系别（分院、部） 控制技术学院
班级 生产过程自动化 姓名 学号
课题名称 双轴立体仓库PLC控制系统 成
毕业实践任务书 1 份 答辩表 份
毕业设计说明书（论文） 共页
外 文 翻 译份 共
另 附 图（表） 2 个 共 6 页
其 它 材 料份 共
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系别（部、分院）
班
姓
学
课题名称
指 导 教
指 导 教
级 生产过程自动化 名 号 双轴立体仓库PLC控制系统 职 称 职 称
月日
师 师
1. 毕业设计任务书
2. 外文翻译
3. 毕业设计调研报告
4. 毕业设计说明书(论 文)
目 录
第一章 绪论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1
1.1 选题背景及研究意义 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1
1.1.1 自动化双轴立体仓库定义,分类„„„„„„„„„„„„„„„1
1.1.2 立体仓库的历沿革„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1
1.1.3仓库的发展现状及缺点„„„„„„„„„„„„„„„„„1
第二章 双轴立体仓库的总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2.1系统功能设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2.2此课题的设计内容及主思路„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2.3本文结构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2.4立体仓库控制系统设计步骤„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 第三章
硬件部分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.1立体仓库的结构与框架图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.2 PLC选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.2.1 PLC型号的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.2.2 FX2N PLC的介绍 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
3.2.3 PLCI/O点的分配„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
3.3步进电机与驱动器的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
3.3.1 步进电机驱动器的原理及选择 „„„„„„„„„„„„„„„ 10
3.3.2 步进电机工作原理及选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„11
3.4接近开关的工作原理及选择 „„„„„„„„„„„„„„„„15
3.5 系统外部硬件的连接方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
第四章 软件部分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20
4.1 GX-developer编程软件 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„20
4.2 PLC梯形图概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 26
4.3 本PLC程序的简单介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27
4.4立体仓库的工作流程图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„28
4.5 I/O 地址分配表„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„30
第五章 总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„31
参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„34
致谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„35
基于PLC的双轴立体仓库
第一章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.1、1双轴立体仓库定义、分类
双轴立体仓库可分为六大类:（1）按按货架高度分类,可分为:高层立体仓库（15 米
以上）中层立体仓库（5～15 米）低层立体仓库（5 米以下）（2）按货架构造分类，
可分为：单元货格式立体仓库 贯通式立体仓库 自动化柜式立体仓库 条型货架立体仓
库（3）按建筑物构造分类，可分为：一体型立体仓库分离型立体仓库（4）按立体仓库
装取货物机械种类分类，可分为：货架叉车立体库巷道堆垛机立体库（5）按操作方式
分类，可分为：人工寻址、人工装取方式自动寻址，人工装取方式自动寻址、自动装取
方式（6）按功能分类，可分为：储存式立体仓库 拣选式立体仓库。
1.1.2立体仓库的历沿革
立体仓库的历史沿革在 1950 年， 在美国首次出现了双轴立体仓库的雏形， 那时
的双轴立体仓库，严格说只能算是立体仓库，还远谈不上自动二字。其后，在英，法等
国也相继出现了类似的立体仓库。双轴立体仓库真正成为高效率的自动化设施，还是 70
年代的 以后的事情。随着经济的起飞。为提高物流的效率和充分利用仓储空间，日本
自 1965 年从欧美引入双轴立体仓库，并于 70 年代以后使其获得飞速发展。现在，自
动化立体仓库技术已日趋成熟，并随着科学技术尤其是计算机技术的发展，而不断向前
发展。80 年代中期起，我国先后在无锡，湖北和大连等地出现多座利用微机控制巷道
堆垛机的自动化仓库。但是，这些普通微机对环境和电源要求较高，部适合在工业现场
和堆垛机上直接使用。可编程控制器 PLC 的引进和广泛使用，使国产自动立 库的性能
日趋完善。PLC 是带处理器的通用工业控制器，器可靠性大大高于普通微机 装置,适合
在恶劣的现场使用，可直接装在堆垛机的电气柜内与接触 器由同一电网 供电。采用
PLC 作为实时控制装置已成为当前各先进工业国家一致的发展方向。国内外双轴立体仓库的发展现状及优缺点。
1.1.3 仓库的发展现状及优缺点
双轴立体仓库仓库技术仍处于不断发展之中，今后将向两个方向发展：一是 开发储藏大型物体，如整台汽车，大型模具之类的自动化仓库;另一个是开发对录音带、录像带或半导体器件之类的轻量或超轻量物体的小型双轴立体仓库。随着科学技术的发展，双轴立体仓库将逐步向完整、人工智能化控制系统发展。 现在国外各发达国家在自动化仓库技术中投入大量资金，在仓库自动化过程各 个环节即输入、储运、输出上采用新技术。这些新技术集中有以下几种: 自动导向小车系统(Automated Guided Vehicle) 磁性导轨装置 激光扫描仪(Laser Scanner) 条形码识别(Bar-code Labels) 命令拣选系统(Order-Picking System ) 储运机器人 机械手 智能卡车 （1)立体仓库之所以受到青睐，是由于它具有以下优点： a.提高空间利用率 早期立体仓库的构想，其基本出发点就是提高空间利用率，充分节约有限且宝 贵的土地。在西方有些发达国家，提高空间利用率的观点已有更广泛深刻的含义，节约土地，已与节约能源、环境保护等更多的方面联系起来。有些甚至把空间的利 用率作为系统合理性和先进性考核的重要指标来对待。立体库的空间利用率与其规 划紧密相连。一般来说，自动化高架仓库其空间利用率为普通平库的 2-5 倍。这是 相当可观的。b.便于形成先进的物流系统，提高企业生产管理水平。传统仓库只是货物储存的场所， 保存货物是其唯一的功能，是一种“静态储存”。双轴立体仓库采用先进的自动化物料搬运设备，不仅能使货物在仓库内按需要自动存取，而且可以与仓库以外的生产环节进行有机的连接，并通过计算机管理系统 和自动化物料搬运设备使仓库成为企业生产物流中的一个重要环节。企业外购件和自制生产件进入自动化仓库储存是整个生产的一个环节，短时储存是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进行生产，从而形成一个自动化的物流系统,这是一种“动态储存”，也是当今自动化仓库发展的一个明显的技术趋势。c.加快货物的存取节奏，减轻劳动强度，提高生产效率.建立以双轴立体仓库为中心的物流系统.其优越性还表现在自动化高架库具有的快速的入出库能力，能快速妥善地将货物存入高架库中（入库），也能快速及时并自动地将生产所需零部件和原材料送达生产线。这一特点是普通平库所不能达到 的。d.减少库存资金积压 .经过对一些大型企业的调查了解，由于历史原因造成管理手段落后，物资管理 零散，使生产管理和生产环节的紧密联系难以到位，为了到达预期的生产能力和满 足生产要求，就必须准备充足的原材料和零部件。这样库存积压就成为一个较大的问题。如何降低库存资金积压和充分满足生产需要，已成为大型企业不得不面对的一个大问题。高架库系统是解决这一问题的最有效的手段之
PLC 作为实时控制装置已成为当前各先进工业国家一致的发展方向。国内外双轴立体仓库的发展现状及优缺点。
1.1.3 仓库的发展现状及优缺点
双轴立体仓库仓库技术仍处于不断发展之中，今后将向两个方向发展：一是 开发储藏大型物体，如整台汽车，大型模具之类的自动化仓库;另一个是开发对录音带、录像带或半导体器件之类的轻量或超轻量物体的小型双轴立体仓库。随着科学技术的发展，双轴立体仓库将逐步向完整、人工智能化控制系统发展。 现在国外各发达国家在自动化仓库技术中投入大量资金，在仓库自动化过程各 个环节即输入、储运、输出上采用新技术。这些新技术集中有以下几种: 自动导向小车系统(Automated Guided Vehicle) 磁性导轨装置 激光扫描仪(Laser Scanner) 条形码识别(Bar-code Labels) 命令拣选系统(Order-Picking System ) 储运机器人 机械手 智能卡车 （1)立体仓库之所以受到青睐，是由于它具有以下优点： a.提高空间利用率 早期立体仓库的构想，其基本出发点就是提高空间利用率，充分节约有限且宝 贵的土地。在西方有些发达国家，提高空间利用率的观点已有更广泛深刻的含义，节约土地，已与节约能源、环境保护等更多的方面联系起来。有些甚至把空间的利 用率作为系统合理性和先进性考核的重要指标来对待。立体库的空间利用率与其规 划紧密相连。一般来说，自动化高架仓库其空间利用率为普通平库的 2-5 倍。这是 相当可观的。b.便于形成先进的物流系统，提高企业生产管理水平。传统仓库只是货物储存的场所， 保存货物是其唯一的功能，是一种“静态储存”。双轴立体仓库采用先进的自动化物料搬运设备，不仅能使货物在仓库内按需要自动存取，而且可以与仓库以外的生产环节进行有机的连接，并通过计算机管理系统 和自动化物料搬运设备使仓库成为企业生产物流中的一个重要环节。企业外购件和自制生产件进入自动化仓库储存是整个生产的一个环节，短时储存是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进行生产，从而形成一个自动化的物流系统,这是一种“动态储存”，也是当今自动化仓库发展的一个明显的技术趋势。c.加快货物的存取节奏，减轻劳动强度，提高生产效率.建立以双轴立体仓库为中心的物流系统.其优越性还表现在自动化高架库具有的快速的入出库能力，能快速妥善地将货物存入高架库中（入库），也能快速及时并自动地将生产所需零部件和原材料送达生产线。这一特点是普通平库所不能达到 的。d.减少库存资金积压 .经过对一些大型企业的调查了解，由于历史原因造成管理手段落后，物资管理 零散，使生产管理和生产环节的紧密联系难以到位，为了到达预期的生产能力和满 足生产要求，就必须准备充足的原材料和零部件。这样库存积压就成为一个较大的问题。如何降低库存资金积压和充分满足生产需要，已成为大型企业不得不面对的一个大问题。高架库系统是解决这一问题的最有效的手段之
一。 e.现代化企业的标志 . 现代化企业采用的是集约化大规模生产模式。这就要求生产过程中各环节紧密 相连，成为一个有机整体；要求生产管理科学实用，做到决策科学化。为此，建立 自动化高架仓库系统是其有力的措施之一。（2)当然，立体仓库也存在一些缺点：a.仓库结构复杂，配套设备多，需要大量的基建和设备投资。b.货架安装要求精度高，施工比较困难，施工周期长。c.计算机控制系统是仓库的“神经中枢”。一旦出现故障，将会使整个仓库处于瘫 痪状态，收发作业就要中断。d.由于高层货架是利用标准货格进行单元储存的，所以对储存货物的种类有一定的 局限性。 e.由于仓库实行自动控制与管理，技术性比较强，对工作人员的技术业务素质要求 比较高，必须具有一定的文化水平和专业知识，而且经过专门培训的人员才能胜任。
第二章 双轴立体仓库的总体设计
2.1 系统功能设计
将当前物料口上的货物放入最小号仓位, 例如：若0号仓位已有货，则送至1号仓位，若0、1号仓位均有货，则送至2号仓位，依次类推，每次将货物送至最小号仓位，若0~12号仓位均有货，则不送货，直到有空余仓位。
2.2 此课题的设计内容及主要思路
该立体仓库主体由底盘三层四仓位库体、运动机械及电气控制等四部分组成。 机械部分采用滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件组成,采用步进电机作为拖动元件。(1)立体仓库的具备的功能主要有几下几点：开机时首先要回零位操作，这样的目的就是给堆垛机有个工作参考点； 每个仓位必须有检测装置（微动开关）,当操作有误时停止运动；仓位共有12 个，3行 4 列； 整个电气控制系统必须设置急停按钮，以防发生意外.(2)本系统设计的主要思路是：查阅 PLC 以及步进电机相关资料,对设计中所用的三菱FX2N系列PLC和步进电机进行熟悉和掌握。从立体仓库的基本结构和所实现的功能入手，通过分析I/O地址的分配和利用PLC完成位置控制及顺序控制的要求，再根据实际应用的情形进行PLC程序的编制，以达到对双轴立体仓库所要求实现的功能。
2.3本文结构
本文的结构本文以双轴立体仓库的研发工程项目作为应用背景，对立体仓库技术进
行了研究。全文共分为五章，各章的主要内容如下：第一章扼要地介绍了双轴立体仓库的概念、特点与相关研究背景;第二章讲解了本文的整体结构。 第三章对立体仓库的硬件方面进行了解和说明；第四章对软件方面进行了了解说明；第五章是总结。
2.4立体仓库控制系统设计步骤
设计控制系统设计步骤不但可以使思维更加清晰易懂，更有助于良好的科学的 习习惯的养成。下图2-1是本课题的立体仓库控制系统设计步骤，
第三章 硬件部分
3.1 立体仓库的基本结构与框架图
该立体仓库主体由底盘、四层三仓位库体、运动机械及电气控制等四部分组成。 机械部分采用步进电机作为拖动元件。双轴立体仓库系统主要有三个部分组成：(1)由三行四列立体仓位组成每一个仓库都有一个感应器用来检测仓库内是不是有货以此来要求小气缸是否应该推出。(2)步进电机与步进电机驱动器，螺纹杆，可以以Y方向和X方向托起重物向目标前进，步进电机是为了让输出更加的精准，而螺纹杆则是承载步进电机的载体。(3)PLC控制单元PLC控制单元采用三菱公司生产的FX2N 型PLC, 所有操作控制指令都是通过由三菱PLC发出的。总之电机的框架图如3-1所示
图3-1 系统外部框架图
3.2 PLC 选择
3.2.1 PLC 型号的选择
本设计是以PLC为控制主体，由它来实现按钮与步进电机驱动器的连接。所以选择真确的PLC型号对本设计直观重要。
在 PLC 系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程计 选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此，工程设计选型 和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和只采确定所 需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定 PLC 的功能、外部设
备特性等，最后选择有较高性能价格与的 PLC 和设计相 应的控制系统。1．输入输出（I/O）点数的估算I/O 点数估算时应考在适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加 10%～20%的可扩展。余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需 根据制造厂商 PLC 的它它特点，对输入输出点数进行圆带，根据估算的方法故本课题的I/O点数为输入40 点，输出 21 点。2．存储器容量的估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大此，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大此，因此程序容量此于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后电知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有所定的公式，许多文献资料中给出了一些不同公式，大体上都是按数字量 I/O点数的10～15倍，加上模拟 I/O 点数的100 倍，以此数为内存的移字数（16 位为一个字），另外再按此数的 25%考在余量。因此本课 题的 PLC 内存容量选择应能存储 5000 相梯形图，这样电能在以后的改造过程中 有足够的空间。 3．控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。根据本课题所设计的自动门控制的需要，主要介绍以下几种功能的选择。（1）控制功能PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解必模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC 的处理速度和节省存储器容量。（2）编程功能 离线编程方式：PLC 和编程器公用一个 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。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU 和编程器有各自的CPU，主机 CPU 负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机,下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）梯形图 、（LD）功能模块图、（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123）同时，还应支持多种语言编程形式，如 Basic 等，以电足特殊控制场合的控制要求（3）诊断功能PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。 硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定 硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对 PLC 内部的性能和 功能进行诊断是内诊断，通过软件对 PLC 的 CPU 与外部输入输出等部件信息交 换功能进行诊断是外诊断。 PLC 的诊断功能的强弱， 直接不不对操作和维护人员技术能力的要求，并不不平均维
修时间。4．机型的选择 (1)PLC 的类型FX2系列可编程控制器主机分为16、24、32、64、80、128 点六档，还有各种输入和输出扩展单元，这样在增加 I/O 点数时，不必改变机型，可以通过扩展 模块实现，降低了经济投入。本课题设计的立体仓库控制系统有输入信号8个，输出信号5个。其中，外部输入元件包括：检测元件、启动按钮、急停按钮、限位开关、复位按钮；输出有两个步进电机的正反向、动作指示等。按照上述配置，所选 I/O 点不得低30点，结合实际情况，所选I/O点为32点。因此我所选型号为 FX2N-32MR。（2）经济性的考在 选择 PLC 时，应考在性能价格与。考在经济性时，应同时考在应用的可扩 展性、可操作性、投入它出与等因素，进行与较和兼顾，最终选出较满意的它。输入输出点数对价格有直接关系。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量相应增加，因此，点数的增加对 CPU 选用、存储器容量、控制功能只采等选择都有不不。在估算和选用时应充分考在，使带个控制系统有较合理的性能价格与。本课题所设计的立体仓库的于此型控制系统，结合经济性的考在因此选择带体型 PLC。所以选择三菱FX2N-32MR。
3.2.2 FX2N PLC的介绍
FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2n系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。
FX2N系列PLC
编辑本段FX2N系列PLC特点
FX2n系列是FX系列PLC为大量实际应用而开发的特殊功能开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要----模拟I/O，高速计数器。定位控制达到16轴，脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开发了温度模块。对每一个FX2n主单元可配置总计达8个特殊功能模块。网络和数据通信——连接到世界上最流行的开放式网络 CC-Link，Profibus Dp和DeviceNet或者采用传感器层次的网络解决您的通信需要。
FX2N系列PLC
其它功能：
内置式24V直流电源：24V、400mA直流电源可用于外围设备，如传感器或其它元件。 快速断开端子块：因为采用了优良的可维护性快速断开端子块，即使接着电缆也可以更换单元。
时钟功能和小时表功能：在所有的FX2NPLC中都有实时时钟标准。时间设置和比较指令易于操作。小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息。
持续扫描功能：为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期。
输入滤波器调节功能：可以用输入滤波器平整输入信号（在基本单元中x000到x017）。
注解记录功能：元件注解可以记录在程序寄存器中。
在线程序编辑：在线改变程序不会损失工作时间或停止生产运转。
RUN/STOP 开关：面板上运行/停止开关易于操作。
远程维护：远处的编程软件可以通过调制解调器通信来监测、上载或卸载程序和数据 。
密码保护：使用一个八位数字密码保护您的程序。
3.2.3 PLC I/O 点的分配
由于PLC的I/O口的数量是一定的，特殊的I/O口有着特殊的作用，如何正确的分配I/O口，对程序的执行有着重要的影响。
根据控制要求，将各输入设备和被控设备详细列表，准确的统计出被控设备对数需求量，然后在实际统计的I/O点数的基础上增加15%～20%的备用量，以便以后调整和扩充。同时要充分利用好输入和输出扩展单元，提高主机的利用率，在增加 I/O 点数时，不必改变机型，可以通过扩展模块实现，降低了经济投入。在确定好 I/O 点数后，还要注意它的性质，类型和参数、根据本次设计的立体仓库系统的输入、输出信号，其中外部输入元件包括：检测元件、按钮、存、急停、复位开关等；输出有2个电机的正反向、动作指示等。由于步进电机输入的是高速脉冲所以用Y0,Y1作为步进电机的输入口，Y2,Y3分别控制电机的运行方向。Y4控制小气缸。另外输入部分以X0，X1，X2，X3分
别作为启动，停止，复位，检测按钮。
3.3步进电机与驱动器的选择
3.3.1步进电机驱动器的原理及选择
由于步进电机不能与PLC直接相连，想要实现PLC控制步进电机的运行这就需要一种中间装置，一般我们会选择步进电机驱动器，以此来实现PLC对步进电机的控制。
步进电机的运行要有一电子装置进行驱动，这种装置就是步进电机驱动器， 它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，或者说：控制系统每 发一个脉冲信号，通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速 与脉冲信号的频率成正与。 所有型号驱动器的输入信号都相同，共有三路信号，它们是：步进脉冲信号 CP、方向电平信号 DIR、驱机信号 FREE(此端为低电平有效，这时电机处于无 力有状态；此端为高电平或悬空不接时，此功能无效，电机可正常运行)。它们 在驱动器内部的接口电路都相同，OPTO端为三路信号的公共端三路输入信号在驱动器内部接成共阳方式，所以 OPTO 端须接外部系统的VCC，如果VCC 是+5V 则可直接接入；如果VCC不是+5V 则须外部另加限流电阻R，保证给驱动器内部光耦提供 8-1 5mA的驱动电流。在该立体仓库中由于FP0 提供的电平为24V，而输入部分的电平为 5V，所以须外部另加 1.8K 的限流电阻 R。外接限流电阻R步进电机驱动器的输出信号有两种: ①、初相位信号：驱动器每次上电后将使步进电机起始在一个所定的相位上，这就是初相位。初相位信号是指步进电机每次运行到初相位期间，此信号就输出为高电平，否则为低电平。此信号和控制系统配合使此，可它生相位记 忆功能。②、报报输出信号：每每驱动器都有多种保护每每(如：过压、过流、过温 等)。当保护发生时，驱动器进入驱机状态使电机驱电，但这时控制系统可能但 未知未。如要通知系统，就要用到‘报报输出信号’。此信号此两个接线端子，此两端为一继电器的常开点，报报时触点立即闭合。驱动器正常时，触点为常 开状态。触点规格：DC24V／1A或AC11OV／O．3A。一一来说，对于两相四根线电机可以直接和驱动器相连。所以我采用SH系列步进电动机驱动器，型号为SH-2H057。主要由电源输入部分、信号输入部分、输出部分组成。SH-2H057步进电动机驱动器采用步步结构，此种结构主要用于此功率驱动器,这种结构为这闭的超此型结构，本身不带风机，其外壳即为其热体，所以使用时要将其所定在较厚、较大的的的的上或较厚的机较内，接触面之间要接上导热接接，在其在边加一个风机也是一种较好的其热好法。此步进电机驱动器的电气技术数据为：步进电机驱动器的电气技术数据细分数驱动器型号相数类别通过拨位开关设定SH-2H057二相或四相混合式 二相八拍最大相电流开关设定一组直流3.0A,DC(24V-40V)工作电源。
3.3.2步进电机的工作原理及选择
在系统中要将货物放到指定地点，这就需要步进电机在螺纹杆的运动来实现，选择一种正确的步进电机有利于程序的执行。下面简要的介绍一下步进电机的基本组成以及工作原理。
进给伺服驱动系统的驱动电机有步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机和直线电机。步进电机应用于开环伺服驱动系统；直流伺服电机、交流伺服电机和直线电机主要应用于半闭环或闭环进给伺服驱动系统。
步进电机受驱动器的控制，将进给指令脉冲信号变换为具有一定方向、大小和速度的机械转角位移，并通过齿轮和丝杠带动工作台移动。
驱动器每给步进电机输入一个电脉冲信号，步进电机转动一个角度，称为步距角，其转动角s度与电脉冲信号个数成正比，转动速度与电脉冲信号的频率成正比。步进电机的各相绕组在通电状态时，电机具有自锁能力，同时，每转一周都有固定的步数，从理论上来说步进电机的步距误差不会累积。但步进电机在大负载和速度较高的情况下容易失步，而且，能耗也大。步进电机主要用于速度和精度要求不太高的经济型数控机床。
1.步进电机的种类、结构及工作原理
1. 步进电机的种类
步进电机的分类方式很多，常见的分类方式有按相数、按产生力矩的原理、按输出力矩的大小和结构进行分类。
1）按相数分类
步进电机按相数（即磁极对数）可分为三相、四相、五相、六相等。相数越多，步距角越小，输出转矩越大，但结构也越复杂。通电方式采用m相m拍、双m拍和m相2m拍等。
2）按力矩产生的原理分类
步进电机根据磁场建立方式可分为反应式、永磁反应式和混合式三类。
反应式步进电机的定子有励磁绕组，而转子用软磁材料制成无绕组，由被励磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运动。
永磁反应式步进电机的定子和转子均有励磁绕组（或转子用永磁材料制成），由电磁力矩实现步进运动，具有输出转矩大、步距角小和额定电流小等优点，缺点是转子容易失磁，导致电磁转矩下降。
混合式步进电机是反应式与永磁式步进电机的混合，结合了两者的优点有逐步取代反应式步进电机的趋势。
3） 按输出力矩的大小分类
根据步进电机输出力矩的大小可分为快速步进电机和功率步进电机两类。快速步进电机，输出力矩一般为0.07Nm～4Nm，用于带动小型精密机床的工作台（如线切割机床）。功率步进电机输出力矩在5 Nm～50 Nm以上，可以直接驱动工作台。
4）按结构分类
步进电机按结构可分为轴向分相式（即多段式）和径向分相式（即单段式）。轴向式步进电机是沿着轴向长度分成磁性能独立的几段，每一段都用一组绕组励磁，形成一相。径向分相式步进电机沿着圆周的径向分成磁性独立的几相，每一相都用一组绕组励磁。
2. 径向分相式步进电机的组成及工作原理
如图3-2所示，步进电机由定子1和转子3两部分组成。定子铁心由硅钢片叠压而成，定子绕组绕置在定子铁心6个均匀分布的齿上，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串联在一起，构成一相控制绕组，共有三相定子绕组，称为三相步进电机。转子用软磁材料制成无绕组。
图3-2 三相径向分相反应式步进电机原理图
1-定子 2-定子绕组 3-转子
工作原理如图3-3所示，当A相绕组通以直流电流时，根据电磁学原理，便会在AA′方向上产生一磁场，A相绕组的磁力线为保持磁阻最小，给转子施加电磁力矩，使转子的1、3齿与定子AA′磁极对齐，如图3—3（a）所示。若A相断电，B相通电，产生新的磁场，其电磁力矩又吸引转子的2、4齿与BB′磁极对齐，此时，转子顺时针转过30°，如图3—3（b）所示。若A、B相断电，C相通电，电磁力矩又吸引转子的1、3齿与CC′磁极对齐，转子再沿顺时针转过30°，如图3—3（c）所示。依此类推，若三相定子绕组顺序通电，转子则不停的转动。
图3—3步进电机工作原理图
a）A相通电 b）B相通电 c）C相通电
定子绕组的通断电状态每改变一次，其转子转过的角度，称为步距角α。如图4-29所示，步距角α为30°。如果定子绕组按A→B→C→A„的顺序通电，步进电机的转子便连续地以每步30°逆时针转动。若通电顺序改为A→C→B→A„，则步进电机的转子便连续地以每步30°顺时针转动。这种通电方式称为三相单三拍通电方式。如果定子绕组按 AB → BC → CA→ AB→„或AC → CB → BA→ AC→„方式通电，则称为双三拍通电方式，步距角仍为30°。双三拍工作方式由于工作过程中始终保持有一相定子绕组通电，可有效克服单三拍绕组通电切换瞬间失去自锁转矩而导致失步的现象，所以平衡性更好，故在实际工作过程中多采用双三拍工作方式。
如果定子绕组按 A → AB → B → BC → C → CA → A „或按A → AC → C→ CB → B → BA →A„顺序通电，称为三相六拍方式，如图3-4所示以三相六拍通电方式工作，当A相通电转为A和B同时通电时，转子的磁极将同时受到A相绕组产生的磁场和B相绕组产生的磁场的共同吸引，转子的磁极则停在A和B
两相磁极之间，此时步距角为15°，减小一半。
图3-4 步进电机三相六拍通电方式工作原理图
由此可见，改变定子绕组的通电顺序，可改变电机的旋转方向。改变定子绕组通电的频率，可改变转子的转速。步进电机的步距角与定子绕组的相数、转子的齿数以及通电方式有关。
3. 步进电机的主要特性
1）步距角
步距角α是决定步进式伺服系统脉冲当量的重要参数。步距角越小，脉冲当量越小，数控机床的控制精度越高。步距角α：
360°
式中
m——定子绕组的相数；
z——转子的齿数；
k——步进电机的通电方式，为m相m拍时，k=1；为m相2m拍时，k=2；依此类推。 实际步进电机的定子磁极与转子圆周上都有齿，如图3-5所示。定子磁极的齿距与转子的齿距相同，只是定子磁极的齿依次与转子的齿错开齿距的1/m（m为步进电机相数）。这样，每次定子绕组通电状态改变时，转子只转过齿间夹角的1/m（三相三拍）或1/2m（三相六拍）角度。若在三相定子的每个磁极上有5个小齿，齿槽等宽，齿间夹角为9°，小齿在空间位置上依次错开1/3齿距。转子上均匀分布40个小齿，齿槽等宽，齿间夹角也为9°。当A相磁极上的小齿与转子上的小齿对齐时，B相磁极上的齿刚好超前（或滞后）转子齿1/3齿距（即3°），C相磁极齿超前（或滞后）转子齿2/3齿距角。
当按三相三拍通电方式工作时，步距角为：
当按三相六拍通电方式工作时，步距角为：
图 3-5 步进电机各相定子与转子的齿距对应关系
2）步距误差
步进电机每走一步，转子实际的角位移与设计的步距角之间都存在步距误差。连续走若干步时，上述误差形成累积值。转子转过一圈后，回至上一转的稳定位置，因此步进电机的步距误差不会长期累积。影响步进电机步距误差和累积误差的主要因素有：齿与磁极的分度精度、铁心叠压及装配精度、各相矩角特性之间差别的大小、气隙的不均
匀程度等。
对于本系统步进电机的选择，在通过实用性，及价格方面的综合考虑决定选用17HS111型步进电机，这种型号的步进电机引出四根线分别是红色，绿色，黄色和蓝色；其中红色引线应该与步进驱动器的A接线端子相连，绿色引线应该与步进电机驱动器的A负相连，黄色引线应与步进电机驱动器的B相连，蓝色引线应与步进电机驱动器的B负相连。
3.4接近开关的工作原理及选择
为了在系统运行时能知道当前的仓库是否有货需要在每一个仓位里装有一个传感器，以此来判断仓库是否有货，继而控制程序的执行。在此我选择了电感式传感器，同时也介绍一下其他种类的传感器。
电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。
1、概述
接近传感器可以在不与目标物实际接触的情况下检测靠近传感器的金属目标物。根据操作原理，接近传感器大致可以分为以下三类：利用电磁感应的高频振荡型，使用磁铁的磁力型和利用电容变化的电容型。
特性：
非接触检测，避免了对传感器自身和目标物的损坏。
无触点输出，操作寿命长。
即使在有水或油喷溅的苛刻环境中也能稳定检测。
反应速度快。
小型感测头，安装灵活。
2、类型
（1）按配置来分
（2）、按检测方法分
通用型：主要检测黑色金属（铁）。
所有金属型：在相同的检测距离内检测任何金属。
有色金属型：主要检测铝一类的有色金属。
3、高频振荡型接近传感器的工作原理
电感式接近传感器由高频振荡、检波、放大、触发及输出电路等组成。振荡器在传感器检测面产生一个交变电磁场，当金属物体接近传感器检测面时，金属中产生的涡流吸收了振荡器的能量，使振荡减弱以至停振。振荡器的振荡及停振这二种状态，转换为电信号通过整形放大转换成二进制的开关信号，经功率放大后输出。下面为详细介绍：
（1）通用型接近传感器的工作原理
振荡电路中的线圈L产生一个高频磁场。当目标物接近磁场时，由于电磁感应在目标物中产生一个感应电流（涡电流）。随着目标物接近传感器，感应电流增强，引起振荡电路中的负载加大。然后，振荡减弱直至停止。传感器利用振幅检测电路检测到振荡状态的变化，并输出检测信号。
振幅变化的程度随目标物金属种类的不同而不同，因此检测距离也随目标物金属的种类不同而不同。
（2）所有金属型传感器的工作原理
所有金属型传感器基本上属于高频振荡型。和普通型一样，它也有一个振荡电路，电路中因感应电流在目标物内流动引起的能量损失影响到振荡频率。目标物接近传感器时，不论目标物金属种类如何，振荡频率都会提高。传感器检测到这个变化并输出检测信号。
（3）有色金属型传感器工作原理
有色金属传感器基本上属于高频振荡型。它有一个振荡电路，电路中因感应电流在目标物内流动引起的能量损失影响到振荡频率的变化。当铝或铜之类的有色金属目标物接近传感器时，振荡频率增高；当铁一类的黑色金属目标物接近传感器时，振荡频率降低。如果振荡频率高于参考频率，传感器输出信号。
所以从各方面考虑本课题选用通用的电感式接近开关。
3.5 系统外部硬件的连接方式
本系统以PLC的X0,X1,X2,分别连接外部的SB1启动按钮，SB2停止按钮，SB3复位按钮。如图3-6所示。
图3-6 PLC与按钮的连接
另外接近开关传感器的三根线一根连接24V直流电源，一根接地，还有一根连接PLC的输入端。连接方法如图3-7所示。
图3-7 PLC与接近开关的连接
而PLC的另一端的输出与步进电机和小气缸的电磁阀向连，与步进电机相连时，步进电机有两种接法，这与控制信号有关，三菱的PLC是低电位信号，因此应该采用共阳接法。在PLC与步进电机之间要加上2K的电阻，因为步进电机的控制信号是+5V，而三菱的PLC的输出信号通常是+24V，这是不匹配的。所以要在两者之间要加上2K的电阻，起分压，限流作用。另外步进电机的CP-，是脉冲输入端子，只能与Y0或Y1向连接，因为在三菱PLC中Y0,Y1为高速输出脉冲。DIR+是方向控制信号接线端子。PLC与步进电机，步进电机驱动器的接线如图3-8所示。
图3-8 PLC与步进电机驱动器的接线
步进电机驱动器与步进电机相连接时只要驱动器的四根线与步进电机的四根线一一对应即可。如图3-9所示。
图3-9 步进驱动器与步进电机相连
Y4与电磁阀相连作为气动回路它的气动原理图如图3-10所示。
图3-10气动原理图
第四章 软件部分
4.1 GX-developer 编程软件
每一种产品的PLC都有与之相对应的编程软件，想要编写PLC的程序就得在编程软件中编写，然后输入到PLC里。对于三菱的编程软件有FX系列，GX系列，MX系列等，其中GX系列的编程软件相比FX系列的编程软件的通用型比较好，而且还可以编写国产品牌的PLC，实用性比较好，在此我选择了GX-developer 编程软件来编写程序，以下是对本编程软件的一般使用的介绍。
1.打开软件后→新建项目→选择PLC 类型→确定后，进入程序编辑界面：
图4-1
2 创建梯形图
图4-2
建完新工程后，会弹出梯形图编辑画面如上图所示：
画面左边是参数区，主要设置PLC 的各种参数，右边是编程区，程序都编在这一块。图的上部是菜单栏及快捷图标区，包括程序的上传，下载，监控，编译，诊断等都可在菜单里选择。
程序区的两端有两条竖线，是两条模拟的电源线，左边的称为左母线，右边的称为右母线。程序从左母线开始，到右母线结束。
下图为写程序时常用符号及快捷键：
3 程序的转换、编译---快捷键F4
在写完一段程序后，其颜色是灰色的状态，此时若不对其进行编译，则程序是无效的。通过编译，灰色的程序自动变白，说明程序编译成功。
若程序格式有错误，则编译后会提示无法编译。
4 程序的传输（上传及下载）
1．程序的写入与读取：当写完程序并且编译过之后，要把所写的程序传输到PLC里面，或者要把PLC 中原有的程序读出来，则可进行如下操作：
在“在线”菜单里的第一个选项“传输设置”，主要设置串口类型及通讯测试等。 具体操作如下：
点击“传输设置”，进入后会弹出如下画面
图4-3
用一般的串口通信线连接电脑和PLC 时，串口一般都是“COM1”,而PLC 系统默 认情况下也是“COM1”，所以不需要更改设置就可以直接与PLC 通信。
当使用USB 通信线连接电脑和PLC 时，通常电脑侧的串口不是COM1，此时
右击“我的电脑”—→“属性” —→“设备管理器”中，查看所连接的USB 串口，然后在上图所示的“COM 端口”中选择与电脑USB 口一致，然后“确认”。
图4-4
设置完串口，点击“通讯测试”：
若出现“与FXPLC 连接成功”对话框，则说明可以与PLC 进行通讯。
若出现“不能与PLC 通信，可能原因。。。。。。。”对话框，则说明电脑和PLC 不能建立通讯，此时需要确认PLC 电源有没有接通或编程电缆有没有正确连接等事项，直到点击“通信测试后”，显示连接成功。
通信测试连接成功后，点击“确认”，则会回到工程主画面，如下图所示
图4-5
不管是“PLC 写入”还是“PLC 读取”，选择后都会出现如下画面：
图4-6
一般我们读取或写入的是程序及一些参数，操作过程如下：
选择“参数+程序”→点击“执行”→点击“是”
5 程序的监控----快捷键F3
连接好PLC，则可以通过“监视”功能对程序中的信号及数据进行监控。
其操作过程如下。
点击“在线”菜单→选择“监视”→ “监视模式”
监视后，程序中蓝色部分表示此信号能流通，没有变蓝的信号则不能流通。
图4-7
注：若要监控PLC 程序的状态，一定要在通讯成功后才能执行，若没有与PLC
通讯成功，则不能对PLC 监控。
6 程序的在线修改（在线编辑）----快捷键：先按Shift 然后按F3。
在线编辑：直接在PLC 中修改程序，修改后无需再把程序写入
PLC
图4-8
修改完成后，被修改的对象会显示灰色，此时我们同样要对程序进行编译，编译方法与前面所述的相同，编译完成后，即程序在线修改完成。
注：程序的在线修改是直接把PLC 里面的程序进行修改，不需要再进行PLC 写入操作。
而普通的修改（没有在线修改），则只是修改电脑软件中的程序，而PLC 内部的程序并没有被修改，所以要使修改后的程序写入PLC，还需进行PLC 写入操作
7．输入注释：
若要对一些信号做一些标签，以便看程序或写程序时知道每个信号的用途，则可对每个信号输入注释，输入注释的操作过程如下：第一个在“工具”里面点击“选项”第二个在“选项”里面有一个“输入注释”在此项打勾。
图4-9
第二步：在编辑里面有一个“文档生成”点击一下“注释编辑”编辑的注释就可以显示出来了。
图4-10
4.2 PLC 梯形图概述
梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称PLC的第一编程语言。梯形 图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人 员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设 计称为编程。PLC 梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单 元（软继电器），每一软继电器与 PLC 存储器中映像寄存器的一个存储单元相对 应。该存储单元如果为“1”状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，称这种状态是该软继电器的“1”或“ON”状 态。如果该存储单元为“0”状态，对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反，称该软继电器为“0”或“OFF”状态。使用中也常将这些“软继电器” 称为编程元件。开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按其精度可分为12bit、14bit、16bit等；按信号类型可以分为的有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等。除了上述通用 I/O 外，还有特殊 I/O 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。梯形图两侧的垂直公共线称为母线(Bus bar)。在分析梯形图的逻
辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象左右两侧母线（左母线和右母线)之间有一个左正右负的直流电源电压，母线之间有“能流”从左向右流动。右母线可以不画出。根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系， 求出与图中各线圈对应的编程元件 的状态，称为梯形图的逻辑解算。梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。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。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC 系统，输出模块相反。I/O 分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。 开关量：按电压水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按其精度可分为 12bit、14bit、16bit 等；按信号类型可分为电流型 (4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等。 除了上述通用 I/O 外，还有特殊 I/O 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
4.3 本PLC程序的简单介绍
第一段程序主要是讲的系统的启动与初始化。
这段程序是以X0为启动外接常开，X1为停止按钮外接常闭，以M1的上升沿来初始化脉冲的输入。
这段程序是电机输送脉冲的用K0加D0把结果送到Y0和Y1来使电机运动。
这段程序是当步进电机运行到指定位置时在仓库没货物时，向仓库推货。
这段程序是控制电机的反转，同时输送脉冲给电机。以下雷同。
这段程序是实现立体仓库的停止与复位。
4.4立体仓库的工作流程图
在设计程序之前，画一张完整的流程图会使设计的思路更加的清晰，本课题的流程图如图4-11所示。首先使系统初使化，在按下启动按钮后系统开始工作，当货物运行到一号仓库时，首先判断仓库里是否有货，如果有货则运向下一个仓库，如果下一个仓库还是有货，则再运向下一个仓库，以此类推，如果一直到最后一个仓库发现都有货，则返回原点。如果推到某一个仓库，经检测发现里面没有货物那么气动系统开始工作，推货完成，电机再回复原位等待下一次的运行。
4.5 I/O 地址分配表
表4-1 I/O 地址分配表
址
X0
X1
X3
X11
X12
Y0
Y2
Y4 PLC的I/O 在控制系统中的作用 SB1 SB2 SB3 SB4 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 CP-1 CP-2 DIR-1 DIR-2 1YV1 启动 停止 复位 监控仓库有无货 限位 限位 限位 限位 X轴电机脉冲输出 Y轴电机脉冲输出 X轴电机方向控制 Y轴电机方向控制 推货入仓
本表中XO到X13作为输入口，分别与连接到外部的启动按钮，停止按钮，复位按钮，监控仓库有无货的检测系统，以及限位开关。Y0，Y1由于是高速脉冲输出口所以与步进电机驱动器的脉冲输入口向连接Y2,Y3用来控制电机的方向，Y4来控制电磁阀，来实现货物的入仓。
总结
我本次毕业设计的课题是双轴立体仓库PLC控制系统。
此次毕业设计既是对我们以前所学理论知识的总结，也是再次锻炼我们的动手、创新思维以及自学能力。
这次的毕业设计主要的难点是在程序的控制上，要做好这个课题，我首先要对三菱的PLC的一些指令要有一定的了解，对步进电机运行方式，和原理要有所了解，刚开始不知从什么地方下手，后来在图书馆，在老师的帮助下渐渐的有所了解。在实现程序的控制方面刚开始总是会出现想不到的逻辑错误，发现错误我就直接在电脑里改，发现这样不但没有把问题解决反而增加了错误，把自己都挠进去了，后来想了个本办法，把程序写在纸上，慢慢的看，发现这真是个好办法慢慢的就把思路摸清楚了，在这个程序中我用了四个输入。分别控制程序的运行，停止，复位，是否有货物，其中是否有货这个按键本来是不想用的直接有接近开关来控制的，但最后为了比较容易的表达出设计思路，还是多加了一个输入这是这个程序的不足之处。
总言之，学校安排我们做这次毕业设计，首先是让我们了解到做毕业设计的格式与要求情况。刚开始我们拿到设计课题时不知如何下手，但在老师精心的指导下，我们慢慢地一步一步完成设计内容，其次让我们知道做毕业设计光靠我们所学的知识是远远不够的，这需要我们去图书馆查找更多的资料，在做设计的同时，可以使我们对以前学过的知识进行再一次的复习，对其中把没掌握好的知识加以巩固，将没有学过的知识进行系统的自学，这使我们清楚的明白社会在不断的进步，产品在不断的更新，我们要跟上社会发展潮流，必须不停的给自己“充电”，活到老学到老，这样才不会被社会所淘汰、抛弃，然而在以后的社会工作及生活中，遇到类似等的问题我们就会对它充满自信，并且顺利地去解决它。
总之，学会创新，培养自学能力，学以致用，才能达到做此次毕业设计的目的。 这次毕业设计除需要老师的精心指导，同时还需要我们一组人的团体协作，这使我意识到团队精神的重要性，这也使我想到一句话“人多力量大”，当指导老师给我们讲解毕业设计首先要把设计课题搞清楚，分析清楚了，然后我们才能分工的去寻求大量的资料，也就是把相关的硬件、软件以及资料改写为所要做的设计内容。
在大学的学习生活中，毕业设计是综合考评学生的一项很重要的环节。通过在学校近三年理论知识的努力学习，其目的就是能在实际的生产、生活中灵活运用，将理论知识转化为生产力，为社会贡献微薄的力量。
时间飞逝，转眼间就到了毕业答辩的时间，此时的心情很是奇怪,既紧张又兴奋,兴奋的是几个月的辛苦成果终于到了验收的时候了,紧张的是不知道毕业答辩会是什么样子 。到目前为止，我依旧没有太多的把握，只能全力以赴；回想几个月的设计过程还真是怀念啊！虽说是苦了一点，但苦中有甜啊，其中自己查阅了大量的资料，充实了自己的知识，弥补了自己不足。平时总觉得自己已经懂得很多了，一旦设计起来，才发现自己其实还差的远，实践才是最好的证明。
在二个多月的设计过程中学到了许多东西，不仅仅是毕业设计中的。设计过程中，我们遇到很多不懂或不明白的地方。除了查阅相关资料， 老师也给了我们很多的指导，在老师的指导下改进了设计方案.为了一个问题苦苦思索，为一个问题的圆满解决而高兴，其中的困惑,苦恼,兴奋,激动只有自己知道。或许开始的时候还有一些胆怯，但当一切将要结束时却又有一丝怀念。我明白了不去试过，怎知道路的艰辛快乐 。时间一天天的过去，答辩的日子一天天的来临，想着自己即将毕业，又将踏入新的且又陌生的社会，我丝毫不敢有半点怠慢，奋力拼搏是我向预定目标不断追求的体现。通过这大学三年中不算太长时间的毕业设计，我深深的明白了这样一个道理：没有我们不懂的东西，只是我们尚未去了解。
总结二个多月来的设计，体会如下：
首先，任何工作都的与人打交道，毕业设计也不例外，这就需要我们充分的利用好彼此的力量，充分的协作，针对设计中出现的问题，站在不同的角度分析问题，总结大家的意见，最后达成一致，发挥了团队精神。
其次，对待任何工作，责任心是必要的；这次毕业设计的体会，我收获至深。但更重要的是，在责任心的驱使下，又该采用何种方法完成，采用何种方法更省时省力，解决问题的方案很多，永远坚信“方法总比困难多”，我想首先分析任务本身，就拿毕业设计来说，课题有了，关键是何处着手。何时何地查找相关资料等等，寻找突破口充分的解决好问题。
再次，遇到不懂的问题，及时请教老师，抓紧设计的每分每秒，需要调整和改变的地方及时做出改动，而不能墨守成规，做人也是同样的道理。
第四，时刻保持奋进的头脑，不断接受新事物，挑战新的问题。千万记住秒针不停的划圈，我们的思想也应不断的修正提高。就拿这次毕业设计来说，我学会用好几个软件了。
对于以上之粗浅体会，进一步的总结和提高需要有更多的社会实践来提供，我也相信在不久即将踏入社会之际，类似这样的设计绝不在少数，只要我们努力学习，勇于实
践，勤学好问，我就会懂得以前不明白或不十分明白的道理，就会很快地成长和成熟起来，我也相信，凭着我自强不息，勇于拼搏的精神，定能很快适应类似设计的需要，适应这个多变的社会，充分发挥长处，朝我的方向不断努力！
参考文献
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致谢
本文是在...老师的精心指导下完成的。在此，向他表示衷心的感谢。在我撰写论
文的过程中，老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题 、构想和资料的收集方面，我都的到了老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是他广博的学识、深厚的学术素养和严谨的治学经神使我终身受益。在此还要感谢大学三年来所有老师，是你们教导我电气方面的知识，让我能完成这个设计。感谢机电系给予我们的关心和帮助，感谢其他同学在设计中提供大量的支持和帮助。即将毕业之际，再一次向三年中在学习和生活中所有关心、支持、帮助 过我的良师益友致谢！
附录二 系统硬件电路图
图2-2 系统的总体硬件构成图
系别（分院、部） 控制技术学院
班级 生产过程自动化 姓名 学号
课题名称 双轴立体仓库PLC控制系统 成
毕业实践任务书 1 份 答辩表 份
毕业设计说明书（论文） 共页
外 文 翻 译份 共
另 附 图（表） 2 个 共 6 页
其 它 材 料份 共
月
系别（部、分院）
班
姓
学
课题名称
指 导 教
指 导 教
级 生产过程自动化 名 号 双轴立体仓库PLC控制系统 职 称 职 称
月日
师 师
1. 毕业设计任务书
2. 外文翻译
3. 毕业设计调研报告
4. 毕业设计说明书(论 文)
目 录
第一章 绪论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1
1.1 选题背景及研究意义 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1
1.1.1 自动化双轴立体仓库定义,分类„„„„„„„„„„„„„„„1
1.1.2 立体仓库的历沿革„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1
1.1.3仓库的发展现状及缺点„„„„„„„„„„„„„„„„„1
第二章 双轴立体仓库的总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2.1系统功能设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2.2此课题的设计内容及主思路„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2.3本文结构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2.4立体仓库控制系统设计步骤„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 第三章
硬件部分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.1立体仓库的结构与框架图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.2 PLC选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.2.1 PLC型号的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.2.2 FX2N PLC的介绍 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
3.2.3 PLCI/O点的分配„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
3.3步进电机与驱动器的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
3.3.1 步进电机驱动器的原理及选择 „„„„„„„„„„„„„„„ 10
3.3.2 步进电机工作原理及选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„11
3.4接近开关的工作原理及选择 „„„„„„„„„„„„„„„„15
3.5 系统外部硬件的连接方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
第四章 软件部分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20
4.1 GX-developer编程软件 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„20
4.2 PLC梯形图概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 26
4.3 本PLC程序的简单介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27
4.4立体仓库的工作流程图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„28
4.5 I/O 地址分配表„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„30
第五章 总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„31
参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„34
致谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„35
基于PLC的双轴立体仓库
第一章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.1、1双轴立体仓库定义、分类
双轴立体仓库可分为六大类:（1）按按货架高度分类,可分为:高层立体仓库（15 米
以上）中层立体仓库（5～15 米）低层立体仓库（5 米以下）（2）按货架构造分类，
可分为：单元货格式立体仓库 贯通式立体仓库 自动化柜式立体仓库 条型货架立体仓
库（3）按建筑物构造分类，可分为：一体型立体仓库分离型立体仓库（4）按立体仓库
装取货物机械种类分类，可分为：货架叉车立体库巷道堆垛机立体库（5）按操作方式
分类，可分为：人工寻址、人工装取方式自动寻址，人工装取方式自动寻址、自动装取
方式（6）按功能分类，可分为：储存式立体仓库 拣选式立体仓库。
1.1.2立体仓库的历沿革
立体仓库的历史沿革在 1950 年， 在美国首次出现了双轴立体仓库的雏形， 那时
的双轴立体仓库，严格说只能算是立体仓库，还远谈不上自动二字。其后，在英，法等
国也相继出现了类似的立体仓库。双轴立体仓库真正成为高效率的自动化设施，还是 70
年代的 以后的事情。随着经济的起飞。为提高物流的效率和充分利用仓储空间，日本
自 1965 年从欧美引入双轴立体仓库，并于 70 年代以后使其获得飞速发展。现在，自
动化立体仓库技术已日趋成熟，并随着科学技术尤其是计算机技术的发展，而不断向前
发展。80 年代中期起，我国先后在无锡，湖北和大连等地出现多座利用微机控制巷道
堆垛机的自动化仓库。但是，这些普通微机对环境和电源要求较高，部适合在工业现场
和堆垛机上直接使用。可编程控制器 PLC 的引进和广泛使用，使国产自动立 库的性能
日趋完善。PLC 是带处理器的通用工业控制器，器可靠性大大高于普通微机 装置,适合
在恶劣的现场使用，可直接装在堆垛机的电气柜内与接触 器由同一电网 供电。采用
PLC 作为实时控制装置已成为当前各先进工业国家一致的发展方向。国内外双轴立体仓库的发展现状及优缺点。
1.1.3 仓库的发展现状及优缺点
双轴立体仓库仓库技术仍处于不断发展之中，今后将向两个方向发展：一是 开发储藏大型物体，如整台汽车，大型模具之类的自动化仓库;另一个是开发对录音带、录像带或半导体器件之类的轻量或超轻量物体的小型双轴立体仓库。随着科学技术的发展，双轴立体仓库将逐步向完整、人工智能化控制系统发展。 现在国外各发达国家在自动化仓库技术中投入大量资金，在仓库自动化过程各 个环节即输入、储运、输出上采用新技术。这些新技术集中有以下几种: 自动导向小车系统(Automated Guided Vehicle) 磁性导轨装置 激光扫描仪(Laser Scanner) 条形码识别(Bar-code Labels) 命令拣选系统(Order-Picking System ) 储运机器人 机械手 智能卡车 （1)立体仓库之所以受到青睐，是由于它具有以下优点： a.提高空间利用率 早期立体仓库的构想，其基本出发点就是提高空间利用率，充分节约有限且宝 贵的土地。在西方有些发达国家，提高空间利用率的观点已有更广泛深刻的含义，节约土地，已与节约能源、环境保护等更多的方面联系起来。有些甚至把空间的利 用率作为系统合理性和先进性考核的重要指标来对待。立体库的空间利用率与其规 划紧密相连。一般来说，自动化高架仓库其空间利用率为普通平库的 2-5 倍。这是 相当可观的。b.便于形成先进的物流系统，提高企业生产管理水平。传统仓库只是货物储存的场所， 保存货物是其唯一的功能，是一种“静态储存”。双轴立体仓库采用先进的自动化物料搬运设备，不仅能使货物在仓库内按需要自动存取，而且可以与仓库以外的生产环节进行有机的连接，并通过计算机管理系统 和自动化物料搬运设备使仓库成为企业生产物流中的一个重要环节。企业外购件和自制生产件进入自动化仓库储存是整个生产的一个环节，短时储存是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进行生产，从而形成一个自动化的物流系统,这是一种“动态储存”，也是当今自动化仓库发展的一个明显的技术趋势。c.加快货物的存取节奏，减轻劳动强度，提高生产效率.建立以双轴立体仓库为中心的物流系统.其优越性还表现在自动化高架库具有的快速的入出库能力，能快速妥善地将货物存入高架库中（入库），也能快速及时并自动地将生产所需零部件和原材料送达生产线。这一特点是普通平库所不能达到 的。d.减少库存资金积压 .经过对一些大型企业的调查了解，由于历史原因造成管理手段落后，物资管理 零散，使生产管理和生产环节的紧密联系难以到位，为了到达预期的生产能力和满 足生产要求，就必须准备充足的原材料和零部件。这样库存积压就成为一个较大的问题。如何降低库存资金积压和充分满足生产需要，已成为大型企业不得不面对的一个大问题。高架库系统是解决这一问题的最有效的手段之
PLC 作为实时控制装置已成为当前各先进工业国家一致的发展方向。国内外双轴立体仓库的发展现状及优缺点。
1.1.3 仓库的发展现状及优缺点
双轴立体仓库仓库技术仍处于不断发展之中，今后将向两个方向发展：一是 开发储藏大型物体，如整台汽车，大型模具之类的自动化仓库;另一个是开发对录音带、录像带或半导体器件之类的轻量或超轻量物体的小型双轴立体仓库。随着科学技术的发展，双轴立体仓库将逐步向完整、人工智能化控制系统发展。 现在国外各发达国家在自动化仓库技术中投入大量资金，在仓库自动化过程各 个环节即输入、储运、输出上采用新技术。这些新技术集中有以下几种: 自动导向小车系统(Automated Guided Vehicle) 磁性导轨装置 激光扫描仪(Laser Scanner) 条形码识别(Bar-code Labels) 命令拣选系统(Order-Picking System ) 储运机器人 机械手 智能卡车 （1)立体仓库之所以受到青睐，是由于它具有以下优点： a.提高空间利用率 早期立体仓库的构想，其基本出发点就是提高空间利用率，充分节约有限且宝 贵的土地。在西方有些发达国家，提高空间利用率的观点已有更广泛深刻的含义，节约土地，已与节约能源、环境保护等更多的方面联系起来。有些甚至把空间的利 用率作为系统合理性和先进性考核的重要指标来对待。立体库的空间利用率与其规 划紧密相连。一般来说，自动化高架仓库其空间利用率为普通平库的 2-5 倍。这是 相当可观的。b.便于形成先进的物流系统，提高企业生产管理水平。传统仓库只是货物储存的场所， 保存货物是其唯一的功能，是一种“静态储存”。双轴立体仓库采用先进的自动化物料搬运设备，不仅能使货物在仓库内按需要自动存取，而且可以与仓库以外的生产环节进行有机的连接，并通过计算机管理系统 和自动化物料搬运设备使仓库成为企业生产物流中的一个重要环节。企业外购件和自制生产件进入自动化仓库储存是整个生产的一个环节，短时储存是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进行生产，从而形成一个自动化的物流系统,这是一种“动态储存”，也是当今自动化仓库发展的一个明显的技术趋势。c.加快货物的存取节奏，减轻劳动强度，提高生产效率.建立以双轴立体仓库为中心的物流系统.其优越性还表现在自动化高架库具有的快速的入出库能力，能快速妥善地将货物存入高架库中（入库），也能快速及时并自动地将生产所需零部件和原材料送达生产线。这一特点是普通平库所不能达到 的。d.减少库存资金积压 .经过对一些大型企业的调查了解，由于历史原因造成管理手段落后，物资管理 零散，使生产管理和生产环节的紧密联系难以到位，为了到达预期的生产能力和满 足生产要求，就必须准备充足的原材料和零部件。这样库存积压就成为一个较大的问题。如何降低库存资金积压和充分满足生产需要，已成为大型企业不得不面对的一个大问题。高架库系统是解决这一问题的最有效的手段之
一。 e.现代化企业的标志 . 现代化企业采用的是集约化大规模生产模式。这就要求生产过程中各环节紧密 相连，成为一个有机整体；要求生产管理科学实用，做到决策科学化。为此，建立 自动化高架仓库系统是其有力的措施之一。（2)当然，立体仓库也存在一些缺点：a.仓库结构复杂，配套设备多，需要大量的基建和设备投资。b.货架安装要求精度高，施工比较困难，施工周期长。c.计算机控制系统是仓库的“神经中枢”。一旦出现故障，将会使整个仓库处于瘫 痪状态，收发作业就要中断。d.由于高层货架是利用标准货格进行单元储存的，所以对储存货物的种类有一定的 局限性。 e.由于仓库实行自动控制与管理，技术性比较强，对工作人员的技术业务素质要求 比较高，必须具有一定的文化水平和专业知识，而且经过专门培训的人员才能胜任。
第二章 双轴立体仓库的总体设计
2.1 系统功能设计
将当前物料口上的货物放入最小号仓位, 例如：若0号仓位已有货，则送至1号仓位，若0、1号仓位均有货，则送至2号仓位，依次类推，每次将货物送至最小号仓位，若0~12号仓位均有货，则不送货，直到有空余仓位。
2.2 此课题的设计内容及主要思路
该立体仓库主体由底盘三层四仓位库体、运动机械及电气控制等四部分组成。 机械部分采用滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件组成,采用步进电机作为拖动元件。(1)立体仓库的具备的功能主要有几下几点：开机时首先要回零位操作，这样的目的就是给堆垛机有个工作参考点； 每个仓位必须有检测装置（微动开关）,当操作有误时停止运动；仓位共有12 个，3行 4 列； 整个电气控制系统必须设置急停按钮，以防发生意外.(2)本系统设计的主要思路是：查阅 PLC 以及步进电机相关资料,对设计中所用的三菱FX2N系列PLC和步进电机进行熟悉和掌握。从立体仓库的基本结构和所实现的功能入手，通过分析I/O地址的分配和利用PLC完成位置控制及顺序控制的要求，再根据实际应用的情形进行PLC程序的编制，以达到对双轴立体仓库所要求实现的功能。
2.3本文结构
本文的结构本文以双轴立体仓库的研发工程项目作为应用背景，对立体仓库技术进
行了研究。全文共分为五章，各章的主要内容如下：第一章扼要地介绍了双轴立体仓库的概念、特点与相关研究背景;第二章讲解了本文的整体结构。 第三章对立体仓库的硬件方面进行了解和说明；第四章对软件方面进行了了解说明；第五章是总结。
2.4立体仓库控制系统设计步骤
设计控制系统设计步骤不但可以使思维更加清晰易懂，更有助于良好的科学的 习习惯的养成。下图2-1是本课题的立体仓库控制系统设计步骤，
第三章 硬件部分
3.1 立体仓库的基本结构与框架图
该立体仓库主体由底盘、四层三仓位库体、运动机械及电气控制等四部分组成。 机械部分采用步进电机作为拖动元件。双轴立体仓库系统主要有三个部分组成：(1)由三行四列立体仓位组成每一个仓库都有一个感应器用来检测仓库内是不是有货以此来要求小气缸是否应该推出。(2)步进电机与步进电机驱动器，螺纹杆，可以以Y方向和X方向托起重物向目标前进，步进电机是为了让输出更加的精准，而螺纹杆则是承载步进电机的载体。(3)PLC控制单元PLC控制单元采用三菱公司生产的FX2N 型PLC, 所有操作控制指令都是通过由三菱PLC发出的。总之电机的框架图如3-1所示
图3-1 系统外部框架图
3.2 PLC 选择
3.2.1 PLC 型号的选择
本设计是以PLC为控制主体，由它来实现按钮与步进电机驱动器的连接。所以选择真确的PLC型号对本设计直观重要。
在 PLC 系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程计 选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此，工程设计选型 和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和只采确定所 需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定 PLC 的功能、外部设
备特性等，最后选择有较高性能价格与的 PLC 和设计相 应的控制系统。1．输入输出（I/O）点数的估算I/O 点数估算时应考在适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加 10%～20%的可扩展。余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需 根据制造厂商 PLC 的它它特点，对输入输出点数进行圆带，根据估算的方法故本课题的I/O点数为输入40 点，输出 21 点。2．存储器容量的估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大此，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大此，因此程序容量此于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后电知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有所定的公式，许多文献资料中给出了一些不同公式，大体上都是按数字量 I/O点数的10～15倍，加上模拟 I/O 点数的100 倍，以此数为内存的移字数（16 位为一个字），另外再按此数的 25%考在余量。因此本课 题的 PLC 内存容量选择应能存储 5000 相梯形图，这样电能在以后的改造过程中 有足够的空间。 3．控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。根据本课题所设计的自动门控制的需要，主要介绍以下几种功能的选择。（1）控制功能PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解必模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC 的处理速度和节省存储器容量。（2）编程功能 离线编程方式：PLC 和编程器公用一个 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。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU 和编程器有各自的CPU，主机 CPU 负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机,下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）梯形图 、（LD）功能模块图、（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123）同时，还应支持多种语言编程形式，如 Basic 等，以电足特殊控制场合的控制要求（3）诊断功能PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。 硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定 硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对 PLC 内部的性能和 功能进行诊断是内诊断，通过软件对 PLC 的 CPU 与外部输入输出等部件信息交 换功能进行诊断是外诊断。 PLC 的诊断功能的强弱， 直接不不对操作和维护人员技术能力的要求，并不不平均维
修时间。4．机型的选择 (1)PLC 的类型FX2系列可编程控制器主机分为16、24、32、64、80、128 点六档，还有各种输入和输出扩展单元，这样在增加 I/O 点数时，不必改变机型，可以通过扩展 模块实现，降低了经济投入。本课题设计的立体仓库控制系统有输入信号8个，输出信号5个。其中，外部输入元件包括：检测元件、启动按钮、急停按钮、限位开关、复位按钮；输出有两个步进电机的正反向、动作指示等。按照上述配置，所选 I/O 点不得低30点，结合实际情况，所选I/O点为32点。因此我所选型号为 FX2N-32MR。（2）经济性的考在 选择 PLC 时，应考在性能价格与。考在经济性时，应同时考在应用的可扩 展性、可操作性、投入它出与等因素，进行与较和兼顾，最终选出较满意的它。输入输出点数对价格有直接关系。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量相应增加，因此，点数的增加对 CPU 选用、存储器容量、控制功能只采等选择都有不不。在估算和选用时应充分考在，使带个控制系统有较合理的性能价格与。本课题所设计的立体仓库的于此型控制系统，结合经济性的考在因此选择带体型 PLC。所以选择三菱FX2N-32MR。
3.2.2 FX2N PLC的介绍
FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2n系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。
FX2N系列PLC
编辑本段FX2N系列PLC特点
FX2n系列是FX系列PLC为大量实际应用而开发的特殊功能开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要----模拟I/O，高速计数器。定位控制达到16轴，脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开发了温度模块。对每一个FX2n主单元可配置总计达8个特殊功能模块。网络和数据通信——连接到世界上最流行的开放式网络 CC-Link，Profibus Dp和DeviceNet或者采用传感器层次的网络解决您的通信需要。
FX2N系列PLC
其它功能：
内置式24V直流电源：24V、400mA直流电源可用于外围设备，如传感器或其它元件。 快速断开端子块：因为采用了优良的可维护性快速断开端子块，即使接着电缆也可以更换单元。
时钟功能和小时表功能：在所有的FX2NPLC中都有实时时钟标准。时间设置和比较指令易于操作。小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息。
持续扫描功能：为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期。
输入滤波器调节功能：可以用输入滤波器平整输入信号（在基本单元中x000到x017）。
注解记录功能：元件注解可以记录在程序寄存器中。
在线程序编辑：在线改变程序不会损失工作时间或停止生产运转。
RUN/STOP 开关：面板上运行/停止开关易于操作。
远程维护：远处的编程软件可以通过调制解调器通信来监测、上载或卸载程序和数据 。
密码保护：使用一个八位数字密码保护您的程序。
3.2.3 PLC I/O 点的分配
由于PLC的I/O口的数量是一定的，特殊的I/O口有着特殊的作用，如何正确的分配I/O口，对程序的执行有着重要的影响。
根据控制要求，将各输入设备和被控设备详细列表，准确的统计出被控设备对数需求量，然后在实际统计的I/O点数的基础上增加15%～20%的备用量，以便以后调整和扩充。同时要充分利用好输入和输出扩展单元，提高主机的利用率，在增加 I/O 点数时，不必改变机型，可以通过扩展模块实现，降低了经济投入。在确定好 I/O 点数后，还要注意它的性质，类型和参数、根据本次设计的立体仓库系统的输入、输出信号，其中外部输入元件包括：检测元件、按钮、存、急停、复位开关等；输出有2个电机的正反向、动作指示等。由于步进电机输入的是高速脉冲所以用Y0,Y1作为步进电机的输入口，Y2,Y3分别控制电机的运行方向。Y4控制小气缸。另外输入部分以X0，X1，X2，X3分
别作为启动，停止，复位，检测按钮。
3.3步进电机与驱动器的选择
3.3.1步进电机驱动器的原理及选择
由于步进电机不能与PLC直接相连，想要实现PLC控制步进电机的运行这就需要一种中间装置，一般我们会选择步进电机驱动器，以此来实现PLC对步进电机的控制。
步进电机的运行要有一电子装置进行驱动，这种装置就是步进电机驱动器， 它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，或者说：控制系统每 发一个脉冲信号，通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速 与脉冲信号的频率成正与。 所有型号驱动器的输入信号都相同，共有三路信号，它们是：步进脉冲信号 CP、方向电平信号 DIR、驱机信号 FREE(此端为低电平有效，这时电机处于无 力有状态；此端为高电平或悬空不接时，此功能无效，电机可正常运行)。它们 在驱动器内部的接口电路都相同，OPTO端为三路信号的公共端三路输入信号在驱动器内部接成共阳方式，所以 OPTO 端须接外部系统的VCC，如果VCC 是+5V 则可直接接入；如果VCC不是+5V 则须外部另加限流电阻R，保证给驱动器内部光耦提供 8-1 5mA的驱动电流。在该立体仓库中由于FP0 提供的电平为24V，而输入部分的电平为 5V，所以须外部另加 1.8K 的限流电阻 R。外接限流电阻R步进电机驱动器的输出信号有两种: ①、初相位信号：驱动器每次上电后将使步进电机起始在一个所定的相位上，这就是初相位。初相位信号是指步进电机每次运行到初相位期间，此信号就输出为高电平，否则为低电平。此信号和控制系统配合使此，可它生相位记 忆功能。②、报报输出信号：每每驱动器都有多种保护每每(如：过压、过流、过温 等)。当保护发生时，驱动器进入驱机状态使电机驱电，但这时控制系统可能但 未知未。如要通知系统，就要用到‘报报输出信号’。此信号此两个接线端子，此两端为一继电器的常开点，报报时触点立即闭合。驱动器正常时，触点为常 开状态。触点规格：DC24V／1A或AC11OV／O．3A。一一来说，对于两相四根线电机可以直接和驱动器相连。所以我采用SH系列步进电动机驱动器，型号为SH-2H057。主要由电源输入部分、信号输入部分、输出部分组成。SH-2H057步进电动机驱动器采用步步结构，此种结构主要用于此功率驱动器,这种结构为这闭的超此型结构，本身不带风机，其外壳即为其热体，所以使用时要将其所定在较厚、较大的的的的上或较厚的机较内，接触面之间要接上导热接接，在其在边加一个风机也是一种较好的其热好法。此步进电机驱动器的电气技术数据为：步进电机驱动器的电气技术数据细分数驱动器型号相数类别通过拨位开关设定SH-2H057二相或四相混合式 二相八拍最大相电流开关设定一组直流3.0A,DC(24V-40V)工作电源。
3.3.2步进电机的工作原理及选择
在系统中要将货物放到指定地点，这就需要步进电机在螺纹杆的运动来实现，选择一种正确的步进电机有利于程序的执行。下面简要的介绍一下步进电机的基本组成以及工作原理。
进给伺服驱动系统的驱动电机有步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机和直线电机。步进电机应用于开环伺服驱动系统；直流伺服电机、交流伺服电机和直线电机主要应用于半闭环或闭环进给伺服驱动系统。
步进电机受驱动器的控制，将进给指令脉冲信号变换为具有一定方向、大小和速度的机械转角位移，并通过齿轮和丝杠带动工作台移动。
驱动器每给步进电机输入一个电脉冲信号，步进电机转动一个角度，称为步距角，其转动角s度与电脉冲信号个数成正比，转动速度与电脉冲信号的频率成正比。步进电机的各相绕组在通电状态时，电机具有自锁能力，同时，每转一周都有固定的步数，从理论上来说步进电机的步距误差不会累积。但步进电机在大负载和速度较高的情况下容易失步，而且，能耗也大。步进电机主要用于速度和精度要求不太高的经济型数控机床。
1.步进电机的种类、结构及工作原理
1. 步进电机的种类
步进电机的分类方式很多，常见的分类方式有按相数、按产生力矩的原理、按输出力矩的大小和结构进行分类。
1）按相数分类
步进电机按相数（即磁极对数）可分为三相、四相、五相、六相等。相数越多，步距角越小，输出转矩越大，但结构也越复杂。通电方式采用m相m拍、双m拍和m相2m拍等。
2）按力矩产生的原理分类
步进电机根据磁场建立方式可分为反应式、永磁反应式和混合式三类。
反应式步进电机的定子有励磁绕组，而转子用软磁材料制成无绕组，由被励磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运动。
永磁反应式步进电机的定子和转子均有励磁绕组（或转子用永磁材料制成），由电磁力矩实现步进运动，具有输出转矩大、步距角小和额定电流小等优点，缺点是转子容易失磁，导致电磁转矩下降。
混合式步进电机是反应式与永磁式步进电机的混合，结合了两者的优点有逐步取代反应式步进电机的趋势。
3） 按输出力矩的大小分类
根据步进电机输出力矩的大小可分为快速步进电机和功率步进电机两类。快速步进电机，输出力矩一般为0.07Nm～4Nm，用于带动小型精密机床的工作台（如线切割机床）。功率步进电机输出力矩在5 Nm～50 Nm以上，可以直接驱动工作台。
4）按结构分类
步进电机按结构可分为轴向分相式（即多段式）和径向分相式（即单段式）。轴向式步进电机是沿着轴向长度分成磁性能独立的几段，每一段都用一组绕组励磁，形成一相。径向分相式步进电机沿着圆周的径向分成磁性独立的几相，每一相都用一组绕组励磁。
2. 径向分相式步进电机的组成及工作原理
如图3-2所示，步进电机由定子1和转子3两部分组成。定子铁心由硅钢片叠压而成，定子绕组绕置在定子铁心6个均匀分布的齿上，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串联在一起，构成一相控制绕组，共有三相定子绕组，称为三相步进电机。转子用软磁材料制成无绕组。
图3-2 三相径向分相反应式步进电机原理图
1-定子 2-定子绕组 3-转子
工作原理如图3-3所示，当A相绕组通以直流电流时，根据电磁学原理，便会在AA′方向上产生一磁场，A相绕组的磁力线为保持磁阻最小，给转子施加电磁力矩，使转子的1、3齿与定子AA′磁极对齐，如图3—3（a）所示。若A相断电，B相通电，产生新的磁场，其电磁力矩又吸引转子的2、4齿与BB′磁极对齐，此时，转子顺时针转过30°，如图3—3（b）所示。若A、B相断电，C相通电，电磁力矩又吸引转子的1、3齿与CC′磁极对齐，转子再沿顺时针转过30°，如图3—3（c）所示。依此类推，若三相定子绕组顺序通电，转子则不停的转动。
图3—3步进电机工作原理图
a）A相通电 b）B相通电 c）C相通电
定子绕组的通断电状态每改变一次，其转子转过的角度，称为步距角α。如图4-29所示，步距角α为30°。如果定子绕组按A→B→C→A„的顺序通电，步进电机的转子便连续地以每步30°逆时针转动。若通电顺序改为A→C→B→A„，则步进电机的转子便连续地以每步30°顺时针转动。这种通电方式称为三相单三拍通电方式。如果定子绕组按 AB → BC → CA→ AB→„或AC → CB → BA→ AC→„方式通电，则称为双三拍通电方式，步距角仍为30°。双三拍工作方式由于工作过程中始终保持有一相定子绕组通电，可有效克服单三拍绕组通电切换瞬间失去自锁转矩而导致失步的现象，所以平衡性更好，故在实际工作过程中多采用双三拍工作方式。
如果定子绕组按 A → AB → B → BC → C → CA → A „或按A → AC → C→ CB → B → BA →A„顺序通电，称为三相六拍方式，如图3-4所示以三相六拍通电方式工作，当A相通电转为A和B同时通电时，转子的磁极将同时受到A相绕组产生的磁场和B相绕组产生的磁场的共同吸引，转子的磁极则停在A和B
两相磁极之间，此时步距角为15°，减小一半。
图3-4 步进电机三相六拍通电方式工作原理图
由此可见，改变定子绕组的通电顺序，可改变电机的旋转方向。改变定子绕组通电的频率，可改变转子的转速。步进电机的步距角与定子绕组的相数、转子的齿数以及通电方式有关。
3. 步进电机的主要特性
1）步距角
步距角α是决定步进式伺服系统脉冲当量的重要参数。步距角越小，脉冲当量越小，数控机床的控制精度越高。步距角α：
360°
式中
m——定子绕组的相数；
z——转子的齿数；
k——步进电机的通电方式，为m相m拍时，k=1；为m相2m拍时，k=2；依此类推。 实际步进电机的定子磁极与转子圆周上都有齿，如图3-5所示。定子磁极的齿距与转子的齿距相同，只是定子磁极的齿依次与转子的齿错开齿距的1/m（m为步进电机相数）。这样，每次定子绕组通电状态改变时，转子只转过齿间夹角的1/m（三相三拍）或1/2m（三相六拍）角度。若在三相定子的每个磁极上有5个小齿，齿槽等宽，齿间夹角为9°，小齿在空间位置上依次错开1/3齿距。转子上均匀分布40个小齿，齿槽等宽，齿间夹角也为9°。当A相磁极上的小齿与转子上的小齿对齐时，B相磁极上的齿刚好超前（或滞后）转子齿1/3齿距（即3°），C相磁极齿超前（或滞后）转子齿2/3齿距角。
当按三相三拍通电方式工作时，步距角为：
当按三相六拍通电方式工作时，步距角为：
图 3-5 步进电机各相定子与转子的齿距对应关系
2）步距误差
步进电机每走一步，转子实际的角位移与设计的步距角之间都存在步距误差。连续走若干步时，上述误差形成累积值。转子转过一圈后，回至上一转的稳定位置，因此步进电机的步距误差不会长期累积。影响步进电机步距误差和累积误差的主要因素有：齿与磁极的分度精度、铁心叠压及装配精度、各相矩角特性之间差别的大小、气隙的不均
匀程度等。
对于本系统步进电机的选择，在通过实用性，及价格方面的综合考虑决定选用17HS111型步进电机，这种型号的步进电机引出四根线分别是红色，绿色，黄色和蓝色；其中红色引线应该与步进驱动器的A接线端子相连，绿色引线应该与步进电机驱动器的A负相连，黄色引线应与步进电机驱动器的B相连，蓝色引线应与步进电机驱动器的B负相连。
3.4接近开关的工作原理及选择
为了在系统运行时能知道当前的仓库是否有货需要在每一个仓位里装有一个传感器，以此来判断仓库是否有货，继而控制程序的执行。在此我选择了电感式传感器，同时也介绍一下其他种类的传感器。
电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。
1、概述
接近传感器可以在不与目标物实际接触的情况下检测靠近传感器的金属目标物。根据操作原理，接近传感器大致可以分为以下三类：利用电磁感应的高频振荡型，使用磁铁的磁力型和利用电容变化的电容型。
特性：
非接触检测，避免了对传感器自身和目标物的损坏。
无触点输出，操作寿命长。
即使在有水或油喷溅的苛刻环境中也能稳定检测。
反应速度快。
小型感测头，安装灵活。
2、类型
（1）按配置来分
（2）、按检测方法分
通用型：主要检测黑色金属（铁）。
所有金属型：在相同的检测距离内检测任何金属。
有色金属型：主要检测铝一类的有色金属。
3、高频振荡型接近传感器的工作原理
电感式接近传感器由高频振荡、检波、放大、触发及输出电路等组成。振荡器在传感器检测面产生一个交变电磁场，当金属物体接近传感器检测面时，金属中产生的涡流吸收了振荡器的能量，使振荡减弱以至停振。振荡器的振荡及停振这二种状态，转换为电信号通过整形放大转换成二进制的开关信号，经功率放大后输出。下面为详细介绍：
（1）通用型接近传感器的工作原理
振荡电路中的线圈L产生一个高频磁场。当目标物接近磁场时，由于电磁感应在目标物中产生一个感应电流（涡电流）。随着目标物接近传感器，感应电流增强，引起振荡电路中的负载加大。然后，振荡减弱直至停止。传感器利用振幅检测电路检测到振荡状态的变化，并输出检测信号。
振幅变化的程度随目标物金属种类的不同而不同，因此检测距离也随目标物金属的种类不同而不同。
（2）所有金属型传感器的工作原理
所有金属型传感器基本上属于高频振荡型。和普通型一样，它也有一个振荡电路，电路中因感应电流在目标物内流动引起的能量损失影响到振荡频率。目标物接近传感器时，不论目标物金属种类如何，振荡频率都会提高。传感器检测到这个变化并输出检测信号。
（3）有色金属型传感器工作原理
有色金属传感器基本上属于高频振荡型。它有一个振荡电路，电路中因感应电流在目标物内流动引起的能量损失影响到振荡频率的变化。当铝或铜之类的有色金属目标物接近传感器时，振荡频率增高；当铁一类的黑色金属目标物接近传感器时，振荡频率降低。如果振荡频率高于参考频率，传感器输出信号。
所以从各方面考虑本课题选用通用的电感式接近开关。
3.5 系统外部硬件的连接方式
本系统以PLC的X0,X1,X2,分别连接外部的SB1启动按钮，SB2停止按钮，SB3复位按钮。如图3-6所示。
图3-6 PLC与按钮的连接
另外接近开关传感器的三根线一根连接24V直流电源，一根接地，还有一根连接PLC的输入端。连接方法如图3-7所示。
图3-7 PLC与接近开关的连接
而PLC的另一端的输出与步进电机和小气缸的电磁阀向连，与步进电机相连时，步进电机有两种接法，这与控制信号有关，三菱的PLC是低电位信号，因此应该采用共阳接法。在PLC与步进电机之间要加上2K的电阻，因为步进电机的控制信号是+5V，而三菱的PLC的输出信号通常是+24V，这是不匹配的。所以要在两者之间要加上2K的电阻，起分压，限流作用。另外步进电机的CP-，是脉冲输入端子，只能与Y0或Y1向连接，因为在三菱PLC中Y0,Y1为高速输出脉冲。DIR+是方向控制信号接线端子。PLC与步进电机，步进电机驱动器的接线如图3-8所示。
图3-8 PLC与步进电机驱动器的接线
步进电机驱动器与步进电机相连接时只要驱动器的四根线与步进电机的四根线一一对应即可。如图3-9所示。
图3-9 步进驱动器与步进电机相连
Y4与电磁阀相连作为气动回路它的气动原理图如图3-10所示。
图3-10气动原理图
第四章 软件部分
4.1 GX-developer 编程软件
每一种产品的PLC都有与之相对应的编程软件，想要编写PLC的程序就得在编程软件中编写，然后输入到PLC里。对于三菱的编程软件有FX系列，GX系列，MX系列等，其中GX系列的编程软件相比FX系列的编程软件的通用型比较好，而且还可以编写国产品牌的PLC，实用性比较好，在此我选择了GX-developer 编程软件来编写程序，以下是对本编程软件的一般使用的介绍。
1.打开软件后→新建项目→选择PLC 类型→确定后，进入程序编辑界面：
图4-1
2 创建梯形图
图4-2
建完新工程后，会弹出梯形图编辑画面如上图所示：
画面左边是参数区，主要设置PLC 的各种参数，右边是编程区，程序都编在这一块。图的上部是菜单栏及快捷图标区，包括程序的上传，下载，监控，编译，诊断等都可在菜单里选择。
程序区的两端有两条竖线，是两条模拟的电源线，左边的称为左母线，右边的称为右母线。程序从左母线开始，到右母线结束。
下图为写程序时常用符号及快捷键：
3 程序的转换、编译---快捷键F4
在写完一段程序后，其颜色是灰色的状态，此时若不对其进行编译，则程序是无效的。通过编译，灰色的程序自动变白，说明程序编译成功。
若程序格式有错误，则编译后会提示无法编译。
4 程序的传输（上传及下载）
1．程序的写入与读取：当写完程序并且编译过之后，要把所写的程序传输到PLC里面，或者要把PLC 中原有的程序读出来，则可进行如下操作：
在“在线”菜单里的第一个选项“传输设置”，主要设置串口类型及通讯测试等。 具体操作如下：
点击“传输设置”，进入后会弹出如下画面
图4-3
用一般的串口通信线连接电脑和PLC 时，串口一般都是“COM1”,而PLC 系统默 认情况下也是“COM1”，所以不需要更改设置就可以直接与PLC 通信。
当使用USB 通信线连接电脑和PLC 时，通常电脑侧的串口不是COM1，此时
右击“我的电脑”—→“属性” —→“设备管理器”中，查看所连接的USB 串口，然后在上图所示的“COM 端口”中选择与电脑USB 口一致，然后“确认”。
图4-4
设置完串口，点击“通讯测试”：
若出现“与FXPLC 连接成功”对话框，则说明可以与PLC 进行通讯。
若出现“不能与PLC 通信，可能原因。。。。。。。”对话框，则说明电脑和PLC 不能建立通讯，此时需要确认PLC 电源有没有接通或编程电缆有没有正确连接等事项，直到点击“通信测试后”，显示连接成功。
通信测试连接成功后，点击“确认”，则会回到工程主画面，如下图所示
图4-5
不管是“PLC 写入”还是“PLC 读取”，选择后都会出现如下画面：
图4-6
一般我们读取或写入的是程序及一些参数，操作过程如下：
选择“参数+程序”→点击“执行”→点击“是”
5 程序的监控----快捷键F3
连接好PLC，则可以通过“监视”功能对程序中的信号及数据进行监控。
其操作过程如下。
点击“在线”菜单→选择“监视”→ “监视模式”
监视后，程序中蓝色部分表示此信号能流通，没有变蓝的信号则不能流通。
图4-7
注：若要监控PLC 程序的状态，一定要在通讯成功后才能执行，若没有与PLC
通讯成功，则不能对PLC 监控。
6 程序的在线修改（在线编辑）----快捷键：先按Shift 然后按F3。
在线编辑：直接在PLC 中修改程序，修改后无需再把程序写入
PLC
图4-8
修改完成后，被修改的对象会显示灰色，此时我们同样要对程序进行编译，编译方法与前面所述的相同，编译完成后，即程序在线修改完成。
注：程序的在线修改是直接把PLC 里面的程序进行修改，不需要再进行PLC 写入操作。
而普通的修改（没有在线修改），则只是修改电脑软件中的程序，而PLC 内部的程序并没有被修改，所以要使修改后的程序写入PLC，还需进行PLC 写入操作
7．输入注释：
若要对一些信号做一些标签，以便看程序或写程序时知道每个信号的用途，则可对每个信号输入注释，输入注释的操作过程如下：第一个在“工具”里面点击“选项”第二个在“选项”里面有一个“输入注释”在此项打勾。
图4-9
第二步：在编辑里面有一个“文档生成”点击一下“注释编辑”编辑的注释就可以显示出来了。
图4-10
4.2 PLC 梯形图概述
梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称PLC的第一编程语言。梯形 图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人 员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设 计称为编程。PLC 梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单 元（软继电器），每一软继电器与 PLC 存储器中映像寄存器的一个存储单元相对 应。该存储单元如果为“1”状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，称这种状态是该软继电器的“1”或“ON”状 态。如果该存储单元为“0”状态，对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反，称该软继电器为“0”或“OFF”状态。使用中也常将这些“软继电器” 称为编程元件。开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按其精度可分为12bit、14bit、16bit等；按信号类型可以分为的有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等。除了上述通用 I/O 外，还有特殊 I/O 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。梯形图两侧的垂直公共线称为母线(Bus bar)。在分析梯形图的逻
辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象左右两侧母线（左母线和右母线)之间有一个左正右负的直流电源电压，母线之间有“能流”从左向右流动。右母线可以不画出。根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系， 求出与图中各线圈对应的编程元件 的状态，称为梯形图的逻辑解算。梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。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。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC 系统，输出模块相反。I/O 分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。 开关量：按电压水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按其精度可分为 12bit、14bit、16bit 等；按信号类型可分为电流型 (4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等。 除了上述通用 I/O 外，还有特殊 I/O 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
4.3 本PLC程序的简单介绍
第一段程序主要是讲的系统的启动与初始化。
这段程序是以X0为启动外接常开，X1为停止按钮外接常闭，以M1的上升沿来初始化脉冲的输入。
这段程序是电机输送脉冲的用K0加D0把结果送到Y0和Y1来使电机运动。
这段程序是当步进电机运行到指定位置时在仓库没货物时，向仓库推货。
这段程序是控制电机的反转，同时输送脉冲给电机。以下雷同。
这段程序是实现立体仓库的停止与复位。
4.4立体仓库的工作流程图
在设计程序之前，画一张完整的流程图会使设计的思路更加的清晰，本课题的流程图如图4-11所示。首先使系统初使化，在按下启动按钮后系统开始工作，当货物运行到一号仓库时，首先判断仓库里是否有货，如果有货则运向下一个仓库，如果下一个仓库还是有货，则再运向下一个仓库，以此类推，如果一直到最后一个仓库发现都有货，则返回原点。如果推到某一个仓库，经检测发现里面没有货物那么气动系统开始工作，推货完成，电机再回复原位等待下一次的运行。
4.5 I/O 地址分配表
表4-1 I/O 地址分配表
址
X0
X1
X3
X11
X12
Y0
Y2
Y4 PLC的I/O 在控制系统中的作用 SB1 SB2 SB3 SB4 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 CP-1 CP-2 DIR-1 DIR-2 1YV1 启动 停止 复位 监控仓库有无货 限位 限位 限位 限位 X轴电机脉冲输出 Y轴电机脉冲输出 X轴电机方向控制 Y轴电机方向控制 推货入仓
本表中XO到X13作为输入口，分别与连接到外部的启动按钮，停止按钮，复位按钮，监控仓库有无货的检测系统，以及限位开关。Y0，Y1由于是高速脉冲输出口所以与步进电机驱动器的脉冲输入口向连接Y2,Y3用来控制电机的方向，Y4来控制电磁阀，来实现货物的入仓。
总结
我本次毕业设计的课题是双轴立体仓库PLC控制系统。
此次毕业设计既是对我们以前所学理论知识的总结，也是再次锻炼我们的动手、创新思维以及自学能力。
这次的毕业设计主要的难点是在程序的控制上，要做好这个课题，我首先要对三菱的PLC的一些指令要有一定的了解，对步进电机运行方式，和原理要有所了解，刚开始不知从什么地方下手，后来在图书馆，在老师的帮助下渐渐的有所了解。在实现程序的控制方面刚开始总是会出现想不到的逻辑错误，发现错误我就直接在电脑里改，发现这样不但没有把问题解决反而增加了错误，把自己都挠进去了，后来想了个本办法，把程序写在纸上，慢慢的看，发现这真是个好办法慢慢的就把思路摸清楚了，在这个程序中我用了四个输入。分别控制程序的运行，停止，复位，是否有货物，其中是否有货这个按键本来是不想用的直接有接近开关来控制的，但最后为了比较容易的表达出设计思路，还是多加了一个输入这是这个程序的不足之处。
总言之，学校安排我们做这次毕业设计，首先是让我们了解到做毕业设计的格式与要求情况。刚开始我们拿到设计课题时不知如何下手，但在老师精心的指导下，我们慢慢地一步一步完成设计内容，其次让我们知道做毕业设计光靠我们所学的知识是远远不够的，这需要我们去图书馆查找更多的资料，在做设计的同时，可以使我们对以前学过的知识进行再一次的复习，对其中把没掌握好的知识加以巩固，将没有学过的知识进行系统的自学，这使我们清楚的明白社会在不断的进步，产品在不断的更新，我们要跟上社会发展潮流，必须不停的给自己“充电”，活到老学到老，这样才不会被社会所淘汰、抛弃，然而在以后的社会工作及生活中，遇到类似等的问题我们就会对它充满自信，并且顺利地去解决它。
总之，学会创新，培养自学能力，学以致用，才能达到做此次毕业设计的目的。 这次毕业设计除需要老师的精心指导，同时还需要我们一组人的团体协作，这使我意识到团队精神的重要性，这也使我想到一句话“人多力量大”，当指导老师给我们讲解毕业设计首先要把设计课题搞清楚，分析清楚了，然后我们才能分工的去寻求大量的资料，也就是把相关的硬件、软件以及资料改写为所要做的设计内容。
在大学的学习生活中，毕业设计是综合考评学生的一项很重要的环节。通过在学校近三年理论知识的努力学习，其目的就是能在实际的生产、生活中灵活运用，将理论知识转化为生产力，为社会贡献微薄的力量。
时间飞逝，转眼间就到了毕业答辩的时间，此时的心情很是奇怪,既紧张又兴奋,兴奋的是几个月的辛苦成果终于到了验收的时候了,紧张的是不知道毕业答辩会是什么样子 。到目前为止，我依旧没有太多的把握，只能全力以赴；回想几个月的设计过程还真是怀念啊！虽说是苦了一点，但苦中有甜啊，其中自己查阅了大量的资料，充实了自己的知识，弥补了自己不足。平时总觉得自己已经懂得很多了，一旦设计起来，才发现自己其实还差的远，实践才是最好的证明。
在二个多月的设计过程中学到了许多东西，不仅仅是毕业设计中的。设计过程中，我们遇到很多不懂或不明白的地方。除了查阅相关资料， 老师也给了我们很多的指导，在老师的指导下改进了设计方案.为了一个问题苦苦思索，为一个问题的圆满解决而高兴，其中的困惑,苦恼,兴奋,激动只有自己知道。或许开始的时候还有一些胆怯，但当一切将要结束时却又有一丝怀念。我明白了不去试过，怎知道路的艰辛快乐 。时间一天天的过去，答辩的日子一天天的来临，想着自己即将毕业，又将踏入新的且又陌生的社会，我丝毫不敢有半点怠慢，奋力拼搏是我向预定目标不断追求的体现。通过这大学三年中不算太长时间的毕业设计，我深深的明白了这样一个道理：没有我们不懂的东西，只是我们尚未去了解。
总结二个多月来的设计，体会如下：
首先，任何工作都的与人打交道，毕业设计也不例外，这就需要我们充分的利用好彼此的力量，充分的协作，针对设计中出现的问题，站在不同的角度分析问题，总结大家的意见，最后达成一致，发挥了团队精神。
其次，对待任何工作，责任心是必要的；这次毕业设计的体会，我收获至深。但更重要的是，在责任心的驱使下，又该采用何种方法完成，采用何种方法更省时省力，解决问题的方案很多，永远坚信“方法总比困难多”，我想首先分析任务本身，就拿毕业设计来说，课题有了，关键是何处着手。何时何地查找相关资料等等，寻找突破口充分的解决好问题。
再次，遇到不懂的问题，及时请教老师，抓紧设计的每分每秒，需要调整和改变的地方及时做出改动，而不能墨守成规，做人也是同样的道理。
第四，时刻保持奋进的头脑，不断接受新事物，挑战新的问题。千万记住秒针不停的划圈，我们的思想也应不断的修正提高。就拿这次毕业设计来说，我学会用好几个软件了。
对于以上之粗浅体会，进一步的总结和提高需要有更多的社会实践来提供，我也相信在不久即将踏入社会之际，类似这样的设计绝不在少数，只要我们努力学习，勇于实
践，勤学好问，我就会懂得以前不明白或不十分明白的道理，就会很快地成长和成熟起来，我也相信，凭着我自强不息，勇于拼搏的精神，定能很快适应类似设计的需要，适应这个多变的社会，充分发挥长处，朝我的方向不断努力！
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致谢
本文是在...老师的精心指导下完成的。在此，向他表示衷心的感谢。在我撰写论
文的过程中，老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题 、构想和资料的收集方面，我都的到了老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是他广博的学识、深厚的学术素养和严谨的治学经神使我终身受益。在此还要感谢大学三年来所有老师，是你们教导我电气方面的知识，让我能完成这个设计。感谢机电系给予我们的关心和帮助，感谢其他同学在设计中提供大量的支持和帮助。即将毕业之际，再一次向三年中在学习和生活中所有关心、支持、帮助 过我的良师益友致谢！
附录二 系统硬件电路图
图2-2 系统的总体硬件构成图