来描述仓库编 号 00 01 10 11 剩下 4 个端子可以用来接键盘 此处可以使用编码信息 的低 4 位 即只使用某行 如第 4 行 入库 出库 复位 确定 的 4 个按键与 PLC 连接 即键盘只使用其中的 4 个按键 44 2 32 3 输出接口输出接口 输出接口 如图 6 所示 由两块电路板构成 驱动电路板和输出接口电路板 它们的功能是将 PLC 输出的控制信号用于驱动继电器动作 从而控制电动机正 向或反向运行 输出接口电路板上也设有光电隔离电路 可将内外电源隔离 左图为驱动电路板电气原理图 继电器 A 吸合 B 释放 对应的电机正转 继电器 A 释放 B 吸合 对应的电机反转 继电器 A B 同时释放 电机停止运 行 不允许二者都吸合 右图为输出接口电路板电气原理图 当 PLC 输出的某 路控制信号有效时 对应的输出信号有效 从而可以使得对应的继电器吸合 PLC 技术与工程应用 课程设计任务书 立体仓库 6 图 6 输出接口电路电气原理图 左图为驱动电路板 右图为输出接口电路板 本设备有 6 个输出控制信号 对应输出接口电路板的 6 根输出信号线 各 输出信号线对应的电动机动作关系如表 3 所示 表表 3 3 输出信号线与电动机动作对应关系表输出信号线与电动机动作对应关系表 输出信号线序号输出信号线序号 自左到右自左到右 对应电动机对应电动机备备 注注 1 叉车平台左行 2 叉车平台右行 3 叉车平台下行 4 叉车平台上行 5 叉子缩回 6 叉子伸出 3 3 行定位 列定位原理行定位 列定位原理 3 13 1 列定位列定位 如图 4 所示 S6 为列定位对射式光电传感器 列定位片顺序安装于叉车 运行轨道前端 共 3 只 当 S6 位于两个列定位片之间时 对射式光电传感器导 通 对应输入信号为逻辑 0 当 S6 运行到列定位片位置时 列定位片阻挡了对 射光线 对应输入信号为逻辑 1 叉车平台运行时的列定位列定位 由光电传感器检测到列定位片的开始沿 上升沿 或 结束沿 下降沿 来实现 如图 7 所示 PLC 技术与工程应用 课程设计任务书 立体仓库 7 图 7 列定位示意图 3 23 2 层定位层定位 S7 为层定位对射式光电传感器 其工作原理与列定位相似 每只层定位片 有两只遮光片 分别为上遮光片和下遮光片 如图 8 所示 图 8 层定位片结构示意图 层定位片定位功能如下表 名称定位功能 1定位功能 2 上遮光片放货入叉位取货出叉位 下遮光片取货入叉位放货出叉位 比如 比如 1 如果要放料 其过程如下 升叉至上遮光片 然后进叉 进 叉到位后 降至下遮光片 此时料盘应已放在库架上 出叉 2 如果要取料 其过程如下 升叉至下遮光片 然后进叉 进 叉到位后 升至上遮光片 此时料盘应已插上叉子 出叉 注意注意 列定位片与层定位片均已调整好 请不要随意调整 否则可列定位片与层定位片均已调整好 请不要随意调整 否则可 能引起定位误差能引起定位误差 造成设备损坏 造成设备损坏 PLC 技术与工程应用 课程设计任务书 立体仓库 8 4 4 电气控制要求 电气控制要求 1 1 基本要求 基本要求 设置叉车平台复位按钮 叉车平台的入库 出库操作 一般情况下都应该从初始位置开始 当叉车 平台位于缓冲区列 第一层 叉子收回到位状态为初始位置 开机运行时 叉车平台应该首先自动回到初始位置 若遇到特殊情况 叉 车平台停在非初始位置 按下复位按钮即可实现复位 入库工作过程 选定操作仓库编号 用拨动开关实现 按下 入库 操作键 按下 确定 键 出库工作过程 选定操作仓库编号 用拨动开关实现 按下 出库 操作键 按下 确定 键 规定无论进行入库操作还是出库操作 叉车平台最终都应回到初始位置 设置初始位置指示灯 入库 出库操作指示灯 用于指示叉车位置或工 作状态 2 2 提高要求提高要求 i 当执行入库操作时 完成货物入库之后 叉车平台停在最后入库位 置 待下次重新设定入库 出库操作并确定后 由当前位置开始工作 这样操作理论上可以节约电能 使工作过程更趋合理 ii 假定开始工作时 各个仓库都是空状态 要求在 PLC 的 V 型数据区 存储每个仓库当前空 满状态 以备组态监控使用 也可用状态表监 视其状态变化 3 3 高级要求高级要求 利用上位机组态软件组态监控画面 或利用触摸屏组态监控画面 监控机 PLC 技术与工程应用 课程设计任务书 立体仓库 9 械手的生产过程 5 5 课程设计报告书要求 课程设计报告书要求 5 1 使用 AutoCAD 软件绘制系统电气原理图 5 2 使用 MicroSoft Office Visio 软件绘制软件流程图 5 3 绘制输入输出表 I O 表 5 4 编制系统模拟调试工作步骤表 如表 4 所示 待模拟调试完全无误时 才允许连接真实对象实际工作 表表 4 4 模拟调试工作步骤表模拟调试工作步骤表 输入输出操作 步骤 状态说明 IB0 IB1QB0 QB1 1 按下确定按钮 叉子伸出 0000 0000 00 00010010 0000 00 2 3 4 5 5 源程序 含符号表 程序注释 应编辑在附录之中 6 6 评分标准 评分标准 6 1 只完成课程设计报告书 未进行实际设备调试的 根据报告书完成情况 可得到 及格 或 中等 成绩 6 2 完成课程设计报告书 又在实际设备上进行调试 且调试出运行结果的 根据报告书完成情况与实际调试情况 可得到 中等 良好 或 优秀 成 绩 完成基本要求的 可得到 良好 或 优秀 成绩 完成