三菱plc立体仓库设计
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1word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。 中国计量学院
电气工程课程设计论文
题目：THFLT-1型立体仓库设计
二级学院 机电工程学院
专 业 电气工程及其自动化
班 级 07电气1班
姓 名
指导教师 何金龙 李刚
2010年11 月 28日
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2word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。 引 言
随着国民经济的飞速发展,自动化立体仓库必然会在各行各业中得到越来越广泛的应用。自动化立体仓库是现代物流系统的重要组成部分，是一种多层存放货物的高架仓库系统，由自动控制与管理系统、高位货架、巷道堆垛机、自动入库、自动出库、计算机管理控制系统以及其他辅助设备组成。
本仓库模型控制系统是根据自动化立体仓库运行的基本原理而设计的。在整个控制系统中以三菱FX1N系列PLC作为核心控制元件，专用键盘作为人机接口部件，控制步进电机来驱动一个有三自由度的仓库模型在高强度导轨上做三维运动。以步进电机每转输出的脉冲数为基础，通过键盘对每个仓位予以地址编码，通过PLC对命令键盘进行扫描并得到相应的仓位号，当PLC接收到来自键盘的输入命令后，便输出对应仓位的脉冲数，经过驱动器驱动步进电机按设定的方向转动一定的角度，进而控制传动部件丝杠旋转进行准确的定位，以完成货物的存取功能。另外，为了保证整个控制系统运行的稳定性和可靠性，我们还采用了限位开关对其进行限位保护。
本文首先对该课题的可行性及课题实现的现实意义和价值进行了介绍；其次对该系统的硬件组成、结构、原理进行了阐述和分析；再次对本控制系统的核心——软件进行了编写，论文中即有梯形图又有相应的语句表；最后对设计本课题所学到的知识和结论进行归纳和总结，并对本论文有待完善的地方进行扼要的说明。
任务要求
立体仓库系统
THFLT-1型立体仓库实物教学模型在机械上采用丝杆传动方式，在电气控制方面，可以通过目前市面上比较流行的各类晶体管输出的PLC（如西门子、三菱或欧姆龙等）采集各种传感器信号，对步进电机和直流电机进行较复杂的位置控制及时序逻辑控制，实现仓位定位和送/取动作（X、Y轴完成仓位定位，Z轴完成送/取动作）。
本模型可以实现：将Z轴上的货物送到指定位置；将任意位置的货物送到另一位置；将零号位置的货物送到任意位置；从任意位置取回货物放至零号位；实现低速启动-变速运行-低速停车的功能；0～12号仓位扫描检测等实验功能。
控制要求
系统采用滚珠丝杠、滑杠和普通丝杠作为主要传动机构，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、垂直移动及伸叉机构三部分组成，其水平和垂直移动分别用两台步进电机驱动滚珠丝杠来完成，伸叉机构由一台直流电机来控制。它分为上下两层，上层为货台，可前后伸缩，低层装有丝杠等传动机构。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，当取到货物或货已送入，则铲叉向后缩回。整个系统需要三维的位置控制。
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3word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。 设计原理
1．控制面板上的开关及按钮功能及仓位号（见图一、二）
图一 控制面板上的开关及按钮功能 图二 控制面板上的仓位号
表一、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 文档从互联网中收集，已重新修正排版，word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。
4word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。 2．步进电机驱动器
步进电机驱动器主要有电源输入部分、信号输入部分、输出部分等。驱动器参数如下
列图表所示
（1）电气规格
说明 最小值 典型值 最大值 单位
供电电压 18 24 40 V
均值输出电流 0.21 1 1.50 A
逻辑输入电流 6 15 30 mA
步进脉冲响应频— — 100 kHz
脉冲低电平时间 5 — 1 μs
（2）电流设定
电流值 SW1 SW2 SW3
0.21A OFF ON ON
0.42A ON OFF ON
0.63A OFF OFF ON
0.84A ON ON OFF
1.05A 0FF ON OFF
1.26A ON OFF OFF
1.50A OFF OFF OFF
（3）细分设定
细分倍数 步数/圈（1.8Ｏ整步） SW4 SW5 SW6
1 200 ON ON ON
2 400 OFF ON ON
4 800 ON OFF ON
8 1600 OFF OFF ON
16 3200 ON ON
OFF
32 6400 OFF ON OFF
64 12800 OFF ON OFF
由外部确定 动态改细分/禁止工作 OFF OFF OFF
（4）接线信号描述
信 号 功 能
PUL 脉冲信号：上升沿有效，每当脉冲由低变高时电机走一步
DIR 方向信号：用于改变电机转向，TTL平驱动
OPTO 光耦驱动电源
ENA 使能信号：禁止或允许驱动器工作，低电平禁止
GND 直流电源地
+V 直流电源正极，典型值+24V
A+ 电机A相
A- 电机A相
B+ 电机B相
B- 电机B相 文档从互联网中收集，已重新修正排版，word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。
5word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。 3.接线表
输 入 部 分 输 出 部 分
X0 货台到位限位 Y0 横轴脉冲
X1 货台回位限位 Y1 竖轴脉冲
X2 货台是否有物 Y2 横轴方向I／0
X3 自动／手动(0／1) Y3 竖轴方向I／0
X4 十
六
进
制
输
入 键盘值1位 Y6 货台前升
X5 键盘值2位 Y7 货台退回
X6 键盘值3位 Y10
显示
部分 就绪
X7 键盘值4位 Y11 取
X10 横轴右限位 Y12 放
X11 横轴左限位 Y13 十位显示
X12 竖轴上限位 Y14
BCD
码输
出显
示 BCD码1位
X13 竖轴下限位 Y15 BCD码2位
Y16 BCD码3位
Y17 BCD码4位
X14～X30接0～12号仓限位
操作模式
·手动操作
（1）接通电源。
（2）将选择开关置于手动位置（此时1～6号有效）
（3）分别点动按键←1、2↓、3→、4↙、5↑、6↗，观察水平（X轴）、垂直（Y轴）、前后（Z轴）各丝杠运行情况，运行应平稳，在接近极限位置时，应执行限位保护（运行自动停止）。
注意：只有X、Y轴运行到相应位置（即左侧数码管显示“”）时，伸叉机构方可运行。
·自动运行
（1）将程序下载到PLC
（2）将选择开关置“自动”位置（通电状态下，各机构复位，即返回零位）。
（3）将一带托盘汽车模型置零号仓位，放置模型时，入位要准确，并注意到仓位底部检测开关已动作。 文档从互联网中收集，已重新修正排版，word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。
6word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。 （4）执行“送”指令
a、选择欲送仓位号，按动仓位号对应按钮，控制面板上的数码管显示仓位号。
b、按动送指令按钮，观察送入动作（若被选择仓位内已有汽车，则该指令不被执行）。
c、指令完成后，机械自动返回。
d、零号仓位已无汽车，则下一个“送”指令（误操作）将不被执行。
（5）执行“取”指令
a、选择欲取仓位号，按动仓位号对应按钮，控制面板上的数码管显示仓位号。
b、按动“取”指令按钮，观察取出动作（若被选择仓位内无汽车，则该指令不被执行）。
c、指令完成后，机构自动复位。
d、零号仓位已有汽车，则下一个“取”指令（误操作），将不被执行。
（6）演示程序中的其它内容
当0#仓位上有货物时，若无外部操作指令，“就绪”灯亮，延时15秒后，自动将货物放在仓库号最小的空位上，依次类推。如1#、2#、3#、4#都已有货物，程序延时15秒，15秒内若无外部操作指令，自动将货物放在5#仓库。如1#、3#、4#都已存放货物， 15秒内若无外部操作指令，自动将货物放在2#仓库。在延时的15秒内，若按下数字5#，然后按下“送”键，则运行机构将货物放入5#库，若按下5#键后，想取消此操作，可按下“放弃”键。此时，程序又处在待命状态，“就绪”灯亮，又可进行其它操作。（程序只写到6号仓）
PLC控制器与步进电机驱动器工作原理如图所示：
