智能倉(cāng)儲(chǔ)規(guī)劃設(shè)計(jì)

1、智能立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第1章 智能倉(cāng)庫(kù) 1.1 智能倉(cāng)庫(kù)的概述 智能倉(cāng)庫(kù)簡(jiǎn)稱高架倉(cāng)庫(kù)，一般是指采用幾層、十幾層乃至幾十層的貨架來(lái)儲(chǔ)存單元貨物，并用相同的搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行貨物入、出庫(kù)作業(yè)的倉(cāng)庫(kù)。由于這類(lèi)倉(cāng)庫(kù)能充分利用空間儲(chǔ)存貨物，故常形象地將其稱為“智能倉(cāng)庫(kù)”。根據(jù)國(guó)際自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)會(huì)議的定義，所謂智能倉(cāng)庫(kù)就是采用高層貨架存放貨物，以巷道堆垛起重機(jī)為主，結(jié)合入庫(kù)出庫(kù)周邊設(shè)備來(lái)進(jìn)行作業(yè)的一種倉(cāng)庫(kù)。它把計(jì)算機(jī)與信息管理和設(shè)備控制集成起來(lái)，按照控制指令自動(dòng)完成貨物的存取作業(yè)，并對(duì)庫(kù)存貨物進(jìn)行管理。顯而易見(jiàn)它是物流系統(tǒng)的核心之一，并在自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中占據(jù)了非常重要的地位。20世紀(jì)80年代到90年代，智能倉(cāng)庫(kù)產(chǎn)品

2、的設(shè)計(jì)與制造有了很大的發(fā)展，全國(guó)有幾十家科研單位和生產(chǎn)單位在進(jìn)行智能倉(cāng)庫(kù)的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造。近年來(lái)，倉(cāng)儲(chǔ)物流行業(yè)的學(xué)術(shù)組織定期在國(guó)內(nèi)交流學(xué)術(shù)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)目前我國(guó)智能倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)制造水平，參照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)制定了一系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，使智能倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)制造進(jìn)入了規(guī)范化發(fā)展階段 不同的智能倉(cāng)庫(kù)，高度、貨架形式、通道寬度都和現(xiàn)代化倉(cāng)庫(kù)是不同的，倉(cāng)庫(kù)內(nèi)設(shè)備的配置應(yīng)與倉(cāng)庫(kù)的類(lèi)型相適應(yīng)。 1.2 智能倉(cāng)庫(kù)的的優(yōu)點(diǎn)及分類(lèi) 1.2.1 智能倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn) 智能倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)越性是多方面的，主要在以下幾個(gè)方面。 （1） 提高空間利用率 早期智能倉(cāng)庫(kù)構(gòu)想的基本出發(fā)點(diǎn)是提高空間利用率，充分節(jié)約有限且昂貴的場(chǎng)地，在西方有些發(fā)達(dá)國(guó)家提高空間

3、利用率的觀點(diǎn)已有更廣泛、深刻的含義，節(jié)約土地已與節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等更多方面聯(lián)系起來(lái)。有些甚至把空間利用率作為考核倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)合理性和先進(jìn)性的重要指標(biāo)。倉(cāng)庫(kù)空間利用率與其規(guī)劃緊密相連，一般來(lái)說(shuō)，智能倉(cāng)庫(kù)的空間利用率為普通倉(cāng)庫(kù)的25倍。 （2） 先進(jìn)的物流系統(tǒng)提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平 傳統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)只是貨物的儲(chǔ)存場(chǎng)所，保存貨物是其唯一的功能，屬于靜態(tài)儲(chǔ)存。智能倉(cāng)庫(kù)采用先進(jìn)的自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備，不僅能使貨物在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)按需要自動(dòng)存取，而且還可以與倉(cāng)庫(kù)以外的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)地連接，并通過(guò)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備使倉(cāng)庫(kù)成為企業(yè)物流中的重要環(huán)節(jié)。企業(yè)外購(gòu)件和自制件進(jìn)入智能倉(cāng)庫(kù)短時(shí)儲(chǔ)存是整個(gè)生產(chǎn)的一個(gè)環(huán)節(jié)，是為

4、了在指定的時(shí)間自動(dòng)輸出到下一道工序進(jìn)行生產(chǎn)，從而形成自動(dòng)化的物流系統(tǒng)環(huán)節(jié)，屬于動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存，是當(dāng)今智能倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的明顯技術(shù)趨勢(shì)。以上所述的物流系統(tǒng)又是整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)(從訂貨、設(shè)計(jì)和規(guī)劃、計(jì)劃編制和生產(chǎn)安排、制造、裝配、試驗(yàn)以及發(fā)運(yùn)等)的一個(gè)子系統(tǒng)，建立物流系統(tǒng)與企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)間的實(shí)時(shí)連接是目前智能倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的另一個(gè)明顯技術(shù)趨勢(shì)。 （3） 加快貨物存取，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率 建立以智能倉(cāng)庫(kù)為中心的物流系統(tǒng)，其優(yōu)越性還表現(xiàn)在智能倉(cāng)庫(kù)具有快速的入出庫(kù)能力，妥善地將貨物存入智能倉(cāng)庫(kù)，及時(shí)自動(dòng)地將生產(chǎn)所需零部件和原材料送達(dá)生產(chǎn)線。同時(shí)，智能倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)減輕了工人綜合勞動(dòng)強(qiáng)度。 （4） 減少庫(kù)存資金積壓

5、 通過(guò)對(duì)一些大型企業(yè)的調(diào)查，我們了解到由于歷史原因造成管理手段落后，物資管理零散，使生產(chǎn)管理和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的緊密聯(lián)系難以到位。為了達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)能力和滿足生產(chǎn)要求，就必須準(zhǔn)備充足的原材料和零部件，這樣，庫(kù)存積壓就成為較大的問(wèn)題。如何降低庫(kù)存資金積壓和充分滿足生產(chǎn)需要，已經(jīng)成為大型企業(yè)面對(duì)的大問(wèn)題。智能倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)是解決這一問(wèn)題的最有效手段之一。 （5） 現(xiàn)代化企業(yè)的標(biāo)志 現(xiàn)代化企業(yè)采用的是集約化大規(guī)模生產(chǎn)模式，這就要求生產(chǎn)過(guò)程中各環(huán)節(jié)緊密相連，成為一個(gè)有機(jī)整體，要求生產(chǎn)管理科學(xué)實(shí)用，做到?jīng)Q策科學(xué)化。建立智能倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)是其有力的措施之一。由于采用計(jì)算機(jī)管理和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)宏觀快速地掌握各種物資信息，且

6、使工程技術(shù)人員、生產(chǎn)管理人員和生產(chǎn)技術(shù)人員及時(shí)了解庫(kù)存信息，以便合理安排生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率。國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)更為企業(yè)取得與外界在線連接，突破信息瓶頸，開(kāi)闊視野及外引內(nèi)聯(lián)提供了廣闊的空間和堅(jiān)實(shí)強(qiáng)大的技術(shù)支持。 以上所述的物流系統(tǒng)又是整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)管理大系統(tǒng)（從訂貨、必要的設(shè)計(jì)和規(guī)劃、計(jì)劃編制和生產(chǎn)安排、制造、裝配、試驗(yàn)、發(fā)運(yùn)等）的一個(gè)子系統(tǒng)，建立物流系統(tǒng)與企業(yè)大系統(tǒng)間的實(shí)時(shí)連接，是目前自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的另一個(gè)明顯的技術(shù)趨勢(shì)。 現(xiàn)代化企業(yè)對(duì)管理提出了更高的要求， “管理出效益”的思維方式已成為大多數(shù)的現(xiàn)代企業(yè)管理者的共識(shí)。1.2.2 智能倉(cāng)庫(kù)的分類(lèi) 1按照智能倉(cāng)庫(kù)的高度分類(lèi) （1） 低

7、層智能倉(cāng)庫(kù)。低層智能倉(cāng)庫(kù)高度在5米以下，主要是在原來(lái)老倉(cāng)庫(kù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改建的，是提高原有倉(cāng)庫(kù)技術(shù)水平的手段。 （2） 中層智能倉(cāng)庫(kù)。中層智能倉(cāng)庫(kù)的高度在515米之間，由于中層智能倉(cāng)庫(kù)對(duì)建筑以及倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械設(shè)備的要求不高，造價(jià)合理，是目前應(yīng)用最多的一種倉(cāng)庫(kù)。 （3） 高層智能倉(cāng)庫(kù)。高層智能倉(cāng)庫(kù)的高度在15米以上，由于對(duì)建筑以及倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械設(shè)備的要求太高，安裝難度大，應(yīng)用較少。 2.按照貨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類(lèi) (1)貨格式智能倉(cāng)庫(kù)。貨格式智能倉(cāng)庫(kù)是應(yīng)用較普遍的智能倉(cāng)庫(kù)，它的特點(diǎn)是每一層貨架都由同一尺寸的貨格組成，貨格開(kāi)口面向貨架之間的通道，堆垛機(jī)械在貨架之間的通道內(nèi)行駛，以完成貨物的存取。 (2)貫通式智能倉(cāng)庫(kù)

8、。它又稱為流動(dòng)式貨架倉(cāng)庫(kù)，這種倉(cāng)庫(kù)的貨架之間沒(méi)有間隔，不設(shè)通道，貨架組合成一個(gè)整體。貨架縱向貫通，貫通的通道具有一定的坡度，在每一層貨架底部安裝滑道、錕道等裝置，使貨物在自重的作用下，沿著滑道或錕道從高處向低處運(yùn)動(dòng)。 (3)自動(dòng)化柜式智能倉(cāng)庫(kù)。自動(dòng)化柜式智能倉(cāng)庫(kù)是小型的可以移動(dòng)的封閉智能倉(cāng)庫(kù)，有柜外殼、控制裝置、操作盤(pán)、儲(chǔ)物箱和傳動(dòng)裝置組成，主要特點(diǎn)是封閉性強(qiáng)、小型化和智能化、有很強(qiáng)的保密性。 (4)條形貨架智能倉(cāng)庫(kù)。是專(zhuān)門(mén)用于存放條形和筒形貨物的智能倉(cāng)庫(kù)。 第二章 系統(tǒng)控制方案的確定 2.1智能倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 智能倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟，如圖1所示：在深入了解和分析智能倉(cāng)庫(kù)控制

9、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮到以下幾點(diǎn)： 1、 深入了解和分析智能倉(cāng)庫(kù)的工藝條件和控制要求。2、確定I/O設(shè)備，根據(jù)智能倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的功能要求確定系統(tǒng)所需要的用戶輸入、輸出設(shè)備。 3、根據(jù)I/O口的點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類(lèi)型。 4、分配I/O點(diǎn)以及PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制輸入輸出分配表及輸入輸出端子的接線圖。 5、設(shè)計(jì)智能倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出完整的梯形圖程序，這是整個(gè)智能倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。 6、將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測(cè)試，查找錯(cuò)誤，是系統(tǒng)程序更加完善。 7、智能倉(cāng)庫(kù)整體調(diào)試，在PLC軟硬件設(shè)施和現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的練級(jí)調(diào)試，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題可以逐一排除

10、，直到調(diào)試成功。 2.2 智能倉(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)控制方案 該智能倉(cāng)庫(kù)有九個(gè)倉(cāng)庫(kù)位、有物品出入口與輸出口位，個(gè)倉(cāng)位能自檢，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示：圖2 智能倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本課題設(shè)計(jì)的智能倉(cāng)庫(kù)具有一下的功能： 1、 堆垛機(jī)要有三個(gè)自由度，即前進(jìn)、后退；上、下；左、右； 2、堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)； 3、堆垛機(jī)前進(jìn)（后退）運(yùn)動(dòng)和上（下）運(yùn)動(dòng)可以同時(shí)進(jìn)行； 4、堆垛機(jī)前進(jìn)、后退和上、下運(yùn)動(dòng)時(shí)必須有超限位保護(hù)； 5、每個(gè)倉(cāng)位必須有檢測(cè)裝置（微動(dòng)開(kāi)關(guān)），當(dāng)操作有誤時(shí)會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤報(bào)警信號(hào)； 6、當(dāng)按完倉(cāng)位號(hào)后，沒(méi)按入或取前，可以按取消鍵進(jìn)行取消該操作； 7、整個(gè)電氣控制系統(tǒng)必須設(shè)置急停按鈕，以防止發(fā)生意外情況。 2

11、.3 智能倉(cāng)庫(kù)技術(shù)參數(shù)的確定 智能倉(cāng)庫(kù)的具體參數(shù)如表1所示： 第三章 硬件設(shè)計(jì) 3.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)來(lái)控制智能倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)動(dòng)的方式。能快速的對(duì)輸入信號(hào)做出反應(yīng)控制智能倉(cāng)庫(kù)，便于檢修。 3.2 PLC的選型 3.2.1 PLC概述 1、 PLC概述 PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來(lái)的。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過(guò)數(shù)字輸入和輸出操作，來(lái)控制各類(lèi)機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。不同型號(hào)的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方

12、面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開(kāi)關(guān)量來(lái)處理，16位（也有32位的）為一個(gè)模擬量。大型PLC使用另外一個(gè)CPU來(lái)完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。 通用PLC應(yīng)用于專(zhuān)用設(shè)備時(shí)可以認(rèn)為它就是一個(gè)嵌入式控制器，但PLC相對(duì)一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實(shí)際工作中碰到的一些用戶原來(lái)采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。 2、 PLC的特點(diǎn) （1）可靠性高，適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境 原因：PLC在軟件和硬件上采取了提高可靠性的一些措施：硬件措施：屏蔽、濾波、電源調(diào)整與保護(hù)、聯(lián)鎖、模塊化結(jié)構(gòu)、

13、環(huán)境檢測(cè)與診斷電路；軟件措施：自診斷程序、故障檢測(cè)、信息保護(hù)與恢復(fù) （2）編程簡(jiǎn)單，使用方便 （3）控制程序可變，具有很好的柔性 （4）直接帶負(fù)載能力強(qiáng) （5）接口簡(jiǎn)單、維護(hù)方便 （6）功能完善、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 （7）通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)趨于標(biāo)準(zhǔn)化，便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制3.2.2 PLC的選型 在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用的要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需要的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備的

14、特性等，最后選擇有較高性價(jià)比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 1、 輸入輸出I/O點(diǎn)數(shù)的估算 I/O點(diǎn)數(shù)估算適應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，在增加10%20%的擴(kuò)展。最終換需要根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。根據(jù)估算該智能倉(cāng)庫(kù)的I/O口的點(diǎn)數(shù)為輸入40點(diǎn)，輸出21點(diǎn)。 2、存儲(chǔ)器容量的估算 存儲(chǔ)器容量是PLC本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此程序容量在設(shè)計(jì)階段還是未知的，須在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定的估算，通常采用存儲(chǔ)

15、器容量的估算來(lái)替代。 存儲(chǔ)器的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料上給出了不同的公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此該課題的PLC內(nèi)存容量選擇應(yīng)為能存儲(chǔ)5000條梯形圖，這樣才能在以后的改造過(guò)程中有足夠的空間。 3、控制功能的選擇 該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 根據(jù)該課題設(shè)計(jì)的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇： （1）控制功能 PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專(zhuān)用的智

16、能輸入輸出單元完成所需要的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。 （2） 編程功能離線編程方式：PLC和編程器共用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編成后編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可以降低系統(tǒng)的成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)上，下一掃描周期主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。 （3） 診斷功能

17、 PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分為內(nèi)診斷和外診斷。通過(guò)軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過(guò)軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。 PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員的技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。 4、PLC機(jī)型的選擇 （1）PLC的類(lèi)型 FX2系列可編程控制器主機(jī)分為16、24、32、64、80/128點(diǎn)六檔，還有各種輸入和輸出擴(kuò)展單元，這樣在增加I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)不必改變機(jī)型，可以通過(guò)擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)，降低了經(jīng)濟(jì)投入。該智能倉(cāng)庫(kù)的控制系統(tǒng)有輸入信號(hào)40個(gè)，輸出信號(hào)21個(gè)。

18、其中，外部輸入元件包括：檢測(cè)元件、按鈕、取、送、急停、限位開(kāi)關(guān)、超限位保護(hù)等等;輸出有三個(gè)步進(jìn)電機(jī)的正反向、動(dòng)作指示、錯(cuò)誤顯示等等。按照上述配置，所選I/O點(diǎn)應(yīng)不得低于61點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，所選I/O點(diǎn)為80點(diǎn)。 （2）經(jīng)濟(jì)性考慮 選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性價(jià)比?？紤]經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)應(yīng)考慮其可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，來(lái)進(jìn)行比較和兼顧，最終選出比較滿意的產(chǎn)品。 輸入輸出點(diǎn)書(shū)對(duì)價(jià)格有直接的影響。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量相應(yīng)增加，因此點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，以便使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性價(jià)比。該智能倉(cāng)庫(kù)屬于小型控制

19、系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性的考慮選擇整體型PLC3.3 PLC輸入輸出I/O的分配 根據(jù)該智能倉(cāng)庫(kù)PLC輸入輸出的控制要求，可以得出PLC輸入輸出I/O的分配，如表2所示： 注：因FX2N沒(méi)有X30，所有程序中用X22代替。 第4章 智能倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì) 4.1 PLC梯形圖概述 梯形圖是使用的最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱為PLC的第一編程語(yǔ)言。梯形圖與電氣控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開(kāi)關(guān)邏輯控制。梯形圖被稱為電路或程序梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。 PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)

20、的物理繼電器，而是一些存儲(chǔ)單元（軟繼電器），每一軟繼電器與PLC存儲(chǔ)器中映像寄存器的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。該存儲(chǔ)單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸電斷開(kāi)，稱這種狀態(tài)的軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲(chǔ)單元為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”成為編程元件。 開(kāi)關(guān)量 按電壓水平分為：220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分為：有繼電器隔離和晶體管隔離。 模擬量 按其精度可分為12bit、14bit、16bit等；按信號(hào)類(lèi)型可以分為電流型（42

21、0mA，020mA）、電壓型（010V，05V，-1010V）等。 除了上述通用I/O口外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借用繼電氣電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動(dòng)。右母線可以不畫(huà)出。 根據(jù)梯形圖中各個(gè)觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈相對(duì)應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進(jìn)行的。解算的結(jié)果馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時(shí)外部輸入觸電的狀

22、態(tài)來(lái)進(jìn)行的。 PLC與電氣回路的接口是通過(guò)輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反應(yīng)輸入信號(hào)的狀態(tài)，輸出點(diǎn)反應(yīng)輸出鎖存器的狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開(kāi)關(guān)量輸入（DI），開(kāi)關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。 4.2 系統(tǒng)流程圖 根據(jù)系統(tǒng)工作過(guò)程分析可以得出，該控制系統(tǒng)的流程圖如圖3所示：圖3 系統(tǒng)流程圖 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 5.1梯形圖程序的下載 1、 要將GX Developer8.0中編制好的程序下載到PLC,必須先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)置。先將PLC與計(jì)算機(jī)的串口互連，然后可以進(jìn)入

23、【傳輸設(shè)置】對(duì)話框，進(jìn)行FX2n PLC設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)設(shè)定，可以進(jìn)行PLC和計(jì)算機(jī)的串口通信方式的設(shè)定，可以進(jìn)行其他網(wǎng)絡(luò)電的設(shè)定，還可以實(shí)現(xiàn)通信測(cè)試。 2、 梯形圖寫(xiě)入PLC 單擊【在線】-【PLC寫(xiě)入】，就可以打開(kāi)“PLC寫(xiě)入”對(duì)話框，進(jìn)行相關(guān)設(shè)置并執(zhí)行，就可以將GX Developer8.0中已編制好的程序?qū)懭隤LC，如圖： 選中要下載到PLC的內(nèi)容，單擊【執(zhí)行】就可以將寫(xiě)好的梯形圖程序下載到PLC的CPU中。5.2程序運(yùn)行 帶程序全部寫(xiě)入PLC之后，首先運(yùn)用PLC的編程軟件進(jìn)行模擬調(diào)試，模擬調(diào)試成功后，接上外部接線進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。 在本課題的調(diào)試過(guò)程中，預(yù)先設(shè)計(jì)的功能和動(dòng)作都能正常實(shí)現(xiàn)

24、，具有較高的可靠性，維修方便等特點(diǎn)。 第六章 MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)立體倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控 6.1 基于MCGS仿真實(shí)現(xiàn)的意義 利用MCGS可視化仿真技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)滿足要求的在仿真界面，能提供一個(gè)多角度、多層次的觀察仿真過(guò)程。計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)工程的模擬測(cè)試和仿真，用戶可以根據(jù)需要直接修改各種仿真參數(shù)，從而大大降低了開(kāi)發(fā)費(fèi)和難度。同時(shí)可以通過(guò)組態(tài)仿真使讀者能夠設(shè)計(jì)出更加實(shí)用的控制系統(tǒng)，從而可以在較短的時(shí)間內(nèi)，以較少的代價(jià)完成較好的效果。 基于MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的基本步驟可以概括為以下幾點(diǎn)： 查看資料，組織材料。 設(shè)計(jì)窗口。 建立設(shè)備管理和構(gòu)造實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。 制作工程動(dòng)畫(huà)和動(dòng)畫(huà)連接。 編寫(xiě)腳本控制流程程序。 整體

25、運(yùn)行、程序調(diào)試。 6.2 MCGS實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)工程畫(huà)面 MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行不同的組態(tài)設(shè)計(jì)，完成不同的工作，具有不同的特性。組成MCGS公車(chē)各要素間的關(guān)系。 工程畫(huà)面的制作是整個(gè)工程制作的主要步驟之一，其主要目的是以實(shí)際的控制對(duì)象為模板通過(guò)繪制和動(dòng)畫(huà)功能的設(shè)置能夠?qū)崟r(shí)模擬系統(tǒng)的運(yùn)行。它是在用戶窗口中完成，由新建窗口組建。立體倉(cāng)庫(kù)畫(huà)面制作具體步驟如下： （1） 在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0”。 （2） 選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”。 （3） 將窗口名稱改

26、為：“立體倉(cāng)庫(kù)”；窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。如圖4所示:圖4 畫(huà)面建立 在“用戶窗口”中，選中“立體倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)”，點(diǎn)擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設(shè)置為啟動(dòng)窗口”選項(xiàng)，將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時(shí)自動(dòng)加載的窗口。 6.3 MCGS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫(xiě)實(shí)現(xiàn) 6.3.1 MCGS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介 MCGS用數(shù)據(jù)對(duì)象來(lái)表述系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用對(duì)象變量代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義的值變量。我們把用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)管理的所有數(shù)據(jù)對(duì)象的集合稱為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是MCGS的核心，是應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，系統(tǒng)各部分均以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)公用區(qū)，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)處理和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化處理。設(shè)備窗口通過(guò)設(shè)備構(gòu)件驅(qū)動(dòng)外

27、部設(shè)備，將采集的數(shù)據(jù)送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；由用戶窗口組成的圖形對(duì)象，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立連接關(guān)系，以動(dòng)畫(huà)形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化；運(yùn)行策略通過(guò)策略構(gòu)件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和處理。 6.3.2 數(shù)據(jù)對(duì)象的類(lèi)型 在MCGS組態(tài)軟件中，數(shù)據(jù)對(duì)象有開(kāi)關(guān)型、數(shù)值型、字符型、事件型、組對(duì)象等五種類(lèi)型。不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)對(duì)象，屬性不同，用途也不同。 開(kāi)關(guān)型：記錄開(kāi)關(guān)信號(hào)（0或非0）的數(shù)據(jù)對(duì)象稱為開(kāi)關(guān)型數(shù)據(jù)對(duì)象，通常與外部設(shè)備的數(shù)字量輸入輸出通道連接，用來(lái)表示某一設(shè)備當(dāng)前所處的狀態(tài)，也用于表示MCGS中某一對(duì)象的狀態(tài)，如對(duì)應(yīng)于一個(gè)圖形對(duì)象的可見(jiàn)度狀態(tài)。 數(shù)值型：數(shù)值型數(shù)據(jù)對(duì)象除了存放數(shù)值及參與數(shù)值運(yùn)算外，還提供報(bào)警信息

28、，與外部設(shè)備的模擬量輸入輸出通道連接。數(shù)據(jù)對(duì)象的數(shù)值范圍是：負(fù)數(shù)是從 -3.402823E38 到 -1.401298E-45，正數(shù)從 1.401298E-45 到3.402823E38。 字符型：字符型數(shù)據(jù)對(duì)象是存放文字信息的單元，用于描述外部對(duì)象的狀態(tài)特征，其值為多個(gè)字符組成的字符串，字符串長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá)64KB。 事件型：用來(lái)記錄和標(biāo)識(shí)某種事件產(chǎn)生或狀態(tài)改變的時(shí)間信息。事件型數(shù)據(jù)對(duì)象的值是19個(gè)字符組成的定長(zhǎng)字符串，用來(lái)保留當(dāng)前最近一次事件所產(chǎn)生的時(shí)刻：“年，月，日，時(shí)，分，秒”。 組對(duì)象：數(shù)據(jù)組對(duì)象是MCGS引入的一種特殊類(lèi)型的數(shù)據(jù)對(duì)象，類(lèi)似于一般編程語(yǔ)言中的數(shù)組和結(jié)構(gòu)體，用于把相關(guān)的多

29、個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象集合在一起，作為一個(gè)整體來(lái)定義和處理。 6.3.3 立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造 MCGS中定義的數(shù)據(jù)對(duì)象的作用域是全局的，像通常意義的全局變量一樣，數(shù)據(jù)對(duì)象的各個(gè)屬性在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中都保持有效，系統(tǒng)中的其它部分都能對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行操作處理。而數(shù)據(jù)對(duì)象是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本單元。構(gòu)造實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程，就是定義數(shù)據(jù)對(duì)象的過(guò)程。 通過(guò)對(duì)2*3立體倉(cāng)庫(kù)工作要求的分析，要實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的仿真我們需要以下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)對(duì)象。如下圖5所示：圖5 立體倉(cāng)庫(kù)部分實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 6.4 MCGS與PLC設(shè)備的通信 設(shè)備窗口是MCGS系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)建立系統(tǒng)與外部硬件設(shè)備的連接，使得M

30、CGS能從外部設(shè)備讀取數(shù)據(jù)并控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 MCGS實(shí)現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的基本方法是：在設(shè)備窗口內(nèi)配置不同類(lèi)型的設(shè)備構(gòu)件，并根據(jù)外部設(shè)備的類(lèi)型和特征，設(shè)置相關(guān)的屬性，將設(shè)備的操作方法。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備構(gòu)件由設(shè)備窗口統(tǒng)一調(diào)度管理，通過(guò)通道連接，向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)提供從外部設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢控制參數(shù)，發(fā)送給系統(tǒng)其它部分，進(jìn)行控制運(yùn)算和流程調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)和過(guò)程的自動(dòng)控制。 MCGS設(shè)備驅(qū)動(dòng)分類(lèi)方法 MCGS中設(shè)備通信的選擇 雙擊“通用串口父設(shè)備”對(duì)其設(shè)備屬性進(jìn)行編輯，其中“最小采集周期”為200ms，“串口端口號(hào)”為“0-COM1”，“

31、數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式”為“2-偶校驗(yàn)”， 24 連接，使得MCGS能從外部設(shè)備讀取數(shù)據(jù)并控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 MCGS實(shí)現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的基本方法是：在設(shè)備窗口內(nèi)配置不同類(lèi)型的設(shè)備構(gòu)件，并根據(jù)外部設(shè)備的類(lèi)型和特征，設(shè)置相關(guān)的屬性，將設(shè)備的操作方法。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備構(gòu)件由設(shè)備窗口統(tǒng)一調(diào)度管理，通過(guò)通道連接，向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)提供從外部設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢控制參數(shù)，發(fā)送給系統(tǒng)其它部分，進(jìn)行控制運(yùn)算和流程調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)和過(guò)程的自動(dòng)控制。 MCGS設(shè)備驅(qū)動(dòng)分類(lèi)方法 MCGS中設(shè)備通信的選擇 雙擊“通用串口父設(shè)備”對(duì)其設(shè)備屬性進(jìn)行編輯，其中“最小采集周期”為200ms，“串口端口號(hào)”為“0-COM1”，“數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式”為“2-偶校驗(yàn)”，PLC與MCGS的通道連接圖6 PLC與MCGS設(shè)備調(diào)試6.5監(jiān)視畫(huà)面的設(shè)定與動(dòng)畫(huà)的連接 由圖形對(duì)象搭制而成的圖形畫(huà)面是靜止不動(dòng)的，需要對(duì)這些圖形對(duì)象進(jìn)行動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)，真實(shí)地描述外界對(duì)象的狀態(tài)變化，達(dá)到過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。 MCGS實(shí)現(xiàn)圖形動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的主要方法是將用戶窗口中圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動(dòng)畫(huà)屬性。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，圖形對(duì)象的外觀和狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對(duì)象的實(shí)時(shí)采集值驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了圖形的動(dòng)畫(huà)效