倉儲工作站觸摸屏控制畢業(yè)設計講解

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1、 KC021-1 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 題目： 倉儲工作站觸摸屏控制設計 二級學院（直屬學部） ： 延陵學院 專業(yè)：電氣工程及其自動化 班級： 學生姓名： 學號： 指導教師姓名： 職稱： 評閱教師姓名： 職稱：

2、 2012 年 05 月 常州工學院畢業(yè)設計說明書 摘要 本課題要求通過觸摸屏控制現(xiàn)代物流生產線中的倉儲工作站，需要完成的有觸摸 屏軟件設計， PLC控制系統(tǒng)， 梯形圖設計等。 通過在實驗室的觀察研究和老師細心的講 解，了解到本次設計是以觸摸屏為核心，通過觸摸屏編程軟件做好觸摸屏界面，將編 好的 PLC 程序輸入可編程控制器中，進行觸摸屏與可編程控制器的連接，通過觸摸屏 對 PLC的控制來實現(xiàn)手動調整與自動運行的控制。 當有貨物時，載物臺轉動到 90 度位，巷道起重機運行，再通過貨物托盤

3、將貨物存入倉庫。這樣就迅速高效的完成的貨物的空間轉移并完成倉儲過程。 本系統(tǒng)能夠簡單、高效、準確、迅速、安全的將貨物整齊無誤的放入倉庫中，大大的提高了工作效率，加強了自動化管理。 關鍵詞 觸摸屏；物流生產線； PLC I 常州工學院畢業(yè)設計說明書 Abstract

4、 This topic request through the touch screen control in the production line of modern logistics warehousing workstation, need to complete a touch screen of software design, PLC control system, ladder diagram design, etc. Through the observation in the laboratory research and the teach

5、er careful interpretation, and know the design is based on touch screen as the core, the touch screen programming software do touch screen interface, will make up good PLC program input programmable controller in the touch screen and programmable controller connection, through the touch screen of PL

6、C control to realize automatic operation manual adjustment and the control. When the goods, a small rotation to 90 degrees, a roadway crane operation, again through the goods tray warehouse the goods. So efficiently finished goods and complete the storage space transfer process. This syste

7、m can be simple, efficient and accurate, fast, safe will be neat and correct in the warehouse, and greatly improve the working efficiency, strengthening the automation management. Key words Touch screen;Logistics production line;PLC

8、 II 常州工學院畢業(yè)設計說明書 目錄 摘要 ....................................................................... I Abstract .................................................................. II 第一章 緒論 ..................................................

9、............ 1 1.1 課題的來源 ........................................................ 1 1.2 課題的國內現(xiàn)狀 .................................................... 1 1.3 課題的國外現(xiàn)狀 .................................................... 2 1.4 課題的內容簡介 ....................................................

10、2 第二章 設計目標及設計方案 .................................................. 4 2.1 總體設計目標 ........................................................ 4 2.1.1 設計要求 ...................................................... 4 2.1.2 工作流程 ...................................................... 4 2.2

11、總體方案設計 ........................................................ 4 2.2.1 設計過程 ...................................................... 4 2.2.2 最終目標 ...................................................... 5 第三章 硬件設計 ............................................................ 6 3.1 PLC 的

12、設計 .......................................................... 6 3.1.1 PLC 的選型 ..................................................... 6 3.1.2 I/O 地址表 ..................................................... 6 3.1.3 PLC 外部接線圖 ............................................... 8 3.2 直流電機

13、的選擇 ..................................................... 10 3.3 步進電機的選擇 ..................................................... 10 3.4 伺服電機的選擇 ..................................................... 11 3.5 行程開關的選擇 ..................................................... 13 3.6 傳感器的選擇 .....

14、.................................................. 13 第四章 軟件設計 ........................................................... 15 4.1 倉儲工作站動作流程 ................................................. 15 4.2 倉儲工作站動作框圖 ................................................. 15 4.3 倉儲工作站程序流程圖 .........

15、...................................... 15 4.4 倉儲工作站 PLC程序設計 ............................................. 17 I 常州工學院畢業(yè)設計說明書 第五章 觸摸屏設計 . ........................................................ 20 5.1 觸摸屏軟件選型 .................................................... 20 5.2 觸摸屏按

16、鈕設計 .................................................... 20 5.3 倉儲工作站觸摸屏設計 .............................................. 21 5.3.1 手動操作界面 . ................................................ 22 5.3.2 自動操作界面 . ................................................ 23 5.3.3 按鈕設計： . .............

17、..................................... 23 5.4 觸摸屏監(jiān)控界面設計 ................................................ 24 5.4.1 輸入監(jiān)控界面設計 . ............................................ 24 5.4.2 輸出監(jiān)控界面設計 . ............................................ 25 5.5 觸摸屏通訊設置 ....................................

18、................ 26 第六章 調試 . .............................................................. 29 6.1 觸摸屏調試 ........................................................ 29 6.2 工作臺調試 ........................................................ 29 6.2.1 手動模式調整 . ..................................

19、.............. 29 6.2.2 自動模式調整 . ................................................ 29 結論 . ..................................................................... 30 參考文獻 . ................................................................. 31 致謝 . ............................................

20、......................... 32 附錄 . ..................................................................... 33 II 第一章 緒論 第一章 緒論 1.1 課題的來源 對于“物流”的概念，不同國家不同機構不同時期有所不同，關于物流活動的最早文獻記載是在英國。 1918 年，英國猶尼利弗的哈姆

21、勛爵成立了“即時送貨股份有限公司”，目的是在全國范圍內把商品及時送到批發(fā)商、零售商和用戶手中。二戰(zhàn)期間，美國從軍事需要出發(fā)，在戰(zhàn)時對軍火進行的供應中，首先采用了“物流管理”這一詞， 并對軍火的運輸、補給、屯駐等進行全面管理。二戰(zhàn)后， “物流”一詞被美國人借用到企業(yè)管理中，被稱作“企業(yè)物流” 。企業(yè)物流是指對企業(yè)的供銷、運輸、存儲等活動進行綜合管理。 現(xiàn)代物流產業(yè)發(fā)展的程度是衡量一個國家的產業(yè)化和經濟發(fā)展的重要標志，縱覽世界經濟發(fā)展過程，物流發(fā)展與工業(yè)化發(fā)展過程相一致。先進的物流系統(tǒng)表現(xiàn)在英國工業(yè)革命后“世界工廠”的形成和日本經濟奇跡般的復蘇。美國戴爾計算機公司、美國波音飛機公司

22、、通用汽車公司、海爾集團等這些公司的成功的經歷告訴我們，建立運用先進的物流體系，能更快更直接的提高企業(yè)的競爭力。 為了使物流系統(tǒng)操作更加簡單快捷，人們使用觸摸屏代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鼠標和鍵盤，觸摸屏具有節(jié)省空間，易于使用，堅固耐用等特點。觸摸屏賦予了系統(tǒng)嶄新的面貌，發(fā)達國家的系統(tǒng)設計師和我國率先使用此技術的設計師都清楚，觸摸屏不再是可有可無的東西了。它極大程度的簡化了計算機，即使對計算機一無所知的人，仍然可以通過觸摸屏的提示操作。 1.2 課題的國內現(xiàn)狀 早晨起床，通過觸摸屏用微波爐熱早餐，出門坐地鐵，通過觸摸屏完成自動售票，去自動取款機提款，去營業(yè)廳自助充

23、值?？梢哉f，觸摸屏就在我們身邊，并且已經完全融入了我們生活。 我國的觸摸屏產業(yè)發(fā)展相對較晚， 國家從 2008 年開始啟動支持觸摸屏產業(yè)化的重大專項，產業(yè)已經發(fā)展，但是技術和產業(yè)規(guī)模遠遠不夠。觸摸屏與液晶顯示器的結合 首先需要提高觸摸屏的產能，現(xiàn)在的生產線能力遠遠不能滿足產業(yè)的需求。觸摸屏與液晶顯示器的結合不僅要有產能上的配套，還要有技術上的配套。液晶顯示器內置式觸摸屏不僅可以降低生產成本，還可以優(yōu)化產品設計，提高產品品質。 目前觸摸屏技術在中小尺寸的顯示器上的應用已經得到市場的認可，市場將進入 高速發(fā)展期，我國中小尺寸 TFT-LCD 制造商把握好這個機會可以

24、帶動產品升級。電阻式觸摸屏適合手機、導航儀等小型設備的使用，觸摸屏技術要在電腦顯示器或電視上 1 常州工學院畢業(yè)設計說明書 使用，必須發(fā)展電容式觸摸屏技術。 1.3 課題的國外現(xiàn)狀 觸摸屏在 20 世紀 70 年代就開始問世了，它是由美國人 Sam Hurt 在 1971 年發(fā)明 的。由于各種原因， 70 年代以后觸摸屏技術發(fā)展很緩慢。因為在當時它的反應速度、可靠性、使用壽命、對惡劣環(huán)境的適應性等方面都不是很令人滿意。不過在如今，這種情況已經得到了很大的改善，就是因為如此，掀起了觸摸屏使用的新浪潮。 目前，觸摸

25、屏的實現(xiàn)技術多種多樣，主要有矢量壓力傳感器技術觸摸屏、電阻感應式觸摸屏、紅外線式觸摸屏、電容感應式觸摸屏和表面聲波式觸摸屏。其中矢量壓力傳感器觸摸屏已經從歷史舞臺中消失了，現(xiàn)在應用廣泛的主要是其他四種方式。 觸摸屏在上世紀 80 年代就已經在交通樞紐和銀行的 CRT信息查詢系統(tǒng)中得到廣泛的應用。目前，觸摸屏之所以迅速發(fā)展成一個高度發(fā)達的行業(yè)，是因為計算機、網(wǎng)絡、軟件和平板顯示等相關技術的成熟，使觸摸屏技術的應用市場迅速膨脹。 觸摸屏早期多被裝于工控計算機、 POS機終端等工業(yè)或商用設備中。 2007 年 iPhone 手機的推出，成為觸控行業(yè)發(fā)展的一個里程碑。蘋果公司

26、把一部至少需要 20 個按鍵的 移動通話，設計得僅需要三四個鍵就能操作，剩余操作則全部交由觸控屏幕完成。應 該說，引發(fā)觸控屏產業(yè)爆的導火索是 iPhone 手機和 windows7 操作系統(tǒng)的上市。由于 單點觸控、多點觸控以及多重觸控全區(qū)輸入（ multi-touch all-point ）解決方案使觸 摸輸入、旋轉和縮放功能優(yōu)勢得到了淋漓盡致的發(fā)揮，擺脫了對鍵盤和鼠標的依賴，使人機交互更為直截了當。觸控技術開辟了一條新的人機互動操作的技術路線，方便了用戶，代表了一個新的技術潮流。在市場與技術的互動中觸控技術將成為電子信息產業(yè)的一個新的增長點。 觸控技術將全

27、面進入計算機行業(yè)的個人電腦、筆記本電腦、游戲機、電子書等領 域。 1.4 課題的內容簡介 本課題主要利用觸摸屏控制模擬物流生產線中倉儲站。實現(xiàn)倉儲控制任務的方案 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具有可靠性高、 擴展性高等特點，逐漸成為自動化立體倉儲控制中的首選，應用越來越多。本次設計 要求以觸摸屏為核心完成觸摸屏界面設計、倉儲站 PLC控制系統(tǒng)設計、軟件程序設計、 梯形圖設計及調試。首先編寫觸摸屏控制程序，做好觸摸界面，再將編寫好的程序輸 入 PLC，將觸摸屏和可編程控制器進行連接， 通過觸摸屏來實現(xiàn)

28、倉儲工作站自動運行和手動操作的過程。 2 第一章 緒論 現(xiàn)代物流是運輸技術革新與先進信息技術結合的產物，它主要是指加工半成品通 過裝配、緩沖、堆垛、倉儲放入倉庫中的過程。其控制系統(tǒng)有位置控制（步進電機） 與順序步進動作要求，采用 PLC 為控制器實現(xiàn)順序步進控制，而位置檢測采用傳感器 和行程開關來實現(xiàn)。

29、 3 第二章 設計目標及設計方案 第二章 設計目標及設計方案 2.1 總體設計目標 2.1.1 設計要求 要求完成觸摸屏控制控制物流生產線倉儲工作站的設計： 1、觸摸屏控制物流生產線倉儲工作站的構成及工藝要求。 2、觸摸屏控制物流生產線倉儲工作站的 PLC控制程序設計。 3、觸摸屏控制物流生產線倉儲工作站的觸摸屏監(jiān)控設計。 4、完成軟件編程及仿真

30、。 5、通過觸摸屏切換手動調整和自動運行兩種模式。 2.1.2 工作流程 本次畢業(yè)設計是觸摸屏控制物流生產線的倉儲站。貨物從堆垛站到載物臺，此時載物臺 從 0 度位轉動到 90 度位，同時巷道起重機啟動，貨物從載物臺轉移到巷道起重機。此后，起重機向貨架方向移動，將貨物存儲在高層貨架中。通過貨架上的行程開關發(fā)出的信號，可以知道該貨倉是不是滿的，若是滿的，則存在其余的高層貨架中。 2.2 總體方案設計 2.2.1 設計過程 依據(jù)觸摸屏為核心，通過操作觸摸屏完成對倉儲站的監(jiān)控和控制。有行程開關和 傳感器檢測信號，通過電機完成物件的運輸和

31、倉儲。圖 2.1 為倉儲站工作過程框圖。 堆垛單元貨物 載物臺接收貨 巷道起重機 貨物托盤結 高層貨架 物 構 圖 2.1 倉儲站工作過程框圖 4 常州工學院畢業(yè)設計說明書 2.2.2 最終目標 1、完成觸摸屏控制界面。 2、能夠通過觸摸屏控制和監(jiān)控倉儲站。 3、能夠通過觸摸屏切換自動運行和手動調整。

32、 5 第三章 硬件設計 第三章 硬件設計 3.1 PLC 的設計 3.1.1 PLC 的選型 可編程控制器（ Programmable Logic Controller ， PLC）

33、，它采用一類可編程的存 儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算數(shù)操作等面 向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 / 輸出控制各類型的機械或生產過程?？删幊? 控制器實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同， 基本構成為：電源、中央處理單元（ CPU）、存儲器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊。本次畢業(yè)設計選用三菱 FX系列的 FX2N作為可編程控制器控制系統(tǒng)。 三菱 FX2N有如下特點： 1、輸入輸出擴展 可連接 FX2N 系列用的擴展模塊以及 FX2N 系列用的擴展單元。 2、時鐘功能內置實時時

34、鐘。 3、最大輸入輸出點數(shù) 256 點。 4、特殊適配器可以通過 FX2N-CNV-BD連接。 5、可連接 FX2N系列用的擴展模塊以及 FX2N使用的擴展單元。 6、機體小型化 , 比 FX2小 50%。 7、備有多種不同的 FX2N擴展單元及特殊模塊。 8、更多通訊 / 網(wǎng)絡功能， RS232, RS422, RS485 。 9、更便宜的配置，兼用 FX0N的擴展單元及特殊模塊。 10、兼容 FX2 的編程設計。 11、低成本 IC 板 BD，通訊功能擴展模塊模板化。 12、內置 8,000 步 RAM（電池支持）、注釋輸入、

35、可 RUN中寫入。 13、安裝有存儲盒時最大可擴展到 16,000 步。 依據(jù)以上特點，根據(jù)設計中輸入輸出點的總數(shù)（輸入點為 31 個，輸出點為 23 個） 來選擇，確定 PLC的選型為 FX2N-64MR, 即 32 個輸入點和 32 個輸出點，此型號為繼電器輸出方式。 3.1.2 I/O 地址表 1、輸入口的設置： 6 常州工學院畢業(yè)設計說明書 輸 入 信 號 序號 功能 代號 輸入編號 1 A1 庫檢測 SQ10 X0 2 A2 庫檢測

36、 SQ11 X1 3 A3 庫檢測 SQ12 X2 4 A4 庫檢測 SQ13 X3 5 A5 庫檢測 SQ14 X4 6 A6 庫檢測 SQ15 X5 7 A7 庫檢測 SQ16 X6 8 A8 庫檢測 SQ17 X7 9 B1 庫檢測 SQ20 X10 10 B2 庫檢測 SQ21 X11 11 B3 庫檢測 SQ22 X12 12 B4 庫檢測 SQ23 X13 13 B5 庫檢測 SQ24 X14 14 進庫 0 度 SQ25 X15 15 進庫 90 度 SQ26 X16 16

37、 進庫到位 SQ27 X17 17 托盤前 SQ30 Y20 18 托盤中 SQ31 Y21 19 托盤后 SQ32 Y22 20 開始（倉儲） S23 Y23 21 保持（倉儲） S24 Y24 22 手動 / 自動 S25 Y25 23 復位（倉儲） S26 Y26 24 X 回零 S30 X30 25 Z 回零 S31 X31 26 托盤前 S32 X32 27 托盤后 S33 X33 28 取貨 S34 X34 29 進貨 S35 X35 30 X 回零完成 SQ36

38、X36 31 X 到位 SQ37 X37 7 第三章 硬件設計 2、輸出口的設置： 輸 出 信 號 序號 功能 代號 輸出編號 1 M11正轉 KA11 Y0 2 M11反轉 KA12 Y1 3 M12正轉 KA13 Y2 4 M12反轉 KA14 Y3 5 M13正轉 KA15 Y4 6 M13反轉 KA16 Y5 7 開始燈（倉儲） H11 Y6 8 保持燈（倉儲） H12 Y7 9 DIN6 原點開關 Y10 10 X

39、驅動上電 KA17 Y11 11 DIN1 POS1 Y12 12 DIN2 POS2 Y13 13 DIN3 POS3 Y14 14 DIN4 POS4 Y15 15 DIN5 點動正轉 Y16 16 DIN7 點動反轉 Y17 17 復位燈（倉儲） H20 Y20 18 X 回零燈 H21 Y21 19 Z 回零燈 H22 Y22 20 托盤前位燈 H23 Y23 21 托盤后位燈 H24 Y24 22 取貨燈 H25 Y25 23 進庫燈 H26 Y26

40、 3.1.3 PLC 外部接線圖 8 常州工學院畢業(yè)設計說明書 SQ10 A1庫檢測 X0 SQ11 A2庫檢測 X1 SQ12 A3庫檢測 X2 SQ13 A4庫檢測 X3 SQ14 A5庫檢測 X4 SQ15 A6庫檢測 X5 SQ16 A7庫檢測 X6 SQ17 A8庫檢測 X7 B1庫檢測 SQ20 X10 SQ21

41、 B2庫檢測 X11 SQ22 B3庫檢測 X12 SQ23 B4庫檢測 X13 SQ24 B5庫檢測 X14 - 進庫0度SQ25 + X15 - 進庫90度 SQ26 + X16 - 進庫到位 SQ27 + X17 - 托盤前SQ30 + X20 - 托盤中 SQ31 + X21 托盤后 - X22 SQ32 + 開始（倉儲） S23 X23 保持（倉儲） S24 X24 S25

42、 手動/自動 X25 S26 復位（倉儲） X26 X回零 S30 X30 Z回零 S31 X31 托盤前 S32 X32 托盤后 S33 X33 取貨 S34 X34 進庫 S35 X35 R1 2K X歸零完成 X36 R2 2K X 到位 X37 DC24V COM  KA

43、11 Y0 KA12 Y1 KA13 Y2 KA14 Y3 KA15 Y4 KA16 Y5 Y6 Y7 R3 2K Y10 KA17 Y11 R4 2K FX2N-Y1264MRR52K Y13 R6 2K Y14 R7 2K Y15 R8 2K Y16 R9 2K Y17 Y20 Y21 Y22 Y23 Y24 Y25

44、 Y26 DC24V  M11正轉 M11反轉 M12正轉 M12反轉 M13正轉 M13反轉 開始燈（倉儲） 保持燈（倉儲） DIN6 X 驅動上電 DIN1 DIN2 DIN3 DIN4 DIN5 DIN7 復位燈（倉儲） X回零燈 Z回零燈 托盤前位燈 托盤后位燈 取

45、貨燈 進庫燈 圖 3.1 倉儲單元外部接線圖 9 第三章 硬件設計 3.2 直流電機的選擇 當貨物到達托盤結構時，直流電機控制托盤正轉從 0 度到 90 度。直流電動機是將 直流轉化為機械能的轉動裝置。電機定子提供磁場，直流電源向轉子的繞組提供電流，換向器使轉子電流與磁場產生的轉矩保持方向不變。直流電動機的優(yōu)點如下： 1、啟動速度快，換向、變速方便。 2、啟動力矩大，可以均勻而經濟的實現(xiàn)轉速調節(jié)。 3、過載能力大，能承受頻繁的負載沖擊。 4、直流電機的低速特性好。 5、可

46、以頻繁的實現(xiàn)無級快速啟動反轉和制動。 本次設計選擇直流電機時， 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 ，主要參數(shù)如下： 額定電壓： 12V 額定電流： 0.75A 空載電流： 0.28A 額定轉矩： 5.0kgcm 額定轉速： 75-80rpm 3.3 步進電機的選擇 步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。 在非超 載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負 載變化的影響，步進電機

47、收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一 個固定的角度，稱為“步距角” , 他的旋轉是以固定的角度一步步運行的?？梢酝ㄟ^ 脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。也可以通過控制脈沖頻率控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。 1、確定參數(shù) 選擇步進電機前，要先列出步進電機的主要參數(shù)：執(zhí)行機構速度，負載質量，移動距離，移動時間等，再計算出負荷慣量，輸出轉矩等。 執(zhí)行機構速度： Vl 1. 5m / min 負載質量： M 1kg 移動距離： l 0. 0275m 移動時間： t0 1.2s 2、計算

48、（1）加速時間 t1 t 0 l 0.0275 0.1(s) (3-1) 1.2 1.5 60 Vl 10 常州工學院畢業(yè)設計說明書 （2）電機轉速 VL 1.5 (3-2) N M 375(rpm ) PB 0.004 （3）負荷轉速 g M PB 0.3 9.8 1 0.004 (3-3) TL 2 0.0021(N m) 2 0.9 （4）負荷慣量： PB 2

49、 0.004 2 直線運動 J LM M 1 0.004 10 4 2 ) (3-4) 2 2 (kg m 負荷慣量J L JLM J B J C 0.63 10 4 (kg m2） (3-5) （5）電機轉矩： 啟動轉矩 2 N M ( J M J L ) 2 375 ( JM 0.6

50、28 10 4 ) 392.5JM 0.025( N m) TS 60t1 60 0.1 (3-6) 輸出轉矩 TM ( TS ) S ( TL TS ) 2 0.08 10 4 J M 0.0542( N m ) TL (3-7) S 為安全系數(shù)，一般為 2

51、 J M 為電機轉子慣量，單位為 kg m2 （6）電機選擇： 由 以 上 計 算 結 果 ， 選 定 電 機 型 號 為 KINCO 2S56Q-3876， 轉 子 慣 量 J M 0.46 10 4 kg m2 TM 0.0542 0.08 104 0.46 10 4 0.0910( N m) (3-8) KINCO2S56Q-3876的主要參數(shù)為： 額定相電壓 24V；額定相電流 3.0A

52、；相電阻 0．95 10%。 步進電機的繼電器選型和直流電機相同，選擇繼電器型號為 JZX-22FD/4Z(5~8A)。 3.4 伺服電機的選擇 伺服電機（ servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉的發(fā)動機，是一種 11 23S31－ 0650－ 803J7－ AA。 第三章 硬件設計 補助馬達間接變速裝置。伺服電機可以使位置精度，控制速度達到非常精確，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制，并且能快速反應，自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電

53、壓等特性，可把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。伺服電動機分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉現(xiàn)象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。 本次畢業(yè)設計中倉儲單元中 X 軸移動選用伺服電機來執(zhí)行，步進電機同樣可以完成，由于步進電機驅動通常帶有細分，而停止時通常會停止在細分點也就是不是磁極 點上，那么停電后再次上電時驅動器不會按照停止時的各相電流進行分配，那么出現(xiàn)了步進電機重新上電時通常會出現(xiàn)強烈的小振一下，也就是轉子迅速與初始定子磁場對應，而伺服電機則沒有該現(xiàn)象。直流伺服電機的輸出轉速與輸入電壓成正比，并能實現(xiàn)正反向速度控制。具有起動轉矩大

54、，調速范圍寬，機械特性和調節(jié)特性的線性度好，控制方便等優(yōu)點。本次設計選擇的伺服電機型號為： 以下為該型號的直流伺服電機主要參數(shù)： 工作環(huán)境溫度： -20-40 C 額定相電流： 6.5A 軸徑： 8mm 相電感： 0.7mH 想電阻： 0.29 轉子慣量： 0.046 kgm 2 10 3 絕緣電阻：最小 100R[500VDC， 20C] 下圖為伺服電機控制器接線圖 DC60V DC24V + - + - KM2 KM2 GND

55、 +DC GND +24 GND GND +24 GND ENABLE X.DRIVE KINCO-ECOSTEPR100 圖 3.2 伺服電機控制器接線圖 12 常州工學院畢業(yè)設計說明書 3.5 行程開關的選擇 物流生產線倉儲站中，托盤機構最后需要把貨物存儲在貨架中，如果貨架是滿的，無法存儲，則存儲在下一個貨倉中。此時就需要行程開關來檢測并發(fā)出信號。相對于傳感器來說，行程開關能夠更方便的檢測各個庫是否滿貨。行程開關主要用于檢測工作機械的位置，發(fā)出命令以控制其運動方向或者行程長短。 行程開關也

56、稱位置開關。根據(jù)行程開關的結構可分為電氣結構的非接觸式接近開關和機械結構的接觸式有觸點行程開關。接觸式行程開關靠移動物體碰撞行程開關的操動頭而使行程開關的常開觸頭接通和常閉觸頭分斷，從而實現(xiàn)對電路的控制作用。在設計中，每個貨物的存放肯定會接觸每個倉庫的底部，如果把接觸式行程開關安裝在每個倉庫的最底部，接觸式行程開關檢測到貨物后把信號送給可編程控制器，從而檢測該倉庫是不是滿倉，此方法更加方便檢測，而且行程開關在價格上比傳感器便宜很多，所以選擇接觸式有觸點行程開關。 這次畢業(yè)設計中選擇的接觸式有觸點開關的型號為 JLXK1-311, 額定電壓參數(shù)為500VAC， 440VAC, 額定電流為

57、5A, 分別有一個常開觸頭和一個常閉觸頭。 A 1庫 A 2 庫 A 3 庫 A 4 庫 A 5庫 A 6 庫 A 7 庫 A 8 庫 B 1 庫 B 2 庫 B 3 庫 B 4 庫 B 5 庫 檢測 檢測 檢測 檢測 檢測 檢測 檢測 檢測 檢測 檢測 檢測 檢測 檢測 X00 X01 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X10 X11 X12 X13 X14 FX2N-64MR 圖 3.3 接觸式行程開關的 PLC 連接圖

58、 3.6 傳感器的選擇 此系統(tǒng)在運行時，對于托盤進料機構的運動、托盤的運動等都要保證它們的運動 距離和停止位置，這就需要傳感器來檢測它們的位置。 傳感器按照用途可分為速度傳感器，位置傳感器，力敏傳感器，液位傳感器等， 由于本次的貨物是金屬，所以選擇光電或磁感應接近開關。接近開關又稱無觸點行程 13 第三章 硬件設計 開關，它除可以完成行程控制和限位保護外，還有一種非接觸型的檢測裝置，用作檢 測零件尺寸和測速等，也可以用于變頻計數(shù)器、液面控制、變頻脈沖發(fā)生器和加工程 序的自動銜接等。工作可靠、功耗低、

59、復定位精度高、壽命長和操作頻率高及適應惡 劣的工作環(huán)境等。利用光電感應做成的開關叫光電開關。將發(fā)光器件與光電器件按照 一定的方向裝在同一個檢測頭里面。當有反光面（被測物體）接近時，光電器件接收 反射光后便在信號輸出，因此可以“感知”有物體靠近。 PLC所接的傳感器的電壓應為 24VDC，電流范圍為 0~250mA，由于可編程控制器的 輸入電流是由可編程控制器內部的 DC24V電流提供。因此，利用外部電源驅動接近開 關等傳感器時， 外部電源的電壓應是 DC24V 4V，傳感器的輸出晶體管應選 NPN開路集電極型。 本次倉儲站設計中需用到的接近開關數(shù)為 2

60、6 個，所選擇的型號為 LJ8A3-2-Z/BX ， 主要參數(shù)為： 輸出指示燈顏色 : 紅色 工作電壓 ：10~36VDC 連續(xù)負載電流：≤ 200mA 開關頻率： 1000Hz 下圖為接近開關與 PLC的連接圖： DC 24V 0V SQ25 SQ26 SQ27 進庫 0 度 進庫 90 度 進庫到位 X15 X16 X17 +24V COM FX2N-64MR 圖 3.4 接近開關與 PLC的連接圖

61、 14 第四章 軟件設計 第四章 軟件設計 4.1 倉儲工作站動作流程 在觸摸屏上按下“開始”按鈕，巷道起重機 X 軸 Z 軸回零參考點，回零動作完成 后，選擇自動或者手動模式，若選擇手動方式，則手動單步執(zhí)行動作。若選擇自動方 式，各動作自動執(zhí)行，當接收貨物載物臺有貨時，載物臺旋轉到 90 度位，然后巷道起 重機動作到取貨位，貨物托盤機構取貨，當取貨動作完成，接收貨物載物臺旋轉到 0 度位置，若接觸開關檢測到 A 貨架有空位，則巷道起重機運動到空位處，然后貨物托盤

62、機構把貨物存放在高層貨架上，存貨動作完成后，貨物托盤機構回到原位，巷道起 重機回到取貨位，如此反復；若接觸開關檢測到 A 貨架沒有空位，而 B 貨架有空位， 則巷道起重機運動到空位處，然后貨物托盤機構把貨物存放在高層貨架上，存貨動作完成后，貨物托盤機構回到原位，巷道起重機回到取貨位，如此反復；若接觸開關檢 測到 A、 B 貨架都沒有空位，說明高層貨架已滿，系統(tǒng)動作停止。 4.2 倉儲工作站動作框圖 根據(jù)倉儲部分的動作流程，繪制出倉儲部分的動作框圖： 堆垛單元貨物 載物臺接收貨 貨物托盤結 巷道起重機

63、 高層貨架 物 構 圖 4.1 倉儲部分動作框圖 4.3 倉儲工作站程序流程圖 根據(jù)倉儲部分的動作流程和動作框圖，繪制出倉儲部分的程序流程圖： 15 常州工學院畢業(yè)設計說明書 開始 N 手動執(zhí)行 自動方式？ Y 自動執(zhí)行 N 載物臺有 貨？ Y 載物臺轉動到 90 度位 巷道起重機

64、到 取貨位 貨物托盤取貨 緩沖暫停 取貨成功？ Y  N 載物臺轉動到 0 高層貨架已滿 度位 N N B 貨架有空位？ A貨架有空位？ Y Y 巷道起重機到 空位 貨物托盤存貨 貨物存入倉庫 圖 4.2 倉儲部分程序流程圖  巷道起重機到 取貨位 貨物托盤機構

65、 回原位 16 第四章 軟件設計 4.4 倉儲工作站 PLC程序設計 當 PLC檢測到 “X 回零”按鈕被按下時，可編程控制器接收到信號后，發(fā)出指令給伺服電機。 PLC梯形圖如下： 伺服電機驅動器控制伺服電動機轉動，使得巷道起重機沿 X 軸方向回歸零位，接近 開關檢測到 X 軸回零處。 PLC梯形圖如下：

66、 當 PLC 檢測到“接受”按鈕信號后，可旋轉載物臺中的接近開關檢測到貨物，同時旋轉載物臺由 0 度位置旋轉到 90 度位置。 PLC梯形圖如下： 17 常州工學院畢業(yè)設計說明書 當 PLC 檢測到“接受”信號，巷道起重機上的托盤向前運動到托盤前位，此時接近開關檢測到“托盤前”信號。 PLC梯形圖如下： 當 PLC 檢測到“接受”信號，可旋轉載物臺的鏈式傳送帶將貨物輸送到托盤上， 接近開關檢測到貨物，可旋轉載物臺回到原位 0 度位置，托盤回歸原位，接近開關檢測到托盤中間位置。 PLC梯形圖如下