立体仓库毕业设计论文(4)

4、分配I/O点以及PLC的输入输出点，编制输入输出分配表及输入输出端子的接线图。

5、设计立体仓库控制系统的梯形图程序，根据工作要求设计出完整的梯形图程序，这是整个立体仓库系统设计的核心工作。

6、将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，是系统程序更加完善。

7、立体仓库整体调试，在PLC软硬件设施和现场施工完成后，就可以进行整个系统的练级调试，调试中发现的问题可以逐一排除，直到调试成功。

3.2立体仓库的系统控制方案

该立体仓库有十二个仓库位、有物品出入口与输出口位，其结构示意图如图3-2和图3-3所示：

图3-2立体仓库结构示意图

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立体仓库控制结构示意图：

图3-3立体仓库控制结构示意图

本课题设计的立体仓库具有一下的功能：

1、堆垛机要有三个自由度，即前进、后退；上、下；左、右； 2、堆垛机的运动由步进电机驱动；

3、堆垛机前进（后退）运动和上（下）运动可以同时进行； 4、堆垛机前进、后退和上、下运动时必须有超限位保护； 5、每个仓位必须有检测装置（微动开关），当操作有误时会发出错误报警信号； 6、当按完仓位号后，没按入或取前，可以按取消键进行取消该操作； 7、整个电气控制系统必须设置急停按钮，以防止发生意外情况。

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第四章 立体仓库控制系统硬件设计

4.1控制系统的结构设计

本设计是运用PLC控制系统来控制立体仓库的运动的方式。能快速的对输入信号做出反应控制立体仓库，便于检修。控制系统结构图如图4—1所示：

图4-1控制系统结构图

4.2 PLC的选型

S7－200系列的PLC，由于其具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令系统，使得S7－200系列可以近乎完美的满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决工业自动化问题时，具有很强的适应性。

S7－200CPU224（扩展）系统分别对小车电机用变频器、机械手电机步进驱动模块进行自动控制，并对检测信号及外部输入数据和控制信号进行处理，实现了对小车、机械手驱动、升降台提升及保护等控制的基本要求。表4-1所示是CPU－224的技术参数。

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技术参数 本机数字输入 本机数字输出 高速计数器（32-位值） 脉冲输出 模拟电位器 时间中断 位置中断 可选择的输入滤波器时间 表4-1CPU－224的技术参数 说明 14路数字量输入 10路数字量输出 6个高速计数器 2个，20kHz脉冲速率 1个，8位分辨率 2个，1ms分辨率 4个上升沿和/或4个下降沿 7个，范围0.2ms~12.8ms 4.3 PLC的I/O资源配置 由于需要采集外部检测信号（小车所经过的行、列）、控制小车驱动电机的起停、选择手动控制与自动控制状态、小车的前后列向运动、升降行向运动、伸缩运动、货物的抓取、存放等。系统资源分配如表4-2所示。

表4-２PLC的I/O地址分配表

位号名 数据类型 说明 I0.0 BOOL START1—启动 I0.1 BOOL STOP1—停止 I0.2 BOOL 自动选择输入 I0.3 BOOL 手动选择输入 I0.4 BOOL 前后运动 I0.5 BOOL 向前运动 I0.6 BOOL 向后运动 I0.7 BOOL 升降运动 I1.0 BOOL 上升运动 I1.1 BOOL 下降运动 I1.2 BOOL 伸缩运动 I1.3 BOOL 前伸运动 I1.4 BOOL 后缩运动 I1.5 BOOL 抓取物品 I1.6 BOOL 放置物品 I1.7 BOOL 列初始位置(原点位置) I2.0 BOOL 行初始位置 I2.1 BOOL 后缩初始位置 I2.2 BOOL 货叉压力传感器0--放松;1—抓紧 I2.3 BOOL 存物品 I2.4 BOOL 取物品 I2.5 BOOL 复位 Q0.0 BOOL 小车向前运行 Q0.1 BOOL 小车停止向前运行 Q0.2 BOOL 小车向后运行 Q0.3 BOOL 小车停止向后运行 Q0.4 BOOL 机械手上升 Q0.5 BOOL 停止上升 Q0.6 BOOL 机械手下降 Q0.7 BOOL 停止下降 15

Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 Q1.6 BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL 机械手前伸 停止前伸 机械手后缩 停止后缩 抓取物品 放置物品 原点显示 M0.0 M0.1 M0.2 BOOL BOOL BOOL M10.0 BOOL M20.0 M20.1 M20.2 M20.3 M20.4 M20.5 M20.6 M20.7 M21.0 M21.1 M21.2 M21.3 M21.4 M21.5 M21.6 M21.7 BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL 表4-3PLC的M单元地址分配表 运行状态0—停止;1—运行 存放物品工作标志 取出物品工作标志 手动、自动状态0--手动;1--自动 小车前后运动使能 列到位标志0—未到位;1—到位 升降运动使能 行到位标志0—未到位;1—到位 伸缩运动使能 物品到位标志0—未到位;1—到位 抓放动作使能 程序运行方向标志0—存、取物品工作执行中;1--工作完毕,小车准备后退 向前运行标志 向后运行标志 上升运行标志 下降运行标志 前伸运行标志 后缩运行标志 抓紧动作标志 放松动作标志 4.4其他资源配置 EM253位控模块是S7－200的特殊功能模块。能够产生移动控制所需的脉冲串，其组态信息存储在S7－200的V存储区中，用于步进电机和伺服电机的速度和位置的开环控制。

位控模块的特性如下：

（1）位控模块可提供单轴开环移动控制所需要的功能和性能； （2）提供高速控制从每秒12个脉冲至每秒200000个脉冲； （3）支持急停S曲线或线性的加速减速功能；

（4）提供可组态的测量系统，既可以使用工程单位，如英寸和厘米，也可以使用脉冲数；

（5）支持手动的位控方式； （6）提供连续操作；

（7）提供四种不同的参考点寻找模式，每种模式都可对起始的寻找方向和最终的接近方向进行选择。

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