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基于PLC自动仓储控制系统设计

29
2020年4月19日
文档仅供参考

成绩：

课程设计报告

题 目 基于PLC自动仓储控制系统设计
所属课程 机电传动控制（含PLC）
所属学院 机械电子工程学院
专业班级 机械设计制造及其自动化 B1202
学 号
学生姓名 陆登宇
指导教师 赵业平

7月
目 录
一、课程设计任务书 2
二、总提设计 3
1、自动仓库运输车的运动流程 3
2、控制工艺要求 4
3、控制系统构成图 4
4、选择PLC 4
三、硬件系统设计 5
1、动机正反转接线图及中间继电器隔离电路图 5
2、PLC外部接线 5
四、软件系统设计 7
1、I/O地址分配表 7
2、控制系统流程图 8
3、系统梯形图 8
（1）系统启停 8
（2）仓库呼叫 9
（3）行程开关 11
（4）比较 12
（5）运输车右行 13
（6）运输车左行 13
（7）延时环节 14
4、指令语句表 14
五、程序调试及结果分析 20
1、程序调试 20
2、结果分析 20
六、总结 21
七、参考文献 22

一、课程设计任务书
课程设计题目：基于PLC自动仓储控制系统设计
课程设计时间：自 年 7月 6日起至 年 7 月 16日。
课程设计要求：
1.工作开始后，车停在某个仓库，若没有用车呼叫时，各仓库的指示灯亮，表示各仓库能够呼车。
2.若某仓库呼车(按本仓位的呼车按钮)时，则其各仓位的指示灯均灭，表示此后再呼车无效。
3.在停车位呼车则车不动，当呼车位号大于停车位号时,小车自动向高位行驶；当呼车位号小于停车位号时，小车自动向低位行驶。当小车到达呼车位时自动停车。
4.小车到达呼车位时停留30秒供该位使用，不应立即被其它工位呼走。

学生签字：

年 月 日

课程设计评阅意见
项目
创新设计能力评价
20%
综合设计能力评价
30%
报告规范性评价
30%
口试
20%
成绩

总成绩

评阅教师：

月 日

二、总提设计
自动仓库是货储的重要组成部分，它是在不直接进行工人处理的情况下能自动的存储和取出物品的系统。在仓库进货过程中，使用运输车设备将物品存入仓库。住计算机与PLC之间以及PLC之间的通信能够及时地汇总信息，仓库计算机及时记录订货和到货时间，显示库存量，计划人员能够方便作出供货决策，管理人员随时掌握货源及需求。
1、自动仓库运输车的运动流程

如图是自动仓库运输车运送物品，整个运输系统有6仓库，有一个运输车来实现各个仓库的运送关系，用1台可编程序控制器进行控制。在每个仓库设置一个呼叫开关，而且在对应停车位置上设置一个限位开关，并分配给相应的输入地址，途中的编号是各停车位置的编号。在每个仓库上均设有一个指示灯来显示运输状态。运输车能够做前进即正转，后退即反转运动，以实现各个仓库之间的运输，系统设有用于起动和停车的按钮，这些都为PLC的输入元件。运输车用一台电动机托运，电动机正转和反转各需要一个接触器，是PLC的输出执行元件。运输车运行的操作方法是当1-6号仓库任一个发出呼叫信号时运输车运行到该仓库然后停止，执行操作。
2、控制工艺要求
①工作开始后，车停在某一个仓库，若没有用车呼叫时，系统工作指示灯亮，表示各仓库能够呼车。
②若某仓库呼车即按了呼车键时，指示灯亮，其余指示灯不亮，表示此后再呼车无效。
③在停车位呼车则车不动，当呼车位号大于停车位号时，小车自动向高位行驶，当呼车位号小于停车位号时，小车自动向低位行驶。当小车到达呼车位时自动停车。
④小车到达呼车位时停留30秒供该位使用，不应立即被其它工位呼走。
3、控制系统构成图

4、选择PLC
根据控制系统的要求，本自动仓库控制系统共有14个输入量。9个输出量，应该选用西门子公司S7-200的CPU226整体式PLC。

三、硬件系统设计
1、动机正反转接线图及中间继电器隔离电路图
经过两个继电器实现电机的反转。右图为直流继电器隔离电路图。直流继电器是自动控制电路中起控制与隔离作用。

由于电动机正反转信号为220v电压，那么PLC输入模块必须要选择额定电压为220v的输入模块。实际应用中，如果控制电动机正反转信号的交流接触器直接接在PLC侧，其工作产生的信号将会对PLC产生干扰，当电流过大，很容易烧坏输入模块。因此在电路中加上直流续电器隔离。这样电动机正反转的输入信号不是直接接入PLC输出模块，而是经过直流继电器KA1，KA2进行隔离，由直流继电器接触点送出一个24v信号到PLC输入模块，巧妙利用中间继电器的隔离作用，保护PLC数入模块不被烧坏，延长PLC输入模块使用寿命。
2、PLC外部接线
运输车由一台电动机拖动，电机正转，小车向右，反之向左行。小车控制系统的输入，输出设备与PLC的IO端对应的外部接线：

四、软件系统设计
1、I/O地址分配表
启动按钮开关，停止按钮开关，6个呼叫按钮开关，6个行程开关一共14个输入点。控制系统的外部设备有7个指示灯和控制运输车运动的电机一个，电机有正转和反转两个状态，分别都应正转继电器KM1和反转继电器KM2，因此输出点有9个。
PLC的输入/输出地址 对应的外部设备
I0.0 启动按钮开关
I1.0 停止按钮开关
I0.1 1号仓库呼叫按钮开关
I0.2 2号仓库呼叫按钮开关
I0.3 3号仓库呼叫按钮开关
I0.4 4号仓库呼叫按钮开关
I0.5 5号仓库呼叫按钮开关
I0.6 6号仓库呼叫按钮开关
I1.1 1号仓库行程开关
I1.2 2号仓库行程开关
I1.3 3号仓库行程开关
I1.4 4号仓库行程开关
I1.5 5号仓库行程开关
I1.6 6号仓库行程开关
Q0.0 电动机正转（右行）
Q0.7 电动机反转（左行）
Q0.1 1号仓库呼叫指示灯
Q0.2 2号仓库呼叫指示灯
Q0.3 3号仓库呼叫指示灯
Q0.4 4号仓库呼叫指示灯
Q0.5 5号仓库呼叫指示灯
Q0.6 6号仓库呼叫指示灯
Q1.0 系统上电指示灯

2、控制系统流程图

3、系统梯形图
（1）系统启停
按一下启动按钮，I0.0得电时，M0.0得电并保持，Q0.0指示灯亮，表示系统处于待命状态。

（2）仓库呼叫
6个仓库分别用数字1~6表示，当1号仓库按一下按钮呼叫时，I0.1得电，M0.1置位，而且将数字1传入变量储存器VB0，为后续比较环节做好准备。其中M0.2，M0.4，M0.5，M0.6是实现自锁功能，即当1号仓库呼叫时2~6号仓库呼叫无效。2~6号呼叫时以此类推。

（3）行程开关
6个行程开关数字1~6表示。当小车到达1号时，I1.1得电，将数字1传入变量存储器VB1，为后续比较环节做好准备。到达2~6号仓库时以此类推。

（4）比较
按一下启动按钮和呼叫按钮之后，本环节开始对变量存储器VB0和变量存储器VB1中数值进行比较，当呼叫仓库号码大于运输车所在的仓库位置号码时，M1.0得电，小于时M1.1，等于时M1.2得电。

（5）运输车右行
M1.0得电时，Q0.0得电，电机正转，运输车右行

（6）运输车左行
M1.1得电，Q1.0得电，电机反转，运输车右行

（7）延时环节
M1.2得电时，延时继电器得电，30S之后T37得电辅助继电器M0.0，M0.2，M0.3，M0.4，M0.5，M0.6复位。保证小车到达呼车位时停留30S供该位使用，不应立即被其它工位呼走。

4、指令语句表

五、程序调试及结果分析
1、程序调试
按照PLC的I/O端对应的外接线图连接硬件电路，检查无误后实验装置上电。

打开SIEMNS S7-200PLCz编程软件，输入程序。经编译检查无误后，下载该程序到编程软件中，然后执行该程序。

程序调试：
按一下I0.0，系统工作指示灯Q1.0亮，表明各仓库均能够呼叫，先对系统进行初始或，使得运输车位于一号仓库，按一下I0.2时二号仓库呼叫，Q0.2（二号仓库呼叫指示灯）和Q0.0（电机正转）均亮，此时由于呼叫仓库号码大于停车号码，因此电机正转，运输车向二号仓库运行，到达二号仓库时其行程开关被按下（手动代替）Q0.0立即熄灭，表示电机停转，由于此时呼叫仓库号码等于停车号码，得电延时定时器得电，延时30S，30S内其它仓库呼叫无效，之后Q0.2熄灭，表明仓库此时能够呼叫。

按一下I0.1一号仓库呼叫，Q0.1（一号仓库呼叫）和Q0.7（电机反转）均亮，此时由于呼叫仓库号码小于停车号码，因此电动机反转，运输车向一号仓库运行，到达一号仓库时其行程开关被按下（手动代替）Q0.7立即熄灭，表示电机停转，由于此时呼叫仓库号码等于停车号码，得电延时定时器得电，延时30S（供仓库操作使用，此30S内其它仓库呼叫无效）之后Q0.2熄灭，表明其余仓库此时能够呼叫。
其余仓库呼叫均能够实现控制要求。
2、结果分析
自动仓库控制程序基本实现了所需求的控制功能，可是系统上电后无法判断运输车位于哪一个仓库以及小车出故障之后无法判断其具体位置，有待于经一部改进。

六、总结
设计小结：在实际运用过程中，为了便于智能化，无人化，远程化的操作，该自动仓库控制器还应该联网，让多台控制器组成局域网，构成一套网路系统，便于通讯和控制操作。苦修改程序设计中的一些参数，此控制系统能在很多不同的场合使用。
个人小结：经过一周多的奋斗，课程设计终于完成了，经过对自动仓库控制系统的设计和实验让我从中学到了很多知识，希望这些知识能够在今后得到应用。最后要感谢赵老师教导和老师的辛苦教学。

七、参考文献

[1]吴中俊，黄永红.可编程序控制器原理及应用（第2版）机械工业出版社，
[2]邓兴钟等.机电传动控制（第四版）华中科技大学出版社，
[3]戴冠秀。PLC在运料小车自动控制系统中的应用[J]。
[4]胡学林。可编程控制应用技术[M]
[5]中国自动化网。浅谈中间继电器的隔离作用。