堆垛机PLC说明书

学号：07014101342009—2010学年第二学期广西大学《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：苏晓春指导教师：莫以为成绩：2010年7月1日2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、绘制梯形图及步序指令编写。关键字：堆垛机认址变频PLC3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---------------------------------------------------52.1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第五章输入输出及元器件确定--------------------------------------------155.1输入输出点确定--------------------------------------------------155.2元器件选择------------------------------------------------------16第六章PLC的选用------------------------------------------------------176.1PLC的选用------------------------------------------------------176.2PLC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--------------------------------------------------197.3PLC接线--------------------------------------------------------217.4PLC控制的实现--------------------------------------------------22总结-------------------------------------------------------------------28参考文献---------------------------------------------------------------284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、可靠性及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、卷筒或链轮以及柔性件组成，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5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：PLC变频器M功能程序模块功能程序模块认址片认址速度调整指令+速度调整指令-当前速度反馈信号当前位移反馈信号位置调整指令-位置调整指令+堆垛机电机图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。6（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30m/min，加速度是0.6m/s,减速度是0.5m/s。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=1*61201*ηvWr，其中Wr=Q（urfd1*)2，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；η1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（urfd1*)2=1500*（501*)1.0250*3.0=228P=1*61201*ηvWr=kw21.69.0*6120150*228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945r/min，电动机的额定转矩TN=9.55*PN/nN=9.55*11000/945N.m=111.16N.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18m/min，加速度0.5m/s2。7起升机构运行时最大的功率为P=261202)(ηvgw，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；η2为运行效率0.95代入公式计算得P=261202)(ηvgw=80.2595.0*612060*)10001500(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=297.82N.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-6380V30KW962r/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。货叉伸缩功率为P=361203)(ηvgw，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；η3为伸缩效率0.85。代入公式计算得P=361203)(ηvgw=94.485.0*612024*)100070(kw根据功率要