毕业论文基于FP0系列的PLC在仓库中的应用

1、PLC在仓库中的应用摘要自动化立体仓库是物流中的重要组成部分，它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存储和取出物流的系统。它是现代工业社会发展的高科技产物，对提高生产率、降低成本有着重要意义。它具有占地面积小、储存量大、周转快的优点，是集信息、存储、管理于一体的高技术密集型机电一体化产物。近年来，随着企业生产与管理的不断提高，越来越多的企业认识到物流系统的改善与合理性对企业的发展非常重要。堆垛机是自动化立体仓库中最重要的起重堆垛设备，它能够在自动化立体的巷道中来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格；或者相反取出货格内的货物运送到巷道口。上世纪50年代末开始，相继研制和采用了自动导引小车（AV

2、G）、自动货架、自动存取机器人、自动识别和自动分拣等系统。到上世纪70年代，旋转体式货架、移动式货架、巷道式堆垛机和其他搬运设备都加入了自动控制行列，但只是各个设备的局部自动化并各自独立应用，被称为“自动化孤岛”。 随着计算机技术的发展，工作重点转向物资的控制和管理，要求实时、协调和一体化。计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及它们与主计算机之间的通信可以及时的汇总信息，仓库计算机及时地记录订货和到货时间，显示库存量，计划人员可以方便地作出供货决策，管理人员随时掌握货源及需求。 信息技术的应用已成为仓储技术的重要支柱。到上世纪70年代末，自动化技术被越来越多地应用到生产和分配领域

3、。“自动化孤岛”需要集成化，于是便形成了“集成系统”的概念。在集成化系统中，整个系统的有机协作，使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和。集成化仓库技术作为计算机集成制造系统中物资存储的中心受到人们的重视，在集成化系统里包括了人、设备和控制系统。 关键词自动化立体仓库；堆垛机；计算机与PLC的通信。前言企业现代化生产规模的不断扩大和深化，使得仓库成为生产物流系统中的一个重要而且不可缺少的环节。立体仓库正以它最小的占地面积和最佳的空间利用率, 逐步代替并促使仓库物流的水平提高。自动化立体仓库作为现代物流中的一个重要组成部分，它是一种集信息， 存储管理于一体的高技术密集型机电一体化产

4、品，是一种多层次存放货物的高架仓库系统。它是把计算机，与信息管理和设备控制集合起来，能按控制指令要求自动完成货物的存取作业，并能对库存的货物进行自动管理，达到存储技术的全面自动化，因此，自动化立体仓库是企业管理的重要手段之一。通过对立体仓库自动控制系统的硬件设计，基本上达到采用计算机自动控制技术提高立体仓库的管理水平，提高立体仓库的可靠性可维修性，从而提高企业生产率和经济效益的目的。本毕业实训正是详细介绍PLC微型机如何在立体仓库中得到应用的。总结一下本设计的软硬件系统，有如下特点：1、自动存取，收发准确迅速，提高入出库效率；2、机械自动化作业，解放人力，减小劳动强度；3、灵活的增减模块，不需

5、对系统作较大的改动。1.FP0系列PLC的规格及系统构成1.1.概述立体仓库主体由底盘、四层十二仓位库体、运动机械及电气控制等四部分，模型的机械部分采用滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件组成，采用直流步进电机作为拖动元件。随着科学技术和工业生产的飞速发展，现代物流技术领域内出现了一种新型仓储方式自动化立体仓库。它是以高层货架为主体，以成套搬运设备为基础，以计算机控制技术为手段的高效率物流、大容量存储的机电一体化高科技集成系统。它集机械、电子、计算机、通信、网络、传感器和自动控制等多种技术于一体，以搬运机械化、控制自动化、管理微机化、信息网络化为特征，成为现代化物流设计中产品生产与存储的枢纽。自

6、动化立体仓库又称自动化仓库、现代智能库、高层货架仓库等，是近年来国际上迅速发展起来的一种新型仓储设施，是在不直接进行人工干预的情况下能自动存储和取出物料的系统。自动化立体仓库在现代物流系统中的作用是显而易见的，将自动化仓库技术应用到物流领域中，充分利用自动化仓库的优势和特点，实现仓库信息管理自动化和物品入出库作业的自动化，为提高货物的流通效率发挥重要的作用。国内外各个行业采用自动化仓库的情况己经充分证明，使用自动化立体仓库能够产生巨大的社会效益和经济效益。在货物流通领域中采用自动化仓库技术，也将获得巨大的经济效益。PLC-FP0是松下电工最新推出的一种袖珍式微型PLC产品，该产品保留了其小型机

7、原有的性能，双增加了许多极有用的特殊性能。而其体积只有原FP1的三分之一左右。本章将结合具体机型松下电工FP0系列PLC进行介绍。为适应工业控制领域日益灵活多变的市场要求，各PLC厂家面临着激烈的市场竞争，不断更新其产品，小型PLC产品发展趋势是体积越来越小而其性能越来越高。松下电工的微型机PLC-FP0在设计上亦独具匠心，颇有特点，其主控单元外型尺寸只有25×90×60（mm）宽，可放入胸前的口袋内，体积如此之小性能却堪称一流，其指令执行速度为0.9us，程序容量为500步数据寄存器可达6144字，除此之外它还具有如下特点：1、具有两路独立的高速脉冲输出，最高计数频率可达

8、10KHz。2、具有双向通道高速计数器（HS0），最高计数器频率可达10KHz。3、直接输出频率可调制（PWM）脉冲序列，脉冲频率可在0.15到38Hz之间可调，占空比可在0.1%99.9%之间可调节。4、可经RS232C电缆与PC直接相连无须另加适配器。1.2.FP0的内部寄存器及I/0配置在使用PLC之前最重要的是先了解PLC的内部寄存器及I/0配置情况。 H：16进制常数 WY：外部输出 WX：内部寄存器 IX：索引寄存器0 WR：内部寄存器 IY：索引寄存器1 X4：Z轴回复零位 Y7：轴反转取出 X5：Z轴到达限位 Y20：系统就绪显示 X6：小车有无物品 Y21：系统取出显示 X7

9、：手动自动选择 Y22：系统送入显示 X25：X轴回复零位 R9013：系统初始化 X27：Y轴回复零位 R0：暂存零位标志 X40-X4C：1-12号仓库选中 R1：X轴回复零位 Y6：Z轴正转送入 R2：Y轴回复零位 R3：初始回零标志 R9：系统回复标志 R4：Z轴回零标志 R121-R12C：1-12号仓库选中标志 R5：Z轴调用标志 R120：取出物品标志 R6：对应仓库标志 R13E：选中物品标志 R7：中转位置标志 R130：仓库选中标志 R8：意外情况标志 R131：系统零位标志 基本功能指令,有定时器指令。如表1-1所示。名 称助记符说 明步数开始逻辑ST通过常开触点开始逻辑

10、运算1开始逻辑非ST/通过常闭触点开始逻辑运算1输出OT输出运算结果1逻辑非/将在其之前的运算结果求反1逻辑与AN直接连续连接常开触点1逻辑与非AN/直接连续连接常闭触点1逻辑或OR并联连接常开触点1逻辑或非OR/并联连接常闭触点1组逻辑与ANS复数个逻辑快直接连续连接1组逻辑或ORS复数个逻辑快并联连续连接1压入堆栈PSHS存储记忆到此为止的运算结果1读取堆栈RDS读取由PSHS所记忆的运算结果1弹出堆栈POPS读取由PSHS所记忆的运算结果，并且在读出后清除记忆值1上升沿微分DF仅在检测信号上升沿的一个扫描周期内将触点置为ON1下降沿微分DF/仅在检测信号下降沿的一个扫描周期内将触点置为O

11、N1置位SET将输出置为ON并且保持该状态1复位RST将输出置为OFF并且保持该状态1空操作NOP不进行任何操作处理10.1秒延时定时器TMX设置以0.1秒为单位的秒延时动定时器（03276.7s）31秒延时定时器TMY设置以1秒为单位的秒延时动定时器（032767s）4表1-1 基本功能指令控制指令。如表1-2所示。名 称助记符说 明步数主控继电器MC主控序区开始2主控继电器结束MCE主控程序结束2结束END结束程序的运算1有条件结束CNDE当执行条件为ON时，中止程序的运算1子程序调用CALL转移到子程序并且开始执行。返回主程序后，子程序内的输出并保持2子程序进入SUB子程序N的起始1子程

12、序的返回RET子程序的终端1表1-2 主控指令表2.用微型PLCFP0实现小型立体仓库控制2.1.电气元件设备的选用小型仓库装置的电气结构采用步进电机、驱动模快、传感器、开关电源、电磁阀等电子器件组成。下面将对这些电气器件作一个简单介绍。1、步进电机采用二相八拍混合式步进电机，主要具有体积小，有较高的起动/运行频率，有定位转矩等特点。型号：42BYGH101，电气原理图如图1所示。图2-1 42BYGH101型步进电机电气原理图2、步进电机驱动模块采用中美合资SH系列步进电机驱动器，主要由电源输入部分、信号输入/输出部分等。电源输入部分：由电源模块提供，用两根线连接，注意极性。信号输入部分：信

13、号源由FP0主机提供。由于FP0提供的电平为24V，而输入部分的电平为5V，所以中间加了保护电路。输出部分：与步进电机连接，注意相序。图2-2 驱动模块3、传感器微动开关：当挡块碰到微动开关，通过操作件使接触片压缩超过死点时，即使常闭、常开瞬时换接。图2-3 微动开关原理图4、FP0模快在这个设计中，我们将用到松下PLC的各模块单元是FP0-C16CT、FP0-E16RS、FP0-E16X。其中FP0-C16CT是控制单元，晶体管输出型输入8点，NPN输出型。输出8点。FP0-E16RS 是扩展单元，继电器输出型输入8点，NPN输出型。输出8点。FP0-E16X是终点型，输入16点。FP0D速

14、度位置控制指令，该指令可以指定以下端口和寄存器作为位置控制专用，其功能分配如表2-1所示。脉冲输出口方向输出口脉冲输入口控制标志经过值区目标值区Y0Y2X0R903ADT9044DT9034DT9046DT9047T1Y3X1R903BDT9048DT9049DT9050DT9051表2-1 FP0D速度位置控制指令功能分配表其中Y0、Y1作为高速脉冲输出。Y2、Y3分别为Y0、Y1的方向控制端子。X0、X1则指定为高速计数器的输入端子，可分别接收来自Y0、Y1的高速脉冲。表中经过值控制还是绝对数值控制，是否需要原点返回等，由松下FP0系列PLC晶体管输出的主机，具有高速运算能力，PID调节功

15、能，同时可以输出两路脉冲控制两台电机的优点。输出两路脉冲梯形图。图2-4 梯形图图2-5 PLC主机接线端子图输入X0横轴正限位输出Y0横轴脉冲输入X1竖轴正限位输出Y1竖轴脉冲输入X2横轴反限位输出Y2横轴方向输入X3坚轴反限位输出Y3竖轴方向输入X4旋转脉冲输出Y4手正转输入X5手正转限位输出Y5手反转输入X6手反转限位输出Y6底座正转输入X7底座正限位输出Y7底座反转输入X8底座反限位输出Y8电磁阀动作表2-2 PLC的I/0地址分配表5、直流电动机输入电压为1224V，两根导线输入红色为直流电机正极，兰色为负极。6、直流电机控制板机如图由输入信号。输入电源。输出等组成，输入信号由FP0

16、模块提供；输入电源由输入模块提供；输出驱动直流电图2-6 直流电机控制板7、电源模块输入交流电压：110V220V/50Hz 60Hz;输出直流电压：24V/6.5A；最大功率：156W。2.2.小型立体仓库及其控制系统我们在一个小型仓库的控制系统中以FP0作为主控制器，下面简要介绍一下系统的构成及原理。1、控制系统的流程图该系统需要三维控制，而FP0只有两路脉冲输出，故在编程时采用分时分工的办法，即当堆垛机运行到指定位置时（此时因无取货，送货动作，故无伸叉运动，只要两路脉冲即可），再用旋转电机控制伸叉运动，分时分工的方法是以不同的时间来控制不同的电机来达到三维控制的效果，其主要的工作原理基本

17、同一维控制。图2-7控制系统的流程图按键号功能选择定义1自动选择一号仓库1手动机构水平向左移动2自动选择二号仓库2手动机构垂直向下移动3自动选择三号仓库3手动机构水平向右移动4自动选择四号仓库4手动机构水平向后移动5自动选择五号仓库5手动机构垂直向上移动6自动选择六号仓库6手动机构水平向前移动7自动选择七号仓库7手动无意义8自动选择八号仓库8手动无意义9自动选择九号仓库9手动无意义10自动选择十号仓库10手动无意义11自动选择十一号仓库11手动无意义12自动选择十二号仓库12手动无意表2-3 按键号对照表2、接通电源。将选择开关置于手动位置（此时16号有效）分别点动按键1，2，3，4，5，6，

18、观察水平（X轴），垂直（Y轴），前后（Z轴）各丝杆运动的情况，运行应平稳，在接近限 （位置轴），时，应执行限位保护（运行自动停止）。用机算机或手持编程器（需加购）编写程序并下装至PLC。（出厂前已经演示程序，详见光碟，以下描述为演示程序运算情况）。将选择开关置于自动位置（通电状况下，各机构复位，即返回零点）。将带托盘汽车模型零号仓位，放下模型时，人位要准确，并注意到仓位底部检测开关已动作。3、执行送指令选择预送仓位号，按动仓位号对应按钮，控制面板上的数码管显示仓位号。按动送指令按钮，观察送入动作（若被选择仓位内已有汽车，则该指令不被执行）。指令完成后，机械自动返回。零号仓位已无汽车，则下一个送

19、指令（误操作）将不被执行。4、执行取指令选择欲仓位号对应按钮，控制面板上的数码管显示仓位。按动取指令按纽，观察取出动作（若被选择仓位内内汔车，则该指令不被执行）。指令完成后，机械自动复位。零号仓位已无汔车，则下一个取指令（误操作）将不被执行。5、演示程序中其它内容当零号仓位上有贷物时，若无外部操作指令，“就绪”等亮，延时10秒后。自动将贷物放在仓位号最小的空位上，依次类推。如1#，2#，3#，4#都已有贷物，程序延时10秒。10秒内若无外部操作指令，自动将贷物放在2#仓库。在延时10秒内，若按下数字5#，然后按下“送”键。此时，则运行机构将贷物放在5#库，若按下5#键后，想取消此操作，可按下“

20、放弃”键，此时，程序又处在待命状态，“就绪”灯亮，又可进行其它操作。当零号仓位上无贷物时，若无人操作，“就绪”灯亮10秒后，程序将把数值最大仓库号里的物品转运至没有放贷物的仓号比其它的仓库里。1#，2#，5#有物，该程序将自动把5#物品转至3#仓库。若需从5#取回物品，放入4#库，操作步骤如下：“就绪”灯亮时，按下“5”，再“取”键，运行机构执行程序要求取回贷物后，停在起初位置。此时按按键4#，在按送键运行机构将把贷物放在4#库，然后停在起初位置，“就绪”灯亮10秒后，若去外部操作指令，程序又将4#库贷物转至3#库。装置中已实施的硬件保护。（1） X轴极限保护（SQ0，SQ1）（2） Y轴极限

21、保护（SO2，SO3）（3） Z轴极限保护（SO4，SO5）（4） X轴，Y轴，Z轴协调保护（SQ6，SO7硬件联锁）以上各种保护开关，确保在编程实验中，立体仓库在程序出错时，并不损坏该装置。6、监控系统在win98系统中，把光盘放入光驱中，自动运行MCGS组态软件。此时出现对话框，安装MCGS组态软件通用版，直至安装完毕，桌面快捷方式出现两个新图标，即MCGS组态环境和MCGS运行环境。进行监控。3.立体仓库控制系统的梯形图立体仓库控制系统的梯形图程序如下：4.计算机与PLC通信4.1.计算机的连接方式1 使用计算机的RS2322C端口与PLC的编程口直接相连。2 能过网络，与其它站点的PLC进行通信。3 通过调制解调器，与远程的PLC进行通信。本设计是使用计算机的RS2322C端口与PLC的编程口直接相连的情况。 设置PLC的通信条件。关于PLC通信条件设置的