【基于西门子S7-1200系列PLC的自动化立体仓库系统设计14000字（论文）】

[19]。梯度图（LAD）是最常用的PLC图形化编程语言，由触点，线圈和在矩形框中显示的命令框组成。由触点和线圈组成的电路称为程序段（Network，网络）。TIAPortal软件具有自动程序段号。功能框图（FBD）使用类似于数字电路的图形逻辑来表示控制逻辑。梯形图是最常用的编程语言，它被称为PLC的第一语言。这种简单而直观的语言可以由工厂的电工快速学习，因为PLC梯形图中的某些编程元素与继电器名称相同。例如常开触点，线圈等。如果存储单元处于“1”状态，则与它相应的软继电器“已得电”，通常在常闭时将其断电。当处于“0”状态时，则与它相应的软继电器“已断电”。系统的控制流程在通电的状态下，堆垛机进行回原点动作回到零点。按下控制X，Z，Y轴相应开关或触摸屏按钮对堆垛机进行手动操作。同时也可在触摸屏上修改速度。按下相应开关或按钮进行自动存取流程。当要进行送货操作时，首先选择将要送货物的位置，然后在触摸屏上输入起始位置和目标位置，PLC将计算位置，得到目标位置后控制堆垛机移动到起始位置取货，待完成后将货物送进目标位置。当要进行取货操作时，首先选择将要取货物的位置，在触摸屏上输入起始位置和目标位置，PLC将计算位置，得到目标位置后控制堆垛机移动到起始位置取货，待完成后将货物送进目标位置。按下复位按钮各轴复位。根据本设计控制顺序设计出的流程图如图4-1所示：图4-1系统软件流程图运动控制S7-1200PLC在运动控制中使用了轴的概念，通过对轴的组态，包括硬件接口、位置定义、动态特性、机械特性等与相关的指令块组合使用，可实现报警复位、相对定位、回原点等功能。运动控制原理CPU脉冲和方向信号给步进电机驱动，驱动设备再将CPU的输出信号处理后传输给步进电机驱动器，并控制电机移动到目的位置。电机轴编码器输入信号被反馈给驱动器，以形成用于计算速度和位置的闭环控制。S7-1200型提供了直接控制驱动器的板载输出，继电器型输出需要信号板来控制驱动器。两个控制信号中，一个输出脉冲信号，为驱动器提供脉冲数，一个输出方向，用来控制驱动器的行进方向。脉冲输出和信号输出具体特定的分配关系，板载输出和信号板输出可用作脉冲输出和方向输出，在设备组态的属性选项中可以选择板载输出还是信号板输出。以立体仓库X轴设定工艺对象为例，其运动控制基本配置如图4-2所示：图4-2运动控制基本配置设定工艺对象轴根据本设计使用57系列步进电机及配套驱动器各两台其设定工艺对象轴步骤如下：在项目树中，选择“工艺对象”-“插入新对象”选项，并定义轴名称和编号；完成添加后，双击“组态”按钮，进行参数组态，建立工艺对象轴；设定基本参数，X轴，Z轴的对应脉冲输出和方向输出端子分别为Q0.2、Q0.1；Q0.0、Q0.3。测量单位设置为mm（毫米）。设置扩展参数，包括驱动器信号设定、机械参数设定；设置动态参数，包括常规参数、急停参数、回原点设定。立体仓库单元程序设计本次论文主程序设计如图4-3所示：图4-3主程序设计续图4-3主程序设计续图4-3主程序设计详细梯形图见附录B精简面板的画面设计精简面板设置步骤如下：添加HMI设备，本设计中选用7in第二代精简面板KTP700BasicPN；组态连接，设置IP并与S7-1214C连接；设置画面布局，在本设计中不需要显示时间日期，故不勾选页眉；报警设置，不勾选“未决的系统事件”和“未确认的报警”只勾选“未绝报警”；画面设置，本设计中只需用到根画面；系统画面，本设计中不需生成系统画面；按钮，本次设计中不需设置系统按钮；添加项目组态；本次设计中HMI的画面组态如图5-1所示，有文本域“X轴速度”、“Z轴速度”、“X轴定位位置”、“Z轴定位位置”、“起始位置”、“目标位置”以及12个命令按钮分别为“X轴前进”、“X轴后退”、“Z轴上升”、“Z轴下降”等用于控制堆垛机运行指令。在设定事件中，以“X轴前进”为例。“按下”事件中选择“编辑位”-“置位位”中选择“HMI_X轴手动前进”。“释放”事件中选择为“复位位”。事件设定如图4-4所示：图4-4立体仓库画面图4-4事件设定本章小结本章主要介绍系统软件方面的设计。首先介绍了PLC的编程语言的种类，然后根据立体仓库控制系统绘制出流程图。其次针对电机的使用介绍了博途软件工艺对象模组，建立工艺轴。最后设计出了立体仓库梯形图以及HMI画面。系统调试立体仓库的系统调试介绍本次立体仓库系统调试内容为传感器调试，步进电机调试等硬件部分调试和立体仓库整体调试。传感器的调试本项目中用到电感式接近传感器，其用于检测电机是否到位。当检测到电机到达限位位置和原点时，动作表示灯（红色）亮。否则灯灭调试如图5-1所示。调试时，应注意检测距离，保证传感器可靠工作。图5-1传感器调试步进电机的调试在限位开关调试完成后，进行步进电机的调试。在编程软件中，在工艺对象中可以对步进电机进行回原点、绝对坐标控制等进行调试。以X轴调试为例其示意图如图5-2所示，调试如图5-3所示：图5-2电机示意图图5-3轴调试立体仓库系统整体调试在硬件和软件调试完毕后，启动电源，通过博图软件监控程序运行，如系统不能启动，根据监控信息查看问题所在。拨动相应开关或者按下触摸屏相应按钮看电机是否得电运行。若电机启动速度过快超过电机限位位置后仍运行，调整电机运行速度。其调试内容如图5-4所示。图5-4立体仓库调试设计总结与展望通过对控制系统程序的设计和调试的结果表明，基本上实现了本次课题设定的功能需求。系统能够通过相关硬件和PLC组态软件实现对立体仓库存取功能。本次设计完成了以下工作:查阅国内外相关文献，了解立体仓库系统的控制方式，结构组成以及控制流程。通过结构组成对控制系统硬件进行设计。对论文所满足的功能初步建立控制流程图。建立控制系统I/O分配表。根据流程设计以及分配表PLC控制程序，创建触摸屏画面。根据I/O表绘制外部接线图。完成软件设计后，根据接线图连接实体并对整体进行调试，排查问题并及时更改。在程序调试阶段中遇到了许多自己一时间解决不了的问题，例如步进电机参数设定问题，在执行回原点指令时因速度过快，急停反应时间设定过长导致电机到达限位后在仍然沿同一方向运行直到撞击挡板，这对电机造成不少的机械损伤。通过黄老师的指导发现了问题所在并纠正。在实验中克服了知识不足的问题。在程序上机调试之前我信心满满，认为设计的程序很完美，可以很快完成任务，但调试阶段花费了大量时间，遇到了不少问题。调试初期遇到问题就想请教老师没有去深入思考出现问题的原因和解决方案。这种行为并不能提升自己的专业技能和素养。因此生为年轻人的我们面切勿眼高手低。对于每一个计划方案都会经过多次的失败，然后去发现问题调整修改并完善。一分耕耘一分收获，只有经历了不断的失败、思索问题的所在并修改最终才能成功。本次论文从硬件选择与软件设计上大体满足设计要求。包含了PLC、步进电机以及驱动器的选型、触摸屏界面的创立都有涉及。但是因为知识和时间有限，有些细节方面并不能尽善。相对于目前企业中使用的立体仓库单元，本设计在硬件方面并没有给每个仓位添加传感器以实现识别空仓位自动存取功能。对于每一个计划方案都会经过多次的失败，然后去发现问题调整修改并完善。一分耕耘一分收获，只有经历了不断的失败、思索问题的所在并修改最终才能成功。参考文献张军.可编程控制器原理及应用（第三版）[M].电子工业出版社，2019.史国生.电气控制与可编程控制器技术（第四版）[M].化学工业出版社，2019.蔡杏山.图解PLC、变频器与触摸屏技术完全自学手册.[M].化学工业出版社，2015.谭涛.基于PLC的立体仓库AGV控制系统设计和研究[D].陕西理工大学，2016.李凯.基于PLC的立体仓库设计研究[J].信息系统工程，2018（11）.戴花林.基于PLC的小型立体仓库系统自控设计[J].电脑迷，2018（12）.张建民.机电一体化设计[M].高等教育出版社，2018.秦中原.基于PLC的自动化立体仓库系统设计要素[J].智能城市，2016（04）.廖长初.S7-1200PLC编程及应用（第三版）[M].机械工业出版社，2017.（05）.黄永红.电气控制与PLC应用技术（第二版）[M].机械工业出版社，2018.邓三鹏，许怡赦，吕世霞.工业机器人技术应用[M].机械工业出版社，2020.李金城.PLC模拟量与通信控制应用实践（第二版）[M].电子工业出版社，2018.吴启红.变频器、可编程控制器及触摸屏综合应用技术实验指导书[M].机械工业出版社，2018.耿春波.图解工业机器人控制与PLC通信[M].机械工业出版社，2020.吴秀华.韩刚.AutoCAD电气工程绘图教程[M].机械工业出版社，2020.蒋广瑞.蒋兴加.机电一体化技术概论[M].机械工业出版社，2019.丁跃浇.机电传动控制（第二版）[M].华中科技大学出版社，2019.（06）.张晓娟，李俊涛.电机拖动与控制[M].北京理工大学出版社，2016.吴繁红.西门子S7-1200PLC应用[M]，2017.8/productportal/Prod/S7-1200/S71200Selection.aspx[EB].RVarga,TIErdei,GHusi.CodeSysb