基于S7－200PLC的堆垛機定位自動控制系統設計

電氣自動化論文編號:ZD790    論文字數:25707,頁數:54

目    錄
前言  i
內容摘要  ii
Abstract  iii
第一章  緒論  1
 1.1  智能立體倉庫發展現狀  1
 1.1.1  立體倉庫歷史的發展  1
 1.1.2  立體倉庫在我國的發展  1
 1.1.3  立體倉庫未來的發展趨勢  1
 1.2  課題背景  2
 1.3  課題意義  3
 1.4  本課題主要研究內容  4
第二章  系統總體設計  5
 2.1  系統工作過程  5
 2.2  系統硬件功能  5
 2.3  系統軟件的功能  6
第三章  硬件設計   7
 3.1  用PLC實現對立體倉庫機械手部分的控制  7
 3.1.1  四自由度機械手的結構及運動  7
 3.1.1  機械手的工作原理  7
  3.2  堆垛機工作環境   9
  3.3  系統管理模式  10
  3.4  堆垛機的控制方式  10
  3.5  速度控制  12
  3.6  位置定位  13
  3.7  變頻調速系統控制  14
 3.8  貨叉伸縮控制  14
 3.9  硬件設計控制原理分析  15
 3.10 硬件設計PLC選型及其資源配置  16
 3.10.1  PLC選型  17
 3.10.2  PLC的I/O資源配置  18
 3.10.3  其他資源配置  19
第四章  軟件設計  20
 4.1  控制系統PLC程序流程圖  20
 4.2  鍵盤輸入和顯示功能塊  20
 4.3  故障檢測與處理功能塊  22
 4.4  故障檢測與處理功能塊  22
 4.5  通信功能塊  22
 4.6  控制系統軟件設計及其程序說明  23
第五章  軟件調試  36
 5.1  系統功能概述  36
 5.2  S7-200 CPU和擴展模塊  36
 5.3  S7-200仿真軟件簡介   39
  5.4  程序調試   39
第六章  總結   41
致謝   43
參考文獻   48

前   言
 堆垛機定位自動控制系統是近年來國內外發展迅速并得到越來越廣泛使用的一種新型倉儲方式。堆垛機定位自動控制系統是自動化生產的重要組成部分，用于存儲配件、半成品、產品、工具、夾具和模具等。堆垛機定位自動控制系統是現代物流與倉儲系統的重要組成部分。堆垛機定位自動控制系統集機械﹑電子﹑控制﹑計算機﹑通信網絡、傳感器和自動控制等多種技術技術于一體，具有科技含量高，貨物存取效率高和自動化程度高等優點。堆垛機是自動化立體倉庫中的主要設備，堆垛機控制系統的工作效率、可靠性及穩定性等的優劣在自動化立體倉庫系統中起著至關重要的作用。而可編程控制器PLC對巷道堆垛機實施自動控制，來完成貨物的自動入庫、出庫、盤庫等作業。因此堆垛機PLC控制程序的優劣直接影響著整個自動化程序及各項質量性能指標，如系統工作效率、系統可靠性、系統可操作性等。而PLC功能強大，可靠性高，抗干擾能力強，維修方便，易于實現機電一體化。完全滿足堆垛機定位自動控制系統工作環境和控制系統的要求。
 畢業設計是我在校期間的最后一次綜合理論和實踐進行設計，是對專業課程各方面的知識一次運用實踐。在這次設計中通過老師的指導和查閱相關資料結合自己本身所學的知識來進行實際操作，也是對我所掌握的知識的一次考驗。通過本次設計，培養自己對PLC的靈活運用和獨立分析解決實際問題的能力。
 智能化測控制設備和產品廣泛應用到各個領域，PLC技術產品和設備促進了生產技術水平的提高。企業迫切需要大量熟練掌握PLC技術，并能開發、應用和維護管理這些智能化產品的高級工程技術人才。
 企業現代化生產規模的不斷擴大和深化，使得堆垛機成為生產物流系統中的一個重要且不可缺少的環節。為滿足現代化生產與流通的需要，就必須采用以計算機控制技術為主要手段組成的自動化立體倉庫。自動化立體倉庫為現代物流系統的主要設備，是一種多層存放貨物的高層倉庫系統，它需要通過堆垛機定位自動控制系統來完成。隨著PLC應用技術的迅速發展，S7-200系列PLC可以滿足多種多樣的自動化控制的需要。由于它具有緊湊的設計、良好的擴展性、低廉的價格、豐富的功能模塊以及強大的指令系統，使得可以近乎完美地滿足小規模的控制要求。本章以一個堆垛機定位自動控制系統的設計為例，介紹基于S7- 200PLC堆垛機定位自動控制系統的設計方法。

內容摘要
 本次設計主要是利用PLC實現對堆垛機貨物定位與存取的工藝流程的自動控制。實現設備和設備間的聯鎖，并實現工藝規定的機械作業流程。本設計主要涉及PLC的定位控制系統的控制方案、控制設備選型及軟件設計。
 堆垛機定位控制系統的工藝流程分為4部分，分別為：小車前進的過程，抬升貨物的過程，存取貨物的過程以及返回的過程。根據工藝流程及定位控制系統的設備情況，確定控制方案為PLC控制系統。PLC控制系統可靠性高、抗干擾能力強；應用靈活、編程方便、功能強、擴展能力強、安裝調試方便，易于維護。
 本次設計首先根據堆垛機定位自動控制系統的工藝要求，根據系統工藝要求進行PLC控制系統的設計。該系統占用45個點數字量I/O，它最大具有256點的I/O處理能力，綜合多個方面的考慮，選擇了西門子S7-200系列的CPU224，該設備通訊能力強大，能夠較好的與上位機進行聯網。軟件設計采用模塊化選擇控制方法編程，該程序能夠很好的實現控制系統的各項要求，程序結構清晰，簡單，易于現場操作人員學習、使用、及維護。

 關鍵詞：PLC可編程控制器；定位控制系統； 堆垛機；

ABSTRACT
 This design is main in use PLC to achieve the system’process automation which name is the process conditions of intelligence stocks fix a position choose take or get goods. this design is to bring out interlock from equipage to equipage and bring out the whole system of the work of mechanism in the system’demand. the design is relate to control-program of  fix  a position control system in PLC. choose tape of equipment of PLC and software design of the system.
 There are 4 part in the flow path of the whole system which name is the process of  machine go forward, the process of machine to lift , the process of machine retreat，the process of machine go back. on the basis of the conditions flow path and condition of fix  a position control system of the equipage, PLC control -program is the main control programme in the system. PLC control-program’s advantage is it which in good dependable and in good resistance，it can apply flexibleiy. PLC control-program is easy to make program and in good function.its expandance is very good.it is easy to install and text.it can keep in good repair.so it is a good control-program.
 The first step of the whole design system is to know the system’ demand of grain allocate and transport, on the basis of system’demand it is time to draw the port of detection and start to design the PLC control-program system.the second step is to choose the right CPU.because the system has 45 I/O port .in the part, I thought of every thing about the grain allocate and transport system, so I choose CPU224 of siemens s7-200 .it possess 256 I/O port.CPU224 has good capactity of communication and it can keep in good touch with up-bit machine on net .software design is use the way of the form of models in section, it is bring out the system’demand very well. it can make the program clearly. it is easy to make people  study and keep in good repair.
  
 
KEY WORDS：plc, position control system, intelligence stocks