專業(yè)綜合設(shè)計與實踐現(xiàn)代物流模擬系統(tǒng)（倉儲單元）

1、專業(yè)綜合設(shè)計與實踐 題 目：現(xiàn)代物流模擬系統(tǒng)設(shè)計班 級： 姓 名： 學 號： 指導老師 ：日 期： 2011年3月常州工學院電子信息與電氣工程學院任務(wù)書二級學院： 電子信息與電氣工程學院 專業(yè)： 電氣自動化 班級： 學生姓名指導教師職稱副教授課題名稱現(xiàn)代物流模擬系統(tǒng)設(shè)計與實踐課 題 工 作 內(nèi) 容一、.根據(jù)指導書的要求完成所選模塊電氣原理圖的測繪與設(shè)計：a) 主回路電路圖b) plc的接線圖c) 模塊中各類電機的驅(qū)動電路圖d) 閥門的控制電路圖二、根據(jù)測繪與設(shè)計給出plc輸入輸出分配表。三、編制模塊的plc梯形圖，并連機調(diào)試。四、撰寫報告書。五、考核（注：現(xiàn)代物流模擬系統(tǒng)分為四個模塊，每個學生

2、根據(jù)任務(wù)分配，選擇其中一個模塊，在二周內(nèi)完成上述內(nèi)容。四個模塊的名稱如下，請在所選模塊的方框內(nèi)打。）1裝配單元 2緩沖單元 3堆垛單元 4倉儲單元 指標（目標）要求1、 設(shè)計的控制程序能達到控制要求并上機調(diào)試通過。2、圖紙符合規(guī)范。 進程安排第1天：布置任務(wù)，熟悉課題及系統(tǒng)。第23天：電氣原理與測繪設(shè)計。第4天：繪制各類電氣原理圖 。第57天：plc梯形圖的設(shè)計。第89天：調(diào)試。第10天：撰寫報告、考核。主要參考文獻可編程序控制器應用技術(shù)李建興 機械工業(yè)出版社電氣控制與可編程控制技術(shù)史國生 化學工業(yè)出版社可編程控制器應用技術(shù)實訓指導李俊秀 化工工業(yè)出版社地點1院士樓2院機房起止日期2011.2

3、.212011.3.5 指導教師：史建平 2011 年 3 月 1 日目 錄一、課題介紹4二、控制要求4三、系統(tǒng)工作原理51、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)52、倉儲單元主要功能53、倉儲站的組成和工作原理5四、控制方案及硬件選擇61、plc 控制流程圖62、plc的i/o地址表73、plc外部接線圖84、實習工作方案選擇95、倉儲單元設(shè)計方案結(jié)構(gòu)圖及技術(shù)路線106、硬件選擇11五、聯(lián)機調(diào)試14六、設(shè)計心得15七、參考文獻15八、附錄16附錄1：電氣原理圖（控制電路）16附錄2：plc程序17現(xiàn)代物流模擬系統(tǒng)倉儲單元一、課題介紹物流行業(yè)的飛速發(fā)展對物流領(lǐng)域中的自動化控制技術(shù)提出了新的要求。近年來國內(nèi)外發(fā)展迅速并得到

4、越來越廣泛應用的一種新型倉儲方式是自動化立體倉儲。能按照編制的入庫單，將物件進行裝配入庫。實現(xiàn)倉儲控制任務(wù)的方案較多，如繼電器控制、單片機控制、plc控制等。由于可編程控制器plc具有的高可靠性、高擴展性，逐漸成為自動化立體倉儲控制中的首選，應用越來越多?，F(xiàn)在物流生產(chǎn)線模擬系統(tǒng)實現(xiàn)儲運的自動化，主要運用plc控制技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、氣動技術(shù)、電機驅(qū)動技術(shù)、機械結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)安裝調(diào)試技術(shù)、電氣技術(shù)基本技能及故障檢測技術(shù)技能及系統(tǒng)日常維護技術(shù)。現(xiàn)代物流是運輸技術(shù)革新與先進信息技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它主要是指加工半成品通過裝配、堆垛、倉儲放入到倉庫中的過程。其控制系統(tǒng)有位置控制(步進電機)與順序步進動作要求

5、,采用plc作為控制器實現(xiàn)控制順序步進控制；而位置檢測，采用傳感器和行程開關(guān)來實現(xiàn)；利用機電一體化技術(shù)實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)和電氣控制的結(jié)合。二、控制要求本次設(shè)計采用的現(xiàn)代物流模擬系統(tǒng)分為四個站：裝配站、緩沖站、堆垛站和倉儲站。該裝置應完成：1、貨物的自動供給；2、貨物的自動識別分揀；3、機械手搬運；4、自動裝配；5、貨物的自動加工操作等全過程。并具有貨物的1、自動入庫、出庫；2、移庫；3、緩存；4、倉儲；5、檢驗；6、加工；7、分類等功能，同時對系統(tǒng)的運行過程實行全程動作狀態(tài)監(jiān)控及數(shù)據(jù)監(jiān)控，能完成上位管理操作過程。此次我著重介紹倉儲單元的傳送部分，如下圖1所示： 圖2.1 倉儲單元傳送圖三、系統(tǒng)工作原

6、理1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)共有裝配、緩沖、堆垛和倉儲四個單元組成，各單元根據(jù)其動作要求完成相應的動作。我們小組本次專業(yè)設(shè)計主要是針對倉儲單元。1） 裝配單元裝配單元主要由可編程控制器，井式供料機，傳送帶，轉(zhuǎn)盤輸送帶，氣動機械手裝配機，步進電機控制的機械手搬運機等組成。2） 緩沖單元緩沖單元主要由可編程控制單元，帶式傳送機，斗式緩沖庫，氣動裝料，移貨裝置，貨物檢測傳感器等組成。3） 堆垛單元堆垛單元主要由可編程控制單元，帶式傳送機，鏈式傳送機等組成。4） 倉儲單元倉儲單元主要是由可編程控制單元和單元貨格式倉庫組成。單元貨格式倉庫由高層貨架、具有位置控制的巷道起重機、接收貨物載貨臺等組成。巷道起重機由運

7、行機構(gòu)、起升機構(gòu)、貨物托盤機構(gòu)組成。2、倉儲單元主要功能倉儲單元主要完成貨物的自動倉儲。貨物由堆垛單元輸送到接收貨物載貨臺后，直流電機m11啟動,正轉(zhuǎn)90度后停止, 巷道起重機m13起動到位,直流電機m12啟動正轉(zhuǎn),將貨物推至貨物托盤機構(gòu),確認貨物推放到位后,m11,m12反轉(zhuǎn)回到原位判斷a號貨架是否有空位,沒有的話再判斷b貨架是否有空位,步進電機啟動,巷道起重機移至空位處,貨物托盤機構(gòu)存貨,貨物存入倉庫后,貨物托盤機構(gòu)回道原位,巷道起重機回去貨位。其傳送過程框圖如圖2所示： 圖3.1 傳送過程框圖3、倉儲站的組成和工作原理a、倉儲站組成：載貨臺、貨物托盤結(jié)構(gòu)、高層貨架。 1）載貨臺：主要由二

8、個直流電機和三個接近開關(guān)組成。一個電機用來鏈式傳送，一個用來進行0度到90度轉(zhuǎn)動。 2）貨物托盤結(jié)構(gòu)：主要由一個步進電機、一個伺服電機、一個直流電機和5個接近開關(guān)組成。步進電機用來對巷道起重機上下控制，伺服電機用來對巷道起重機左右控制，直流電機用來對托盤前后控制。 3）高層貨架：由行程開關(guān)等組成。行程開關(guān)用來指示次位置是否有貨物堆放。b、倉儲站的工作原理：在初始狀態(tài)接受貨物載物臺位于初始位置（0），鏈式傳送帶把貨物從堆垛單元傳到載物臺后，載物臺的接近開關(guān)發(fā)出信號，plc接收到信號且驅(qū)動中間繼電器使載物臺旋轉(zhuǎn)90（有一接近開關(guān)檢測角度是否到位），同時托盤前移，靠近載物臺，貨物轉(zhuǎn)移到起重機的托盤上

9、。高層貨架上的行程開關(guān)給plc一個信號，plc驅(qū)動起重機向貨架方向移動，并將貨物存儲在高層貨架的空閑位置上。四、控制方案及硬件選擇 1、plc 控制流程圖 圖4.1 plc控制流程圖2、plc的i/o地址表輸入點功能輸出點功能x00a庫傳感器1y00m11正轉(zhuǎn)x01a庫傳感器2y01m11反轉(zhuǎn)x02a庫傳感器3y02m12正轉(zhuǎn)x03a庫傳感器4y03m12反轉(zhuǎn)x04a庫傳感器5y04m13正轉(zhuǎn)x05a庫傳感器6y05m13反轉(zhuǎn)x06a庫傳感器7y06cstart燈亮x07a庫傳感器8y07fhold燈亮x10b庫傳感器1y10xdin6x11b庫傳感器2y11驅(qū)動上電x12b庫傳感器3y12x

10、din1x13b庫傳感器4y13xdin2x14b庫傳感器5y14xdin3x15進庫0y15xdin4x16進庫90y16xdin5x17進庫到位y17xdin7x20托盤向前到位y20reset燈x21托盤回位y21xref燈x22托盤向后到位y22zref燈x23start按鈕y23托盤前位燈x24hold按鈕y24托盤后位燈x25jog/autoy25取貨燈x26resety26進庫燈x30x回零按鈕x34接收按鈕x31z回零按鈕x35倉儲按鈕x32托盤前按鈕x36x回零完成x33托盤后按鈕x37x到位3、plc外部接線圖1）輸出指示燈的設(shè)計本次設(shè)計中“開始”“復位”“保持”等手動按鈕

11、中都需用到指示燈，下圖為倉儲單元指示燈的連接電路圖。當系統(tǒng)啟動后，x軸回零燈和z軸回零燈亮，顯示巷道起重機在初始位置。按下“開始”按鈕，托盤從載貨臺接收到貨物，托盤前位燈亮，然后托盤后移，托盤后位燈亮。 圖4.3.1 倉儲單元指示燈連接2）電源電路圖4.3.2 電源電路 3)plc輸出設(shè)計圖4.3.3 中間繼電器和plc的接線圖4.3.4 操作面板指示燈的plc接線4、實習工作方案選擇 圖4.4 存儲單元控制面板圖（1）倉儲單元電源控制區(qū)域（power）off：急停按鈕，可切斷倉儲單元電源；on：倉儲單元上電。（2）倉儲單元自動操作區(qū)reset：復位按鈕；stare：自動運行開始；hold：進

12、給保持。（3）倉儲單元功能選擇旋鈕（mode）功能選擇旋鈕可選擇自動（auto）或手動（jog）。（4）倉儲單元手動操作區(qū)域（jog start）x回零：首次開機必須執(zhí)行該操作，使巷道起重機回零；z回零：首次開機，必須執(zhí)行該操作，使貨物托盤回零；托盤前：托盤向前運動；托盤后：托盤向后運動；接受：當滿足接受條件時（如：接受貨物載貨臺上有貨等），每按一下完成貨物托盤從接受貨物載貨臺上獲取動作的一步（共7步）；倉儲：將貨物送至高層貨架堆放。5、倉儲單元設(shè)計方案結(jié)構(gòu)圖及技術(shù)路線 1.倉儲單元設(shè)計方案結(jié)構(gòu)圖 圖4.5.1 倉儲單元設(shè)計方案結(jié)構(gòu)圖2.物流系統(tǒng)技術(shù)路線物流系統(tǒng)主要是以plc可編程控制器的的編

13、程為核心配合傳感器檢測技術(shù)、電機驅(qū)動技術(shù)、機械結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)安裝調(diào)試技術(shù)、電氣技術(shù)基本技能及故障檢測技術(shù)技能完成物件的倉儲功能。圖4.5.2 倉儲技術(shù)路線6、硬件選擇（1）行程開關(guān)行程開關(guān)是依靠產(chǎn)生機械運動的行程位置而動作的開關(guān)電器，利用它可以檢測機械的動作位置。行程很小的開關(guān)稱為微動開關(guān)。當外界撞塊壓下操作按鈕時，觸電閉合；撞塊離開時，觸點斷開。（2）步進電機步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進角）。通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速

14、度，從而達到調(diào)速的目的。（3）直流電機的選擇 直流電機是一種通過磁場耦合作用實現(xiàn)機械能與直流電能相互轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)式機械裝置。直流電機與交流電機相比，其主要特點是：1.調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)速；2.起動、控制和過載轉(zhuǎn)矩大；3.易于控制，控制裝置可靠性較高。 直流電機常應用與調(diào)速要求較高的工業(yè)應用場合： 1.大型可逆式軋鋼機、礦井卷揚機、大型車床、大型起重機； 2.電動車輛牽引、電力機車牽引； 3.挖掘機械、紡織機械。 直流電機工作原理：線圈中的電動勢及電流的方向是交變的，只是經(jīng)過電刷和換向片的整流作用，才使外電路得到方向不變的直流電。所以本次倉儲單元中的載貨托盤的轉(zhuǎn)動與接收貨物由兩個直流電機來完成

15、。選擇直流電機時，直流電機的參數(shù)要比計算出來的實際額定電流大一些，所以選擇直流電機型號為36zy02型直流電機額定電流為0.75a，其主要參數(shù)為：額定電壓：12v空載電流：0.28a額定電流：0.75a額定轉(zhuǎn)矩：5.0kgcm額定轉(zhuǎn)速：7580rpm直流調(diào)速器就是調(diào)節(jié)直流電動機速度的設(shè)備，上端和交流電源連接，下端和直流電動機連接，直流調(diào)速器將交流電轉(zhuǎn)化成兩路輸出直流電源，一路輸入給直流電機礪磁（定子），一路輸入給直流電機電樞（轉(zhuǎn)子），直流調(diào)速器通過控制電樞直流電壓來調(diào)節(jié)直流電動機轉(zhuǎn)速。同時直流電動機給調(diào)速器一個反饋電流，調(diào)速器根據(jù)反饋電流來判斷直流電機的轉(zhuǎn)速情況，必要時修正電樞電壓輸出，以此來

16、再次調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。直流電機的調(diào)速方案一般有下列3種方式：1、改變電樞電壓；（最常用的一種方案）2、改變激磁繞組電壓；3、改變電樞回路電阻。（4）傳感器的選型本系統(tǒng)在運行時，對于托盤進料機構(gòu)的運動、托盤的運動等等都要保證它們的運動距離和停止位置，這就需要由傳感器來檢測它們的位置。傳感器有光電傳感器、磁感應接近開關(guān)、溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器等，本次設(shè)計檢測的貨物是金屬材料，所以選用光電或者磁感應接近開關(guān)，接近開關(guān)是一種靠感受外部物體對其內(nèi)部震蕩器之影響而達到輸出轉(zhuǎn)換的傳感器。它可非接觸式感應，感應精度高，反應速度快，抗干擾性能好，環(huán)境適應能力強，防油，防水，使用壽命長。光電傳感器是光電

17、接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。磁感應接近開關(guān)是通過磁性感應物件來傳遞信號，主要為金屬，但在價格方面，光電傳感器比磁感應接近開關(guān)昂貴許多，因此本次畢業(yè)設(shè)計選擇磁感應接近開關(guān)來檢測。plc所接的傳感器的電壓應為24vdc，電流范圍為250ma以下，由于可編程控制器的輸入電流是由可編程控制器內(nèi)部的dc24v電流提供的。因此，利用外部電源驅(qū)動接近開關(guān)等傳感器時，該外部電源的電壓應是dc24v4v，傳感器的輸出晶體管應選npn開路集電極型。本次倉儲站設(shè)計中需用到的接近開關(guān)數(shù)為26個，所選擇的型號

18、為lj8a3-2-z/bx，主要參數(shù)為：工作電壓 ：1036vdc連續(xù)負載電流：200ma開關(guān)頻率：1000hz輸出指示燈顏色:紅色圖4.6.1 接近開關(guān)的plc部分連線圖（5）步進電機驅(qū)動驅(qū)動器只能在脈沖和方向控制方式；當輸入脈沖信號時，電機會按照初始的方向旋轉(zhuǎn)，（初始方向和電機的接線有關(guān)，互換兩向可以改變電機初始運行方向），當改變方向信號的電平時，電機就會按初始方向的反方向旋轉(zhuǎn)。 圖4.6.2 脈沖和方向控制方式當驅(qū)動器工作在脈沖和方向控制方式時，din控制信號輸入端口時方向信號的輸入端口，外加電平編號可以控制電機運轉(zhuǎn)方向，為保證可靠的響應，方向信號應至少先于脈沖信號至少50us建立。（6

19、）元器件的選擇元器件型號數(shù)量備注可編程控制器（plc）fx2n-64mr/mt1三菱plc驅(qū)動裝置fx2n-20gm1三菱空氣開關(guān)dz47-60 c158chint繼電器my4n8omron斷路器cjx1-92chint變壓器gbk3-10001220/45，220/30，5060hz步進電機驅(qū)動模塊kinco 2m530 micro1步進電機23m83414 mswol-352692巷道起重機運動直流減速電機vdc rpm1托盤前后運動直流電機jinyf 36zy1202c2接收貨物載物臺運動行程開關(guān)5a125vac 3a250vac13用于判斷倉庫有物觸點傳感器lj8a3-2-z/bx6用

20、于判斷托盤等到位接近開關(guān)lj12a3-4-2/bx2用于接收貨物載物臺運行到位五、聯(lián)機調(diào)試1、倉儲單元操作步驟（1）開機a、合上總電源開關(guān)qs1（在倉儲單元電柜右側(cè)）b、擰開操作面板急停按鈕c、按操作面板上的電源on 按鈕，倉儲單元啟動，并進入可工作狀態(tài)。（2）關(guān)機a、確認機床可動部分已停止運動；b按操作面板上的急停按鈕，關(guān)閉plc單元和驅(qū)動單元等；c、關(guān)閉總電源開關(guān)qs1。當倉儲單元開機后，即可進行受動操作，在無報警的情況下，通過面板轉(zhuǎn)換開關(guān)可使本單元處于自動操作模式。（3）回參考點a、首先應確保機床已正常起動；b、將操作方式置于手動方式下；c、將接收貨物載貨臺和貨物托盤機受動操作到安全位置；d、確保在回參考點時，各可移動部件不會產(chǎn)生碰撞；e、按下z回零按鈕，執(zhí)行z軸回零操作；f、z軸到達零點后，z回零按鈕指示燈亮；g、按下x回零按鈕，執(zhí)行x軸回零操作；h、x軸到達零點后，x回零按鈕指示燈亮。六、設(shè)計心得我在這次的物流模擬系統(tǒng)設(shè)計過程中受益匪淺。通過對自己大學所學的plc知識的回顧，并充分發(fā)揮對所學知識的理解