PLC课程设计副本.docx
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PLC课程设计副本
河南机电高等专科学校
课程设计报告书
课程名称：
《PLC技术与工程应用》
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：
学号：
2014年6月29日
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.基本要求：
●设置叉车平台复位按钮
叉车平台的入库、出库操作，一般情况下都应该从初始位置开始。
当叉车平台位于缓冲区列、第一层、叉子收回到位状态为初始位置。
开机运行时，叉车平台应该首先自动回到初始位置；若遇到特殊情况，叉车平台停在非初始位置，按下复位按钮即可实现复位。
●入库工作过程
选定操作仓库编号（用拨动开关实现）
按下“入库”操作键
按下“确定”键
●出库工作过程
选定操作仓库编号（用拨动开关实现）
按下“出库”操作键
按下“确定”键
规定无论进行入库操作还是出库操作，叉车平台最终都应回到初始位置。
●设置初始位置指示灯、入库/出库操作指示灯，用于指示叉车位置或工作状态
2.提高要求
i）当执行入库操作时，完成货物入库之后，叉车平台停在最后入库位置。
待下次重新设定入库/出库操作并确定后，由当前位置开始工作。
这样操作理论上可以节约电能、使工作过程更趋合理；
ii）假定开始工作时，各个仓库都是空状态。
要求在PLC的V型数据区，存储每个仓库当前空/满状态，以备组态监控使用，也可用状态表监视其状态变化。
3）高级要求
利用上位机组态软件组态监控画面，或利用触摸屏组态监控画面，监控机械手的生产过程。
具体要求如下：
✓显示当前年、月、日、时、分、秒，显示作者姓名、专业、学号；
✓每一个电机都设置2个指示灯，当对应电机发生动作时，对应的指示灯亮；
✓设置复位、入库、出库、确定4个按钮，其中“复位“表示清零所有状态，机械手回到初始位置；
✓设置仓库编号选择输入框，可以输入4个仓库的编号
✓设置初始位置指示灯、入库/出库操作指示灯，用于指示叉车位置或工作状态；
✓设置3个驱动电机故障指示灯，若电机处于堵转状态，点亮故障报警灯；故障排除后，按下复位按钮，故障报警灯熄灭；
✓设置4个指示灯分别表示4个仓库是否有物料；
✓设置叉车位置，可以采用4个指示灯来表当前叉车位置，也可以用显示框的方式来表示。
目录
1设计思路或方案选择......................................................................5
1.1概述.....................................................................................................................5
1.1.1输出驱动单元..............................................................................................5
1.1.2输入检测单元..............................................................................................6
1.2行定位、列定位原理.............................................................................................7
1.2.1列定位........................................................................................................7
1.2.1层定位........................................................................................................7
2硬件电路设计...................................................................................8
2.1本设计的电气原理图.......................................................................................8
2.1.1输入接口电路板.......................................................................................8
2.1.2输出接口电路板.......................................................................................8
2.2I/O分配表.......................................................................................................10
3软件设计.........................................................................................11
3.1总流程图...........................................................................................................11
3.2顺序控制流程图.............................................................................................12
4程序调试.........................................................................................13
4.1调试设备.........................................................................................................13
4.2遇到的问题与解决方法.................................................................................13
5心得体会.........................................................................................13
附录1参考文献.....................................................................................13
1设计思路或方案选择
1.1概述
立体仓库教学装置是一个自动化生产过程仓储环节的模拟微缩模型，它使用了PLC、传感器、位置控制和电气传动等技术，具有货物的自动提取和存放功能。
1.1.1输出驱动单元
立体仓库实验设备如图1、2所示。
通过直流减速电机驱动与同步皮带传动，叉车平台可以实现水平左右运动与垂直上下运动。
通过直流减速电机驱动与齿轮—链条传动，叉子相对于叉车平台可以实现伸出与退回运动。
该设备共有6个方向上的动作，由控制器输出信号控制。
图1.立体仓库实验设备正面图
1-升降式货叉装置；2-水平运行电机机；3-垂直升降电机；4-货架；5-列定位片；6-层定位片；7-键盘；8-台板；9-电机驱动板；10-信号转接板；11-直流稳压电源；12-空气开关
立体仓库库位示意图如图2所示，三维结构示意图如图4所示。
该设备可以完成从缓冲区到库位的自动存货和从库位到缓冲区的自动取货过程。
图2立体仓库库位示意图
1.1.2输入检测单元
叉车平台在水平方向移动时的定位是依靠列定位光电传感器实现的。
两端行程开关的常闭触点串入水平移动直流电机主回路。
当由于程序设计问题出现电机走到两端极限位置时，行程开关常闭触点将强迫电机主回路断电，实现水平移动直流电机的堵转保护。
叉车平台在垂直方向移动时的定位是依靠行定位光电传感器实现的。
两端行程开关的常闭触点也串入垂直移动直流电机主回路，同样实现了垂直移动直流电机的堵转保护。
该设备共有6个行程开关和2个光电传感器作为控制器的输入信号。
图3.叉车机构三维结构示意图
1.2行定位、列定位原理
1.2.1列定位
如图3所示，S6为列定位对射式光电传感器。
列定位片顺序安装于叉车运行轨道前端，共3只。
当S6位于两个列定位片之间时，对射式光电传感器导通，对应输入信号为逻辑0；当S6运行到列定位片位置时，列定位片阻挡了对射光线，对应输入信号为逻辑1。
叉车平台运行时的列定位，由光电传感器检测到列定位片的开始沿（上升沿）或结束沿（下降沿）来实现。
如图4所示。
图4.列定位示意图
1.2.2层定位
S7为层定位对射式光电传感器,其工作原理与列定位相似。
每只层定位片有两只遮光片；分别为上遮光片和下遮光片。
如图5所示。
图5.层定位片结构示意图
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→然后进叉→进叉到位后→降至下遮光片（此时料盘应已放在库架上）→出叉。
2．如果要取料，其过程如下：
升叉至下遮光片→然后进叉→进叉到位后→升至上遮光片（此时料盘应已插上叉子）→出叉。
2硬件电路设计
2.1本设计的电气原理图
2.1.1输入接口电路板
输入接口电路板原理图如图6所示，其功能是将设备上行程开关的开关状态和光电传感器的信号转换为统一的电平信号（逻辑1：
24VDC；逻辑0：
0VDC）。
板上设有光电隔离电路，将内外电源隔离，以保护设备安全。
图6.输入接口电路板电气原理图
2.1.2输出接口电路板
输出接口（如图7所示）由两块电路板构成：
驱动电路板和输出接口电路板。
它们的功能是将PLC输出的控制信号用于驱动继电器动作，从而控制电动机正向或反向运行。
输出接口电路板上也设有光电隔离电路，可将内外电源隔离。
图7、驱动电路板电气原理图
图7为驱动电路板电气原理图，继电器A吸合、B释放，对应的电机正转；
继电器A释放、B吸合，对应的电机反转；继电器A、B同时释放，电机停止运行；不允许二者都吸合。
右图为输出接口电路板电气原理图，当PLC输出的某路控制信号有效时，对应的输出信号有效，从而可以使得对应的继电器吸合。
图8、输出接口电路板电路电气原理图
2.2I/O分配表
1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
I0.0
2
叉车平台右限位
I0.1
3
叉车平台下限位
I0.2
4
叉车平台上限位
I0.3
5
叉子退回限位
I0.4
6
叉子伸出限位
I0.5
7
叉车层定位光电传感器
I0.6
8
叉车列定位光电传感器
I0.7
9
出库
I1.0
10
入库
I1.1
11
启动
I1.2
12
复位
I1.3
2表3.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
Q0.0
2
叉车平台右行
Q0.1
3
叉车平台下行
Q0.2
4
叉车平台上行
Q0.3
5
叉子缩回
Q0.4
6
叉子伸出
Q0.5
3软件设计
3.1总流程图
3.2顺序控制流程图
4程序调试
4.1调试设备
1、安装有s7-200的PC;
2、s7-200PLC及开关、电源等外围电路;
3、立体仓库微缩模型;
4.2遇到的问题与解决方法
1.程序下载编译时出现错误
根据下面错误提示，找到错误发生的地方，对错的地方进行检查，不懂的查阅资料或向老师请教。
2.程序在执行的时候出现混乱现象
先把程序下载到S7—200中，然后在S7—200PLC的输入、输出按钮上进行操作，然后观察输入按钮键按下的时候输出Q指示灯的显示，根据输出Q指示灯来判断那个步骤出现了错误以及错误的地方，最后再在程序中进行修改，反反复复，直到实现功能。
5心得体会
经过这次的课程设计让我更加熟练了掌握了PLC和触摸屏的应用，和对立体仓库的认识，在模型建立的过程中，学到了很多，加强了实践环节的能力，同时由于硬件的局限性使模型跟实际的相比较还欠缺一些功能，在这些模型的基础上进行了最大的功能开发，此模型的优点是手动、自动、点动功能的实现比较简单易用，稳定性也较好，是一些比较实用的功能，加上触摸屏作为上位机界面的控制，减少了环境恶劣的影响，并且是操作更加的方便快捷。
缺点也存在，在功能的实现上由于硬件的欠缺上跟实际工厂中用到的立体仓库缺少了物品的存储记录，对物品进行编码处理入库分类编号，这需要加一些必要的扫描仪之类的部件，对于叉车的控制需要应用变频器对电机进行控制实现叉车取送的速度控制。
编程确实是一件不容易的事，不止要考虑周到，而且更重要的是认真，每一个细节的过失都会使程序不能正常工作甚至造成堵转而烧毁电机。
而且对于一些不正常的动作我们还要细心耐心从程序中发现问题，因为程序很庞大而且指令之前有联系，所以发现并解决每个问题都不是一件简单的事情。
附录1参考文献
[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术（第3版）.北京：
北京航空航天大学出版社，2013
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