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1、 摘要 随着国民经济的飞速发展,全自动的现代生产物流系统在各行各业中得到越来越广泛的应用。货物堆垛系统是现代物流系统的重要组成部分,是一个将零散的单件箱体集中在一起的码垛系统,由托盘供给器机构、托盘传送机构、货物提升机构、货物推进机构、货物传送机构及其他辅助设备组成。 整个控制系统以西门子S7-200系列PLC作为核心控制元件,控制各电动机及其他辅助器设备的运动完成货物的接受、堆垛、传送工作。由变频器控制的交流异步电动机控制货物传送带的运行;直流电动机带动各工作部件完成码放工作。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
2、题实现的现实意义进行了介绍;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;最后对设计本课题所学到的知识和结论进行归纳和总结。 关键字:货物堆垛 可编程控制器(PLC) 定位 自动控制 Abstract With the rapid development of the national economy, fully automated modern production and logistics systems are widely applied in all walks of life. Goods stacking system is an
3、 important part of modern logistics system. It is used to scattered single piece box stacking system together. And it is consist by the tray supply mechanism,tray transport mechanism,goods lifting mechanism,goods promoting mechanism,goods transport mechanism and other auxiliary equipment. In this sy
4、stem we use the PLC of Siemens S7-200 as the whole control system and a dedicated keyboard as a man-machine interface unit to control the movement of the motor and other ancillary equipment which will complete the job of cargos acceptance, stacking and transfer. The AC induction motor controlled by
5、inverter will control the operation of the cargo conveyor. The DC motor will drive the various components to complete the laying work. In addition, in order to ensure the stability and reliability of the entire control system, we also adopted limit switches to protect the system. Firstly, the subjec
6、t introduce the feasibility and the practical significance; followed by the elaborate and analysis of the hardware systems composition, structure, principle, then to write the core of this control system-the software; at last, to sum up the knowledge and conclusions in this topic.Keywords: Goods sta
7、cking system Programmable logic controller PLC Locate Automatic control毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日 期: 使用授权说明 本人完全了
8、解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 目录摘要IAbstractII目录III第一章 绪论11.1本课题设计背景11.2本课题设计的内容21.3课题的目的与要求2第二章 系统总体设计32.1货物堆垛的概述32.2采用PLC控制货物堆垛的优点32.3货物堆垛PLC控制系统设计的基本步骤42.4系统控制方案6第三章 货物堆垛P
9、LC控制系统硬件的选择93.1 可编程逻辑控制器PLC选型93.1.1 PLC概述93.1.2 PLC的选型103.2 PLC输入/输出设备133.2.1 直流电动机选择133.2.2 三相异步电动机的选择143.2.3 传感器选择153.2.4继电器的选择16第四章 电动机控制174.1传送带变频调速部分174.1.1变频调速的原理174.1.2变频器的基本原理184.1.3变频器的选择184.1.4西门子MM420变频器简介194.1.5变频调速系统设计204.2 直流电动机的迅速停车25第五章 货物堆垛PLC控制系统的硬件连接285.1 货物堆垛PLC控制系统I/O分配285.2 货物堆
10、垛PLC控制系统的硬件连接29第六章 货物堆垛PLC控制系统分步程序设计306.1 系统复位326.2 货物传送356.3 堆垛36总结44参考文献45致谢46第一章 绪论1.1本课题设计背景 产物流作业系统是生产制造各个环节组成有机整体的纽带,可完成货物的装箱、搬运、分类、堆垛、仓储等过程。从20世纪中叶开始,物流产业作为国民经济的一个重要的产业在全球化范围内迅速发展。传统生产物流系统设备和管理落后,缺乏集成化和系统化,越来越不能适应现代的大型物流仓储。而现代物流系统综合了电子、机械、自动化控制等技术及计算机科学、管理学等于一体,具有先进的技术优越性,已经取得了较高的经济效益。 堆垛系统是现
11、代物流系统的第三个单元,通过对货物的自动堆垛,可减轻劳动强度,提高生产效率。传统条件下的堆垛作业,主要依据人工装卸,特别是对于一些大型物资,不仅工作效率低,浪费大量的人力、物力,存在较大的安全隐患,货物堆垛PLC控制系统能够有效地解决这些问题,同时在经济上产生巨大的效益。 目前,发达国家普遍采用四代集成物流。其现代形物流系统已经完成加工配送一体化、包装标准化、装卸机械化、运输合理化、仓储自动化、信息管理网络化等技术。其发展正沿着集成化、虚拟化、绿色化和标准化的方向飞速发展发展。其货物堆垛系统已经发展到相当成熟的程度。 我国于80年代末90年代初开始对国外的先进物流系统设备与技术进行引进和消化吸
12、收,现已经有了突飞猛进的发展。但是,我国的现代物流起步较晚,目前的发展还处于方兴未艾的阶段。而货物堆垛系统作为物流系统的一个子单元,在我国的发展较发达国家还相对落后。目前只有少数物流系统的堆垛单元实现了全自动化,而其他多数仍是手动或半自动操作甚至是人工堆垛,真正采用计算机管理和控制实现堆垛单元的全自动堆垛的还很少。究其原因,主要是我国堆垛基础设施落后,技术装备陈旧,堆垛系统现代化程度低,从而影响其效率的提高。 综上所述,我国现代物流作业系统的发展虽然已取得很大的进步,但仍然不能满足市场日益增长的需求。货物堆垛系统作为现代物流系统中的重要环节,其发展尤为重要。1.2本课题设计的内容 本课题的要完
13、成的主要任务是基于西门子S7-200系列PLC的货物堆垛系统控制程序的设计,主要包括硬件系统的设计和软件程序的编写两个方面。具体是1.确定被控系统必须完成的动作及逻辑关系; 2.选择合理的输入/输出硬件设备; 3.绘制PLC外部接线图; 4.完成具有良好可读性的PLC梯形图程序。 通过PLC程序控制,自动的实现各工作部件的三维运动、精确定位、速度调节等功能,通过各部分的有机协调,完成货物的接受、堆垛、传送工作。提高货物堆垛工作的效率与自动化程度。1.3课题的目的与要求 本单元针对物料输送和堆垛系统结构,设计堆垛的PLC控制过程及程序,控制系统各部分的协调运动,实现货物的自动垛码,从而减轻劳动强
14、度,提高生产效率。 本单元的正常运行对整个物流作业系统起着至关重要的作用。本课题要求学生有一定的电气与PLC基础,通过本课题的设计锻炼学生综合运用专业知识的能力,初步学会PLC运动控制系统的设计方法。 第二章 系统总体设计2.1货物堆垛的概述 货物堆垛系统是指在不直接进行人工处理的情况下,?自动地完成物品堆垛和传送的系统,?它以码盘堆垛机为主体,?将单件货物集中到一块,便于以后的装箱处理。用PLC控制的货物堆垛系统实现了货物堆垛的全面自动化。 货物堆垛系统基本由以下部分组成: 托盘供给器机构 托盘供给器由直流电动机、型材基体框架、传送平行带、井式托盘储备机构、放托盘气缸组成。托盘传送机构主要是
15、使托盘自动放入传送带。 托盘传送机构 托盘传送机构由交流电动机、传动滚子链、型材基体组成。其中,载货托盘由滚子链的运动直接传送到指定的载货位置。此机构主要是实现货物输送。 货物提升机构 货物提升机构由直流电动机、传动滚子链、货物输送机构、货物提升架、型材基架、上升限位传感器、下降限位传感器组成。此机构主要实现货物不同高度的码放。 货物推进机构 货物推进机构由送料挡板机构、限位传感器、载货台、直流电动机、型材基架组成。此机构组要实现货物输送。 货物传送带机构 货物传送带机构由平行带、交流电动机、同步带、型材基架组成。货物传送机构组要是实现货物的传送,其中交流电动机通过同步带把驱动力传给平行带。2.PLC作为货物堆垛控制核心的优点 (1)系统的设计、安装、调试工作量少 PLC用软件控制功能取代了继电器来控制系统运行,减少了以往大量使用
