PLC控制的堆垛式立体车库设计.doc
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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
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