PLC控制的堆垛式立体车库设计.doc

1、设计（论文）题目：PLC控制的堆垛式立体车库设计 陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书 一、 设计（论文）内容及要求：（一）设计（论文）内容本设计要求使用可编程序控制器（PLC）完成堆垛式立体车库（可参照TVT99C立体仓库模型）系统设计。随着汽车工业的发展，以及国家的经济型社会、节约型经济的建设，决定了要采取立体停车设备解决城市交通拥挤等问题。近些年，立体车库市场有迅猛发展的态势，采用灵活的传输设备和物流线路以及可靠的控制系统是实现立体车库自动化的关键。利用可编程控制器（PLC），可以设计出成本低、效率高的自动化立体车库。本系统以PLC为主控制器，结合步进电机、传感技术、位置控制等技术

2、，实现四层十二仓位库体自动存储物品。自动化立体仓库是以四层十二仓位库体为主体，以成滚珠丝杠、步进电机、直流电机为搬运设备，以松下电工fp0PLC为控制核心，实现高效率物流、大容量存储的机电一体化高科技集成系统，系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点。该车库模型采用台式结构，内置电源，有步进电机、直流电机、滚珠丝杠、位置检测单元、操作显示单元等部分构成。自动化立体车库能实现如下3 种基本功能：1、 车辆入库到指定位置；2、 从指定位置取出车辆； 3、 实现车辆的自动移库。（二）要求1、准备资料：a) TVT99C立体仓库模型实习指导书；b) 可编程序控制器原理应用实验常斗南 第三版

3、c) PLC运动控制实例与解析（松下）d) FP0系列PLC使用手册2、原理分析：a) 可编程控制器（Programmable logic Controller，是一种指以计算机技术为基础的新型工业控制装置，具有可靠性高，抗干扰能力强的特点。目前，在很大程度上取代了传统的继电器控制，在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了广泛的应用。b) FP0系列PLC这是松下电工最新推出的一种袖珍式微型可编程序控制器，其具有两路独立的高速脉冲输出，最高计数率可达10KHZ。使用PLC的高速脉冲输出功能，结合步进电机驱动器及滚珠丝杠等机械装置，可以实现精确的定位控制，从而将物品放到指

4、定的库位。c) 在本设计中，可编程控制器是整个系统的控制核心，实现各电气设备按照控制要求进行工作。3.整机安装4.整体系统调试二、 技术指标：1、 使用PLC实现自动化立体车库基本控制要求，控制面板上的开关及按钮功能及仓位号如下图所示：该系统由12个车位组成，采用滚珠丝杠、直线导轨、普通丝杠作为传动装置，由PLC编程实现X、Y、Z轴位置控制，可完成车库汽车的自动存取。该系统要求存车时，汽车的起始位置为0号库位，取车时，汽车最终放置到0号库位巷道起重机按照X、Y轴进行运动，进行库位的定位；Z轴电机用于控制货台前进和后退，实现在指定库位中取车存车；数码显示器用于库位编号的显示；此外该系统还有“存”

5、、“取”，“就绪”等状态指示灯。该系统要求由较强的安全性能，X、Y、Z轴上要安装相应的保护装置，防止发生机械碰撞。此外，该系统还要去能够检测当前各个车位是否有车，如果某车位已停放车辆，则按下“存”操作时，系统不动作。2、 熟悉使用松下电工FP0系列PLC、步进电机驱动器、PLC的高速脉冲输出功能。3、 熟悉机械、电气部件的整体安装和调试。三、 完成设计报告：1、封面2、摘要3、目录目的4、符号说明5、论文正文包含自动化立体车仓库控制系统硬件组成、工作原理、电气线路连接、PLC程序设计等。6、参考文献7、附录8、致谢四、主要参考资料：1 TVT99C立体仓库模型实习指导书；2 可编程控制器原理、

6、实验机械工业出版社 常斗南3 PLC运动控制实例与解析（松下） 机械工业出版社 常斗南4 FP0系列PLC使用手册陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书 进 程 计 划 表序号起止日期计划完成内容实际完成情况检查签名12012.12.3-2012.12.9资料收集查阅22012.12.10-2012.12.16立体仓库硬件设计32012.12.17-2012.12.30立体仓库梯形图设计42012.12.312013.1.6立体仓库系统调试52013.1.7-2013.1.11书写设计报告62013.1.12-2013.1.13准备答辩72013.1.14-2013.1.18答辩 教师评语

7、与成绩 指导教师评语： 指导教师签名： 毕业设计（论文）成绩： 毕业设计（论文）表现成绩： 毕业设计（论文）答辩： 1. 答辩组成员签名： 2. 答 辩 日 期： 年 月 日3答 辩 评 语：4 答 辩 成 绩： 毕业设计（论文）总成绩： 31PLC控制的堆垛式立体车库设计摘 要随着汽车的日益增多，设计了立体车库分布式控制系统，开发了车库控制软件，并就其可靠性和控制策略，方法进行了研究，主要内容是：首先分析了立体车库的发展背景，设计意义和这次的主要设计任务，再次结合车库系统的功能及运行特点介绍了，这次设计使用巷道式堆垛起重机的硬件系统和硬件元件，最后对车库控制系统进行了逻辑分析，做了一些指令介

8、绍和可编程控制器plc软件的梯形图设计。 本系统采用PLC，按动按钮即可完成汽车存取过程，操作简单，存取方便，使运行安全。它可以实现利用空间多层停车,不但节省占地空间,而且堆垛外观可设计成多用途的商业广告效益和实用性,堆垛式立体车库对于解决现代化密集型城市的汽车停放问题具有重要的开发价值和广泛的应用前景。该系统具有操作简便,自动化程度高,运行速度快、可靠性高等特点。关键词：巷道式堆垛起重机，立体车库，可编程控制器 MATSUSHITA PLC BASED ON THE THREE-DIMENS IONAL RARAGE CONTROL PICK TOABSTRACTAs car of incr

9、easingly increased, design has stereo garage distributed control system, development has garage control software, and on its reliability and control policy, method for has research, main content is: first analysis has stereo garage of development background, design significance and this of main desi

10、gn task, again combined garage system of features and the run features describes has, this design using roadway type stacking crane of hardware system and hardware components, last on garage control system for has logic analysis, Do instructions describe and design of ladder diagram of PLC programma

11、ble controller software. The system uses PLC, press the button to complete the car access, simple operation, easy to access, safe and reliable operation. Key words: roadway stacking crane, parking equipment, programmable logic controllerKEY WORDS： type stacking crane, stereo garage, PLC (programmabl

12、e logic controller)目录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11 本课题的设计背景12 本课题的主要任务13 本课题研究的主要意义1第二章 立体车库的概述硬件部分31 立体仓库的基本结构32 FP0系类PLC的特点及配置6(1) 该型PLC还具有如下特点6(2) FP0系列PLC的I/O配置73 PLC实现步进电机库位的定位8(1) PLC部分8(2)步进电机驱动器9(3) 步进电机的工作原理及特点10(4)传感器的选择11(5) 立体仓库的硬件接线图14第三章 立体车库的软件部分程序的设计161 设计程序清单162系统流程框图163 PLC位置控制指令194 立体车库的

13、编程设计20(1) 系统初始化设置20(2) 脉冲个数的计算22(3) 键盘取低四位23(4)键盘输入各库位编号24结论28致谢29主要参考资料30第一章 绪论1 本课题的设计背景1969年，美国数字设备公司（DEC）首先研制成功第一台可编程序控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功，从而开创了产业控制的新局面。至80年代，随大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到了惊人的发展。使PC在概念、设计、性能、价格以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强，功耗和体积减小，本钱下降，可靠性进步，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O

14、和通讯网络、数据处理以及图象显示的发展，使PLC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现产业生产自动化的一大支柱。可编程控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的贮存器，用来在其内部存储执行逻辑运算、程序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 利用可编程控制器（PLC），可以设计出成本低、效率高的自动化立体车库。本系统以PLC为主控制器，结合步进电机、传感技术、位置控制等技术，实现四层十二仓位库体自动存储物品。自动化立体仓库是以四层十二仓位库体为主体，以成滚珠丝杠、步进电机、直流电

15、机为搬运设备，以松下电工fp0PLC为控制核心，实现高效率物流、大容量存储的机电一体化高科技集成系统，系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点。2 本课题的主要任务课题的主要任务是基于松下FP0系列PLC的立体仓库控制系统的设计。立体仓库的机构由仓库本体、PLC控制单元、接口单元、巷道式堆垛起重机、和电源单元等组成。它利用立体仓库模型，采用滚珠丝杠、直线导轨、普通丝杠作为传动装置，通过PLC编程控制实现X、Y、Z轴位置控制，可完成简单的取车或送车动作。3 本课题研究的主要意义自动化立体仓库系统是指在不需要人工干预的情况下，运输设备能自动存储和取出货物的多层仓库存储系统。自动化立体仓

16、库是现代物流系统中迅速发展的一个重要组成部分。立体车库库应用范围很广，几乎遍布所有行业。在我国，自动化仓库应用的行业主要有机械、冶金、化工、航空航天、电子、医药、食品加工、烟草、印刷、配送中心、机场、港口等。随着社会、经济、交通的发展以及人们生活水平的不断提高，车辆无处停放的问题入去突出。采用立体仓库进行存放车辆与传统的自然地下车库相比，在许多方面显示出优越性。首先，立体仓库具有突出的节地优势。仓库可以大幅度的向高空发展，充分利用仓库地面和空间，节省了库存占地面积，提高了空间利用率。立体仓库存放车辆与传统地下车库相比更加有效的保证人身和车辆的安全，立体车库从管理上可以做到彻底的人车分流。因此对

17、这个课题的研究是具有重大意义的。第二章 立体车库的概述硬件部分1 立体仓库的基本结构立体车库的外形结构下图2-1所示。图2-1 立体车库的外形结构1-垂直方向步进电动机 2-汽车 3-立体车库本体 4-垂直方向定位传感器 5-垂直方向滚珠丝杠 6-货台叉车 7-货台直流电动机 8-急停按钮 9-水平方向定位传感器 10-按钮 11-仓位检测传感器（13个） 12-定位标条 13-水平方向步进电动机 14-PLC 15-接口板 16-按钮板 17-底板立体仓库主体由立体车库本体单元、PLC控制单元、接口单元及电源单元等组成。如下图2-2所示。图2-2 立体仓库组成图A立体车库本体单元。该单元由1

18、2个仓位和巷道式堆垛起重机等组成。BPLC控制单元。该单元可分别选用松下PLC、西门子PLC、欧姆龙PLC、三菱PLC等。PLC主体具有脉冲输出功能，能同时实现二轴定位功能。C接口单元。给单元将系统中所有控制单元、执行单元、检测单元、输入/输出单元的信号都引到面板上，由学生自行完成电路的设计，不同性质的节点采用不同的颜色进行标识，并且每个单元自身的电路具有独立性，具备扩展功能。D电源单元。电源单元是由开关电源提供系统工作的DC 24V电压。该系统在设计上设置了各种保护功能，包括短路保护、反向保护、限位保护、定位保护。TVT-99V立体仓库系统中为了防止不确定因素对系统硬件的损坏，分别在机械手臂

19、运行的横轴和纵轴上设置了仓库的定位孔，当机械手臂运行时，位于移动模块下方的光电传感器分别检测运行X轴、Y轴的定位点，当且仅当机械手臂停止于点位孔点时，对应的Z轴才能进行取货和移货的动作。 机械部分采用滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件组成，采用步进电机、直流电机作为拖动元件。电气控制是由松下电工生产的FP0型可编程序控制器(PLC)、步进电机驱动电源模块、开关电源、位置传感器等器件组成。本系统采用滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠作为主传动机构，电机采用步进电机和直流电机，其关键部分是堆垛机，它由水平移动、竖直移动及伸叉机构三部分组成，其水平和竖直移动分别用两台步进电机驱动滚珠丝杠来完成，伸叉机构有一台

20、直流电机来控制它分为上下两层，上层为货台，可前后伸缩，下层装有丝杠等传送机构。当堆垛机平台移动到货架的指定位置时，伸叉电机驱动货台向前伸出可将货物取出或送入，当货物已送入，则铲叉向后缩回。控制面板上的开关及按钮功能及仓位号（见图2-3、图2-4） 图2-3 控制面板上的开关及按钮功能 图2-4 控制面板上的仓位号表2-1、控制面板上的按钮功能表按键号功能选择定义1自动选择1号仓位手动机构水平向左移动2自动选择2号仓位手动机构垂直向下移动3自动选择3号仓位手动机构水平向右移动4自动选择4号仓位手动机构水平向后移动5自动选择5号仓位手动机构垂直向上移动6自动选择6号仓位手动机构水平向前移动7自动选

21、择7号仓位手动无意义8自动选择8号仓位手动无意义9自动选择9号仓位手动无意义10自动选择10号仓位手动无意义11自动选择11号仓位手动无意义12自动选择12号仓位手动无意义2 FP0系类PLC的特点及配置FP0系列可编程控制器（PLC）是松下电工生产的一种超小型PLC，其体积小巧（W25H90D60mm），不受安装场所限制。FP0系列PLC主机有10点（FP0-10R）、14点（FP0-14R）为继电器输出，16点（FP0-16T）、32（FP0-32T）点为晶体管输出，I/O最大可扩展到3个单元128点，并且3个I/O扩展单元采用堆叠方式不需要任何电缆，结构紧凑。FP0系列PLC功能强大，执

22、行每个基本指令只需0.58s,同时脉冲捕捉和中断输入满足了高速响应的需要。此外该PLC具有32K步的大容量内存及丰富的指令系统。(1) 该型PLC还具有如下特点A脉冲输出功能（限于晶体管输出型）装配了2通道，最大的为10kHz的脉冲输出。（2通道输出时为5kHz）各自可以独立进行控制，因此可以和2轴独立的位置控制用途相对应。配备了自动梯形控制，原点返回和JOG运行的专用指令，设定非常简单。B高速计数的功能对单相配备了4通道，2相则为2通道。在单相的情况下，4通道合计为10kHz；2相的情况下，2通道合计为2kHz。以此计数速度，可用于对变频器进行控制等。CPWM输出功能（限于晶体管输出型）使用

23、专用指令，可以实现频率1kHz占空比0.1%99.9%的脉冲输出。由于它的超小型尺寸和高度兼容性，FP0拥有广泛的应用领域，如：继电器顺序控制、室内检测、传送控制、自动货架、给料机、食品加工和包装机、停车器、行车限距仪等。本系统采用FP0-C16T型PLC作为控制单元，该型PLC属于晶体管输出型，共有16点I /O，其中输入用X表示，有8点，对应的地址为X00-X07；输出用Y表示，有8点，对应的地址为Y00-Y07。该型PLC程序容量为2720步，支持83条基本指令及114条高级指令，定时器为100个，对应的标号为0-99，计数器为44个，对应的标号为100-143。该型PLC支持32点主控

24、（MC0-MC31），16个子程序（SUB0-SUB15），7中断（外部6点，内部1点）。(2) FP0系列PLC的I/O配置用X表示，外部输出用Y表示。具体的输入和输出的编号用十进制和16 进制的组合表示，如图2-5所示。：图2-5 FP0系列PLC的外部输入地址编号外部的输入和输出既可以用位表示，也可以用字表示，即输入输出状态字，如：WX0则表示0号输入状态字。WX0对应X00-X0F共16位外部输入的状态。当PLC控制单元的I/O点数不足时，可进行I/O单元扩展，FP0系列PLC连接到一个控制单元的扩展单元最多为三个，如图2-6所示。图2-6 FP0系列PLC控制单元与扩展单元连接各型扩

25、展单元对应的输入输出地址如表2-2所示。 表2-2 FP0系列PLC各型扩展单元对应的输入输出地址对照表单元的种类分配点数扩展单元1扩展单元2扩展单元3FP0扩展单元FP0-E8X输入（8点）X20-X27X40-X47X60-X67FP0-E8R输入（4点）X20-X23X40-X43X60-X63输出（4点）Y20-X23Y40-X43Y60-X63FP0-E8Y T/PFP0-E8YR输出（8点）Y20-X27Y40-X47Y60-X67FP0-E16X输入（16点）X20-X2FX40-X4FX60-X6FFP0-E16RFP0-E16T/P输入（8点）X20-X27X40-X47X6

26、0-X67输出（8点）Y20-X27Y40-X47Y60-X67FP0-E16YT/P输出（16点）Y20-X2FY40-X4FY60-X6FFP0-E32T/P输入（16点）X20-X2FX40-X4FX60-X6F输出（16点）Y20-X2FY40-X4FY60-X6F3 PLC实现步进电机库位的定位PLC实现步进电机库位的定位主要由PLC、步进电机驱动器、步进电机及滚珠丝杠组成，如图2-7所示。图2-7 步进电机控制系统结构框图(1) PLC部分系统中脉冲信号由PLC提供，采用松下电工生产的FP0-C16T。其中FP0-C16T是晶体管输出型的PLC，具备2路最高可达10KHz的脉冲输出

27、，可实现独立控制，常用于两轴位置控制。通过输出端子Y0，Y1分别产生一个50%占空比脉冲串，然后接到两个步进电机驱动器，从而控制X轴，Y轴步进电机，构成步进电机位置的开环控制系统。脉冲周期和数量由PLC程序进行控制。通过输出端子Y2，Y3分别接到两个步进电机驱动器方向控制端，实现步进电机正转、反转控制。步进电机位置控制系统接线图如图2-8所示。图2-8 步进电机位置控制系统接线图(2)步进电机驱动器步进电动机的驱动电路实际上是一种脉冲放大电路，使脉冲具有一定的功率驱动能力。驱动电路是步进电动机应用的关键，是影响其性能发挥和可靠运行的一个最重要的因素。步进电机驱动器采用森创Syntron SH-

28、20403两相混合式步进电机细分驱动器，该驱动器提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分七种模式，利用驱动器上六位拨码开关的1、2、3位可以组合出不同的状态如图2-9所示。当前的设置为2细分即改善半步。步进电机驱动器控制信号的意义如下：公共端：输入信号采用共阳极接线方式，应将输入信号的电源正极接到该端子上，将输入的控制信号接到相应的信号端子上。控制信号低电平有效，此时对应得内部光耦导通，控制信号输入控制器中。脉冲：脉冲信号输入端，共阳极时该脉冲信号下降沿被驱动器解释为一个有效脉冲，并驱动电机运行一步。方向：方向信号输入端，该信号的低电平和高电平控制电机的两个转向。脱机：

29、脱机信号输入端，共阳极低电平时，电机相电流被切断，转子处于自由状态（脱机状态）。(3) 步进电机的工作原理及特点A步进电机的工作原理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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使速度、位置等控制变得非常的简单。当系统将一个电脉冲信号加到步进电机定子绕组时，转子就转一步，当电脉冲按某一相序加到电动机时，转子沿某一方向转动的步数等于电脉冲个数。因此，改变输入脉冲的数目就能控制步进

30、电动机转子机械位移的大小；改变输入脉冲的通电相序，就能控制步进电动机转子机械位移的方向，实现位置的控制。当电脉冲按某一相序连续加到步进电动机时，转子以正比于电脉冲频率的转速沿某一方向旋转。因此，改变电脉冲的频率大小和通电相序，就能控制步进电动机的转速和转向，实现宽广范围内速度的无级平滑控制。步进电动机的这种控制功能，是其它电动机无法替代的。步进电动机可分为磁阻式、永磁式和混合式，步进电动机的相数可分为：单相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多种。增加相数能提高步进电动机的性能，但电动机的结构和驱动电源就会复杂，成本就会增加，应按需要合理选用。B步进电动机的特点a.步进电动机是一种作为控制用

31、的特种电机，它的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的，其特点是没有积累误差(精度为100)，所以广泛应用于各种开环控制。b.步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比c.步距值不容易因为电气、负载、环境条件的变化而改变,使用开环控制(或半闭环控制)就能进行良好的定位控制。d.起制动、正反转、变速等控制方便。e.价格便宜,可靠性高。f.步进电动机的主要缺点是效率较低,并且需要配上适当的驱动电源。g.步进电动机带负载惯性的能力不强,在使用时既要注意负载转矩的大小,又要注意负载转动惯量的大小,只有当两者选取在合适的范围时,电机才能获的满意的运行性能。h.由于存在失步和共振，因此步进电机的加减

32、速的方法根据利用状态的不同而复杂多变。本系统中步进电机采用森创Syntron 42byg250C，该电机为两相混合式步进电机，静态相电流1.5A，步距角1.8，即在无细分的条件下200个脉冲电机转一圈（细分精度最高可以达到12800个脉冲电机转一圈）。步进电机传动组件采用滚珠丝杠，丝杠的导程为3mm，即丝杠转一圈，螺母直线运动距离为3mm。当螺纹是单头时,则螺距与导程相等。PLC对步进电机的控制首先要确立坐标系,可以设为相对坐标系,也可以设为绝对坐标系。PLC直接控制步进电机位置控制系统设计时，必须先计算出脉冲当量、脉冲频率上限和最大脉冲数量3个参数：根据脉冲频率确定PLC高速脉冲输出频率,根

33、据脉冲数量确定PLC的位宽。(4)传感器的选择A、反射式传感器的选择在该立体仓库中采用欧姆龙EE-SPY402凹槽型、反射型接插件式传感器作货物检测 ，它是日本欧姆龙公司的产品，采用能抗周围外来光干扰的变调光式；采用变调光式，与直流光式比，不易受外来光干扰的影响；电源电压为DC5-24V的大量程电压输出型；带有容易调整的光轴标识；带有便于调整，动作确认的入光显示灯；其结构图如图2-10所示。工作原理：当物体相对于传感器移动时，反射回来的信号与原先的信号相比较，产生频移，集成电路再把微弱的频移信号进行放大，再经多普勒检测、放大、限幅等措施，最后取得和物体移动信号相关的直流信号输出电平。反射式传感

34、器的时间图和输出回路图如图2-11所示它有三根连接线(红、蓝、黑)，红色接电源的正极、黑色接电源的负极、蓝色为输出信号，当与挡块接近时输出电平为低电平，否则为高电平。需要注意检测距离不要离传感器太近，否则传感器不能动作；连接是采用接插件方式，千万不要对端子(读出头)进行焊接。此传感器的电气技术数据为型号EE-SPY402形状立式检测方式反射型检测距离5mm(反射率90 1515mm)应差距离0.2mm(检测距离3mm,横方向)光源(发光波长)GaAs红外发光二级管(940nm)显示灯入光时灯亮 (红)电源电压DC524V10 脉动(p-p)5以下消耗电流平均值15mA以上50mA以下控制输出N

35、PN电压输出负载电源电压DC524V负载电流80mA以下残留电压1.0以下(负载电流80mA时 )残留电压0.4以下(负载电流10mA时 )应答频率100HZ使用环境照度受光面照度 白炽灯 太阳光：各3，000x以下环境温度动作时：-10+55C 保存时-25+65C(不结冰)环境湿度动作时：585RH 保存时-595RH (不结露)耐久振动1055HZ 上下振幅1.5mm XYZ各方向2h耐久冲击500m/ X、Y、Z各方向三次保护构造IEC规格 IP50连接方式接插件式 (不可进行软钎焊)质量约2.6 g外壳材质聚碳酸酯(PC)B.对射式传感器的选择a.对射式传感器的工作原理对射式传感器的

36、输出状态一般为 NPN输出，输出晶体管的动作状态可分为入光时ON和遮光时ON两种。入光时为ON的对射式传感器的结构图如图十三所示，当24V电压加到发光二极管LED1时，它将光发射给发光二极管LED2，LED2接收到光导通，三极管导通，输出为ON；当发光二极管LED1发射出的光被物体挡住使发光二极管LED2接收不到时，LED2不导通，三极管也不导通，输出为OFF。 如图2-12所示。 b.对射式传感器的选择在该立体仓库控制系统中采用8个对射式传感器作限位控制，其中4只对射式光电传感器分别作为X、Y轴的限位控制，当入光时输出晶体管ON；2只对射式光电传感器分别作为货架在X轴和Y轴的到位检测，当遮光

37、时输出晶体管ON，如果货架未到达正确位置，Z轴电机将不能运行以确保当PLC程序出错时也不至于损坏设备；2只对射式光电传感器作为Z轴的限位控制，当遮光时输出晶体管ON，其信号对应PLC的输入点是X4（后限位）和X5（前限位）。(5) 立体仓库的硬件接线图立体仓库硬件接线图如图2-13图2-13立体仓库硬件接线图第三章 立体车库的软件部分程序的设计1 设计程序清单I/O地址分配表如表3-1所示 表3-1 立体仓库I/O分配表输 入 部 分输 出 部 分X0Y0横轴脉冲X1Y1竖轴脉冲X2Y2横轴方向I0X3Y3竖轴方向I0X4货台回位限位Y4X5货台到位限位Y5X6货台是否有物Y6货台前升X7自动

38、手动(01)Y7货台退回X20十六进制输入键盘值1位Y20显示部分就绪X21键盘值2位Y21取X22键盘值3位Y22放X23键盘值4位Y23十位显示X24横轴右限位Y24BCD码输出显示BCD码1位X25横轴左限位Y25BCD码2位X26竖轴上限位Y26BCD码3位X27竖轴下限位Y27BCD码4位 注：X40X4C为0至13个仓库的微动开关2系统流程框图系统存取车辆的流程图如图3-1所示，程序状态图如图3-2所示。 图3-1系统存取车辆的流程图图3-2程序状态图3 PLC位置控制指令FP0-C16T型PLC使用F168(SPD1)指令，以位控指令实现步进电机的速度控制。F168(SPD1)指

39、令，可以从指定的输出通道(Y0或Y1)输出一个脉冲序列，如图3-3所示。图3-3 F168(SPD1)指令其中，参数S，表示存储区的起始地址；参数n指定用于输出脉冲的输出通道Yn(n: K0或K1)。表3-2脉冲输出通道参数对照表通道号控制标志经过值目标值方向输出ch0R903ADT9044，DT9045(FPO-T32:DT90044.DT90045 )DT9046，DT9047(FPO-T32:DT90046 ,DT90047 )Y2ch1R903BDT9048,DT9049(FPO-T32:DT90048 ,DT90049 )DT9050,DT9051(FPO -T32:DT90050

40、, DT90051 )Y3存储区参数设定：设定数据寄存器DT100DT106为第一通道参数存储区，用于控制Y0输出脉冲；设定数据寄存器DT200DT206为第二通道参数存储区，用于控制Y1输出脉冲，其中每个参数存储区依次为控制代码、初始速度、最大速度、加减速时间、目标值和停止标记，顺序不可改变，具体参数设置如表3-3所示。图3-3 指令参数设置图如要实现巷道起重机的货台沿X轴和Y轴各运各动95mm，则PLC可按照如下梯形图进行程序设计，如图3-4所示。：图3-4 PLC位置控制梯形图及控制时序图控制代码H102，其中H1表示：约80us固定脉冲宽度；02表示：增量型正向OFF/反向ON；初始速

41、度设定步进电机启动、停止时的脉冲频率为500Hz；最大速度设定步进电机运行频率2000Hz；加减速时间设定步进电机从初始速度到最大速度的加减速时间为500ms；目标值设定输出脉冲数为38000个。在相应的控制标志为OFF并且执行条件(触发器)为ON的情况下，从指定的输出通道(Y0为H0，Y1为H1)输出一组脉冲序列。4 立体车库的编程设计根据立体车库的运行控制要求, 软件设计采用模块化结构, 由初始化程序、存取车子程序和故障报警子程序组成。其中最复杂的是存取车子程序,也是软件设计中的重点。(1) 系统初始化设置R9013为内部特殊继电器，它表示“只在运行第一次扫描时为ON，从第二次扫描开始为O

42、FF，并保持此状态”，一般用于系统的初始化。DT9052为内部特殊数据寄存器，进行高速计数器的复位、计数禁止、高速计数器指令(F168)的终止及清除。控制码指定如图3-5所示图3-5指令控制码其中H0 (0000)表示：不进行软件复位H9 (1001) 表示：进行软件复位、停止输出脉冲 DT9052中的16bit 如图3-6所示、每4bit分别对应高速计数器的ch0到ch3。图3-6内部特殊数据寄存器DT9052的通道定义 使用数据传输指令F0（MV）指令可修改DT9052中的值，即改变脉冲数出指令F168（SPD）中脉冲的计数状态。先输入H99表示对X轴、Y轴脉冲进行复位，在输入H0表示X轴

43、、Y轴脉冲可以进行计数。3-7系统初始化梯形图将高速计数器的经过值复位，设置1通道（Y轴脉冲）的数据表（DT100-DT106）：在DT100中输入H112，表示脉冲为固定脉冲宽度80us，按照绝对型正向“OFF”、反向“ON”的形式输出；在DT101中输入K500，表示初始速度频率为500Hz；在DT102中输入K5000，表示最大速度频率为5000Hz；在DT103中输入K800，表示加、减速时间为800ms；在DT104中输入-8388607，表示脉冲数为8388607，且反向；停止频率为0Hz。设置0通道（X轴脉冲）的数据表同通道1，并将索引寄存器IX、IY清零。具体的梯形图如图3-7所示。(2) 脉冲个数的计算货台要达到不同行和列的库位，需要由PLC向步进电机发出不同的