专业综合设计与实践三菱PLC现代物流模拟系统设计与实践

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1、专业综合设计与实践报告书2011 /2012 第 2 学期 专 业 电气工程及其自动化 班 级 08电Y1 学 号 姓 名 二级学院：电子信息与电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：08电Y1学生姓名指导老师史建平职称副教授课题名称现代物流模拟系统设计与实践课 题 工 作 内 容一、.根据指导书的要求完成所选模块电气原理图的测绘与设计：a) 主回路电路图b) PLC的接线图c) 模块中各类电机的驱动电路图d) 阀门的控制电路图二、根据测绘与设计给出PLC输入输出分配表。三、编制模块的PLC梯形图，并连机调试。四、撰写报告书。五、考核（注：现代物流模拟系统分为四个模块，每个学生根据任务分

2、配，选择其中一个模块，在二周内完成上述内容。四个模块的名称如下，请在所选模块的方框内打。）1装配单元 2缓冲单元 3堆垛单元 4仓储单元 指标（目标）要求1、 设计的控制程序能达到控制要求并上机调试通过。2、图纸符合规范。进程安排第1天：布置任务，熟悉课题及系统。第23天：电气原理与测绘设计。第4天：绘制各类电气原理图 。第57天：PLC梯形图的设计。第89天：调试。第10天：撰写报告、考核。主要参考文献可编程序控制器应用技术李建兴 机械工业出版社电气控制与可编程控制技术史国生 化学工业出版社可编程控制器应用技术实训指导李俊秀 化工工业出版社地点1院士楼2院机房起止日期2012.2.20-20

3、12.3.2 指导教师： 200 年 月 日目 录第一章 概 述51.1 PLC的起源51.2 三菱PLC分类与特点51.3 三菱PLC的内部结构与工作原理61.4 FX-2N系列PLC的指令系统91.5 FX-2N系列编程软件简介11第二章 系统总体方案132.1 模拟物流生产线简介132.2 模拟物流系统总设备清单14第三章 基于三菱PLC堆垛单元实训153.1 堆垛单元认知153.1.1 实训目的153.1.2 实训要求153.1.3 实训器材153.1.4 实训操作要点153.1.5 实训内容163.2 二次堆垛193.2.1 实训目的193.2.2 实训要求193.2.3 实训器材1

4、93.2.4 实训操作要点193.2.5 实训内容193.2.6 实训步骤21第四章 小结22附录一23附录二24附录三25第一章 概 述1.1 PLC的起源可编程控制器简称PLC（Programmable Logic Controller），在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类

5、型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。1.2 三菱PLC分类与特点 三菱PLC以其高性能，低价格迎合了中国工控行业的需要，在国内得到了广泛的应用。三菱PLC产品系列丰富，可以广泛满足不同用户的需要。（一）三菱PLC按系列分类可分为以下7个种类1、FX1S系列此种系列属于一种集成型小型单元式PLC。且具有完整的性能和通讯功能等扩展性。如果考虑安装空间和成本是一种细想的选择。2、FX1N系列是三菱电机推出的功能强大的普及型PLC。具有扩展输入输出，模拟量控制和通讯、链接功能等扩展性。是一款广泛应用提供最大的灵活性和控制能力。

6、3、FX2N系列是三菱PLC家族中最先进的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。 4、FX3U系列是三菱电机公司新近推出的新型第三代三菱PLC，可能称得上是小型至尊产品。基本性能大幅提升，晶体管输出型的基本单元内置了三轴独立最高100KHz的定位功能，并且增加了新的定位指令，从而使得定位控制功能更加强大，使用更为方便。5、FX1NC FX2NC FX3UC系列在保持了原有强大功能的基础上实现了极为可观的规模缩小I/O型接线借口降低了接线成本，并大大节省了时间。6、Q系列三菱电机公司推出的大型PLC，CPU类型有基本型CPU，

7、高性能型CPU，过程控制CPU，运动控制CPU等。可以满足各种复杂的控制需求。7、A系列使用三菱专用顺控芯片（MSP），速度/指令可媲美大型三菱PLC。（二）如果按型号大小分类，可分为以下3个种类：1、小型三菱PLC小型PLC目前正代表着整个PLC的一种发展方向，各大PLC生产商正瞄准了这个趋势，使得小型三菱PLC正占据着时代优势。小型三菱PLC的I/O点数一般在128点以下，其特点是体积小，结构紧凑，整个硬件融为一体，出了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O以及其他各种特殊功能模块。小型三菱PLC能执行包括逻辑运算、计时、计数、算数运算、数据处理和传送、通讯联网以及各种应用指令。2、中型

8、三菱PLC此种PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在2561024点之间。I/O的处理方式出了采用一般PLC通用的扫描处理方式以外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。3、大型三菱PLC一般I/O点数在1024点以上的称为大型三菱PLC。大型三菱PLC的软、硬件功能极强。具有极强的自诊断功能。通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯网，实现工厂生产管理自动化。大型三菱PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器的可靠性更高。1.3 三菱PLC的内部结构与工

9、作原理（一）PLC的内部结构 PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。1、CPU的构成 PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断

10、电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。 CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。 CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。 CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也

11、是在控制器指挥下工作。 CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正确地使用它就够了。CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲，CPU模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口，用于接I/O模板或底板，有内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关，用以对PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。2、I/

12、O模块 PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。3、电源模块 有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。4、底板或机架大多数模块式PLC使用

13、底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。（二）PLC的工作原理 PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方

14、式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，执行的结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。（三）三菱PLC的外部结构三菱公司的FX系列PLC是比较具有代表性的微型PLC，除具有基本的指令表编程以外，还可以采用梯形图编程及对应机械

15、动作流程进行顺序设计的SFC（Sequential Function Chart)顺序功能图编程，并且这些程序可以互相转换。在FX系列PLC中设置了告诉计数器扩大了PLC的应用领域。图1.3.1为FX2N-64MR的主机外形图。其面板部件如图中注视。详细接线端子图见图1.3.2。采用继电器输出，输出侧左端4个点公用一个COM端，右边多输出点公用一个COM端。输出的COM比输入端要多，主要考虑负载电源种类较多，而输入电源的类型相对较少。对于晶体管输出其公用端子更多，图1.3.3为FX2N的输出端子。图1.3.1 FX2N系列PLC外部结构图1.3.2 FX2N系列接线端子图图1.3.3 FX2N

16、输出端子1.4 FX-2N系列PLC的指令系统表1-1 基本指令表名 称助记符目 标 元 件说 明取指令LDX、Y、M、S、T、C常开接点逻辑运算起始取反指令LDIX、Y、M、S、T、C常闭接点逻辑运算起始线圈驱动指令OUTY、M、S、T、C驱动线圈的输出与指令ANDX、Y、M、S、T、C单个常开接点的串联与非指令ANIX、Y、M、S、T、C单个常闭接点的串联或指令ORX、Y、M、S、T、C单个常开接点的并联或非指令ORIX、Y、M、S、T、C单个常闭接点的并联或块指令ORB无串联电路块的并联连接与块指令ANB无并联电路块的串联连接主控指令MCY、M公共串联接点的连接主控复位指令MCRY、MM

17、C的复位置位指令SETY、M、S使动作保持复位指令RSTY、M、S、D、V、Z、T、C使操作保持复位上升沿产生脉冲指令PLSY、M输入信号上升沿产生脉冲输出下降沿产生脉冲指令PLFY、M输入信号下降沿产生脉冲输出空操作指令NOP无使步序作空操作程序结束指令END无程序结束说明如下：1、逻辑取及线圈驱动指令LD、LDI、OUTLD，取指令。表示一个与输入母线相连的动合接点指令，即动合接点逻辑运算起始。LDI，取反指令。表示一个与输入母线相连的动断接点指令，即动断接点逻辑运算起始。OUT，线圈驱动指令，也叫输出指令。LD、LDI两条指令的目标元件是X、Y、M、S、T、C，用于将接点接到母线上。也可

18、以与后述的ANB指令、ORB指令配合使用，在分支起点也可使用。OUT是驱动线圈的输出指令，它的目标元件是Y、M、S、T、C。对输入继电器不能使用。OUT指令可以连续使用多次。LD、LDI是一个程序步指令，这里的一个程序步即是一个字。OUT是多程序步指令，要视目标元件而定。OUT指令的目标元件是定时器和计数器时，必须设置常数K。2、 接点串联指令AND、ANIAND，与指令。用于单个动合接点的串联。ANI，与非指令，用于单个动断接点的串联。AND与ANI都是一个程序步指令，它们串联接点的个数没有限制，也就是说这两条指令可以多次重复使用。这两条指令的目标元件为X、Y、M、S、T、C。OUT指令后，

19、通过接点对其它线图使用OUT指令称为纵输出或连续输出。这种连续输出如果顺序没错，可以多次重复。3、 接点并联指令OR、ORIOR，或指令，用于单个动合接点的并联。ORI，或非指令，用于单个动断接点的并联。OR与ORI指令都是一个程序步指令，它们的目标元件是X、Y、M、S、T、C。这两条指令都是一个接点。需要两个以上接点串联连接电路块的并联连接时，要用后述的ORB指令。OR、ORI是从该指令的当前步开始，对前面的LD、LDI指令并联连接。并联的次数无限制。4、 串联电路块的并联连接指令ORB两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时，分支开始用LD、LDI指令，分支结束

20、用ORB指令。ORB指令与后述的ANB指令均为无目标元件指令，而两条无目标元件指令的步长都为一个程序步。ORB有时也简称或块指令。ORB指令的使用方法有两种：一种是在要并联的每个串联电路后加ORB指令；另一种是集中使用ORB指令。对于前者分散使用ORB指令时，并联电路块的个数没有限制，但对于后者集中使用ORB指令时，这种电路块并联的个数不能超过8个（即重复使用LD、LDI指令的次数限制在8次以下），所以不推荐用后者编程。5、 并联电路的串联连接指令ANB两个或两个以上接点并联电路称为并联电路块，分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用ANB指令。分支的起点用LD、LDI指令，并联电路结束后

21、，使用ANB指令与前面电路串联。ANB指令也简称与块指令，ANB也是无操作目标元件，是一个程序步指令。6、 主控及主控复位指令MC、MCRMC为主控指令，用于公共串联接点的连接，MCR叫主控复位指令，即MC的复位指令。在编程时，经常遇到多个线圈同时受到一个或一组接点控制。如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的接点，将多占用存储单元，应用主控指令可以解决这一问题。使用主控指令的接点称为主控接点，它在梯形图中与一般的接点垂直。它们是与母线相连的动合接点，是控制一组电路的总开关。MC指令是3程序步，MCR指令是2程序步，两条指令的操作目标元件是Y、M，但不允许使用特殊辅助继电器M。7、 置位与复位指

22、令SET、RSTSET为置位指令，使动作保持；RST为复位指令，使操作保持复位。SET指令的操作目标元件为Y、M、S。而RST指令的操作元件为Y、M、S、D、V、Z、T、C。这两条指令是13个程序步。用RST指令可以对定时器、计数器、数据寄存、变址寄存器的内容清零。8、 脉冲输出指令PLS、PLFPLS指令在输入信号上升沿产生脉冲输出，而PLF在输入信号下降沿产生脉冲输出，这两条指令都是2程序步，它们的目标元件是Y和M，但特殊辅助继电器不能作目标元件。使用PLS指令，元件Y、M仅在驱动输入接通后的一个扫描周期内动作（置1）。而使用PLF指令，元件Y、M仅在驱动输入断开后的一个扫描周期内动作。使

23、用这两条指令时，要特别注意目标元件。例如，在驱动输入接通时，PLC由运行到停机到运行，此时PLS M0动作，但PLS M600（断电时，电池后备的辅助继电器）不动作。这是因为M600是特殊保持继电器，即使在断电停机时其动作也能保持。9、 空操作指令NOPNOP指令是一条无动作、无目标元件的1程序步指令。空操作指令使该步序作空操作。用NOP指令替代已写入指令，可以改变电路。在程序中加入NOP指令，在改动或追加程序时可以减少步序号的改变。10、 程序结束指令ENDEND是一条无目标元件的1程序步指令。PLC反复进行输入处理、程序运算、输出处理，若在程序最后写入END指令，则END以后的程序就不再执

24、行，直接进行输出处理。在程序调试过程中，按段插入END指令，可以按顺序扩大对各程序段动作的检查。采用END指令将程序划分为若干段，在确认处于前面电路块的动作正确无误之后，依次删去END指令。要注意的是在执行END指令时，也刷新监视时钟。1.5 FX-2N系列编程软件简介 GX Developer是三菱PLC的编程软件。适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、 ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。 （一）GX Developer的特点：1.、软件的共通化 GX

25、 Developer能够制作Q系列，QnA系列，A系列（包括运动控制（SCPU）,FX系列的数据,能够转换成GPPQ,GPPA格式的文档。 此外，选择FX系列的情况下，还能变换成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文档。 2.、利用Windows的优越性，使操作性飞跃上升能够将Excel,Word等作成的说明数据进行复制，粘贴，并有效利用。 3.、程序的标准化 (1) 标号编程 用标号编程制作可编程控制器程序的话，就不需要认识软元件的号码而能够根据标示制作成标准程序。 用标号编程做成的程序能够依据汇编从而作为实际的程序来使用。 (2) 功能块（以下，略称作FB） FB是以提高顺序程序的

26、开发效率为目的而开发的一种功能。把开发顺序程序时反复使用的顺序程序回路块零件化，使得顺序程序的开发变得容易。此外，零件化后，能够防止将其运用到别的顺序程序时的顺序输入错误。 (3) 宏 只要在任意的回路模式上加上名字（宏定义名）登录（宏登录）到文档，然后输入简单的命令就能够读出登录过的回路模式，变更软元件就能够灵活利用了。4、 能够简单设定和其他站点的链接 由于连接对象的指定被图形化而构筑成复杂的系统的情况下也能够简单的设定。 5.、能够用各种方法和可编程控制器CPU连接(1) 经由串行通讯口(2) 经由USB (3) 经由MELSECNET/10(H)计算机插板(4) 经由MELSECNET

27、()计算机插板 (5) 经由CC-Link计算机插板 (6) 经由Ethernet计算机插板 (7) 经由CPU计算机插板 (8) 经由AF计算机插板 6.、丰富的调试功能 (1) 由于运用了梯形图逻辑测试功能，能够更加简单的进行调试作业。 (a) 没有必要再和可编程控制器连接。 (b) 没有必要制作条使用的顺序程序。 (2) 在帮助中有CPU错误，特殊继电器/特殊寄存器的说明，所以对于在线中发生错误，或者是程序制作中想知道特殊继电器/特殊寄存器的内容的情况下提供非常大的便利。 (3) 数据制作中发生错误况时，会显示是什么原因或是显示消息，所以数据制作的时间能够大幅度缩短。 （二）Gx Dev

28、eloper的安装要安装这个软件，先要打开GX编程软件MELSOFTEnvMEL里的SETUP这个程序。这个安装程序是共通部件。并且要注意一下几点： 1、去掉文件夹名称中的中文字符。 2、先安装GX DeveloperEnvMEL里的环境包。 3、打开GX Developer里的SETUP.EXE这个安装文件，开始安装，中间会要你输入ID序列号，最好安装时候关闭杀毒软件，完成后再打开。 注意安装时不要选择监控模式，如果有不清楚的，就用默认的，直接点击下一步就可以了。 三菱的8.52的软件有的存在这个问题，和WIN系统有关，可以把缺少的文件从8.26的复制到8.52的里面，这个我试过，能行。注意

29、只复制8.52没有的就行。或者先安装好8.26的，不用卸载，直接安装8.52的也可以的。我亲自安装过的。注意最好不要用GHOST的系统，因为这样的系统精简掉了很多东西，特别是用在工控方面，在安装软件或应用的时候会出现很多莫名其妙的问题。 a、使用Windows Vista 系统时，最少需要15GB 的可用空间。 b、使用Windows Vista 系统时，建议使用分辨率为1024768 像素或更高。 第二章 系统总体方案2.1 模拟物流生产线简介本实训一共分为4个单元，分别为装配站，缓冲站，堆垛站和仓储站。在这个生产线中综合应用了电动技术和气动技术。电动技术包括了步进电机，伺服电机和直流电机的

30、应用。这三种电机在后面的内容中将详细介绍。气动技术主要应用在推头，机械手和挡板上。气动来源为气泵，控制元件为PLC和气缸。本实训装置是根据现代物流的模式模拟出的工作方式。现代物流产业发展程度是衡量一个国家产业化水平和综合竞争力的重要标志。从世界经济发展过程来看，物流的高度发展与工业化发展过程相一致。英国工业革命后“世界工厂”的形成，日本经济奇迹及其工业化进程都得益于先进的物流系统。国内外成功企业的发展经历也告诉我们，建立或运用先进的物流体系，能更快地提高企业的竞争力。如美国戴尔计算机公司、美国波音飞机公司、通用汽车公司和我国的海尔集团无不借助先进的物流体系保证其核心竞争力。图2.1.1 物流生

31、产线实物图2.2 模拟物流系统设备清单表2-1 设备清单表序 号名 称型号与规则数量备注 1可编程控制器实训装置FX-2N1 2实训导线3号若干3SC-09通讯电缆1三菱 4计算机1自备5步进电机KINCO-2S56Q 96步进电机驱动器KINCO-2S56Q97可编程控制器FX2N-128MR8PLCFX2N-20GM/B19传感器LJ8A3-2-Z/BX810机械臂111气缸CHELIC312接近开关LJ8A3-2-Z/BX2013直流电机36ZY02914接触器CJX1-915继电器JZX-22FD/4Z(58A16熔断器17按钮若干18电气控制原理图319通讯编程电缆SC-092三菱2

32、0伺服电机KINCO-23S31421空气开关DZ47-60822行程开关JLXK1-311第三章 基于三菱PLC堆垛单元实训3.1 堆垛单元认知3.1.1 实训目的1、了解堆垛单元的功能；2、了解堆垛单元操作面板上各按钮的功能；3、掌握接近开关、直流电机等相关器件的选择；3.1.2 实训要求1、了解堆垛单元的结构以及在仓储站中的作用；2、能够叙述清楚堆垛单元的工作工程；3、掌握直流电机的选择方法；4、掌握电机控制电路中接触器，以及保护器件的选择；5、掌握堆垛单元操作面板各个按钮的功能。3.1.3 实训器材 见表3-1 设备清单表表3-1 设备清单表序号名 称型号与规格备注1可编程控制器FX2

33、N-128MR2接近开关LJ8A3-2-Z/BX3直流电机36ZY024接触器CJX1-95继电器JZX-22FD/4Z(58A6熔断器7按钮若干3.1.4 实训操作要点在进行本次实训前必须认真阅读实训指导用书，初步了解步进电机，直流电机的工作原理，并且对其工作流程进行熟悉。在实训过程中，不准擅自启动装配站，必须在老师的监督下，事先检查其接线和装置是否有误。在确认无误后，开启电源进行操作。在实训过程中如果发现装置出现异常情况，切勿惊慌，须先切断电源，然后检查接线是否出现问题，排除故障后再次通电，要确保每一个操作步骤的正确性和安全性。3.1.5 实训内容一、堆垛单元的工作过程货物由带式传送机传送

34、到堆垛单元，根据需要手动选择货物的排放方式：为0或90，同时托盘机构部分放下一托盘，当接近开关检测到托盘后由链式传送带传送到指定位置，当堆垛位置的货物达到指定数量后（由接近开关检测），带式传送带停止，货车运行；当货车运动到接受货物处，接近开关检测到货车后，堆垛处送货执行元件把货物推送到货车上，接近开关检测到货车上的货物排放到指定数量后，货车上升；接近开关检测到货车上升到指定位置后，货车前进；前进到指定位置，被接近开关检测到后，货车下降到托盘上；当接近开关检测到货车到位后，挡板翻转到与托盘垂直挡住货物以保持货物在托盘上；接近开关检测到挡板到指定位置后货车返回到原来位置；托盘由链式传送机等装置输送

35、到接受货物载物台，堆垛过程结束。图3.1.1为堆垛单元工作流程图图3.1.1 堆垛单元工作流程图二、直流电机的选择在系统的运行过程中，送货机构的前后运动，货车上升、下降、前进、后退以及挡板的翻转等都是由直流电机来控制的。直流电动机是将直流电能和机械能相互转换的旋转电动机。直流电动机具有以下几方面的优点：1、优良的调速特性，调速平滑、方便、调速范围宽广。2、过载能力大，能承受频繁的冲击负载。3、可实现频繁的无级快速启动、制动和反转。4、满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求。选择直流电机时，直流电机的参数要比计算出来的实际额定电流大一些，所以选择直流电机型号为36ZY02型直流电机额定电流

36、为0.75A，其主要参数为：额定电压：12V空载电流：0.28A额定电流：0.75A额定转矩：5.0kgcm额定转速：7580rpm三、接触器、继电器及熔断器的选择主电路中的额定电流，即接触器主触点电流： 公式（1）式中 Ie主电路的额定电流（A）IC接触器的主触点电流（A） PN电动机的额定功率（KW） K 经验系数，一般取11.4 UN电动机的额定电压（V）1、接触器的选择：接触器的额定电流要大于或者等于控制电路电流，电压也要满足电动机的额定电压。由直流电机的参数选择，接触器选择电压为12V，电流大于0.75A的，通过比较选择，最后确定型号为：CJX1-9。2、继电器的选择 公式（2）K取

37、1，则=0.75A选取JZX-22FD/4Z(58A)3、熔断器的选择： 当电机运行时候，考虑到电机对电流的冲击影响，熔体的额定电流 公式（3）熔体电流选择为2A。图3.1.2为一个直流电机的电气控制原理图。直流电机M5控制货车的上升和下降；当KA16线圈得电，使得KA16常开触点闭合，电机正转，则执行“货车升”动作；当KA17线圈得电，使得KA17常开触点闭合，电机反转，则执行“货车降”动作。4、操作面板图3.1.3 为堆垛单元操作面板1：(1) 电源控制区域（POWER）关：急停按钮，可切断堆垛单元电源；开：堆垛单元上电。（2） 自动操作区域（自动）复位：复位按钮；开始：自动运行开始；保持

38、：进给保持。（3） 功能选择按钮（MODE） 功能选择按钮可选择自动或手动。（4） 手动操作区域（手动START）物料：将上单元的货物以0或90进行排放，并推进小车；物料翻转：货物0或90排放选择；托架：传送一托盘至堆垛位置；堆垛：将小车内货物堆放在托盘上；出库：将货物输送到下单元的接受货物载物台。图3.1.4为堆垛单元操作面板2。3.2 二次堆垛 3.2.1 实训目的1、了解传统的电气控制与PLC控制的相同点与不同点2、了解堆垛站的动作工程3、掌握第二次堆垛过程需要完成的动作以及设计方法3.2.2 实训要求仔细阅读与分析堆垛单元电气控制原理图，分析控制对象，确定控制要求。1、使用步进电机控制

39、带式传送带，完成物料运输功能；2、使用直流电机控制货架、货车、挡板等部件的运动；3、使用气动技术控制托盘机构的动作；4、使用接近开关检测物料是否传送到位；5、使用PLC编写控制程序；6、联机调试；3.2.3 实训器材 见表3-2设备清单表表3-2设备清单表序号名 称型号与规格数量备注1可编程控制器FX2N-128MR12步进电机KINCO-2S56Q13直流电机4通讯编程电缆SC-091三菱5接近开关LJ8A3-2-Z/BX6气缸17电气控制原理图18计算机（带编程软件）1自备3.2.4 实训操作要点在物料的第二次堆垛过程中，载物台的上升和下降以及料盘的下放是由气阀控制的；挡板的开关和托盘机构

40、的上升和下降是由直流电机控制的；链式传送带是由步进电机控制的，各部件运动位置的控制是由接近开关来检测完成的。3.2.5 实训内容一、物料第二次堆垛过程气动起重机控制可升降载物台下降（接近开关检测其下降位置），托盘机构上升，接近开关检测到托盘上位SQ11后，托盘机构放下一料盘，接近开关SQ14检测到料盘上位后，料盘由链式传送带传送到由接近开关SQ15检测的指定位置料盘下位。货架下降，接近开关SQ6检测到货架下位后，直流电机控制的挡板关下，接接近开关SQ5检测到“挡板关”后，货车返回到原位（SQ9），接近开关SQ9检测到货车原位后，货架上升，货架上升到被接近开关SQ7检测到的货架上位后，链式传送带

41、把装有货物的料盘输送到可升降载物台上，接近开关SQ16检测到料盘到位后，可升降载物台上的链式传送带把料盘送至下一单元。二、物料出库按“出库”(S4)按钮，料盘通过链式传送带传送到可升降载物台上，接近开关检测到料盘到位SQ16，再按“出库”(S4)按钮，把装有货物的料盘送至下一单元。三、I/0分配表输入口的分配如表3-3所示：表3-3 输入口分配表输 入 信 号序号功能代号输入编号1托盘上位SQ11X0122托盘下位SQ12X0133托盘检测SQ13X0144料盘上位SQ14X0155料盘下位SQ15X0166料盘到位SQ16X0177气压OKPX0208托架开始S3X0239出库开始S4X02

42、410下单元准备好KM3X034输出口的分配如表3-4所示：表3-4 输出口分配表输 出 信 号序号功能代号输出编号1出库KA20Y0212单元3准备好KA21Y0223单元3报警KA22Y0234托架灯H3Y0265出库灯H4Y0276开始灯(堆垛)H5Y0317保持灯(堆垛)H6Y0328复位/报警H7Y0339托盘上升KA23Y03410托盘下降KA24Y03511上单元出货KRY0363.2.6 实训操作步骤1、观察堆垛机的结构，确定接近开关的位置2、根据动作过程编写相应的程序3、手动调试，以下为手动调试步骤：第二次堆垛：按下“托架”(S3)按钮，由气动起重机控制的可升降载物台下降到指

43、定位置（由接近开关来检测其下降位置），再按 “托架”(S3)，托盘机构上升；接近开关SQ1检测到托盘上位后，再按 “托架”(S3)按钮，气阀控制的阀门打开，放下一料盘，接近开关检测到料盘上位SQ14，动作停止，再按“托架”(S3)，链式传送带输送料盘下位，接近开关SQ15动作后,再按“堆垛”(S2)按钮，货架下降；接近开关SQ6检测到货架下位，按下“堆垛”(S2)按钮，挡板关，接近开关SQ5检测到挡板关后，再按“堆垛”按钮，货车回到原位；接近开关检测到货车后位SQ9后，则货物堆垛在料盘上，再按“堆垛”(S2)按钮，挡板回到原位（由接近开关检测其位置）。物料出库：按“出库”(S4)按钮，料盘通过

44、链式传送带传送到可升降载物台上，接近开关检测到料盘到位SQ16，再按“出库”(S4)按钮，把装有货物的料盘送至下一单元。第四章 小结实训让我了解了plc梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我更加了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。本次实训脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做实训项目的过程中要不停的讨论问题，这样，我们组员可以尽可能的统一思想，这样就不会使在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走

45、弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题自动化立体仓库在物流工业中的优越性是显而易见的，而且随着现代科学技术的发展，这种优越性越来越为明显。随着控制技术的发展，其效率也有很大的提高。而作为核心部件的堆垛机，其最重要的控制功能就是定位控制，即实现精确定位和速度控制。本设计主要设计了巷道式堆垛机的定位控制，利用三菱PLC作为控制核心可以实现对现场设备的运行状态进行直接的定位控制。从堆垛机的工作过程出发，设计了利用PLC来控制堆垛机位置的方法。这种设计方法具有很好的控制效果，达到了设计要求。总之，这次实训对我真的很有好处，给我弥补了很多我欠缺的知识，像电动机的星、三角的连接方式。在今后的学习过程中，要更加努力的学习自己的专业知识，多多与同学和老师交流，相信不久的将来可以有点成绩。附录一PLC接线图：附录二电路原理图框图：附录三梯形图：梯形图35