仓储工作站触摸屏控制毕业设计讲解

1、KC021-1率用K岁府CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕业设计说明书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月常州工学院毕业设计说明书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

2、 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；PLCIAbstractThis topic request through the touch screen control in the production line of modern logistics warehousing workstation, need to

3、 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 inte

4、rface, 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 oper

5、ation, 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 th

6、e automation management.Key words Touch screen;Logistics production line;PLC常州工学院毕业设计说明书目录摘要 IAbstract II第一章绪论 11.1 课题的来源 11.2 课题的国内现状 11.3 课题的国外现状 21.4 课题的内容简介 2第二章 设计目标及设计方案 42.1 总体设计目标 42.1.1 设计要求 42.1.2 工作流程 42.2 总体方案设计 42.2.1 设计过程 42.2.2 最终目标 5第三章硬件设计 63.1 PLC的设计 63.1.1 PLC 的选型 63.1.2 I/O 地址表 6

7、3.1.3 PLC外部接线图 83.2 直流电机的选择 103.3 步进电机的选择 103.4 伺服电机的选择 113.5 行程开关的选择 133.6 传感器的选择 13第四章软件设计 154.1 仓储工作站动作流程 154.2 仓储工作站动作框图 154.3 仓储工作站程序流程图 154.4 仓储工作站PLC程序设计 17第五章触摸屏设计205.1 触摸屏软件选型205.2 触摸屏按钮设计205.3 仓储工作站触摸屏设计215.3.1 手动操作界面225.3.2 自动操作界面235.3.3 按钮设计：235.4 触摸屏监控界面设计245.4.1 输入监控界面设计245.4.2 输出监控界面设

8、计 255.5 触摸屏通讯设置26第六章调试296.1 触摸屏调试296.2 工作台调试 296.2.1 手动模式调整296.2.2 自动模式调整29结论30参考文献31致谢32附录33I第一章绪论第一章绪论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

9、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

10、，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

11、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

12、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!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、POSa

13、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

14、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

15、手动操作的过程。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。3第二章 设计目标及设计方案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

16、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图2.1仓储站工作过程框图#常州工学院毕业设计说明书2.2.2

17、 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。7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 , PL。，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

18、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-BD1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

19、模块模板化。12、内置8,000步RAM（电池支持）、注释输入、可 RUNfr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：输入信号在舁 厅P功能代号输入编号1A1库检测SQ10X02A2库检测SQ11X13A3库检测SQ12X24A4库检测SQ13X35A5库检测SQ14X46A6库检测SQ15X57A7库检测SQ16X68A8库检测SQ17X79B1库检测SQ20

20、X1010B2库检测SQ21X1111B3库检测SQ22X1212B4库检测SQ23X1313B5库检测SQ24X1414进库0度SQ25X1515进库90度SQ26X1616进库位SQ27X1717托盘前SQ30Y2018托盘中SQ31Y2119托盘后SQ32Y2220开始（仓储）S23Y2321保持（仓储）S24Y2422手动/自动S25Y2523复位（仓储）S26Y2624X回零S30X3025Z回零S31X3126托盘前S32X3227托盘后S33X3328取货S34X3429进货S35X3530X回零完成SQ36X3631X到位SQ37X372、输出口的设置:输出信号在红 厅P功能代

21、号输出编号1M11止转KA11Y02M11反转KA12Y13M12止转KA13Y24M12反转KA14Y35M13止转KA15Y46M13反转KA16Y57开始灯（仓储）H11Y68保持灯（仓储）H12Y79DIN6原点开关Y1010X驱动上电KA17Y1111DIN1POS1Y1212DIN2POS2Y1313DIN3POS3Y1414DIN4POS4Y1515DIN5点动止转Y1616DIN7点动反转Y1717复位灯（仓储）H20Y2018X回零灯H21Y2119Z回零灯H22Y2220托盘前位灯H23Y2321托盘后位灯H24Y2422取货灯H25Y2523进库灯H26Y263.1.3

22、PLC外部接线图常州工学院毕业设计说明书图3.1仓储单元外部接线图11A1库检测A2库检测A3库检测A4库检测A5库检测A6库检测A7库检测A8库检测B1库检测B痹检测B3库检测B4库检测B5库检测进库0度SQ10X0XIX2X3X4X5X6X7X10XIIX12X13X14X15SQ11-SQ12SQ13SQ14SQ15SQ16SQ17SQ20 尸SQ21SQ22SQ23SQ24小SQ25.4-进第0进库到， 托盘前 托盘中 托盘后立/-SQ26.X16L3-SQ27.X17X20X21X22Jf| -SQ30.Kj-SQ31-SQ32.开始（仓储）X23Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y1

23、0保持（仓储）S24X24Y11手动/自幼S25复位（仓储）S26X25X26FX2NX回零S30X30Z回零托盘前托盘后取货进库R1 2KR2 2KKA11.包S32-S33-S34-S35X归零完成X到位X31X32X33X34X35X36X37DC24VCOMKA12KA13KA14KA15:KA16R3 2KKA170-R4 2K-Y6 阳MRY13 TA一R6 2KY14Y15Y16Y17Y20Y21Y22Y23Y24R7 2KR8 2KR9 2KJLY25Y26DC24VM11正转M11反转M12E 转M1坂转M13正转M13反转开始灯（仓储） 保持灯（仓储）DIN6X驱动上电DI

24、N1DIN2DIN3DIN4DIN5DIN7复位灯（仓储）X回零灯Z0零灯托盘前位灯托盘后位灯取货灯进库灯常州工学院毕业设计说明书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

25、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：75-80rpm3.3 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15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

26、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:负载质量：移动距离：移动时间：2、计算(1)加速时间Vl = 1.5m/minM =1kgl =0.0275mt0 =1.2s, l ,八 0.0275L = t0 - = 1.2 = 0.1(s)Vl 1.5 60(3-1)(2)电机转速VL 1.5N M = TT- = 375Hpm )PB0.004(3-2)(3)负荷转速0.3 9.8 1 0.0042 二 0.9= 0.0021

27、(N m)(3-3)(4)负荷惯量:直线运动二100041 = 0.004M10”(kg m2)(3-4)负荷惯量Jl =JlmJb Jc =0.63 10”(kg m2)(3-5)(5)电机转矩：启动转矩Ts：Nm(JmJl)60t12二 375 (Jm 0.628 104)60 0.1=392.5Jm0.025(N m)(3-6)输出转矩TM =(TlTs) S=(TlTs) 2=0.08 10 %M 0.0542( Nm)(3-7)S为安全系数，一般为2Jm为电机转子惯量，单位为 kg m2(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Jm =

28、0.46 10kg m2TM =0.0542 0.08 1 04 0.46 1 03 = 0.0910(N m) (3-8)KINCO2s56Q-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 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

29、，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

30、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：23S310650 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：-20-40 C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工绝缘电阻：最小 100R500VDC 20 C下图为伺服电机控制器接线图DC60V DC24V+-+-KM2 KM2 *GND+DC GND +24 GND GND +24 GND ENABLE X.DRIVE KINCO-ECOSTEPR100

31、图3.2伺服电机控制器接线图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

32、，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。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

33、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 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

34、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 DC24Vb 4V,传感器的输出晶体管应选 NPNFF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：图3.4接近开关与PLC的连接图第四章软件设计第四章软件设计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