毕业设计（论文）-PLC控制的堆垛式立体车库设计.doc

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1、毕业论文毕业设计论文设计（论文）题目： PLC控制的堆垛式立体车库设计下 达 日 期： 2011 年 2 月 21 日开 始 日 期： 2011 年 2 月 21 日完 成 日 期： 2011 年 4 月 1 日指 导 教 师： 学 生 专 业： 班 级： 学 生 姓 名： 教 研室主任： 电气工程 学院基于松下PLC的立体车库控制摘 要随着汽车的急剧增加，致使城市停车难问题不断恶化，而作为解决城市静态交通的有效措施-向空间、向高层发展的自动化立体停车设备，以其占地面积少，停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点，越来越受到人们的青睐。 立体车库是现代物流系统中迅速发展的一个重要

2、组成部分，是一种多层存放货物的高价仓库系统，有自动控制与管理系统、巷道堆垛机、高位货架、自动入库以及其他辅助设备组成。 立体停车库生产在中国是个新兴行业，立体停车库可缓解城市动、静态交通问题，改善居住环境，有效利用土地价值。本系统采用PLC，按动按钮即可完成汽车存取过程，操作简单，存取方便。控制电路部分采用交流接触器传统方式，使运行安全可靠。设计采用可分组合，模块式安装，方便灵活，具备维护使用方便，造价低等特点。立体车库是在不直接进行人工参与的情况下，自动存储和取出物料的系统。它是采用高层货架存储货物，用专门的仓储作业设备进行货物出入作业的仓库。针对都市住宅小区、商业区、写字楼等繁华地带短时间

3、停车难的问题,提出了采用松下PLC作为主控器控制立体车库的方案,设计开发一种堆垛式立体车库的自动控制系统并构建研制了实验模型牌,提高经济。它可以实现利用空间多层停车,不但节省占地空间,而且堆垛外观可设计成多用途的商业广告效益和实用性,堆垛式立体车库对于解决现代化密集型城市的汽车停放问题具有重要的开发价值和广泛的应用前景。该系统具有操作简便,自动化程度高,运行速度快、可靠性高等特点。关键词 巷道式堆垛起重机/立体车库/可编程控制器目录摘 要I第一章 绪论11.1 本课题的设计背景11.2 本课题的主要任务11.3 本课题研究的主要意义2第二章 立体车库的概述32.1 立体仓库的基本结构32.2

4、FP0系类PLC的特点及配置62.2.1 该型PLC还具有如下特点62.2.2 FP0系列PLC的I/O配置72.3 设计程序清单82.4 系统流程框图92.5 PLC实现步进电机库位的定位122.5.1 PLC部分122.5.2步进电机驱动器132.5.3 步进电机的工作原理及特点132.5.4 PLC位置控制指令152.2.5传感器的选择172.6 立体车库的编程设计202.6.1 系统初始化设置202.6.2 脉冲个数的计算222.6.3 键盘取低四位232.6.4 键盘输入各库位编号23结论28致谢29主要参考资料：3030第一章 绪论1.1 本课题的设计背景1969年，美国数字设备公

5、司（DEC）首先研制成功第一台可编程序控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功，从而开创了产业控制的新局面。至80年代，随大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到了惊人的发展。使PC在概念、设计、性能、价格以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强，功耗和体积减小，本钱下降，可靠性进步，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通讯网络、数据处理以及图象显示的发展，使PLC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现产业生产自动化的一大支柱。可编程控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编

6、程序的贮存器，用来在其内部存储执行逻辑运算、程序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 利用可编程控制器（PLC），可以设计出成本低、效率高的自动化立体车库。本系统以PLC为主控制器，结合步进电机、传感技术、位置控制等技术，实现四层十二仓位库体自动存储物品。自动化立体仓库是以四层十二仓位库体为主体，以成滚珠丝杠、步进电机、直流电机为搬运设备，以松下电工fp0PLC为控制核心，实现高效率物流、大容量存储的机电一体化高科技集成系统，系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点。1.2 本课题的主要任务课题的主要任务是基于松下F

7、P0系列PLC的立体仓库控制系统的设计。立体仓库的机构由仓库本体、PLC控制单元、接口单元、巷道式堆垛起重机、和电源单元等组成。它利用立体仓库模型，采用滚珠丝杠、直线导轨、普通丝杠作为传动装置，通过PLC编程控制实现X、Y、Z轴位置控制，可完成简单的取车或送车动作。1.3 本课题研究的主要意义自动化立体仓库系统是指在不需要人工干预的情况下，运输设备能自动存储和取出货物的多层仓库存储系统。自动化立体仓库是现代物流系统中迅速发展的一个重要组成部分。立体车库库应用范围很广，几乎遍布所有行业。在我国，自动化仓库应用的行业主要有机械、冶金、化工、航空航天、电子、医药、食品加工、烟草、印刷、配送中心、机场

8、、港口等。随着社会、经济、交通的发展以及人们生活水平的不断提高，车辆无处停放的问题入去突出。采用立体仓库进行存放车辆与传统的自然地下车库相比，在许多方面显示出优越性。首先，立体仓库具有突出的节地优势。仓库可以大幅度的向高空发展，充分利用仓库地面和空间，节省了库存占地面积，提高了空间利用率。立体仓库存放车辆与传统地下车库相比更加有效的保证人身和车辆的安全，立体车库从管理上可以做到彻底的人车分流。因此对这个课题的研究是具有重大意义的。第二章 立体车库的概述2.1 立体仓库的基本结构立体车库的外形结构下图2-1所示。图2-1 立体车库的外形结构1-垂直方向步进电动机 2-汽车 3-立体车库本体 4-

9、垂直方向定位传感器 5-垂直方向滚珠丝杠 6-货台叉车 7-货台直流电动机 8-急停按钮 9-水平方向定位传感器 10-按钮 11-仓位检测传感器（13个） 12-定位标条 13-水平方向步进电动机 14-PLC 15-接口板 16-按钮板 17-底板立体仓库主体由立体车库本体单元、PLC控制单元、接口单元及电源单元等组成。如下图2-2所示。图2-2 立体仓库组成图1立体车库本体单元。该单元由12个仓位和巷道式堆垛起重机等组成。2PLC控制单元。该单元可分别选用松下PLC、西门子PLC、欧姆龙PLC、三菱PLC等。PLC主体具有脉冲输出功能，能同时实现二轴定位功能。3接口单元。给单元将系统中所

10、有控制单元、执行单元、检测单元、输入/输出单元的信号都引到面板上，由学生自行完成电路的设计，不同性质的节点采用不同的颜色进行标识，并且每个单元自身的电路具有独立性，具备扩展功能。4电源单元。电源单元是由开关电源提供系统工作的DC 24V电压。该系统在设计上设置了各种保护功能，包括短路保护、反向保护、限位保护、定位保护。TVT-99V立体仓库系统中为了防止不确定因素对系统硬件的损坏，分别在机械手臂运行的横轴和纵轴上设置了仓库的定位孔，当机械手臂运行时，位于移动模块下方的光电传感器分别检测运行X轴、Y轴的定位点，当且仅当机械手臂停止于点位孔点时，对应的Z轴才能进行取货和移货的动作。 机械部分采用滚

11、珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件组成，采用步进电机、直流电机作为拖动元件。电气控制是由松下电工生产的FP0型可编程序控制器(PLC)、步进电机驱动电源模块、开关电源、位置传感器等器件组成。本系统采用滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠作为主传动机构，电机采用步进电机和直流电机，其关键部分是堆垛机，它由水平移动、竖直移动及伸叉机构三部分组成，其水平和竖直移动分别用两台步进电机驱动滚珠丝杠来完成，伸叉机构有一台直流电机来控制它分为上下两层，上层为货台，可前后伸缩，下层装有丝杠等传送机构。当堆垛机平台移动到货架的指定位置时，伸叉电机驱动货台向前伸出可将货物取出或送入，当货物已送入，则铲叉向后缩回。控制面板上的开

12、关及按钮功能及仓位号（见图2-3、图2-4） 图2-3 控制面板上的开关及按钮功能 图2-4 控制面板上的仓位号表2-1、控制面板上的按钮功能表按键号功能选择定义1自动选择1号仓位手动机构水平向左移动2自动选择2号仓位手动机构垂直向下移动3自动选择3号仓位手动机构水平向右移动4自动选择4号仓位手动机构水平向后移动5自动选择5号仓位手动机构垂直向上移动6自动选择6号仓位手动机构水平向前移动7自动选择7号仓位手动无意义8自动选择8号仓位手动无意义9自动选择9号仓位手动无意义10自动选择10号仓位手动无意义11自动选择11号仓位手动无意义12自动选择12号仓位手动无意义2.2 FP0系类PLC的特点

13、及配置FP0系列可编程控制器（PLC）是松下电工生产的一种超小型PLC，其体积小巧（W25H90D60mm），不受安装场所限制。FP0系列PLC主机有10点（FP0-10R）、14点（FP0-14R）为继电器输出，16点（FP0-16T）、32（FP0-32T）点为晶体管输出，I/O最大可扩展到3个单元128点，并且3个I/O扩展单元采用堆叠方式不需要任何电缆，结构紧凑。FP0系列PLC功能强大，执行每个基本指令只需0.58s,同时脉冲捕捉和中断输入满足了高速响应的需要。此外该PLC具有32K步的大容量内存及丰富的指令系统。2.2.1 该型PLC还具有如下特点1脉冲输出功能（限于晶体管输出型）

14、装配了2通道，最大的为10kHz的脉冲输出。（2通道输出时为5kHz）各自可以独立进行控制，因此可以和2轴独立的位置控制用途相对应。配备了自动梯形控制，原点返回和JOG运行的专用指令，设定非常简单。2高速计数的功能对单相配备了4通道，2相则为2通道。在单相的情况下，4通道合计为10kHz；2相的情况下，2通道合计为2kHz。以此计数速度，可用于对变频器进行控制等。3PWM输出功能（限于晶体管输出型）使用专用指令，可以实现频率1kHz占空比0.1%99.9%的脉冲输出。由于它的超小型尺寸和高度兼容性，FP0拥有广泛的应用领域，如：继电器顺序控制、室内检测、传送控制、自动货架、给料机、食品加工和包

15、装机、停车器、行车限距仪等。本系统采用FP0-C16T型PLC作为控制单元，该型PLC属于晶体管输出型，共有16点I /O，其中输入用X表示，有8点，对应的地址为X00-X07；输出用Y表示，有8点，对应的地址为Y00-Y07。该型PLC程序容量为2720步，支持83条基本指令及114条高级指令，定时器为100个，对应的标号为0-99，计数器为44个，对应的标号为100-143。该型PLC支持32点主控（MC0-MC31），16个子程序（SUB0-SUB15），7中断（外部6点，内部1点）。2.2.2 FP0系列PLC的I/O配置用X表示，外部输出用Y表示。具体的输入和输出的编号用十进制和16

16、 进制的组合表示，如图2-5所示。：图2-5 FP0系列PLC的外部输入地址编号外部的输入和输出既可以用位表示，也可以用字表示，即输入输出状态字，如：WX0则表示0号输入状态字。WX0对应X00-X0F共16位外部输入的状态。当PLC控制单元的I/O点数不足时，可进行I/O单元扩展，FP0系列PLC连接到一个控制单元的扩展单元最多为三个，如图2-6所示。图2-6 FP0系列PLC控制单元与扩展单元连接各型扩展单元对应的输入输出地址如表2-2所示。 表2-2 FP0系列PLC各型扩展单元对应的输入输出地址对照表单元的种类分配点数扩展单元1扩展单元2扩展单元3FP0扩展单元FP0-E8X输入（8点

17、）X20-X27X40-X47X60-X67FP0-E8R输入（4点）X20-X23X40-X43X60-X63输出（4点）Y20-X23Y40-X43Y60-X63FP0-E8Y T/PFP0-E8YR输出（8点）Y20-X27Y40-X47Y60-X67FP0-E16X输入（16点）X20-X2FX40-X4FX60-X6FFP0-E16RFP0-E16T/P输入（8点）X20-X27X40-X47X60-X67输出（8点）Y20-X27Y40-X47Y60-X67FP0-E16YT/P输出（16点）Y20-X2FY40-X4FY60-X6FFP0-E32T/P输入（16点）X20-X2F

18、X40-X4FX60-X6F输出（16点）Y20-X2FY40-X4FY60-X6F2.3 设计程序清单I/O地址分配表如表2-3所示 表2-3 立体仓库I/O分配表输 入 部 分输 出 部 分X0Y0横轴脉冲X1Y1竖轴脉冲X2Y2横轴方向I0X3Y3竖轴方向I0X4货台回位限位Y4X5货台到位限位Y5X6货台是否有物Y6货台前升X7自动手动(01)Y7货台退回X20十六进制输入键盘值1位Y20显示部分就绪X21键盘值2位Y21取X22键盘值3位Y22放X23键盘值4位Y23十位显示X24横轴右限位Y24BCD码输出显示BCD码1位X25横轴左限位Y25BCD码2位X26竖轴上限位Y26BC

19、D码3位X27竖轴下限位Y27BCD码4位 注：X40X4C为0至12个仓库的微动开关2.4 系统流程框图系统存取车辆的流程图如图2-7所示，系统流程框图如图2-8所示图2-7系统存取车辆的流程图复位 选择仓位号 显示仓位号N 选择操作方式 取货？ 送货？YYNNN 取消操作 被选择仓位有货？ 转货台有货？ 取消操作YYX轴右移Y轴上移X轴右移Y轴上移 NN 货台前伸到位？货台前伸到位？ 到达制定仓位？ 到达转货台？YY货台前伸货台前伸NN YYY轴上移Y轴上移 货台回缩货台回缩 N N货台前伸到位？货台前伸到位？YYX轴右移Y轴上移X轴右移Y轴上移 到达转货台？ 到达制定仓位？YY货台前伸货

20、台前伸 N N货台前伸到位？货台前伸到位？YYY轴下移Y轴下移 货台回缩 货台回缩 图2-8系统流程框图2.5 PLC实现步进电机库位的定位PLC实现步进电机库位的定位主要由PLC、步进电机驱动器、步进电机及滚珠丝杠组成，如图2-9所示。图2-9 步进电机控制系统结构框图2.5.1 PLC部分系统中脉冲信号由PLC提供，采用松下电工生产的FP0-C16T。其中FP0-C16T是晶体管输出型的PLC，具备2路最高可达10KHz的脉冲输出，可实现独立控制，常用于两轴位置控制。通过输出端子Y0，Y1分别产生一个50%占空比脉冲串，然后接到两个步进电机驱动器，从而控制X轴，Y轴步进电机，构成步进电机位

21、置的开环控制系统。脉冲周期和数量由PLC程序进行控制。通过输出端子Y2，Y3分别接到两个步进电机驱动器方向控制端，实现步进电机正转、反转控制。步进电机位置控制系统接线图如图2-10所示。图2-10 步进电机位置控制系统接线图2.5.2步进电机驱动器步进电动机的驱动电路实际上是一种脉冲放大电路，使脉冲具有一定的功率驱动能力。驱动电路是步进电动机应用的关键，是影响其性能发挥和可靠运行的一个最重要的因素。步进电机驱动器采用森创Syntron SH-20403两相混合式步进电机细分驱动器，该驱动器提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分七种模式，利用驱动器上六位拨码开关的1、2

22、、3位可以组合出不同的状态如图2-11所示。当前的设置为2细分即改善半步。步进电机驱动器控制信号的意义如下：公共端：输入信号采用共阳极接线方式，应将输入信号的电源正极接到该端子上，将输入的控制信号接到相应的信号端子上。控制信号低电平有效，此时对应得内部光耦导通，控制信号输入控制器中。脉冲：脉冲信号输入端，共阳极时该脉冲信号下降沿被驱动器解释为一个有效脉冲，并驱动电机运行一步。方向：方向信号输入端，该信号的低电平和高电平控制电机的两个转向。脱机：脱机信号输入端，共阳极低电平时，电机相电流被切断，转子处于自由状态（脱机状态）。2.5.3 步进电机的工作原理及特点1步进电机的工作原理步进电机是将电脉

23、冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使速度、位置等控制变得非常的简单。当系统将一个电脉冲信号加到步进电机定子绕组时，转子就转一步，当电脉冲按某一相序加到电动机时，转子沿某一方向转动的步数等于电脉冲个数。因此，改变输入脉冲的数目就能控制步进电动机转子机械位移的大小；改变输入脉冲的通电相序，就能控制步进电动机转子机械位移的方向，实现位置的控制。当电脉冲按某一相序连续加到步进电动机时，转子

24、以正比于电脉冲频率的转速沿某一方向旋转。因此，改变电脉冲的频率大小和通电相序，就能控制步进电动机的转速和转向，实现宽广范围内速度的无级平滑控制。步进电动机的这种控制功能，是其它电动机无法替代的。步进电动机可分为磁阻式、永磁式和混合式，步进电动机的相数可分为：单相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多种。增加相数能提高步进电动机的性能，但电动机的结构和驱动电源就会复杂，成本就会增加，应按需要合理选用。2步进电动机的特点（1）步进电动机是一种作为控制用的特种电机，它的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的，其特点是没有积累误差(精度为100)，所以广泛应用于各种开环控制。（2）步进电

25、机的转速与脉冲信号的频率成正比（3）步距值不容易因为电气、负载、环境条件的变化而改变,使用开环控制(或半闭环控制)就能进行良好的定位控制。（4）起制动、正反转、变速等控制方便。（5）价格便宜,可靠性高。（6）步进电动机的主要缺点是效率较低,并且需要配上适当的驱动电源。（7）步进电动机带负载惯性的能力不强,在使用时既要注意负载转矩的大小,又要注意负载转动惯量的大小,只有当两者选取在合适的范围时,电机才能获的满意的运行性能。（8）由于存在失步和共振，因此步进电机的加减速的方法根据利用状态的不同而复杂多变。本系统中步进电机采用森创Syntron 42byg250C，该电机为两相混合式步进电机，静态相

26、电流1.5A，步距角1.8，即在无细分的条件下200个脉冲电机转一圈（细分精度最高可以达到12800个脉冲电机转一圈）。步进电机传动组件采用滚珠丝杠，丝杠的导程为3mm，即丝杠转一圈，螺母直线运动距离为3mm。当螺纹是单头时,则螺距与导程相等。PLC对步进电机的控制首先要确立坐标系,可以设为相对坐标系,也可以设为绝对坐标系。PLC直接控制步进电机位置控制系统设计时，必须先计算出脉冲当量、脉冲频率上限和最大脉冲数量3个参数：根据脉冲频率确定PLC高速脉冲输出频率,根据脉冲数量确定PLC的位宽。2.5.4 PLC位置控制指令FP0-C16T型PLC使用F168(SPD1)指令，以位控指令实现步进电

27、机的速度控制。F168(SPD1)指令，可以从指定的输出通道(Y0或Y1)输出一个脉冲序列，如图2-12所示。图2-12 F168(SPD1)指令其中，参数S，表示存储区的起始地址；参数n指定用于输出脉冲的输出通道Yn(n: K0或K1)。表2-4脉冲输出通道参数对照表通道号控制标志经过值目标值方向输出ch0R903ADT9044，DT9045(FPO-T32:DT90044.DT90045 )DT9046，DT9047(FPO-T32:DT90046 ,DT90047 )Y2ch1R903BDT9048,DT9049(FPO-T32:DT90048 ,DT90049 )DT9050,DT90

28、51(FPO -T32:DT90050 , DT90051 )Y3存储区参数设定：设定数据寄存器DT100DT106为第一通道参数存储区，用于控制Y0输出脉冲；设定数据寄存器DT200DT206为第二通道参数存储区，用于控制Y1输出脉冲，其中每个参数存储区依次为控制代码、初始速度、最大速度、加减速时间、目标值和停止标记，顺序不可改变，具体参数设置如表2-13所示。图2-13 指令参数设置图如要实现巷道起重机的货台沿X轴和Y轴各运各动95mm，则PLC可按照如下梯形图进行程序设计，如图2-14所示。：图3-14 PLC位置控制梯形图及控制时序图控制代码H102，其中H1表示：约80us固定脉冲宽

29、度；02表示：增量型正向OFF/反向ON；初始速度设定步进电机启动、停止时的脉冲频率为500Hz；最大速度设定步进电机运行频率2000Hz；加减速时间设定步进电机从初始速度到最大速度的加减速时间为500ms；目标值设定输出脉冲数为38000个。在相应的控制标志为OFF并且执行条件(触发器)为ON的情况下，从指定的输出通道(Y0为H0，Y1为H1)输出一组脉冲序列。2.2.5传感器的选择1、反射式传感器的选择在该立体仓库中采用欧姆龙EE-SPY402凹槽型、反射型接插件式传感器作货物检测 ，它是日本欧姆龙公司的产品，采用能抗周围外来光干扰的变调光式；采用变调光式，与直流光式比，不易受外来光干扰的

30、影响；电源电压为DC5-24V的大量程电压输出型；带有容易调整的光轴标识；带有便于调整，动作确认的入光显示灯；其结构图如图2-15所示。工作原理：当物体相对于传感器移动时，反射回来的信号与原先的信号相比较，产生频移，集成电路再把微弱的频移信号进行放大，再经多普勒检测、放大、限幅等措施，最后取得和物体移动信号相关的直流信号输出电平。反射式传感器的时间图和输出回路图如图2-16所示它有三根连接线(红、蓝、黑)，红色接电源的正极、黑色接电源的负极、蓝色为输出信号，当与挡块接近时输出电平为低电平，否则为高电平。需要注意检测距离不要离传感器太近，否则传感器不能动作；连接是采用接插件方式，千万不要对端子(

31、读出头)进行焊接。此传感器的电气技术数据为型号EE-SPY402形状立式检测方式反射型检测距离5mm(反射率90 1515mm)应差距离0.2mm(检测距离3mm,横方向)光源(发光波长)GaAs红外发光二级管(940nm)显示灯入光时灯亮 (红)电源电压DC524V10 脉动(p-p)5以下消耗电流平均值15mA以上50mA以下控制输出NPN电压输出负载电源电压DC524V负载电流80mA以下残留电压1.0以下(负载电流80mA时 )残留电压0.4以下(负载电流10mA时 )应答频率100HZ使用环境照度受光面照度 白炽灯 太阳光：各3，000x以下环境温度动作时：-10+55C 保存时-2

32、5+65C(不结冰)环境湿度动作时：585RH 保存时-595RH (不结露)耐久振动1055HZ 上下振幅1.5mm XYZ各方向2h耐久冲击500m/ X、Y、Z各方向三次保护构造IEC规格 IP50连接方式接插件式 (不可进行软钎焊)质量约2.6 g外壳材质聚碳酸酯(PC)2.对射式传感器的选择(1)对射式传感器的工作原理对射式传感器的输出状态一般为 NPN输出，输出晶体管的动作状态可分为入光时ON和遮光时ON两种。入光时为ON的对射式传感器的结构图如图十三所示，当24V电压加到发光二极管LED1时，它将光发射给发光二极管LED2，LED2接收到光导通，三极管导通，输出为ON；当发光二极

33、管LED1发射出的光被物体挡住使发光二极管LED2接收不到时，LED2不导通，三极管也不导通，输出为OFF。 如图2-17所示。 (2)对射式传感器的选择在该立体仓库控制系统中采用8个对射式传感器作限位控制，其中4只对射式光电传感器分别作为X、Y轴的限位控制，当入光时输出晶体管ON；2只对射式光电传感器分别作为货架在X轴和Y轴的到位检测，当遮光时输出晶体管ON，如果货架未到达正确位置，Z轴电机将不能运行以确保当PLC程序出错时也不至于损坏设备；2只对射式光电传感器作为Z轴的限位控制，当遮光时输出晶体管ON，其信号对应PLC的输入点是X4（后限位）和X5（前限位）。2.6 立体车库的编程设计根据

34、立体车库的运行控制要求, 软件设计采用模块化结构, 由初始化程序、存取车子程序和故障报警子程序组成。其中最复杂的是存取车子程序,也是软件设计中的重点。2.6.1 系统初始化设置R9013为内部特殊继电器，它表示“只在运行第一次扫描时为ON，从第二次扫描开始为OFF，并保持此状态”，一般用于系统的初始化。DT9052为内部特殊数据寄存器，进行高速计数器的复位、计数禁止、高速计数器指令(F168)的终止及清除。控制码指定如图2-18所示图2-18指令控制码其中H0 (0000)表示：不进行软件复位H9 (1001) 表示：进行软件复位、停止输出脉冲 DT9052中的16bit 如图2-19所示、每

35、4bit分别对应高速计数器的ch0到ch3。图2-19内部特殊数据寄存器DT9052的通道定义 使用数据传输指令F0（MV）指令可修改DT9052中的值，即改变脉冲数出指令F168（SPD）中脉冲的计数状态。先输入H99表示对X轴、Y轴脉冲进行复位，在输入H0表示X轴、Y轴脉冲可以进行计数。2-20系统初始化梯形图将高速计数器的经过值复位，设置1通道（Y轴脉冲）的数据表（DT100-DT106）：在DT100中输入H112，表示脉冲为固定脉冲宽度80us，按照绝对型正向“OFF”、反向“ON”的形式输出；在DT101中输入K500，表示初始速度频率为500Hz；在DT102中输入K5000，表

36、示最大速度频率为5000Hz；在DT103中输入K800，表示加、减速时间为800ms；在DT104中输入-8388607，表示脉冲数为8388607，且反向；停止频率为0Hz。设置0通道（X轴脉冲）的数据表同通道1，并将索引寄存器IX、IY清零。具体的梯形图如图2-20所示。2.6.2 脉冲个数的计算货台要达到不同行和列的库位，需要由PLC向步进电机发出不同的脉冲个数，由步进电机驱动器驱动步进电机使巷道起重机沿X轴和Y轴达到对应的库位，从而实现不同库位的定位功能。货台达到不同库位所需的脉冲个数计算如下：通过步进电机的铭牌可知其步距角为1.8，即每发出一个脉冲可使步进电机旋转1.8，由于步进电

37、机驱动器采用2细分，所以通过步进电机驱动器控制步进电机时，每向步进电机驱动器发出两个脉冲，步进电机才能转过一个步距角1.8。所以，步进电机旋转一周则需要转动360，即400个脉冲。由于丝杠与步进电机同轴旋转，故步进电机旋转一周，丝杠前进一个螺距d（通过测量已知d=3mm），所以，一个脉冲可使丝杠前进d/400个螺距，即 0.0075mm。通过测量可知各库位距离原点从原点到初始位置的距离为X轴：0mm，Y轴：5.625mm从原点到第一行（0号、1号、2号、3号）库位的距离为9mm每行库位相隔的距离为87mm从原点到第一列（0号、1号、2号、3号）的库位的距离为92.25mm每列库位相隔的距离为8

38、7mm通过计算可知：货台距离第一行库位的距离为9mm到达第一行库位所需的脉冲个数为1200货台距离第二行库位的距离为96mm到达第二行库位所需的脉冲个数为12800货台距离第三行库位的距离为183mm到达第三行库位所需的脉冲个数为24400货台距离第四行库位的距离为270mm到达第四行库位所需的脉冲个数为36000货台距离第一列库位的距离为95.25mm到达第一列库位所需的脉冲个数为12700货台距离第二列库位的距离为182.25mm到达第二列库位所需的脉冲个数为24300货台距离第三列库位的距离为269.25mm到达第三列库位所需的脉冲个数为35900其梯形图如图2-21所示2-21系统初始

39、化脉冲个数设置梯形图2.6.3 键盘取低四位在巷道堆垛式立体车库模型中，采用两位八段数码管表示“存车”、“取车”对应得库位编号，库位编号的输入及“存”、“取”动作采取44的键盘，经过编码后由X20-X23输入PLC，即WX2中只是第四位有效，所以采用F65（WAN）位“与”指令和HF进行“与”操作，只取低四位。如图2-22所示。图2-22键盘输入取低四位梯形图2.6.4 键盘输入各库位编号采取比较指令来比较WR11中的值，当值为“1”时，即表示选中“1号库位”，同理，当值为“12”时，即表示选中“12号库位”。 键盘输入各库位编号梯形图如图2-23所示。图2-23键盘输入各库位编号梯形图“取车

40、”的主程序动作的过程为：系统使货台达到零位（X为0，Y为750 ）， 调用对应库位的子程序，使货台达到相应的库位。调入Z轴控制子程序，使货台达到指定的库位后，从相应的库位中取出车辆，然后返回。调入中转位置定位子程序，系统使货台将车辆送入中转位置，并使货台返回零位。其梯形图如图2-24所示。图2-24系统存取车辆的梯形图当货台停于零位时，X轴与Y轴的脉冲个数，X0为0，Y0为750。故要达到各个库位，还需要给步进电机输入新的到达不同行（Y轴）与列（X轴）的脉冲。由于在零位时行脉冲已经存在，为750，而F168指令的控制代码设置为H112（即取绝对坐标值）。所以，货台要达到不同行的库位时，应对不同

41、的行库位的脉冲数的基础上加上零位脉冲数750；而货台要达到不同列库位时，只需直接输入列脉冲即可。库位定位子程序梯形图如图2-25所示。图2-25库位定位子程序梯形图当0通道（X轴脉冲）经过值数据寄存器（DT9044）中的数值与0通道（X轴脉冲）设定值数据寄存器（DT9046）中的数值相等，且1通道（Y轴脉冲）经过值数据寄存器（DT9048）中的数值与1通道（X轴脉冲）设定值数据寄存器（DT9050）中的数值相等时，中间继电器R6被置“1”，为子程序返回主程序后执行下一条指令做准备。返回主程序梯形图如图2-26所示图2-26返回主程序梯形图结论本课题采用的是日本松下FP0型PLC的可编程程序控制

42、器，设计的重点在于软件与硬件的设计，软件和硬件设计可同时进行。我觉得这次设计的另一个重要方面是不断的搜索资料搜索的途径有多种，我从图书馆借了有关PLC的书籍，从这些书籍我了解了松下FP0型PLC的编程。本设计以PLC为核心，利用控制功能实现可以用可编程控制器控制立体车库的功能，具有接线简单、编程直观、扩张容易等特点。PLC的现实用途很广，而他的只是也是博大精深，越加深入，越会发现有许多你所不知道的知识。PLC作为我们专业发展的一个方向，要想真正学好它，我还有很长的路要走，而此次的毕业设计恰为我的发展方向奠定了一个很好的基础。致谢转眼间，毕业设计到了结尾部分，两个月的毕业设计让我对PLC可编程控制器的设计有了更深一步的认识和了解，对立体车库的工作原理有了进一步的掌握。一个不错的设计，仅仅靠一个人的力量是很难完成的，因为你总会遇见困难，但是老师、同学的一个提示却可以让你豁然开朗，茅塞顿开。在这次的设计过程中，我深有体会。同时我也深刻的领悟到了团队精神的重要性。在此，我由衷的向我的指导老师张顺星老师表示感谢。张老师在我设计课题期间给我了莫大的帮助和支持，为我的设计付出了大量的心血和汗水。还要感谢我的同学们对我的帮助，感谢他们在设计中给我的帮助、鼓励和支持，使我在困难面前勇于前进。我为有着