立体仓库毕业设计样本

本科毕业设计立体仓库电气控制系统设计DesignofWarehouseElectricalControlSystem学院：电子工程学院专业班级：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导老师：6月

毕业设计汉字摘要立体仓库电气控制系统设计摘要：伴随中国国民经济发展，自动化立体仓库应用越来越广泛。利用立体仓库设备可实现仓库高层合理化，存取自动化，操作简便化。自动化立体仓库主体由货架、巷道式堆垛起重机、入(出)库工作台和自动运进(出)及操作控制系统组成。本课题电气控制关键由西门子企业PLC、步进电机驱动器、步进电动机、直流电动机等器件组成。本文首先对本课题进行简明介绍，包含背景，研究意义，现实状况等；其次对该系统硬件组成、结构、原理进行了叙述和分析；再次对本系统用到器件进行分别介绍，关键对PLC程序进行了编写；最终对设计本课题所学到知识和结论进行归纳和总结。关键词：立体仓库；电气控制；PLC

毕业设计外文摘要DesignofWarehouseElectricalControlSystemAbstract:Withthedevelopmentofnationaleconomyofourcountry,Theapplicationofautomatedwarehousewillbecomemorewidely.Themainbodyoftheautomatedwarehouseismadeupofshelves,stakingcranesroadway,worktableandoperationcontrolsystem.ElectricalcontrolofthesubjectmainlybySiemensPLC,steppermotordrivepowermodulesandotherdevices.Firstly,It’sabriefintroductionofthesystem,includingbackground,significance,status,etc.secondly,Thehardwarecomponentsofthesystem,structure,principlearedescribedandanalyzed.Thirdly,thedevicesofthissystemareintroduced,focusingonthePLC—thesoftwareiswritten.Finally,summarizetheknowledgeaboutthispaper.Keywords:Warehouse；ElectricalControl；PLC；目录TOC\o"1-2"\h\z\u1. 绪论 11.1 本课题研究背景和现实状况 11.2 本课题研究发展趋势 21.3 本课题设计内容 21.4 可编程控制器（PLC）介绍 22. 系统控制方案 42.1 立体仓库系统功效 42.2 采取PLC控制立体仓库优点 43. 系统硬件配置 53.1 立体仓库系统控制 53.2 电气原理图设计 53.3 立体仓库电气硬件介绍和选择 63.4 PLC输入输出分配 124. 系统软件设计 144.1 系统步骤图 144.2 系统程序设计 165. 程序仿真和调试 325.1程序仿真 325.2程序调试 34总结 37致谢 38参考文件 39绪论本课题研究背景和现实状况因为世界经济、现代科技快速发展，物流产业成为经济发展中新兴一个服务部门。在国际上，物流产业成为了国民经济发展动脉，其发展程度成为一个国家现代化程度和综合锅里关键标志之一。在我们国家，因为市场经济不停深入，单纯依靠商流而赚取利润机会将会变少。所以，企业需要将目标转向物流。在20世纪六、七十年代，部分发达国家全部开始重视仓储管理。立体仓库通常是指采取几层、十几、几十层货架储存单元货物，用对应物料搬运设备进行货物出、入库操作。因为这类仓库能充足利用空间存放货物，所以将它称为立体仓库。[1]中国立体仓库和物料搬运研究也并不是很晚，1973年开始研究立体仓库，1980年就有立体仓库应用于实践。自动化立体仓库有很高空间利用率、很强入出库能力、采取计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，已经成为了企业物流和生产管理不可缺乏仓储技术。自动化立体仓库关键优点以下：(1)仓库作业实现机械化和自动化。(2)采取高层货架、立体储存，能有效地利用空间，降低占地面积，降低土地购置费用。(3)采取托盘或货箱储存货物，货物破损率显著降低。(4)货位集中，便于控制和管理，尤其是使用电子计算机，不仅能够实现作业过程自动控制，而且能够进行信息处理。本论文关键是基于PLC所设计立体仓库电气控制系统。下面简单叙述PLC发展背景。1968年美国最大汽车制造商通用汽车企业为了适应汽车型号不停更新，提出把计算机完备功效、灵活性、通用性好等优点和继电器-接触器控制系统简单易懂、操作方便、价格低等优点结合到一起，做成了一个能适应工业环境通用控制装置，并把其编程方法及程序输入方法简化，使不熟悉计算机人员也能够快速掌握其使用技术。依据这一设想，美国数字设备企业于1969年率先研制出第一台可编程控制器(简称PLC)，并在通用汽车企业自动装配线上试用取得成功。因为PLC可靠性高，操作简单，能够大大降低设备维修和停产所造成经济损失。目前PLC已经成为了电气自动化控制系统中应用最为广泛关键控制装置。1985年国际电工委员会（IEC）对PLC定义以下：“可编程控制器是一个进行数字运算电子系统，是专为在工业环境下应用而设计工业控制器，它采取了能够编程存放器，用来在其内部存放实施逻辑运算、次序控制、定时、计算和算术运算等操作指令，并经过数字或模拟式输入和输出，控制多种类型机械生产过程。”[2]所以，进行立体仓库PLC控制系统设计，能够推进机械手行业发展，扩大PLC在自动控制领域应用，含有一定经济和理论研究价值。本课题研究发展趋势因为自动化立体仓库广泛应用、计算机技术和网络技术发展，使得立体仓库发展十分快速，其发展趋势关键有3点：立体仓库向柔性化发展。伴随柔性化普及，自动化立体仓库储运作业也将向柔性化发展。国外已经开始出现一批可拆卸和移动式仓库结构。立体仓库作业管理自动化水平逐步提升。具体来说，就是在要求时间内、在正确地点、按正确次序和方法、提供正确品种及数量货物。立体仓库中智能技术将会取得应用。人工智能技术发展，推进了自动化技术向其高级阶段--智能化方向发展。本课题设计内容自动化立体仓库主体由货架、巷道式堆垛起重机、入(出)库工作台和自动运进(出)及操作控制系统组成。堆垛机是立体仓库关键部件，负责全部货物入库承运作业，可实现三个自由度运动。该系统经过传感器采集信号，PLC控制程序，能够实现对步进电机和直流电机较复杂速度和位置控制规模。在入库作业时，当检测传感器检测到零位平台上有货物，那么起动机械手，将零位平台上货物放到指定库位上。在出库操作时，开启机械手，抵达指定库位，将指定库位上货物取出放到零位平台。机械手在实施每次去放任务，全部会自动回到零位，等候下一条指令。论文中机械手能够进行三个维度改变，就是能够进行前进、后退，上、下，左、右改变。为了系统安全，在各个限位处全部装有超限位保护开关，每个库位全部有检测装置，判定库位是否已经有货物，严禁双重入库和空取操作。可编程控制器（PLC）介绍可编程控制器（PLC）基础结构可编程控制器基础结构由输入/输出模块、中央处理单元、电源部件和编程器等组成。PLC和计算机基础组成一致，它实际上就是一个工业控制计算器。输入/输出模块在PLC中，CPU是经过输入/输出模块和外界连接。输入模块用于将控制现场输入信号变换成CPU能接收信号，并对其进行滤波、电平转换、隔离和放大等；输出模块用于将CPU决议输出信号变换成驱动控制对象实施机构控制信号，并对输出信号进行功率放大、隔离PLC内部和外部实施元件等。中央处理单元中央处理器单元包含微处理器、系统程序存放器和用户程序存放器。微处理器CPU是PLC关键部件。电源部件电源部件是把交流电转换成直流电源装置，它向PLC提供所需高质量直流电源。[2]基础结构以下图所表示：图1.1PLC基础结构可编程控制器（PLC）特点(1)．可靠性高，抗干扰强。（2）．功效强大，性价比高。（3）．编程简易，现场可修改。（4）．配套齐全，使用方便。（5）．寿命长，体积小，能耗低。（6）．系统设计、安装、调试、维修工作量少，维修方便。[.2]

系统控制方案立体仓库系统功效系统采取滚珠丝杠、滑杠和一般丝杠作为关键传动机构、点击采取步进电机和直流电机，其关键部分是机械手，它由水平移动、垂直移动、货台机构三部分组成，其水平和垂直移动分别用两台步进电机驱动滚珠丝杠来完成，伸叉机构由一台直流电机来控制。当堆垛机平台移动到货架指定位置时，直流电机驱动货台向前伸出可将货物取出或送入，当取到货物货已送入，则货台向后缩回。在此设计立体仓库需要满足一下功效：1、机械手要有三个自由度，即：前进、后退；上、下；左、右；2、机械手运动由步进电机驱动；3、机械手前进（或后退）运动和上（或下）运动可同时进行；4、机械手前进、后退和上、下运动时必需有超限位保护；5、每个库位必需有检测装置（微动开关）。6、当按完库位号后，没按入或没取前，能够按手动取消该操作。采取PLC控制立体仓库优点PLC应用很广泛，比如：电梯控制、防盗系统控制、交通分流信号灯控制、楼宇供水自动控制、喷水池自动控制、消防系统自动控、供电系统自动控制及多种生产流水线自动控制等。按PLC编程功效可分为4大类：开关量次序控制、通信功效、模拟量控制、运动控制。PLC应用大大提升了控制系统稳定性、适用性、而且降低了系统成本。其控制系统简单，更改轻易，施工周期短；系统维护轻易。自动化立体仓库，少不了自动化仓库管理系统，只有使用强大仓库管理系统才能使得仓库管理和业务步骤上一个台阶，才能将优异硬件设备发挥作用、产生效益，针对这一仓库管理系统，我选择了PLC。选择PLC是因为它稳定性比单纯使用单片机要稳定多，所能实现功效也强大多。总来看，基于PLC自动化立体仓库能够总结为以下几点优点：低成本、范围广、高速、便捷、永远在线、结构灵活、数字化等。

系统硬件配置立体仓库系统控制立体仓库系统控制图以下图3.1所表示。组成PLC控制系统关键电气硬件有控制立体仓库Z轴直流电动机，控制XY轴步进电动机和供给系统能源直流开关电源，还有多种传感器，如系统中采取反射式和对射式传感器和微动开关（用来完成货物检测和限位保护）。图3.1立体仓库系统控制框图电气原理图设计依据以上控制要求，得到以下电气原理图：图3.2PLC外部接线图立体仓库电气硬件介绍和选择可编程控制器（PLC）在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺步骤特点和应用要求是设计选型关键依据。所以，权衡利弊、合理地选择机型才能达成经济实用目标。所以，工程设计选型和估算时，应该是要分析控制过程特点、要求、范围。然后依据控制要求，估算输入输出点数、所需存放器容量、确定PLC功效、外部设备特征等，选择有较高性价比PLC、设计对应控制系统。1．输入输出（I/O）点数估算在我们设计时，我们先对I/O点数估算，而且考虑合适余量，通常依据统计输入输出点数，再增加10%～20%可扩展，以此来确定我们所需要PLC输入输出点数。依据估算方法故本课题I/O点数为输入40点，输出21点。2．存放器容量估算存放器容量是指可编程序控制器本身能提供硬件存放单元大小，程序容量是存放器中用户应用项目使用存放单元大小，所以程序容量小于存放器容量。设计阶段，为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采取存放器容量估算来替换。存放器内存容量估算，大致上全部是按数字量I/O点数10～15倍，加上模拟量I/O点数100倍，以此数为内存总字数（16位为一个字），另外再按此数25%考虑余量。所以本课题PLC内存容量选择应能存放5000条梯形图，这么才能在以后改造过程中有足够空间。[3]3．控制功效选择该选择包含运算功效、控制功效、通信功效、编程功效、诊疗功效和处理速度等特征选择。依据本课题所设计自动控制需要，关键介绍以下多个功效选择。（1）控制功效PLC关键用于次序逻辑控制，大多数场所常采取单回路或多回路控制器处理模拟量控制，有时也采取专用智能输入输出单元完成所需控制功效，首先要提升PLC处理速度，其次节省存放器容量。（2）诊疗功效PLC诊疗功效包含硬件和软件诊疗。硬件诊疗经过硬件逻辑判定确定硬件故障位置，软件诊疗分内诊疗和外诊疗。经过软件对PLC内部性能和功效进行诊疗是内诊疗，经过软件对PLCCPU和外部输入输出等部件信息交换功效进行诊疗就是外诊疗。PLC诊疗功效强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力要求，并影响平均维修时间。（3）编程功效离线编程方法：PLC和编程器共用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程以后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，就不能进行编程。离线编程方法可降低系统成本，但使用和调试不方便。在本设计中选择是此方法。在线编程方法：CPU和编程器有各自CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内和编程器进行数据交换，编程器把在线编制程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就依据新收到程序运行。这种方法成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常常被采取。五种标准化编程语言：次序功效图（SFC）、梯形图（LD）、功效模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。[17]（4）机型选择S7-200系列在集散自动化系统中充足发挥着强大功效。使用范围可覆盖从替换继电器简单控制到更复杂自动化控制。S7-200CPU226集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点，35路模拟量I/O点。13K字节程序和数据存放空间。6个独立30kHz高速计数器，2路独立20kHz高速脉冲输出，含有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，含有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方法通讯能力。I/O端子排能够很轻易地整体拆卸。用于较高要求控制系统，含有更多输入/输出点，更强模块扩展能力，愈加快运行速度和功效更强内部集成特殊功效。可完全适应于部分复杂中小型控制系统。本系统所采取PLC是西门子S7-200CPU226DC24 V,继电器输出。步进电动机步进电机是一个由电脉冲控制特殊同时电动机，它作用是将脉冲电信号变换为对应角位移或线位移。所以，步进电动机又称为脉冲电动机。它能够实现信号变换，是自动控制系统和数字控制系统中广泛应用实施元件。下面简单介绍步进电机工作原理及其特点和选择。步进电机工作原理步进电机是数字控制系统中实施电动机。当系统将一个电脉冲信号加到步进电机定子绕组时，转子就会转动一步。当电脉冲按某一相序加到电动机时，转子沿某一方向转动步数等于电脉冲个数。所以，改变输入脉冲数目就能控制步进电机转子机械位移大小；改变输入脉冲通电相序，就能控制步进电机电动机转子机械位移方向，实现对位置控制。步进电机特点位移和输入脉冲信号信号数相对应，步距误差不长久积累，能够组成结构简单且含有一定精度开环控制系统，也能够在需要更高精度时组成闭环控制系统。速度能够在相当宽范围内平滑调整。易于起动、停止、正反转及变速，快速响应性能好。含有自锁能力。当控制脉冲停止输入且让最终一个脉冲控制绕组继续通电时，电机能够保持在固定位置上，即停在最终一个控制脉冲所控制角位移终点位置上。所以步进电机含有带电自锁能力。步距角选择范围大，能够在几十角分至180°范围内进行选择。在小步距情况下，通常能够在超低速下高转矩稳定运行，能够不经减速器直接驱动负载。电动机本身没有电刷、转子上没有绕组，也不需要位置传感器，可靠性高。步进电动机驱动系统基础组成介绍步进电动机是应用较早一个机电一体化产品，电机本体和驱动器组成一个不可分割有机整体，步进电动机运行性能很大程度上取决于所使用驱动控制器类型。图3.3步进电动机驱动控制器组成步进电动机选择在选择步进电动机时，首先要考虑是步进电动机类型，其次才是具体品种。在该立体仓库控制系统中，要求步进电动机电压低、电流小、有定位转矩和使用螺栓机构定位装置，所以确定步进电动机采取二相八拍混合式步进电动机。八拍混合式步进电动机关键特点是体积小，含有较高起动和运行频率，有定位转矩等优点。步进电动机驱动器步进电动机驱动器输入输出信号介绍步进电动机运行需要有电子装置进行驱动，这种装置就是步进电动机驱动器。控制系统每发出一个脉冲信号，经过驱动器就使得步进电动机旋转一个步距角，也就是说，它把控制系统发出脉冲信号转化为步进电动机角位移。所以，步进电动机转速和脉冲信号频率成正比。全部型号驱动器输入信号全部相同，它们是步进脉冲信号CP、方向电平信号DIR、脱机信号FREE（此端为低电平有效时，电动机处于无转矩状态；此端为高电平或悬空不接时，此功效无效，电动机能够正常运行）。它们在驱动器内部接口电路全部相同图3.1所表示。该立体仓库中，因为提供电平为24V，而输入部分电平为5V，所以需要外部另加1.8KΩ限流电阻R。图3.4输入输出接口电路步进电动机驱动器选择我们这里采取SH系列步进电机驱动器，它关键由电源输入部分、信号输入部分、信号输出部分组成。步进电动机驱动器细分数和电动机电流设定SH系列驱动器是靠驱动器上拨位开关来设定细分数，只需依据面板上提醒进行设定即可。对于两相步进电动机，细分后电动机步距角等于电动机整步步距角除以细分数。细分后完全消除了电动机低频振荡，而且提升了电动机输出转矩和电动机分辨率。所以，采取细分驱动器只要改变细分数，就能改变步距角。步进电动机驱动器电源接口对于超小型驱动器，采取一组DC24~40V供电。因为PLC需要采取开关式稳压电源供电，所以该立体仓库中应该选择开关式稳压电源。传感器反射式传感器工作原理：当物体相对于传感器移动时，反射回来信号和原来信号进行对比，产生频移，然后集成电路放大微弱频移信号。经多普勒检测、放大、限幅等方法，最终得到是和物品移动信号相关直流信号输出电平。图3.5变调光式传感器结构在该立体仓库中采取反射式传感器作为货物检测装置，并采取能抗周围外来光干扰变调光式。采取变调光式，和直流光式相比，不易受外来光干扰影响，其电源电压为DC5~24V大量程电压输入型，带有轻易调整光轴标识，还带有动作确定入光显示灯。下面是反射式传感器输出电路图：图3.6反射式传感器输出电路对射式传感器对射式传感器工作原理：对射式传感器输出状态通常是NPN输出，输出晶体管动作状态能够分为：入光时ON和遮光时ON两种。入光时ON对射式传感器电路图3.7所表示。当24V电压加到发光二级管VL时，它将光发射给光敏二级管VD，VD接收到光导通，于是晶体管导通，输出为ON。当发光二极管VL发射出光被物体挡住，使得光敏二级管接收不到时，VD不导通，则晶体管不导通，输出为OFF。图3.7对射式传感器电路在该立体仓库控制系统中，采取8个对射式传感器作限位控制。其中4个对射式光电传感器分别作为X轴Y轴限位控制；2个对射式光电传感器分别作为X轴Y轴到位检测；假如货架未抵达正确位置，Z轴电动机将不能运行，以确保当PLC程序犯错时也不会损坏设备；2个对射式光电传感器作为Z轴限位控制，此时遮光时输出晶体管ON。[16]微动开关该立体仓库控制系统中共有13个库位（四层十二个库位加0号库位）分别采取13个微动开关作为货物检测装置，当有货物时对应开关动作；为了保险起见，在X轴左限位和Y轴下限位处还安装了1个微动开关作限位保护，以确保立体仓库安全。直流电动机立体仓库采取直流电机作为Z轴拖动元件。直流电动机含有良好起动性能，且能在宽广范围内平滑、均匀地调速。在自动控制系统中，小功率直流电动机应用也很广泛。本系统采取直流电动机输入电压为12-24V。输入信号由PLC提供，输入电源由电源模块提供，输出信号驱动直流电动机。并联型开关稳压电源并联式开关稳压电源输出功率大、体积小、重量轻、可靠性高、适应变动宽范围输入电压，含有完备过电压过电流保护功效，内置输入EMI滤波器，含有较高抗干扰能力。在该立体仓库控制系统中，考虑到PLC和步进电动机驱动器全部要求DC24V电源，综合考虑系统用电量、系统运行可靠性和系统设计规整性，我们选择并联式开关稳压电源。PLC输入输出分配依据系统要求，系统I/O分配见下表所表示。表3.1系统I/O分配输入接口输出接口PLC端单元板端口注释PLC端单元板接口注释I0.0D0矩阵扫描第1列Q0.0X轴-cp平移电动机脉冲信号I0.1D1矩阵扫描第2列Q0.1Y轴-cp升降电动机脉冲信号I0.2D2矩阵扫描第3列Q0.2X轴-DIR平移电动机方向信号I0.3D3矩阵扫描第4列Q0.3Y轴-DIR升降电动机方向信号I0.4D4矩阵扫描第5列Q0.4H0矩阵扫描第1行I0.5D5矩阵扫描第6列Q0.5H1矩阵扫描第2行I0.6D6矩阵扫描第7列Q0.6H2矩阵扫描第3行I0.7D7矩阵扫描第8列Q0.7H3矩阵扫描第4行I1.0SQ5(ZLMT-)Z轴原点Q1.0I1.1SQ6(ZLMT+)Z轴限位Q1.1Z轴-F货物前伸I1.2SN检测货台上是否有货物Q1.2Z轴-R货物回缩I1.3SW0手动控制开关Q1.3I1.4SQ2(XLMT+)X轴限位Q1.4B00数码显示区第0位I1.5SQ1(XLMT-)X轴原点Q1.5B01数码显示区第1位I1.6SQ4(YLMT+)Y轴限位Q1.6B02数码显示区第2位I1.7SQ3(YLMT-)Y轴原点Q1.7B03数码显示区第3位

系统软件设计系统步骤图系统电气设计中，电动机关键采取步进电动机和直流电动机，分别控制水平移动、垂直移动及货台动作（即X 轴Y轴Z轴）。传感器采取对射式和反射式传感器和微动开关，用于完成货物检测和限位保护等。系统在机构设计上采取滚珠丝杠、滑轨和一般丝杠作为传动机构。当堆垛机平台移动到货架指定位置时，货台向前伸出可将货物取出或取入，当取到货物或货已经送入时，铲叉缩回。整个系统步骤图4.1所表示其工作步骤以下：接通电源。系统自检。将功效开关置于自动位置。实施送货指令。选择欲送库位号，按动库位好对应按钮，控制面板上数码管显示库位号。按动送指令按钮，若被选择库位已经有货物，则该指令不被实施。指令完成后，系统自动返回。假如实施送入指令前，载货台上没有货物，则送指令也不被实施。实施取货指令。选择欲取库位，按动库位号对应按钮，控制面板上数码管显示库位号。按动“取”按钮，实施取操作。假如载货台上有货物，则取指令不被实施。指令完成后，系统自动返回。如实施取出指令前，被选库位无货物，则取指令不被实施。所以，该立体仓库系统运行情况可归纳为：当按下起动按钮后，许可进行立体仓库许可控制。在正常情况下，按下某一库位按钮和“取”或“送”按钮，系统将进行对应动作，此时控制面板上数码管显示对应库位号。而在紧急情况下，按下紧急按钮，货物送回原来位置，只有当故障排除以后，才能重新运行。图4.1系统步骤图系统程序设计系统控制要求：当选择开关置于自动位置时，系统复位到初始位置，各个轴回到原点。实施入库指令。选择欲入库库位号，按动库位号对应按钮，控制面板上数码管显示库位号。按动K8按钮，起动入库操作，当载货台有货物时，起重机自动将货物送到指定库位。若被选择库位内已经有货物时，则该入库操作不被实施。完成入库操作以后，机械自动返回初始位置。载货台若无货物，则下一个入库操作将不被实施。实施出库指令选择要出库库位号，按动库位号对应按钮，控制面板上数码管显示库位号。按动K8按钮，当载货台上有货物时，起重机不实施任何操作。假如被选择库位内无货物时，则该出库操作不被实施。当按下K8按钮时，载物台上没有货物，且该库位内有货物时，起重机自动将货物从指定库位转移到载货台上。完成出库操作后，机械手自动返回到初始位置。程序设计以下：主程序以下：各部分程序分析：初始化程序，让各个轴回到初始位置。子程序SBR-0以下：当系统运行过程中达成某个轴限位时，应该停止目前轴动作。子程序SBR-1以下：仓库库位坐标定位计算程序设计。在仓库管理中，各个库位坐标一个基础参数。本程序采取子程序方法进行编写。子程序入口参数为指定库位号（0-12），输出参数为库位X轴和Y轴坐标。仓库库位编号下图所表示：图4.1仓库库位编号子程序SBR-2以下所表示：程序中第一段用来计算0号库位、1号库位、2号库位、3号库位X轴坐标值。第二段是用于计算第1号库位、4号库位、7号库位、10号库位Y轴坐标。程序中第三段到第十段中分别计算各个库位X、Y轴坐标。其中各个库位坐标值均能够用0、1、2、3号库位X轴坐标和1、4、7、10号库位Y轴坐标来表示。最终一段是用于给其它程序送出坐标值。立体仓库出入库控制程序设计。入库操作次序为：X轴电动机右行→Z轴电动机前伸→Y轴电动机上升→Z轴电动机回缩→X轴电动机右行、Y轴电动机上升→Z轴电动机前伸→Y轴电动机下降→Z轴电动机回缩→复位。出库操作次序为：X轴电动机右行、Y轴电动机上升→Z轴电动机前伸→Y轴电动机上升→Z轴电动机回缩→X轴电动机左行、Y轴电动机下降→Z轴电动机前伸→Y轴电动机下降→Z轴电动机回缩→复位。程序设计时，能够安排入库操作和出库操作在一个程序中，经过完成次序指令，完成上述连续动作。程序中网络一是对程序初始化和传送Y轴行走偏差值。程序中网络2-8是X、Y轴第一次位移，抵达指定位置准备取货。网络9-14是控制货台前伸到位，准备提货。网络15-19是控制货台回缩，完成货物从库位到货台转移。网络24-28是控制起重机第二次位移，抵达指定位置准备放下货物。网络29-33是控制货台前伸到位，准备放物。网络34-38是控制Y轴下降，放下货物到指定位置。网络39-43是送货回缩，完成从货台到库位转移。网络44-50是控制起重机复位，使其回到待命状态，准备下一动作。这里采取是PLC中次序控制。子程序SBR-3以下所表示：键盘装置扫描检测及显示系统PLC程序设计。经过扫描H0、H1、H2、H3端口来判定目前按钮状态。当按下K5时H1触发，4号输入信号有效。子程序SBR-4以下所表示：程序网络一是用来初始化程序，对寄存器进行清零。使用SM0.1，是指接通了从STOP到RUN那个扫描周期。网络2中产生周期为0.8S时序脉冲。网络三中用脉冲发生器扫描输出端口Q0.4,Q0.5,Q0.6,Q0.7，接通周期和扫描周期是一致。网络四将状态信号传送至主程序。在仓库控制中，机械手运行于各个库位之间，每个库位坐标是定位，所以要求系统在绝对系统下工作。这么，经过输入不一样库位坐标值系统下实现系统位置控制。步进电动机依据系统提供脉冲做标准进行移动，当目标值大于目前值时，步进电动机正转；反之，电动机反转；当目标值和目前值相同，则不转。子程序SBR-5控制脉冲发生器PT0程序以下：子程序SBR-7控制脉冲发生器PT1程序以下：以脉冲发生器1为例，网络2中，将步进电动机目前脉冲存放于VD4200中，经过运算得出设定值和目前脉冲值差值AC0，即为步进电动机将要行走旅程距离。网络三将实际需要行走距离转换为脉冲数量。网络四中实现了步进电动机正反转，Q0.2值为正时，电动机向左运行，同时将它所行走距离给AC2。反之，则向右运行。网络7、8、9是用于将数据传送给对应存放区。网络10是为了避免距离过短而造成错误而设计。当恒速区脉冲值为负时，采取单段PTO输出方法，速度恒为1000HZ。网络11调用指令。控制脉冲发生器PT0和PT1停止输出脉冲。控制脉冲发生器PTO子程序SBR-6和控制脉冲发生器PT1子程序SBR-8分别以下：

程序仿真和调试5.1程序仿真下面简单介绍一下西门子S7-200仿真软件。首先在西门子编程软件中将所编程序导出，导出程序为.AWL格式。图5.1程序导出得到文件，存放于文件夹中。图5.2程序导出后存放打开仿真软件，装载程序。依据I/O分配选择CPU型号，同时根据I/O分配表，打开开关，点击运行按钮，对程序进行仿真。在仿真时各触点接通和断开是用小灯亮和灭来表示。图5.3程序仿真软件经过仿真试验证实，此程序是可行，装载程序以后，点击运行按钮，能够得到正确指示灯显示。5.2程序调试将其装载PLC中：图5.4下载程序到PLC点击下载，使得程序装载到PLC中进行仿真试验，因为试验室里只有CPU224PLC，所以，我只能将程序初始化程序，装载到其中，并将输入接口I1.0-I1.7为I0.0-I0.7，点击运行按钮，而且打开该程序状态监控。得到以下图5.5当Z轴不在原位时，货台回缩到位。当Z轴回缩到原位时，当X轴Y轴不在原位时，则调用子程序5和子程序8。以下图5.5和图5.6。当Z轴回到原点，Y轴到原点时候，则需要X轴动作，调用子程序5，Q0.2亮，在试验室，得到了证实。图5.7所表示。其它程序调试也是可行，不过因为条件许可，并没有一一调试，期望在以后，能有机会进行实践。图5.5初始化程序状态监控1图5.6初始化程序状态监控2图5.7X轴初始化总结此次设计给我增加了很多知识，不仅仅是PLC知识，还有电机及传感器知识。让我认识到了大学中学习不足之处，也填补了很多知识空白区。对于此次设计自动化立体仓库，中国现在已建成自动化立体仓库400多座、立体仓库多座。在此，我仅仅将立体仓库一个简单构架描述了出来。基于PLC自动化立体仓库，有着很多优势，它经过高层货架存放，使得存放区大幅度向高空发展，提升了空间利用率，自动化立体仓库采取层级式存放。经过自动化存放系统，加紧了运行和处理速度。提升了劳动生产率，减低操作人员劳动强度，采取自动化技术后，还能很好地适应黑暗，低温，污染，有