立体仓库的PLC控制系统

毕业设计说明书

论文题目：立体仓库的PLC控制系统作者姓名：

班级学号：

系部：机电工程系

专业：机电一体化

指导教师：张君霞老师

2011年4 月8 日

目录

摘要 (2)

1.绪论 (3)

1.1 设计背景及研究意义 (3)

2.2 本课题设计的内容 (3)

2.系统控制方案的确定 (4)

2.1 自动化立体仓库控制器的简介 (4)

2.2 用PLC控制立体仓库的优点 (4)

2.3 系统控制要求方案 (4)

2.4 系统设计的基本步骤 (5)

3.系统硬件的设计 (5)

3.1 系统硬件组成 (5)

3.2 可编程控制器（PLC）选型 (7)

3.3 PLC输入输出分配表 (8)

3.4 控制结构示意图 (9)

4.系统软件的设计 (10)

4.1 编程语言的介绍 (10)

4.2 编程软件STEP7的介绍 (10)

4,3 系统软件流程图 (11)

4.4 梯形图的设计 (12)

5.系统的调试及结论 (12)

5.1 梯形图程序的下载 (12)

5.2 程序运行调试结果 (14)

5.3 结论 (14)

致谢 (15)

参考文献 (16)

附录A (17)

摘要

随着国民经济的迅速发展，自动化立体仓库在各行各业都得到了广泛的应用。本设计就是采用西门子S7-200系列PLC作为核心控制元件的小型自动化立体仓库，该设计采用专用键盘作为人机接口部件，具有手动和自动操作两种操作模式，可根据用户需求人机之间进行信息交换，通过控制步进电机及其它部分，来实现3*4立体仓库的“取货“或“存货“等功能。

关键词：立体仓库、可编程控制器（PLC）、西门子S7-200

1.绪论

1.1本课题设计背景

立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。50年代初，美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50年代末60年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科。1973开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库，该库1980年投入运行。目前，国外自动化立体仓库采用扫描技术，提高信息的传输速度和准确性：采用射频数据通信技术，数据的采集、处理和交换能够在搬运工具与中央计算机之间快速进行，使物品的存取和发送信息做到快速、实时、可靠和准确。随着社会的发展自动化立体仓库的应用范围越来越广。现在在我国，自动化仓库主要应用的行业有机械、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。

1.2本课题的研究意义

自动化立体仓库在各行各业得到而来广泛的应用，进行PLC立体仓库的设计对于节约土地资源，节省劳动力方面都有着不可代替的作用。PLC作为工业自动化三大支柱的重要一部分，因为其可靠性高、抗干扰能力强、设计安装容易等特点而被广泛的应用于自动化控制的各个领域。PLC控制系统可以很好的完成立体仓库的控制有助于其实现自动化。因此，进行立体仓库的PLC控制系统的设计，可以推动机械手行业的发展，扩大PLC在自动控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究的价值。

1.3本课题的设计内容

本设计用西门子S7_200系列的控制器作为控制核心，实现一个十二仓位的立体仓库的入库出库功能。立体仓库主体有底盘、四层十二仓位库体、运动机械及电气控制等四部分组成。电气控制部分由西门子生产的S7_200型的可编程控制器、步进电机驱动、各种位置电磁传感器和一些低压电器元件组成。S7_200型可编程控制器作为控制核心，采集输入端口信号后完成各种逻辑控制和数据的运算，然后通过输出端口完成电机的运动和各种信号的现实。该系统要能够实现手动和自动两种工作模式，通过键盘可以对设备进行控制。

2.控制系统方案的确定

2.1自动化立体仓库的简介

自动化立体仓库是机械和电气、强电控制和弱电控制相结合的产品。它主要由货物储存系统、货物存取和传送系统、控制和管理等三大系统所组成。货物存储系统由立体货架的货格(托盘或货箱)组成，货架按照排、列、层组合而成立体仓库储存系统；货物存取和传送系统承担货物存取、出入仓库的功能，它由有轨或无轨堆垛机、出入库输送机、装卸机械等组成；自动化立体仓库视情况不同采取不同的控制方式：有的仓库只采取对存取堆垛机、出入库输送机的单台PLC 控制，机与机无联系；有的仓库对各单台机械进行联网控制。更高级的自动化立体仓库的控制系统采用集中控制、分离式控制和分布式控制，即由管理计算机、中央控制计算机和堆垛机、出入库输送等直接控制的可编程序控制器组成控制系统

2.2系统控制要求方案

立体仓库共有十二个仓位和一个出入货口（0号仓位），可以实现手动和自动两种控制方式。手动情况下可以实现人工控制堆垛机的上下、前后、左右三个方向上的运动。自动情况下可以通过出入货口自动实现货物的入库和出库动作。

本课题设计的具体控制功能如下：

1．接通电源，将选择开关置于手动位置，分别按下↑、↓、←、→、↗、↙后观察各方向运动情况，小车在高强度丝杠上运行平稳，在接近极限位置时，执行限位保护。

2．将选择开关置于自动位置，通电状态下，各机构复位，即返回零位。立体仓库坐标定位以零位开始。

3．当送货的时候，选择欲送货物的仓位号，按动仓位号对应的按钮，控制面板数码管显示仓位号。按送货按钮后，货物自动送入指定的仓位号对应的仓库位里。若被指定的仓位号里有货物，则送货命令不被执行。送货完成后，小车自动返回原来的位置。

4．当取货的时候，选择欲取货物的仓位号后，在控制面板的数码管里显示出来，按动取货按钮后，可以自动将货物取出。如果小车里有货物，则取货命令不被执行。取货与送货装有互锁开关，防止发生故障。

5．取货和送货指令完成后，机构自动返回原来位置。

6. 整个电气控制系统必须设置急停按钮，以防发生意外。

2.4 系统设计的基本步骤

在立体仓库控制系统的设计过程中主要要考虑以下几点：