堆垛机PLC说明书

1、. . . . 学 号：07014101342009 2010 学年第 二 学期大学机电传动与控制课程作业题 目：基于PLC巷道堆垛机 定位控制系统 专 业：机械工程学院物流工程专业班 级：物流工程071班姓 名： 晓春 指导教师： 莫以为 成 绩：2010年7月1日摘要现代社会物流概念已经备广泛接受，仓储作为物流活动的一个重要环节正在不断向自动化发展。计算机自控技术的飞速发展，为现代企业的物流管理提供了重要的技术支持。仓储技术的发展决定了仓储活动的效率，因此自动化仓储技术被广泛应用。自动化立体仓库就是自控技术在物流管理上的一个很好的应用。自动化立体仓库不仅具有节省用地、减轻劳动强度、提高物流

2、效率、降低储运损耗、减少流动资金积压等功能，而且在沟通物流信息、衔接产需、保证生产均衡、合理利用资源、进行科学储备与生产经营决策等方面发挥着独特的作用，使人们真正享受到现代计算机技术应用于企业物流管理的益处。本文主要针对自动化立体仓库的必备设备巷道堆垛机的自动取货控制系统进行定位设计。首先选择堆垛机的驱动电机，然后针对系统需要选择调节速度的变频器，接着确定堆垛机的寻址方式再选用PLC，最后是控制电路的设计，包括堆垛机步序确定、绘制梯形图与步序指令编写。关键字：堆垛机 认址 变频 PLC28 / 28目录第一章巷道式堆垛机概述41.1 巷道式堆垛机41.2 堆垛机系统分析4第二章驱动电机的选择5

3、2.1 堆垛机电机特点52.2 堆垛机水平运行机构电机选择62.3 起升机构电机选择62.4 货叉驱动电机的选择7第三章变频器的选择83.1 变频器简介83.2 水平运行机构变频器的选择103.3 提升机构变频器的选择10第四章认址方式的选择114.1 光电传感器原理114.2认址方式选择12第五章输入输出与元器件确定155.1输入输出点确定155.2元器件选择16第六章 PLC的选用176.1 PLC的选用176.2 PLC的I/O点分配18第七章堆垛机取货PLC控制197.1堆垛机出库动作顺序197.2堆垛机运行分析197.3 PLC接线217.4 PLC控制的实现22总结28参考文献28

4、第一章 巷道式堆垛机概述1.1 巷道式堆垛机1.1.1巷道式堆垛机简述巷道式堆垛机是现代自动化立体仓库的主要设备之一，主要用来进行出、入库作业。自动化立体仓库在机场码头、造纸、设备维修、轮胎制造、制药、啤酒厂等几乎所有行业（只要需要仓储）,有着十分广泛的应用。随着社会对仓储效率要求的提高，巷道式堆垛机控制系统的工作效率、可靠性与稳定性在自动化立体仓库中起着至关重要的作用。1.1.2巷道式堆垛机的技术现状衡量巷道式堆垛机性能的指标主要有：运行速度、提升速度、货叉速度、平稳性、认址精度等。目前国产的堆垛机提升重量从几十斤到几顿不等，运行速度达到160m/min,提升速度在0-80m/min,货叉速

5、度一直保持在0-30m/min，认址采用光电探测，精度不足，认址错误率高。1.2 堆垛机系统分析1.2.1堆垛机水平运行分析堆垛机的水平行走机构由电机、减速器、车轮组、缓冲器等组成。布置形式包括卧式减速器和套装式减速器。堆垛机水平行走机构主要完成列寻址，即在立库中将货物运到指定的列。堆垛机启动之后，堆垛机的水平行走机构经过变频器加速，到达一定的列数之后速度稳定，在到达指定列之前减速，直到在指定列停止。列数的计算是通过采取恰当的认址方式实现的。1.2.2堆垛机的起升机构运行分析堆垛机的起升机构由电动机、制动器、减速机、卷筒或链轮以与柔性件组成，常用的柔性件有钢丝绳和起重链等。起升机构的工作速度一

6、般在12m/min_30m/min,最高可达48m/min。不管选用多大的工作速度，都备有低速档，主要用于平稳停准和取放货物时的“微升降”作业。在堆垛机的起重、行走和伸叉(叉取货物)三种驱动中，起重的功率最大。1.2.3货叉运行分析货叉是直接放置货物的装置，货叉安装在载货台上，与载货台分开，可以向堆垛机两侧伸缩。货叉的运行准确度对货物的存取至关重要，因为货叉运行时候一旦出现差错很容易造成货物损害。货叉在存货时到达货位，经过抬叉、伸叉、放叉、收叉四个动作，取货时经过伸叉、抬叉、收叉、放叉。一般在存取货物时，由于货位的宽度不大，所以按给定速度匀速运动。根据以上分析，对堆垛机运行的控制采用闭环控制系

7、统。系统由电动机提供动力驱动，由变频器进行无级调速，光电认址方式进行位置定位跟速度反馈，其系统原理图如图1-1所示：图1-1 堆垛机闭环控制系统根据图所示，系统的设计首先需要选择电动机、变频器、认址方式，因此下面将分析电动机的选择，变频器选择，认址方式选择。第二章 驱动电机的选择2.1 堆垛机电机特点在堆垛机运行过程中，牵引电动机需频繁的起动、制动、正转、反转，而且负荷变化大，经常工作在重点短时状态、电动状态、制动状态下，对电机要求较高。根据工作性质，牵引电动机应该有以下特点:（l）能频繁的制动和起动。（2）起动电流较小。（3）要有发电制动的特性，能由电动机本身的性质来控制牵引系统在满载下行和

8、空载上行时的速度。（4）要有较硬的机械特性，不会因起升装置载重的变化而引起提升速度的过大变化。（5）电动机运转平稳，工作可靠，运行噪声低。2.2 堆垛机水平运行机构电机选择堆垛机的水平运行机构运行速度根据需要分为三个档。一档速度是最高运行速度150m/min，主要用于对离堆垛机原位较远的货位进行货物存储，因为货位较远时为了缩短作业效率往往采取提高速度的方法；二档速度60m/min,主要用于中远距离货位的存取货物。当货位距离较近时，堆垛运行速度高的话难以控制定位精度，所以三档速度是当货物即将到达货架时为了提高存取精度而减速，该档速度为30 m/min，加速度是0.6m/s,减速度是0.5m/s。

9、根据给出的堆垛机的速度和堆垛机载货重量分析堆垛机运行所需功率。水平运行机构电机的功率P=，其中Wr=Q（u，现进行参数设置：Q为堆垛机总重，设为1500kg；u为运行摩擦系数，设为0.3；d为走行轮轴直径，设为50mm；f为滚动摩擦系数，设为0.1；r为车轮半径，设为50mm；1为运行效率，设为0.9；v1为运行机构的最大速度，为150m/min。代入公式计算为Wr=Q（u=1500*（=228P=电机的基准负载持续率FC为40%，电机的工作方式为S3断续周期工作制，根据水平行走机构所需功率选择YZR160L-6型电机。由表可知，电动机的工作电压是380V，额定功率是11KW，额定转速是945

10、r/min，电动机的额定转矩TN=9.55*PN/nN=9.55*11000/945N.m=111.16 N.m。表2-1 水平行走驱动电机属性工作方式基准负载持续率电机型号工作电压额定功率额定转速断续周期工作S340%YZR160L-6380V11KW945r/min2.3 起升机构电机选择与水平运行一样，堆垛机起升机构运行速度也需要分为三档。一档速度60m/min,二档速度30m/min，三档速度18 m/min，加速度0.5m/s2。起升机构运行时最大的功率为P=，现进行参数设置：w堆垛机重量，为1500kg；g为载货台载货重量1000kg；v2为最高档速度60m/min；2为运行效率0

11、.95代入公式计算得P=kw起重机械驱动电机的基准负载持续率FC为40%，电机的工作方式为S3断续周期工作制，根据起升机构运行所需功率YZR225M-6型电机。由表可知，电动机的工作电压是380V，额定功率是30KW，额定转速是962r/min，电动机的额定转矩TN=9.55*PN/nN=9.55*30000/962N.m=297.82 N.m。表2-2 垂直行走驱动电机属性工作方式基准负载持续率电机型号工作电压额定功率额定转速断续周期工作S340%YZR225M-6 380V30KW962r/min2.4 货叉驱动电机的选择货叉的伸缩距离较短，所以只设置一档速度，为24m/min。货叉伸缩功

12、率为P=，现进行参数设置。w为货叉可动部分重量70kg；g载货重量1000kg；v3速度24m/min；3为伸缩效率0.85。代入公式计算得P=kw根据功率要求所选电机为：表2-3 货叉驱动电机属性型号额定功率额定电流转速效率功率因数制动力矩YEJ160M-67.5kw17.0A970r/min86%0.78150N.M第三章变频器的选择3.1 变频器简介交流异步电机的转速，是其定子绕组上交流电源频率的函数。所以只要均匀地改变定子绕组的供电频率，就可以平稳地改变电机的同步转速。考虑到存堆垛机的结构与运动特点，采用变频调速。变频调速是通过变频器改变供电频率。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将

13、工频电源变换为另一频率的电能控制装置。它主要由两部分电路构成，一是主电路（整流模块、电解电容和逆变模块），二是控制电路（开关电源板、控制电路板）。CPU就安装在控制电路板上，变频器的操作软件烧录在CPU上，同一型号的变频器软件是固定的。变频器主要的控制方式分为U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式、矢量控制、直接转矩控制与电压空间矢量（SVPWM）控制方式。(1)U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的

14、影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。(2)矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值

15、和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。(3)直接转矩控制的基本原理是通过对磁链和转矩的直接控制来确定逆变器的开关状态，这样不需复杂的数学模型与中间变换环节，而能有效地控制转矩值，在0.50Hz时，有大于150200TN的起动转矩值，非常适用于重载、起重、电力牵引、大惯量、电梯等设备的拖动要求。(4)电压空间矢量（SVPWM）控制方式。它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的

16、影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。 表3-1 变频器控制方式比较控制方式U/F=C控制电压空间矢量控制矢量控制直接转矩控制反馈装置不带PG带PG或PID调节器不要不带PG带PG或PID调节器速比L1:401:601:1001:1001:10001:100起动转矩150%150%150%150%零转速时为150%零转速时为150%200%静态速度精度/%0.20.30.20.30.20.20.020.2适用场合一般风机、泵类等较高精度调速，控制一般工业上的调速或控制所有调速或控制伺服拖动、高精传动、转矩控

17、制负荷启动、起重负载转矩控制系统，恒转矩波动大负载堆垛机运行属于电力牵引与载重情形，故适合采用直接转矩控制方式。变频器的加减速曲线有两种，分别是直线和S线。堆垛机的速度变化较大，再加上堆垛机的重量较大、惯性大，因此在变换时就会产生噪声、振动、与起停冲击，所以我们必须采用S曲线，只要设定好高、中、低速的值，S曲线的斜率就自动形成。图3-1 变频器调速曲线3.2 水平运行机构变频器的选择根据电动机的额定功率选择与之相品配的变频器。水平运行的驱动电机额定功率是11kw，选择卓越世纪电气的变频器，型号为CIMR-F7B4011。其接线方式如图3-2所示：图3-2 水平行走变频器接线图其中，X1、X2、

18、X3为变频器的控制端子。Y0、Y1、Y4、Y5、Y6为PLC的输出端口。变频器FWD接PLCY0端口，REV接Y1，X1接Y4，X2接Y5，X3接Y6。表3-1 PLC输出与CIMR-F7B4011变频器输入关系表PLC端口变频器端口端口属性控制作用Y433FWD正传控制端口电机正转Y434REV反转控制端口电机反转Y444X1高速运动控制端口水平机构高速运行Y445X2中速运动控制端口水平机构中速运行Y446X3低速运动控制端口水平机构低速运行3.3 提升机构变频器的选择由于提升机构的驱动电机额定功率是30kw。选择卓越世纪电气的变频器，型号为CIMR-F7B4030。其接线方式如图所示图3

19、-3 垂直行走变频器接线图垂直升降方向变频器设置与水平方向一致。变频器FWD接PLCY0端口，REV接Y1，X1接Y4，X2接Y5，X3接Y6。表3-2 PLC输出与CIMR-F7B4030变频器输入关系表PLC端口变频器端口端口属性控制作用Y435FWD正传控制端口电机正转Y436REV反转控制端口电机反转Y446X1高速运动控制端口提升机构高速运行Y447X2中速运动控制端口提升机构中速运行Y448X3低速运动控制端口提升机构低速运行第四章认址方式的选择4.1 光电传感器原理光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器在一般情况下有三部分构成，分别为：发送器、接

20、收器、检测电路。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）、激光二极管与红外发射二极管。光束不间断的发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接受器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能虑出有效信号和应用该信号。光电传感器分为：槽型光电传感器、对射型光电传感器、反光板型光电开关、扩散反射型光电开关。光电传感器的系统组成原理如图4-1所示，其中数字地和模拟地不是同一地，其目的是将光源与接收器推进行电的隔离，光源与接收器可以一体也可以分开。图4-1 光电传感器系统组成原理4.2认址方式选择堆垛机进行货物存取前必须到

21、达指定货位。它到达与否的判断，在自动操作时必须自动进行。为此，每个货架上的每个货位必须具有堆垛机能识别的编码。巷道左右两排货架可以编为X1排、X2排。沿着堆垛机水平运行方向可编为Y0-Yn列，Y0列为巷道口的出入货台处。铅垂方向可以编为Z0-Zn，Z0层是最底层。采用直角坐标系（X、Y、Z）中的坐标（排、列、层），即可确定每一货格的位置，即货位号。由于X方向只有两排货架，即货叉只有两个运动方向，所以认址问题只需对列、层检测。先从走行认址来说，分为绝对认址和相对认址两种方式，绝对认址是指用n个光电开关的通、断2中状态组合形成一组n位的二进制编码，从而得到Y或Z的坐标。起升和运行机构分别用一组光电

22、开关和与每个地址编码对应的认址片组成的认址装置得到堆垛机的实际地址编码。如图所示：1.货架 2.认址片 3.光电开关 4.堆垛机下横梁图4-2 绝对认址示意图相对认址是利用光电开关在经过每一个货位的检测片时状态翻转产生电脉冲对地址编码进行加1或减1，产生现地址编码的一种方式。如图所示：1.光电开关 2.光电开关 3.认址片图4-3 相对认址示意图由于绝对认址制作成本较高，因此采用相对认址方式，但是相对认址货位的确认是以前一地址为基准，通过加1减1得到现地址，所以某处出现认址错误时此后的地址都将出错，因此这种方式可靠性低。为了解决可靠性低的问题，一般采用双重相对认址法。双重相对认址法是指利用两个

23、光电开关同时进行认址，通过两个光电开关的显示值相互校验， 当两个光电开关的显示值不同时则出错，运行停止。图4-4 光电开关4.2.1 列寻址在堆垛机行走轨道的地基附近相对于每列货格的适当位置安装一个固定的认址片，在堆垛机底部安装2个光电开关，随堆垛机一起在水平行走方向运动。光电开关每经过一个货格的认址片就发出一个信号到PLC，利用PLC 部计数器来实现列认址。堆垛机前进一格，计数器减1，堆垛机后退一格，计数器加1，从而达到列认址的目的。同时计数器的当前值还可以作为速度控制的依据。两个光电开关也分别做为堆垛机左右运动的检测依据。水平行走方向的认址片分布如下图：图4-4 堆垛机行走方向认址挡板分布

24、图图4-5 认址片与光电开关的相对位置图4.2.2层寻址在堆垛机的立柱上相对于货架每层的适当位置安装认址片，在升降台上安装光电开关随升降台一起上下运动，达到层认址目的，原理和方法与列认址一样，其层认址挡片分布如图4-6所示：图4-6堆垛机升降方向认址挡板分布图第五章 输入输出与元器件确定5.1输入输出点确定 输入输出点是根据堆垛机的运行来确定的。假设堆垛机只固定向一排货架寻址，那么在该排货架上沿列寻址，堆垛机沿着水平方向有加速、匀速、减速运动。在层寻址上，堆垛机沿着铅垂方向有加速、匀速、减速运动。在运动过程中需要有运动的上下或者前后限制来控制堆垛机的起停。输入输出点设置如下表：表5-1 输入输

25、出点输入部分（14）输出部分（17）I0.0RUN（系统总启动）Q0.0原位指示灯I0.1堆垛机行程前限Q0.1堆垛机前行I0.2堆垛机行程后限Q0.2堆垛机后行I0.3伸叉前限Q0.3升降台上升I0.4收叉后限Q0.4升降台下降I0.5堆垛机行程上限Q0.5伸叉I0.6堆垛机行程下限Q0.6抬货叉I0.7抬叉限位Q0.7降货叉I0.8降叉限位Q0.8收叉I0.9层寻址Q0.9停止前行I1.0列寻址Q1.0停止上升I1.1停机按钮Q1.1水平高速行走I1.2热继电器Q1.2水平中速行走I1.3COMQ1.3水平低速行走Q1.4高速提升Q1.5中速提升Q1.6低速提升系统的输入点为14个，输出点

26、为17个。5.2元器件选择在控制系统设计中，为了对各用电元件的控制，在主电路中串联有一个断路器作为控制柜的开关总闸，分别控制四个单极断路器，用于行走、升降电机主电路的通断控制，以与用于货叉电机和PLC供电电路的通断控制。表5-2 系统元器件名称代号符号个数规格型号备注PLCPLC1个FP-XC60R接触器KM16个CJ20-100线圈电压220V限流保护器FR2个JRS4-140365d整定电流80-104A熔断器FU10个RLS1-100额定电压380V额定电流50-100A指示灯HL1个AD16-22GLED显示，220V三相交流电机M1个YZR160L-6额定功率11KW三相交流电机M1

27、个YZR225M-6额定功率30KW三相交流电机M1个YEJ160M-6额定功率7.5KW行程开关ST8个LF-0124LB额定电压10-30VDC,DC型二线制常闭光电传感器4个RPI-1391透射式断路器1个DZ47-63 C63控制系统的主开关变频器1个CIMR-F7B4011适用电机11KW变频器1个CIMR-F7B4030适用电机30KW第六章 PLC的选用6.1 PLC的选用PLC是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称，是一种数字运算操作的电子系统，是为了有效的控制工业环境中的各种设备而专门设计的。它采用可以编制程序的存储器，用于存储

28、其部执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC机型选择的基本原则是，在功能满足 要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以与性能价格比的最优化机型。在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的 场合，建议选用整体式结构的PLC；其它情况则最好选用模块式结构的PLC。对于开关量控制以与以开关量控制为主、带少量模拟量 控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带A/D转换、A/D转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中 （如要实现PID运算、

29、闭环控制、通信联网等），可视控制规模与复杂程度来选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系 统以与整个工厂的自动化等。根据不同的应用对象，表6-1列出了PLC的几种功能选择。 表6-1 PLC功能选择序 号应用对象功 能 要 求应 用 场 合1替代继电器继电器触点输入/输出、逻 辑线圈、定时器、计数器替代传统使用的继电器，完 成条件控制和时序控制功能2数学运算四则数学运算、开方、对 数、函数计算、双倍精度的数学运算设定值控制、流量计 算；PID调节、定位控制和工程量单位换算3数据传送寄存器与数据表的相互传送 等数据库的生成、信息管理、 BAT-CH（批量）控制、

30、诊断和材料处理等4矩阵功能逻辑与、逻辑或、异或、比 较、置位（位修改）、移位和变反等这些功能通常按“位”操 作，一般用于设备诊断、状态监控、分类和报警处理等5高级功能表与块间的传送、校验和、 双倍精度运算、对数和反对数、平方根、PID调节等通信速度和方式、与上位计 算机的联网功能、调制解调器等6诊断功能PLC的诊断功能有诊断 和外诊断两种。诊断是PLC部各部件性能和功能的诊断，外诊断是中央处理机与I/O模块信息交换的诊断-7串行接口（RS- 232C）一般中型以上的PLC都提 供一个或一个以上串行标准接口（RS-232C），以例连接打印机、CRT、上位计算机或另一台PLC-8通信功能现在的PL

31、C能够支持多种 通信协议。比如现在比较流行的工业以太网等对通信有特殊要求的用户 在堆垛机定位控制系统属于控制功能要求较高的闭环控制系统，PLC主要要求有继电器触点输入/输出、定时器、计数器，移位、变反等功能。根据第5.1节计算的输入输出点选择PLC的型号。合理选用PLC的IO点的数量，是在满足控制要求的前提下力争使用的IO点最少，但必须留有一定的裕量，PLC总I/O数要比实际I/O有10%-15%的裕量，所以所需PLC总I/O数为14+17+（14+17）*（10%-15%）=36-37个。选择松下电工FP-X C60R型，其性能特点如下:1.充裕的程序容量达到32KB。通过超过小型PLC畴的

32、高程序容量32K步，随着将来设备的扩展，可对应围广泛的各种应用。当然，也可充分地确保注释区域。在进行程序检查时，为了更便于理解容，可以自由地输入注释；但是，在输入注解时不会占用程序容量。I/O注释100,000点，行间注释5,000行，注释注解5,000行，所有的注释与程序会被同时保存在FP-X。 2.指令处理速度0.32sec，可进行超高速扫描。由基本指令35%和应用指令65%（数据传输、四则运算）组合而成的程序5k步时。扫描参数1.9ms。 3.最大I/O点数300点。通过使用FP0扩展单元以与功能扩充插件，可提高至382点。表6-2 FP-X C60R型号PLC的性质型号电源规格I/O点

33、数程序容量可调电位器USB端口输入FP-X C60R100-240AC输入32点输出28点32K4点。6.2 PLC的I/O点分配根据前面确定的输入输出点，为PLC分配I/O点。如表6-2所示：表6-3 PLC I/O分配表PLC输入端地址输入PLC输入端地址输入X401I0.0启动Y432Q0.0原位指示灯X402I0.1堆垛机行程前限Y433Q0.1堆垛机前行X403I0.2堆垛机行程后限Y434Q0.2堆垛机后行X404I0.3伸叉前限Y435Q0.3升降台上升X405I0.4收叉后限Y436Q0.4升降台下降X406I0.5堆垛机行程上限Y437Q0.5伸叉X407I0.6堆垛机行程下

34、限Y438Q0.6抬货叉X408I0.7抬叉限位Y439Q0.7降货叉X409I0.8降叉限位Y440Q0.8收叉X410I0.9层寻址Y441Q0.9停止前行X411I1.0列寻址Y442Q1.0停止上升X412I1.1停机按钮Y443Q1.1水平高速行走X413I1.2热继电器Y444Q1.2水平中速行走X414I1.3COMY445Q1.3水平低速行走Y446Q1.4高速提升Y447Q1.5中速提升Y448Q1.6低速提升第七章 堆垛机取货PLC控制7.1堆垛机出库动作顺序堆垛机静止在原位，即坐标轴的原点，当堆垛机启动时即开始取货作业，堆垛机在取货过程中的大致动作顺序包括：(1)堆垛机空

35、车入库，行走到第9列、第4层货位； (2)左伸叉、抬叉将货物放置在货叉上，收叉，降叉将货物放置在载货台上； (3)堆垛机运动回到原位； (4)货叉抬起、伸叉、降叉将货物送出，收叉。 堆垛机的每一个动作之间都要预留有时间，以保证动作的安全的准确。7.2堆垛机运行分析堆垛机的水平运行三档速度分别为2.5m/s、1m/s、0.5m/s，加速度是0.6 m/s，减速度是0.5 m/s；垂直提升三档速度分别是1m/s、0.5m/s、0.3m/s，加减速度都是0.5m/s。由于第9列、第4层货位离堆垛机的原位比较近，所以在水平方向上的行走用中档速度跟低档速度控制，在垂直方向上采用低档速度控制。假设货位长度

36、是1.4m，高度是1.15m，那么第九列货位离原位的水平距离是1.4*9=12.6m，第四层货位离原位的垂直距离是1.15*4=4.6m。堆垛机水平速度由0 m/s加速到中档速度时间为t1=v1/a1=1/0.6=1.67s，加速过程的行走距离为S1=0.83m。以中档速度匀速行走9.33m，用时t2=9.33/1=9.33s。由中档速度减为低档速度0.5 m/s时用时t3=1s，行走距离S2=0.75m。以低档速度匀速行走1.69m，用时t4=3.38s。所以变频器调中速的时间保持1.67+9.33=11s，调低档速度的保持时间为1+3.38=4.38s，由于停止是由列寻址光电开关输入状态决

37、定的，所以调低速的时间不需要用定时器控制。 堆垛机在垂直方向上的运行时间要求与水平运行时间一样，都为11+4.38=15.38s。垂直方向的停止由层寻址的光电开关状态输入确定，也不必用定时器控制。根据以上分析得出堆垛机的出库动作顺序和PLC的执行元件如表7-1所示：表7-1 堆垛机的动作顺序工步动作名称转换主令执行元件YA1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA12YA13YA16HL0原位SQ2 SQ6-+1中速前行SB1+-+-低速前行SB1+-+-低速上升SB1-+-+-2伸叉T450-+-3抬叉SQ3T451-+-4收叉SQ7T452-+-5降叉SQ4T453-+-6回原位SQ

38、8 -+7抬叉SQ2SQ6T454-+-8左伸SQ7T455-+-9降叉SQ3T456-+-10收叉SQ8-+-7.3 PLC接线 根据PLC的I/O分配与堆垛机的动作分析，得出PLC的外部接线图如图7-1所示：图7-1 PLC接线图 如图所示，PLC的输入端X401接系统的启动开关SB1，X402X409分别接入前、后、伸、收、上、下、抬、降限位开关，层寻址光电开关接X410，列寻址接X411，停止按钮SB2接X412。输出端Y432接原位指示灯，Y433到Y448分别接的是前行运动、后行运动、垂直上升、下降、伸叉、抬叉、降叉、收叉、停止前行、停止上升、水平高速行驶、水平中速行驶、水平低速行

39、驶、垂直高速行驶、垂直中速行驶、垂直低速行驶继电器。其中Y443、Y444、Y445分别接水平行驶变频器的输入端，Y446、Y447、Y448分别接垂直升降变频器的输入端。7.4 PLC控制的实现根据堆垛机的动作顺序可以编写出PLC自动控制程序。 (1) 根据堆垛机动作顺序表知，堆垛机需要执行8个动作，着可以采用移位寄存器M100M117实现顺序控制。移位条件主要对各限位开关(SQ1SQ8)的状态检测来决定。(2) 为了使工作过程安全可靠，前行上升、伸叉、抬叉、降叉、回原位后再抬叉、伸叉、降叉这些动作之间要预留时间，分别用定时器T450、T451 T452、T453、T454、T455、T45

40、6、T457延时控制。(3)前行上升的输出继电器应考虑保持功能，采用具有保持功能的辅助继电器M202、M203。堆垛机自动控制程序如表7-2所示：表7-2 堆垛机自动控制程序步序指令数据步序指令数据1 LD X4032 AND X4073 ANI M1014 ANI M1025 ANI M1036 ANI M1047 ANI M1058 ANI M1069 ANI M10710 ANI M10811 ANI M10912 ANI M11013 ANI M11114 OUT M10015 LD X40316 AND X40717 AND M11118 OR X41219 RST M10020 L

41、D M10021 AND X40122 LD M7123 RST C46024 LD X41125 OUT C46026 K 927 AND C46128 LD M7129 RST C46130 LD X41031 OUT C46132 K 433 AND C46034 ORB35 AND M10136 ORB37 LD M10238 AND X40439 ORB40 LD M10341 AND X40842 ORB43 LD M10444 AND X40545 ORB46 LD M10547 AND X40948 ORB49 LD M10650 AND X40351 AND X40752 O

42、RB53 LD M10754 AND X40855 ORB56 LD M10857 AND X40458 ORB59 LD M10960 AND X40961 ORB62 LD M11063 AND X40564 ORB65 SFT66 LD M10067 OUT Y43168 LD M10169 AND C46070 S M20271 OUT T45872 K 1173 AND M20274 OUT Y433 75 ANI T45876 OUT Y44477 AND T45878 OUT Y44579 AND C46180 S M20381 AND M20382 OUT Y435 83 OU

43、T Y44884 LD M10285 OUT T45086 AND T45087 OUT Y43788 LD M10389 OUT T45190 K 191 AND T45192 OUT Y43893 LD M10494 OUT T45295 K 196 AND T45297 OUT Y44098 LD M10599 OUT T453100 K 1101 AND T453102 OUT Y439103 LD M106104 AND Y434105 AND Y436106 LD M107107 OUT T454108 K 1 109 AND T454110 OUT Y438111 LD M108

44、112 OUT T455113 K 1114 AND T455115 OUT Y437116 LD M109117 OUT T456118 K 1119 AND T456120 OUT Y439121 LD M110122 OUT T457123 K 1124 AND T457125 OUT Y440126 END根据以上指令得出PLC梯形图，如图7-2所示：图7-2 PLC控制电路梯形图堆垛机的动作控制步骤如下所述：(1)堆垛机处于原位时，移位寄存器复位（即M101M110动断触点接通）；同时后限和下限开关被压下，输入继电器X403、X407接通，使移位寄存器输入端接通，M100置“1”，Y

45、431得电。(2)按下启动按钮，X401置“1”，产生移位信号，M100右移一位，M100的“1”态移至M101；M101置“1”，执行前行上升动作。在前行上升过程中，保持置位指令S使辅助继电器M202保持并置位，控制前行继电器Y433保持输出状态。定时器主要是控制高速行走的时间，由上面分析知高速前行时间为11s，所以定时器的时间K为11，定时器计时过程中动断触点闭合，Y444接通，堆垛机高速前行。当定时器计时到11s后，其动合触点得电，Y445接通，水平方向上以中速前行。与此同时计数器C460对列寻址计数，光电开关向C460输入检测到的列数，当列数达到9时停止前行。垂直上升的动作是由S保持Y435接通实现的，同时Y448处于接通状态，升降台以低速上升。与此同时计数器C461对层寻址计数，光电开关向C461输入检测到的层数，当层数达到4时停止上升。初始化脉冲M71的功能是自动复位。(3)