成品库与码垛机单元1

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1、信息与电气工程学院课程设计说明书（2015/2016学年第二学期）课程名称：可编程控制器题目：成品库与码垛机单元（绝对位置）专业班级：自动化学生姓名学号：指导教师：设计周数：2周设计成绩：2016年6月23日目录一、摘要3二、课程设计目的3三、任务要求33.1主要任务33.2主要技术指标33.3技术要求3四、系统设计34.1硬件设计34.1.1硬件选型44.1.2I/O分配44.2软件设计54.2.1机械臂取件程序设计54.2.2机械臂放件程序设计74.2.3机械臂复位程序设计8五、课程设计总结9六、参考文献9附录梯形图程序9一、摘要可编程逻辑控制器（ＰＬＣ）是以

2、微处理器为基础，把计算机技术、自动化技术和通信技术融为一体的，面向控制过程、面向用户，适应工业环境、操作方便、可靠性高的新一代通用工业自动装置。本文在研究ＰＬＣ控制技术的基础上，提出立体仓库的码垛机控制方案，实践证明实时性好，停准精度高，可用于高速自动化立体仓库中。自动化立体仓库成品库是专门存储工件、货物或者原材料的专用设备，是现代物流系统中不可缺少的货物存贮环节。自动化立体仓库中最重要的设备就是码垛机，码垛机是实现整个仓库系统自动功能的关键设备，担负着进库等任务，是自动化立体仓库的核心部件。在自动化立体仓库中，码垛机的运行不是一个独立的单一系统，它受到多种因素的

3、制约，是一个动态变化的多因素系统，它不仅涉及到自身各项技术参数的改变与综合性能的提高，还涉及其它相对独立因素的制约，需要多项技术的创新和改进，更需要新技术的支持。总体上来讲，码垛机控制从功能上需要以下几部分：（１）动作控制：控制堆垛机在水平、垂直方向的运行；（２）位置控制：控制码垛机以适合的速度运行并精确的定位在货格或入出库口处；否则就可能取错货物、碰坏货架、货物等，严重时会损坏码垛机本身。因此位置控制技术就成为码垛机控制系统中最关键的一种。（３）保护功能：为了确保码垛机安全可靠的运行，以下的保护功能在设计中是必须考虑到的：提供各种电气和机械保护，保证码垛机在高速

4、、频繁的运行和取送货过程中不会发生事故关键字：码垛机、步进电机、PLC二、课程设计目的通过课程设计，掌握s7-200PLC编程方法和各个指令的使用方法，了解梯形图程序的编程方法。三、任务要求3.1主要任务通过可编程控制器控制码垛机机械臂动作，实现不同颜色的工件准确放到自动化立体仓库成品库中。3.2主要技术指标（1）、码垛机能稳定运行，在极限位置能自主停止（2）、精确抓取传送带上的工件（3）、可以紧急停车以及能实现报警（4）、成品库中无空闲位置时，码垛机停止运行3.3技术要求（1）、按照动作要求编写PLC程序（2）、按照设备形状和动作画出监控画面以及动作同步（3）、

5、实现力控和PLC的通信，达到画面与实际动作同步四、系统设计4.1硬件设计4.1.1硬件选型西门子S7-200CPU224XP型可编程控制器(PLC)、西门子PLC扩展模块EM221CN、西门子EM277通信模块、导轨、步进电机、旋转气缸、伸缩手爪、机械手、六行四列24仓格的立体化成品库。在本系统中，码垛机是最为关键的部分。码垛机械手的电气控制是由西门子S7-200CPU224XP型可编程控制器(PLC)、步进电机驱动器、开关电源、位置传感器等器件组成。步进电动机又称为脉冲电动机或阶跃电动机。步进电机是根据输入的脉冲信号，每改变一次励磁状态就前进一定长度（或角度），

6、若不改变励磁状态，则保持一定位置而静止的电动机。步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度的控制。三相步进电机工作原理如图1所示。脉冲发生器脉冲分配器A相驱动器A相绕组B相驱动器C相绕组C相驱动器B相绕组ABC图1三相步进电机工作原理图4.1.2I/O分配PLC硬件地址配置表输入点信号说明输入状态ONOFFI0.0MSTART启动按钮有效无效I0.1PWR-ON停止按钮有效无效I0.2CEMG急停按钮有效无效I0.3M/A联机/单机有效无效I0.4PWR-ON上电启动有效无效I0.5ELP1码垛机一轴正限位有效无效I0.6ELN1码垛机一轴负限位有效无效I1.0E

7、LP2码垛机二轴正限位有效无效I1.1ELN2码垛机二轴负限位有效无效I1.2SQ25旋转气缸逆时针位置检测磁性开关有效无效I1.3SQ26旋转气缸顺时针位置检测磁性开关(复位位置)有效无效I1.4SQ27伸缩气缸缩回位置检测磁性开关(复位位置)有效无效I1.5SQ28伸缩气缸伸出位置检测磁性开关有效无效I2.0SQ1仓格1工件检测有效无效I2.1SQ2仓格2工件检测有效无效I2.2SQ3仓格3工件检测有效无效I2.3SQ4仓格4工件检测有效无效I2.4SQ5仓格5工件检测有效无效I2.5SQ6仓格6工件检测有效无效I2.6SQ7仓格7工件检测有效无效I2.7SQ

8、8仓格8工