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1、河南机电高等专科学校课程设计报告书课题名称：立体仓库电气控制系统设计系部名称：专业班级：姓名：年 月日设计任务书设计目的：1、学习PLC电气控制系统的开发过程和系统设计思路；2、锻炼实际应用程序开发能力；3、提高电气制图、流程图绘制及办公文档编辑能力。设计要求：1. 设置叉车复位按钮 叉车每次的工件输送过程，都应该从初始位置开始。定义缩进极限、下行极限、左行极限同时满足时为叉车初始位置。开机运行时，叉车应该首先自动回到初始位置；若遇到特殊情况，叉车停 在非初始位置，按下复位按钮即可实现复位。2. 设置选仓按钮、进出库按钮。根据选仓按钮 1，选仓按钮 2 的不同组合来选定仓库号。选好仓库后，按下
2、进 库按钮，叉车能实现右行f上行f伸出f放货f出仓f自动复位。按下出库按 钮，叉车能实现右行一上行一伸出一取货一出仓一自动复位。每次进库或出库 完成都要进行复位，并且在上电时要进行自动复位目录目录 11. 设计思路或方案选择 11.1 硬件基础11.1.1步进电动机 11.1.2 叉车11.1.3限位开关21.2 设计功能 21.2.1总控制中心22. 硬件电路设计32.1 输入输出接口电路介绍32.1.1 输入接口电路32.1.2 输出接口电路42.2 I/O 分配表 53. 软件设计63.1 程序流程图74. 程序调试84.1 调试设备84.2 遇到的问题与解决方法95. 心得体会9附录
3、1 参考文献9附录 2 程序清单 10一、 设计思路或方案选择叉车是工业生产过程中常见的自动化设备，它能够在程序的控制下进行自动进、出库功能。叉车机构控制涉及了 PLC、光电传感器、电机驱动等技术。 本例是根据应用PLC来控制电动机的动作，1.1 硬件基础在立体仓库电气控制实验中硬件分别用到了步进电动机、叉车机构、限位 开关、s7-200plc、电源、光电传感器和其他辅助设备1.1.1 步进电动机该设备由三台直流电动机驱动，每台电动机可进行正反转运行。左转右转电 动机、伸出与退回电动机、上下移动电机机。1.1.2 叉车机构叉车机构用来取出或送入物体，通过其动作来实现具体的操作。1.1.3 限位
4、开关该装置有 6 个限位开关来保护电机，在伸出和退回、左行和右行、上行和 下行，每个电机运行极限位置设置了两个行程开关，用于保护电机。1.2 设计功能能够通过 PLC 来控制电动机实现叉车对工件的自动取拿、移动和输送功 能，实现自动工作代替人工工作。1.2.1 总控制中心总控制中心即计算机可编程设备和控制设备 SIMENS S7-200。二、 硬件电路设计2.1 输入输出接口电路介绍2.1.1 输入接口电路输入接口电路板原理图如图 2 所示，其功能是将设备上行程开关的开关状 态转换为统一的电平信号（逻辑1： 24V DC ；逻辑0： 0V DC）。板上设有光电 隔离电路，将内外电源隔离，以保护
5、设备安全。传感器1内系统电源+24VD312345638910OXLLIN -光电隔离电路PLC |z|3|4 佃卜 |了|&|9 |训输岀端（高电外系统电源24VDCPLC输入模块图 2. 输入接口电路板电气原理图本设备 8 个输入信号，对应输入接口电路板的 8 根输入信号线。各信号线对应 的行程开关如表 1 所示。表 1. 输入信号线与元器件对应关系表输入信号线序号（自左到右）对应元器件备注1叉车平台左限位2叉车平台右限位3叉车平台下限位4叉车平台上限位5叉子退回限位6叉子伸出限位7叉车层定位光电传感器8叉车列定位光电传感器2.1.2 输出接口电路常闭SO SI MO 24V+员載内茅统电
6、i原+2-1VDC1打17y 1SV 14VCOMPl c 1 I I ：1 I 4 1 h I K I 7 I IE I !J hol rr?miII:本设备有 8 个输出控制信号，对应输出接口电路板的 8 根输出信号线。各 输出信号线对应的电动机动作关系如表 2 所示。表 2. 输出信号线与电动机动作对应关系表输出信号线序号（自左到右）对应电动机备注1叉车平台左行2叉车平台右行3叉车平台下行4叉车平台上行5叉子缩回6叉子伸出1. 控制原理（1） 列定位S6 为列定位光电传感器, 列定位片顺序安装于叉车运行轨道左侧，共 3 只。叉车运行时的列定位，由光电传感器检测到列定位片的开始沿（上升沿）
7、来 实现。列定位片有一定宽度,因此只有一侧有效，参见下图：2） 层定位S7 为层定位传感器,在叉子架垂直运行经过层定位片时,发出到位信号，每只层定位片有两只遮光片;分别为上遮光片和下遮光片。参见下图：上遮光片.层定位片下遮光片壬层定位片层定位片定位功能如下表名称定位功能1定位功能2上遮光片放货入叉位取货出叉位下遮光片取货入叉位放货出叉位比如：1.如果要放料，其过程如下：升叉至上遮光片f然后进叉f进 叉到位后f降至下遮光片（此时料盘应已放在库架上）f出叉。2.如果要取料，其过程如下：升叉至下遮光片f.然后进叉f.进叉到位后，f升至上遮光片（此时料盘应已插上叉子）f出叉。2.2 I/O 分配表输入
8、部分功能说明在输入信号板上的端子 编号地址叉车左限位1I0.0叉车右限位2I0.1叉车下限位3I0.2叉车上限位4I0.3叉车缩限位5I0.4叉车伸限位6I0.5叉车层定位脉冲7I0.6叉车列定位脉冲8I0.7出库按钮需外接I1.0入库按钮I1.1启动按钮I1.2复位按钮I1.3仓位选择SB1I1.4仓位选择SB2I1.5输出部分功能说明在输出驱动板上的端子 编号地址叉车左行1Q0.0叉车右行2Q0.1叉车下行3Q0.2叉车上行4Q0.3叉车缩回5Q0.4叉车伸出6Q0.5入库完成需外接Q0.6出库完成Q0.7原位指示Q1.0程序流程图3 软件设计4 程序调试4.1 调试设备首先在电脑的 ST
9、EP-7-Micro /WIN 编程软件中将编辑的梯形图写入软件 中，然后点击运行并对其指出的错误进行修改，修改完最终运行无误后将其下 载到可编程控制仪器中；其次按照设计的要求接好线，确定无误后按下启动按 钮。启动后发现程序并不能按照实验要求的步骤进行运行，甚至没有可运行的 迹象，这样起初设计的单步程序和连续运行程序就失败了，也就不符合设计中 的要求动作依次有序进行操作的要求，所以务必要对其进行修正。这种情况下 我采取了以下方案：方法一：在没有确定设备是否存在问题的情况下，首先应该检查线路是否 有问题。其次通过状态监控确定出错的地方进行修改，然后继续运行。方法二：虽然运用此方法比较复杂，但我还
10、是坚持写下去，这对我的知识有很大的要 求。在试验台上运行无误后开始进行实际运行。4.2 遇到的问题及解决办法1、问题：开始时编写的程序不能下载到PLC中，提示为“非致命错误”？方案：“通过书本中的提示知道了 S7-200PLC 不能支持多个同一个线圈的 输出，只能采用中间继电器的触点，多个触点并联起来接在同一个输出。”2、问题：运行过程中输出容易冲突？方案：继电器线圈不能相同，把线圈改为不同的。5、心得体会立体仓库的 PLC 控制课程设计是自动化课程当中一个重要环节通过了这段 时间的课程设计使我对课程设计过程有进一步了解，对自动化产品的有关的控 制知识有了深刻的认识。通过此次设计，一方面让我认
11、识到自己的不足，发现了学习中的错误之 处；另一方面又积累丰富的知识，吸取别人好的方法和经验，增强对复杂问题 的解决能力，摸索出一套解决综合问题的方法，为自己以后的工作和学习打下 坚实的基础。再一方面也加强了我和老师的交流，认识到老师知识的渊博度。因为理论知识学的不牢固，在设计遇到了不少问题，如：遗忘以前学过的 专业基础知识。通过理论与实际的结合，进一步提高观察、分析和解决问题的 实际工作能力，以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质 的复合型人才。运用学习成果，把理论运用于实际，使理论得以提升，形成创 新思想。通过此次设计过程，巩固了专业基础知识，培养了我综合应用机械设 计课程及
12、其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力， 在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，为今后的学习和工作过程打下基 础。经过这次的努力，使我顺利的完成了此次课程设计。这份课程设计既是对 这学期所学知识的总结，又是自己知识的积累，也大大加深了对可编程控制器 技术的了解。课程设计中既动脑又动手，是一个理论与实际结合的过程。仅仅有理论是 不够的，更重要的是实际的，是我们所设计的实物，具有设计合理，经济实用 的优点。这就需要我们设计者考虑问题是要仔细、周密，不能有丝毫的大意。 对设计方案的优越化，也需要我们综合各方面的因素考虑，尤其是实际。再次 向教育指导我的老师及同学表示诚挚的感谢！
13、鉴于本人所学知识有限，经验不足，又是初次研究这种复杂的设计，在此 过程中难免存在一些错误和不足之处，恳请老师给予批评和指正此次设计是在吴君晓、张智先老师的悉心指导下完成的。老师为设计课题 的研究提出了许多指导性的意见，为课程设计的撰写、修改提供了许多具体的 指导和帮助。张智先、吴君晓老师的严谨治学、不断探索的科研作风，敏锐深 邃的学术洞察力，孜孜不倦的敬业精神，给我留下了深刻的印象，使我受益良 多。在本文结束之际，特向我敬爱的老师致以最崇高的敬礼和深深的感谢！附录 1 参考文献【1】王永华现代电气控制技术及PLC应用技术.北京：航空航天大学。2008.【2】廖常初.S7-300/400 PLC应用技术.北京：机械工业出版社。2011.【3】姚永刚.电机与控制技术.北京：中国铁路出版社。 2010.附录2程序清单符号表主程序符号地址注释复位11.3启动11.2入库11.1网络1符号地址注释出库11.0复位11.3启动11.2右线圈:QD.1匚U匚TUDCDRFV上线圈:Q0.3下线圈
