自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)

1、前言隨著企業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,經(jīng)濟(jì)全球化步伐也迅速,我國(guó)的工業(yè)也出現(xiàn)了翻天覆地的變化,一方面高科技的加工工藝越來越得到推廣,加工效率也得到了大大的提高。與此同時(shí)原有的物流和倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)已不能滿足新形勢(shì)的要求,建立一個(gè)集物流、信息流和資金流于一身的自動(dòng)化物流管理中心,從而降低企業(yè)綜合物流成本,提高企業(yè)綜合效益便成為目前亟待解決的問題。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是指在不直接進(jìn)行人工處理的情況下, 自動(dòng)地完成物品倉(cāng)儲(chǔ)和取出的系統(tǒng), 它以高層立體貨架為主體, 以成套搬運(yùn)設(shè)備為基礎(chǔ), 是集自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)電技術(shù)于一體的高效率、大容量存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。PLC 作為一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī), 具有模塊化結(jié)構(gòu)、配置靈活、高速的處理

2、速度、精確的數(shù)據(jù)處理能力、多種控制功能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和優(yōu)越的性價(jià)比等性能, 是目前廣泛應(yīng)用的控制裝置之一。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn), 實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)功能從單純保管型向綜合流通型的轉(zhuǎn)變,而且自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是現(xiàn)代物流與倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的重要組成部分,具有貨物存取效率高和自動(dòng)化程度高、很強(qiáng)的入出庫(kù)能力等優(yōu)點(diǎn)。而PLC功能強(qiáng)大,可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),維修方便,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。完全滿足立體倉(cāng)庫(kù)工作環(huán)境和控制系統(tǒng)的要求。但是由于立體倉(cāng)庫(kù)前期投入大,需要專業(yè)人才從事維護(hù),維持費(fèi)用高,只有資本雄厚的企業(yè)才會(huì)重視立體倉(cāng)庫(kù),成本成為立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的限制因素,因此如何降低立體倉(cāng)庫(kù)的成本或者設(shè)計(jì)中小型立體倉(cāng)庫(kù)自然成為重中之重更利于推

3、廣與普及。本設(shè)計(jì)就是針對(duì)那些中小型企業(yè)而設(shè)計(jì)的采用三菱FX1N系列PLC作為核心控制元件的中小型字體倉(cāng)庫(kù),而且結(jié)構(gòu)可以靈活調(diào)整,既可以是單排或者雙排貨架的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù),也可以是自動(dòng)化立體車庫(kù),可以根據(jù)需求調(diào)整。采用專用鍵盤作為人機(jī)接口部件,具有手動(dòng)和自動(dòng)操作,可根據(jù)用戶需求人機(jī)之間進(jìn)行信息交換,作控制步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)一個(gè)有三自由度的小車在高強(qiáng)度導(dǎo)軌上做三維運(yùn)動(dòng)來完成一系列動(dòng)。1 緒論1.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展情況及發(fā)展趨勢(shì)隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,柔性制造系統(tǒng)(FlexibleManufacturing System、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated Manufact

4、uring System和工廠自動(dòng)化(Factory Automation對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)提出更高的要求。射頻數(shù)據(jù)通信、條形碼技術(shù)、掃描技術(shù)和數(shù)據(jù)采集越來越多地應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)、自動(dòng)導(dǎo)引車和傳送帶等運(yùn)輸設(shè)備上,移動(dòng)式機(jī)器人也作為柔性物流工具在柔性生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)和產(chǎn)品發(fā)送中日益發(fā)揮重要的作用。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的柔性化,靈活的傳輸設(shè)備是實(shí)現(xiàn)物流和倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化的趨勢(shì)。立體倉(cāng)庫(kù)的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。50年代初,美國(guó)出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù);50年代末60年代初出現(xiàn)了司機(jī)操作的巷道式堆垛起重機(jī)立體倉(cāng)庫(kù);1963年美國(guó)率先在高架倉(cāng)庫(kù)中采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù),建立了第一座計(jì)算機(jī)控制的立體

5、倉(cāng)庫(kù)。此后,自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在美國(guó)和歐洲得到迅速發(fā)展,并形成了專門的學(xué)科。60年代中期,日本開始興建立體倉(cāng)庫(kù),并且發(fā)展速度越來越快,成為當(dāng)今世界上擁有自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)最多的國(guó)家之一。我國(guó)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)及其物料搬運(yùn)設(shè)備的研制開始并不晚,1963研制成第一臺(tái)橋式堆垛起重機(jī)(機(jī)械部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所,1973開始研制我國(guó)第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)(高15米,機(jī)械部起重所負(fù)責(zé),該庫(kù)1980年投入運(yùn)行。到2003年為止,我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量已超過200座?，F(xiàn)在,自動(dòng)化物流技術(shù)和成套設(shè)備的研發(fā)已經(jīng)發(fā)展成了一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)。目前,國(guó)外自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)采用掃描技術(shù),提高信息的傳輸速度和準(zhǔn)確性:采用射頻數(shù)據(jù)通

6、信技術(shù),數(shù)據(jù)的采集、處理和交換能夠在搬運(yùn)工具與中央計(jì)算機(jī)之間快速進(jìn)行,使物品的存取和發(fā)送信息做到快速、實(shí)時(shí)、可靠和準(zhǔn)確。另外,近年來迅猛發(fā)展的多媒體技術(shù)也在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中得到越來越廣泛的應(yīng)用,普遍應(yīng)用于人員培訓(xùn)、操作指導(dǎo)、遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視、異地故障分析和診斷及防火防盜等方面。但是國(guó)內(nèi)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)具有一定的局限性,主要以單機(jī)為主,系統(tǒng)整體的集成能力和集成水平低;因?yàn)橘Y金不足,許多外圍設(shè)備如AGV系統(tǒng)、碼垛和拆垛等無(wú)法應(yīng)用于物流系統(tǒng),從根本上限制了這些設(shè)備的研制和發(fā)展;倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)的計(jì)算機(jī)管理水平較低。因此不論從自動(dòng)化物流系統(tǒng)的設(shè)備品種及技術(shù)水平,還是在應(yīng)用的廣度和深度上與國(guó)際水平都還存在著相當(dāng)

7、大的差距。1.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展趨勢(shì)隨著自動(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)廣泛運(yùn)用,自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展將呈現(xiàn)以下趨勢(shì):(1倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)管理自動(dòng)化水平將會(huì)逐步提高。(2智能技術(shù)將會(huì)獲得應(yīng)用。(3倉(cāng)庫(kù)作業(yè)向柔性化方向發(fā)展。(4建設(shè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)方面更加注重實(shí)用性和安全性1.3 本課題的研究意義及研究目的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)又稱立庫(kù)、自動(dòng)存取系統(tǒng)AS/RS(Automatic Storage& Retrieval System,是一種用高層立體貨架(托盤系統(tǒng)儲(chǔ)存物資,用電子計(jì)算機(jī)控制管理和用自動(dòng)控制堆垛運(yùn)輸車進(jìn)行存取作業(yè)的倉(cāng)庫(kù)。使用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)可以產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。它通過高層貨

8、架存儲(chǔ),使存儲(chǔ)區(qū)大幅度地向高空發(fā)展,提高了空間利用率;自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)采用層積式存放,結(jié)合計(jì)算機(jī)管理,可以很容易實(shí)現(xiàn)先入先出,防止貨物的自然老化、變質(zhì)和損壞;通過自動(dòng)存取系統(tǒng)(AS/RS,加快了運(yùn)行和處理速度,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度;采用自動(dòng)化技術(shù)后,還能較好地適應(yīng)黑暗、低溫、污染、有毒和易爆等特殊場(chǎng)合的物品存儲(chǔ)需要;計(jì)算機(jī)控制能夠始終準(zhǔn)確無(wú)誤地對(duì)各種信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,減少了貨物處理和信息處理過程中的差錯(cuò);同時(shí)借助于計(jì)算機(jī)管理還能有效地利用倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)能力,便于清點(diǎn)和盤庫(kù),合理減少庫(kù)存,加快資金周轉(zhuǎn),節(jié)約流動(dòng)資金,從而提高倉(cāng)庫(kù)的管理水平。自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的信息系統(tǒng)可以與企業(yè)的生產(chǎn)信息系

9、統(tǒng)集成,實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理的自動(dòng)化。同時(shí),由于使用自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù),促進(jìn)企業(yè)的科學(xué)管理,減少了浪費(fèi),保證均衡生產(chǎn),也提高了操作人員素質(zhì)和管理人員水平。自動(dòng)化物流控制系統(tǒng)具有信息處理、系統(tǒng)控制、系統(tǒng)監(jiān)視、系統(tǒng)管理等多種功能,集信息流和物流于一體,是現(xiàn)代化企業(yè)物流和信息流管理的重要組成部分。自動(dòng)化控制系統(tǒng)在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中起著承上啟下的重要作用,根據(jù)上位調(diào)度管理計(jì)算機(jī)下達(dá)作業(yè)任務(wù),控制系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)設(shè)備的運(yùn)行、停機(jī)、故障、報(bào)警等各項(xiàng)過程的控制。同時(shí)將作業(yè)完成情況和設(shè)備狀況實(shí)時(shí)上報(bào)上位調(diào)度管理層,使上位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況、物流位置和物流數(shù)據(jù)的管理與監(jiān)控。自動(dòng)化控制系統(tǒng)作為自動(dòng)化物流系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分

10、,對(duì)于提高物流系統(tǒng)的物流控制功能和作業(yè)效率,具有關(guān)鍵的作用。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是一個(gè)復(fù)雜的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是現(xiàn)代物流技術(shù)領(lǐng)域中出現(xiàn)的一種新型倉(cāng)儲(chǔ)方式。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)自誕生以來就受到了極大關(guān)注,對(duì)其相關(guān)技術(shù)和管理的研究從未停止過。在現(xiàn)代社會(huì),隨著生產(chǎn)方式和技術(shù)革命性的變革,自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)已經(jīng)成長(zhǎng)為支持企業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的重要因素,其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益逐漸被人接受,自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)也成為企業(yè)和社會(huì)投資的重點(diǎn)。而且自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)其優(yōu)越性是多方面的,對(duì)于企業(yè)來說,可從以下幾個(gè)方面得到體現(xiàn):1 提高空間利用率,早期立體倉(cāng)庫(kù)的構(gòu)想,其基本出發(fā)點(diǎn)是提高空間利用率,充分節(jié)約有限且寶貴的土地。在西方有些發(fā)達(dá)國(guó)家,提高空間利

11、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、環(huán)境保護(hù)等更多的方面聯(lián)系起來。有些甚至把空間的利用率作為系統(tǒng)合理性和先進(jìn)性考核的重要指標(biāo)來對(duì)待。立體庫(kù)的空間利用率與其規(guī)劃緊密相連。一般來說,自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)其空間利用率為普通平庫(kù)的2-5倍。這是相當(dāng)可觀的。2 便于形成先進(jìn)的物流系統(tǒng),提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)只是貨物儲(chǔ)存的場(chǎng)所,保存貨物是其唯一的功能,是一種“靜態(tài)儲(chǔ)存”。自動(dòng)化立體倉(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,而且可以與倉(cāng)庫(kù)以外的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)的連接,并通過計(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)生產(chǎn)物流中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。企業(yè)外購(gòu)件和自

12、制生產(chǎn)件進(jìn)入自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存是整個(gè)生產(chǎn)的一個(gè)環(huán)節(jié),短時(shí)儲(chǔ)存是為了在指定的時(shí)間自動(dòng)輸出到下一道工序進(jìn)行生產(chǎn),從而形成一個(gè)自動(dòng)化的物流系統(tǒng),這是一種“動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存”,也是當(dāng)今自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的一個(gè)明顯的技術(shù)趨勢(shì)。本課題研究的目的在于,隨著自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)控制技術(shù)的蓬勃發(fā)展,探索自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)新的控制技術(shù),結(jié)合現(xiàn)代科技的發(fā)展水平,用技術(shù)創(chuàng)新的思想,在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的Integrated(集成化、Intelligent(智能化、Information(信息化方面進(jìn)行研究。為提高自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)先進(jìn)性、可靠性,提高其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,提高我國(guó)的物流技術(shù)水平做出我們應(yīng)有的貢獻(xiàn)。堆垛機(jī)控制系統(tǒng)和貨位的優(yōu)化分配

13、研究已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展,但隨著現(xiàn)代物流的發(fā)展,問題的復(fù)雜程度和求解精度要求的不斷提高,現(xiàn)有的研究方法還不能滿足現(xiàn)代物流的控制要求,需要發(fā)展更為高效的優(yōu)化方案。1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容本課題主要研究中小型自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)控制系統(tǒng),具有專用的人機(jī)信息交流界面控制面板,可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)貨物存取功能。存取貨物還可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng),為節(jié)省PLC成本,采用三菱的矩陣輸入指令等高級(jí)宏指令,擴(kuò)展了PLC的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)。而且利用PLC軟件實(shí)現(xiàn)貨架上有無(wú)貨物的檢測(cè),節(jié)省了貨物檢測(cè)傳感器的成本投入,步進(jìn)電機(jī)也是通過PLC軟件進(jìn)行控制其正轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)和加減速。根據(jù)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)運(yùn)行的基本原理,通過大學(xué)階段所學(xué)的知識(shí)

14、設(shè)計(jì)一套基于PLC的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng),具有根據(jù)用戶的輸入,三個(gè)坐標(biāo)方向電機(jī)能夠準(zhǔn)確移動(dòng)、定位以實(shí)現(xiàn)物品的正確存放功能。具體完成的任務(wù)如下:(1命令鍵盤的設(shè)計(jì)。(2熟練掌握PLC程序設(shè)計(jì)方法。(3應(yīng)用PLC完成硬件電路的設(shè)計(jì)。(4設(shè)計(jì)出相應(yīng)的程序,并且通過調(diào)試。(5在立體倉(cāng)庫(kù)模型上進(jìn)行物品裝卸試驗(yàn)。通過對(duì)倉(cāng)庫(kù)模型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究,能夠?qū)ψ詣?dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本工作原理有一定的認(rèn)識(shí),并且對(duì)大學(xué)階段所學(xué)知識(shí)能夠進(jìn)一步的深化,對(duì)理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用之間的相互轉(zhuǎn)化有更具體的理解,特別是對(duì)PLC技術(shù)、數(shù)字電路、機(jī)電一體化技術(shù)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。以及PLC的程序設(shè)計(jì)有了更認(rèn)真地學(xué)習(xí)和運(yùn)用。另外,

15、通過對(duì)此課題的學(xué)習(xí)研究,還可以培養(yǎng)自己獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力,為以后學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)1.5 方案論證目前自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)已隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展開始越來越流行起來,其設(shè)計(jì)也在不斷的趨向于完美化,本倉(cāng)庫(kù)模型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有很多不同的方法。我們對(duì)倉(cāng)庫(kù)模型控制作了兩種設(shè)計(jì)方案,并對(duì)其進(jìn)行了研究和討論方案一:基于單片機(jī)的倉(cāng)庫(kù)模型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。采用單片機(jī)作為主控制器來控制步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng),系統(tǒng)所要設(shè)計(jì)的控制電路較多,較為復(fù)雜。而且整個(gè)控制系統(tǒng)的開發(fā)周期長(zhǎng)。由于需設(shè)計(jì)的電路居多,所以系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)復(fù)雜,難于實(shí)現(xiàn)12。方案二:基于PLC倉(cāng)庫(kù)模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),它具有很多其他設(shè)計(jì)方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn):(1可靠性高、環(huán)境適

16、應(yīng)性強(qiáng):可編程控制器輸入/輸出端口均采用繼電器和光電耦合器件,采取了隔離和抗干擾措施,所以具有很高的抗干擾能力;(2通用性好:由于可編程控制器采用模塊化結(jié)構(gòu),一般有CPU 模塊、電源模塊、PID 模塊、模擬輸入和輸出模塊等,可以用這些模塊靈活的組成各種不同的控制系統(tǒng),對(duì)不同的控制系統(tǒng),只需選取不同的模塊即可,因而具有很好的適用性14 。(3使用方便、靈活:對(duì)于不同的控制系統(tǒng),當(dāng)硬件結(jié)構(gòu)選定后,如果輸入/輸出作很小的變動(dòng)時(shí),只需修改相應(yīng)程序即可,無(wú)需對(duì)系統(tǒng)連線做較大的修改,減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量,使用起來靈活方便。(4具有順序、周期性的工作特征。(5體積小;由于在制造時(shí)采用了大規(guī)模集成電路和微處

17、理器,用軟件編程代替了硬連線,便于安裝,實(shí)現(xiàn)了小型化。綜上所述:我們選擇方案二,即PLC作為設(shè)計(jì)中的主控制系統(tǒng),能夠很好的滿足設(shè)計(jì)要求,達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。1.5本章小結(jié)本章首先從國(guó)內(nèi)和國(guó)外兩個(gè)方面簡(jiǎn)要介紹了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展?fàn)顩r,并指出了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的未來發(fā)展方向;其次簡(jiǎn)要介紹了本課題的研究背景、意義及目的;最后給出了本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的研究?jī)?nèi)容即本設(shè)計(jì)系統(tǒng)所能完成的功能;還有我們?yōu)槭裁磿?huì)選擇使用PLC完成對(duì)本系統(tǒng)的控制,及其優(yōu)點(diǎn)。2 可編程控制器的介紹2.1 PLC的定義及功能簡(jiǎn)介在第三稿中,對(duì)PLC作了如下定義:可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。

18、它采用了可編程序的存儲(chǔ)器,用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過數(shù)字的,模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備,都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。PLC是近年來發(fā)展極為迅速、應(yīng)用極為廣泛的工業(yè)控制裝置。它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì),具有可靠性高、功能強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便、環(huán)境適應(yīng)性好以及體積小、功耗低等特點(diǎn);具有基本控制功能、步進(jìn)控制功能、模擬控制功能、定位控制功能、網(wǎng)絡(luò)通信功能、自診斷功能、顯示監(jiān)控功能等,可以滿足對(duì)

19、工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)視和控制的絕大多數(shù)場(chǎng)合的需要。PLC最常用的語(yǔ)言是面向控制的梯形圖語(yǔ)言,它采用了與實(shí)際電器原理圖非常接近的圖形編程方式,易學(xué)易用16。具體特點(diǎn)如下:(1所有的I/O接口電路均采用光電隔離,使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外部電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離,使其安全工作。(2各輸入端均采用RC濾波器,其濾波時(shí)間常數(shù)一般為1020ms;(3各模塊均采用屏蔽措施,以防止輻射干擾。(4采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。(5一旦電源或其他硬件等設(shè)備發(fā)生異常情況,CPU立即采用有效的措施,以防止故障擴(kuò)大。(6 PLC可以真對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備17。2.2 PLC的分類自動(dòng)化立體

20、倉(cāng)庫(kù)通常有以下幾種分類方式,按建筑形式可以分為整體式和分離式;按自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)與生產(chǎn)連接的緊密程度可分為獨(dú)立型(也稱離線型、半緊密型和緊密型倉(cāng)庫(kù)(在線型;按貨物存取形式可以分為單元貨架式、揀選貨架式;按照在生產(chǎn)流通中的作用可以分為生產(chǎn)性倉(cāng)庫(kù)和流通性倉(cāng)庫(kù);按貨架的結(jié)構(gòu)形式可以分為單元貨格式、貫通式、水平循環(huán)式和垂直循環(huán)式,其中以單元貨格式倉(cāng)庫(kù)使用最廣。按容量和功能分為小型機(jī)、中型機(jī)、大型機(jī)。小型PLC一般以開關(guān)量控制為主,它的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)適合于接觸器、繼電器控制的場(chǎng)合,還能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等執(zhí)行元件。這類PLC價(jià)格低廉、體積小巧,適合于控制單臺(tái)設(shè)備,開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品。中型PLC不僅有開關(guān)量和模擬量

21、的控制功能,還具有數(shù)值計(jì)算能力。為了將溫度、壓力、流量等模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量,一般都帶有A/D轉(zhuǎn)化器,中型機(jī)指令也比小型機(jī)豐富。還有微分、積分、比例、整數(shù)、浮點(diǎn)運(yùn)算等模塊功能。適用于有溫度控制和開關(guān)動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械及連續(xù)生產(chǎn)過程。大型機(jī)已經(jīng)于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相近,它具有計(jì)算、控制和調(diào)節(jié)的功能,還具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通訊聯(lián)網(wǎng)能力。這類機(jī)型點(diǎn)數(shù)都在100點(diǎn)以上,內(nèi)存容量64K以上。大型機(jī)適用于設(shè)備自動(dòng)化控制,過程自動(dòng)化控制和過程監(jiān)控系統(tǒng)中。2.3 PLC的選型2.5 PLC的各個(gè)組成部件及工作原理PLC的工作原理具體如下:PLC的CPU采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式,即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷

22、開,該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開或常閉觸點(diǎn)不會(huì)立即動(dòng)作,必須等到掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作18。當(dāng)PLC投入運(yùn)行后,其工作過程一般分為三個(gè)階段,即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間,PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段18。具體過程如下: (1輸入采樣階段在輸入采樣階段,PLC以掃描方式依次地讀入所有狀態(tài)和數(shù)據(jù),并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元內(nèi),輸入采樣結(jié)束后,轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中,即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化,I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會(huì)改變。因此,如果輸入是脈沖信號(hào),則該脈沖的寬度

23、必須大于一個(gè)掃描周期,才能保證在任何情況下,該輸入均能被讀入。(2用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段,PLC總是由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖。在掃描每一條梯形圖時(shí),又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路,并按照先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算,然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果,刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài);或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài);或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。(3輸出刷新階段當(dāng)用戶程序結(jié)束后,PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間,CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路,在經(jīng)輸出

24、電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí),才是PLC真正的輸出19。1.CPU是PLC的核心部分。與通用微機(jī)CPU一樣,CPU在PC系統(tǒng)中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞。其功能: (1用掃描方式(后面介紹接收現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù),并存入輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器;(2接收并存儲(chǔ)從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù);(3診斷電源和PC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編程過程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤;(4在PC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后:a執(zhí)行用戶程序產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)(從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令,經(jīng)命令解釋后,按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào),去啟閉有關(guān)的控制電路b進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分時(shí)、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)存取、傳送、組合、比較、變換等動(dòng)作,完成用戶程序中

25、規(guī)定的邏輯或算術(shù)運(yùn)算任務(wù)c更新輸出狀態(tài)輸出實(shí)施控制(根據(jù)運(yùn)算結(jié)果,更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容,再由輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表、打印、數(shù)據(jù)通訊等2.存儲(chǔ)器系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)工作程序(監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令解釋、功能子程序的調(diào)用管理程序和系統(tǒng)參數(shù)*不能由用戶直接存取用戶存儲(chǔ)器用戶程序存儲(chǔ)器存放用戶程序。即用戶通過編程器輸入的用戶程序。功能存儲(chǔ)器(數(shù)據(jù)區(qū)存放用戶數(shù)據(jù)PC的用戶存儲(chǔ)器通常以字(16位/字為單位來表示存儲(chǔ)容量。注意:系統(tǒng)程序直接關(guān)系到PC的性能,不能由用戶直接存取,所以,通常PC產(chǎn)品資料中所指的存儲(chǔ)器形式或存儲(chǔ)方式及容量,是指用

26、戶程序存儲(chǔ)器而言。3.接口輸入輸出接口是PLC與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制或檢測(cè)元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型;輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無(wú)觸點(diǎn)輸出型電路,晶體管輸出型用于高頻小功率負(fù)載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負(fù)載;繼電器輸出為有觸點(diǎn)輸出型電路,用于低頻負(fù)載?，F(xiàn)場(chǎng)控制或檢測(cè)元件輸入給PLC各種控制信號(hào),如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等,通過輸入接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號(hào)。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出,以驅(qū)動(dòng)

27、電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。1輸入接口輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號(hào),一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭等開關(guān)量輸入信號(hào);另一類是由電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號(hào)。以圖2所示的直流輸入接口電路為例,R1是限流與分壓電阻,R2與C構(gòu)成濾波電路,濾波后的輸入信號(hào)經(jīng)光耦合器T與內(nèi)部電路耦合。當(dāng)輸入端的按鈕SB接通時(shí),光耦合器T導(dǎo)通,直流輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成PLC能處理的5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)電平(簡(jiǎn)稱TTL,同時(shí)LED輸入指示燈亮,表示信號(hào)接通。微電腦輸入接口電路一般由寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求邏輯電路組成,這些電路集成在一個(gè)芯片上。交流輸入與交直流輸入接

28、口電路與直流輸入接口電路類似。圖2直流輸入接口電路濾波電路用以消除輸入觸頭的抖動(dòng),光電耦合電路可防止現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)電干擾進(jìn)入PLC。由于輸入電信號(hào)與PLC內(nèi)部電路之間采用光信號(hào)耦合,所以兩者在電氣上完全隔離,使輸入接口具有抗干擾能力?，F(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)通過光電耦合后轉(zhuǎn)換為5V的TTL送入輸入數(shù)據(jù)寄存器,再經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳送給CPU。2輸出接口輸出接口電路向被控對(duì)象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號(hào)。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥(模擬量、調(diào)速裝置(模擬量、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成,與輸入接口電路類似,內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進(jìn)行抗

29、干擾電隔離。微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求邏輯電路集成在芯片上,CPU通過數(shù)據(jù)總線將輸出信號(hào)送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中,功率放大電路是為了適應(yīng)工業(yè)控制要求,將微電腦的輸出信號(hào)放大。3其它接口若主機(jī)單元的I/O數(shù)量不夠用,可通過I/O擴(kuò)展接口電纜與I/O擴(kuò)展單元(不帶CPU相接進(jìn)行擴(kuò)充。PLC還常配置連接各種外圍設(shè)備的接口,可通過電纜實(shí)現(xiàn)串行通信、EPROM寫入等功能。4.編程器編程器作用是將用戶編寫的程序下載至PLC的用戶程序存儲(chǔ)器,并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序,監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過程,顯示PLC狀態(tài)、內(nèi)部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等。編程器有簡(jiǎn)易編程器和圖形編程器兩種。簡(jiǎn)

30、易編程器體積小,攜帶方便,但只能用語(yǔ)句形式進(jìn)行聯(lián)機(jī)編程,適合小型PLC的編程及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。圖形編程器既可用語(yǔ)句形式編程,又可用梯形圖編程,同時(shí)還能進(jìn)行脫機(jī)編程。目前PLC制造廠家大都開發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助PLC編程支持軟件,當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)安裝了PLC編程支持軟件后,可用作圖形編程器,進(jìn)行用戶程序的編輯、修改,并通過個(gè)人計(jì)算機(jī)和PLC之間的通信接口實(shí)現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控PLC運(yùn)行狀態(tài)等。5.電源PLC的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供CPU、存儲(chǔ)器等所需的直流電,是整個(gè)PLC的能源供給中心。PLC大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)的開關(guān)穩(wěn)壓電源,許多PLC電源還可向外部提供直流24V穩(wěn)壓電源,

31、用于向輸入接口上的接入電氣元件供電,從而簡(jiǎn)化外圍配置。2.4 三菱FX系列PLC簡(jiǎn)介及型號(hào)說明三菱公司的FX系列PLC是比較具有代表性的微型PLC,除具有基本指令表編程以外,還可以采用梯形圖編程及對(duì)應(yīng)機(jī)械動(dòng)作流程進(jìn)行順序設(shè)計(jì)的SFC (Sequential Function Chart順序功能圖編程,而且這些程序可以相互轉(zhuǎn)換。在FX系列PLC中還設(shè)置了高速計(jì)數(shù)器、各種應(yīng)用指令及模塊,大大的擴(kuò)大展了本系列PLC的功能和應(yīng)用領(lǐng)域。FX系列PLC型號(hào)的含義如下: 其中系列名稱:如0、2、0s、1s、0N、1N、2N等單元類型:M基本單元E輸入輸出混合擴(kuò)展單元Ex擴(kuò)展輸入模塊EY擴(kuò)展輸出模塊輸出方式:

32、R繼電器輸出S晶閘管輸出T晶體管輸出特殊品種:DDC電源,DC輸出AlAC電源,AC(AC100120V輸入或AC輸出模塊H大電流輸出擴(kuò)展模塊V立式端子排的擴(kuò)展模塊C接插口輸入輸出方式F輸入濾波時(shí)間為1ms的擴(kuò)展模塊例如FX2N32MTD表示FX2N系列,32個(gè)I/O點(diǎn)基本單位,晶體管輸出,使用直流電源,24V直流輸出型。2.5 本章小結(jié)本章系統(tǒng)全面的介紹了有關(guān)PLC的基本知識(shí),其型號(hào)、優(yōu)勢(shì)、功能及組成和各部分的作用,使讀者能夠?qū)删幊炭刂破饔锌傮w全面的了解。3 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1立體倉(cāng)庫(kù)的基本組成 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是機(jī)械和電氣、強(qiáng)電控制和弱電控制相結(jié)合的產(chǎn)品。它主要由貨物儲(chǔ)存系統(tǒng)、

33、貨物存取和傳送系統(tǒng)、控制和管理等三大系統(tǒng)所組成。貨物存儲(chǔ)系統(tǒng)由立體貨架的貨格(托盤或貨箱組成,貨架按照排、列、層組合而成立體倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存系統(tǒng);貨物存取和傳送系統(tǒng)承擔(dān)貨物存取、出入倉(cāng)庫(kù)的功能,它由有軌或無(wú)軌堆垛機(jī)、出入庫(kù)輸送機(jī)、裝卸機(jī)械等組成;自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)視情況不同采取不同的控制方式:有的倉(cāng)庫(kù)只采取對(duì)存取堆垛機(jī)、出入庫(kù)輸送機(jī)的單臺(tái)PLC控制,機(jī)與機(jī)無(wú)聯(lián)系;有的倉(cāng)庫(kù)對(duì)各單臺(tái)機(jī)械進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制。更高級(jí)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的控制系統(tǒng)采用集中控制、分離式控制和分布式控制,即由管理計(jì)算機(jī)、中央控制計(jì)算機(jī)和堆垛機(jī)、出入庫(kù)輸送等直接控制的可編程序控制器組成控制系統(tǒng)。3.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)過程 3.2

34、本輸送系統(tǒng)的基本控制要求 1 接通電源,將選擇開關(guān)置于手動(dòng)位置,分別按下、后觀察各方向運(yùn)動(dòng)情況,小車在高強(qiáng)度絲杠上運(yùn)行平穩(wěn),在接近極限位置時(shí),執(zhí)行限位保護(hù)。2 將選擇開關(guān)置于自動(dòng)位置,通電狀態(tài)下,各機(jī)構(gòu)復(fù)位,即返回零位。立體倉(cāng)庫(kù)坐標(biāo)定位以零位開始。3 當(dāng)送貨的時(shí)候,選擇欲送貨物的倉(cāng)位號(hào),按動(dòng)倉(cāng)位號(hào)對(duì)應(yīng)的按鈕,控制面板數(shù)碼管顯示倉(cāng)位號(hào)。按送貨按鈕后,貨物自動(dòng)送入指定的倉(cāng)位號(hào)對(duì)應(yīng)的倉(cāng)庫(kù)位里。若被指定的倉(cāng)位號(hào)里有貨物,則送貨命令不被執(zhí)行。送貨完成后,小車自動(dòng)返回原來的位置。4 當(dāng)取貨的時(shí)候,選擇欲取貨物的倉(cāng)位號(hào)后,在控制面板的數(shù)碼管里顯示出來,按動(dòng)取貨按鈕后,可以自動(dòng)將貨物取出。如果小車?yán)镉胸浳?則

35、取貨命令不被執(zhí)行。取貨與送貨裝有互鎖開關(guān),防止發(fā)生故障。5 取貨和送貨指令完成后,機(jī)構(gòu)自動(dòng)返回原來位置。6 當(dāng)小車內(nèi)有貨物時(shí),若無(wú)外部操作,就緒指示燈亮,十秒后程序把最大倉(cāng)位號(hào)里的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)至沒有放貨物的比它小的倉(cāng)位號(hào)所對(duì)應(yīng)的倉(cāng)位里。上述自動(dòng)優(yōu)化放貨只對(duì)16號(hào)倉(cāng)庫(kù)適用。7 需用手動(dòng)取貨時(shí),必須在斷電狀態(tài)下進(jìn)行。8 通過控制面板可以控制步進(jìn)電機(jī),正反轉(zhuǎn)和加減速?？商岣咚拓浶?。了保護(hù)人身、設(shè)備和貨物的安全,堆垛機(jī)必須具有完善的安全保護(hù)措施:1 堆垛機(jī)在行走、載貨臺(tái)升降和貨又伸縮終端處都設(shè)有機(jī)械和電氣限位裝置。2 貨物檢測(cè)載貨臺(tái)上設(shè)有貨物超高、超長(zhǎng)和超寬檢測(cè)裝置。在貨物進(jìn)入載貨臺(tái)時(shí),當(dāng)檢測(cè)到貨物超過

36、設(shè)定高度、長(zhǎng)度或?qū)挾葧r(shí),堆垛機(jī)便停止運(yùn)行并報(bào)警。一般允許誤差為3 0 4 0 m m,檢測(cè)元件采用對(duì)射或反射式光電傳感器。3 載貨臺(tái)上還設(shè)有檢測(cè)貨又是否回位、貨叉上有無(wú)貨物和貨位中有無(wú)貨物的裝置。如貨叉沒有回位,堆垛機(jī)不能水平運(yùn)行;如貨叉上已有貨物,則不能再取貨;入庫(kù)時(shí),必須檢測(cè)貨位中有無(wú)貨物,以避免發(fā)生事故。4 斷電保護(hù)如載貨臺(tái)升降過程中忽然斷電,則通過提升電動(dòng)機(jī)制動(dòng)使載貨臺(tái)停在當(dāng)前位置,不會(huì)掉下來。3.3 本倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的基本物流過程與控制面板物流過程示意圖數(shù)碼管倉(cāng)位號(hào)顯示送貨指令送貨取貨指令PLC檢測(cè)有無(wú)貨物無(wú)/有 有/無(wú)送貨指令無(wú)/執(zhí)行送貨 控制面板接受指令有/指令不執(zhí)行有/執(zhí)行取貨無(wú)/指

37、令不執(zhí)行 動(dòng)作完成后,返回原點(diǎn)等待下一個(gè)命令的執(zhí)行1234567890就緒取送數(shù)碼管顯示手動(dòng)自動(dòng)停取送電源控制面板控制面板示意圖控制面板示意圖3.4 輸入與輸出點(diǎn)數(shù)(I/O 的分配 輸入:X0按鈕0X7 按鈕7 X16 送 X23 X 軸2位置行程開關(guān)X1 按鈕1/手動(dòng)向左X42 自動(dòng) X17取X24 X 軸3位置行程開關(guān)X2 按鈕2/手動(dòng)向下X100 電源 X18 左限位開關(guān) X25 X 軸4位置行程開關(guān)X3 按鈕3/手動(dòng)向右X10 按鈕8 X19 右限位開關(guān) X26 X 軸5位置行程開關(guān)X4 按鈕4/手動(dòng)向外X11 按鈕9 X20 Z 軸里側(cè)限位開關(guān)X27 X 軸6位置行程開關(guān)X5 按鈕5

38、/手X12手動(dòng)X21 Z 軸外限位開X28 X 軸7位置行動(dòng)向上關(guān)程開關(guān)X6 按鈕6/手動(dòng)向里X15 停X22 X軸1位置行程開關(guān)X29 X軸8位置行程開關(guān)X32 Y軸1位下限位X33 Y軸1位上限位X34 Y軸2位下限位X30 X軸9位置行程開關(guān)X35 Y軸2位上限位X36 Y軸3位下限位X37 Y軸3位上限位X31 X軸10位置行程開關(guān)X38 Y軸4位下限位X39 Y軸4位上限位X40 Y軸5位下限位X41 Y軸5位上限位注:X5057 矩陣輸入輸出:Y8 就緒指示燈Y9 取貨指示燈Y10 送貨指示燈Y11 小車沿X軸右行Y12 小車沿X軸左行Y13 小車沿Y軸上行Y14 小車沿Y軸下行Y

39、15 小車沿Z軸里行Y16 小車沿Z軸外行注:Y0Y7 數(shù)碼管顯示輸出、Y20Y26矩陣輸出3.5輸送系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì)由于PLC的輸入與輸出點(diǎn)數(shù)直接決定了其價(jià)格,因此在實(shí)現(xiàn)更多功能的基礎(chǔ)上,為了降低成本,程序設(shè)計(jì)的基本原則是盡量減少其I/O點(diǎn)數(shù)。1、若用PLC直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管,需要占用大量的點(diǎn)數(shù),本設(shè)計(jì)中采用,三菱PLC的高級(jí)應(yīng)用指令7段數(shù)碼管掃描應(yīng)用指令。該指令使用范例: 當(dāng)觸點(diǎn)閉合后,將D1的值送到Y(jié)0Y7外部布線的七段數(shù)碼管顯示。4位數(shù)數(shù)據(jù)送到七段數(shù)碼管必須使用12次的掃描時(shí)間,傳送完畢時(shí),M8029觸點(diǎn)閉合。執(zhí)行SEGL指令時(shí),掃描時(shí)間大于10ms。晶體管輸出PLC的輸出電壓為1.5

40、V,必須選用合適的數(shù)碼管。四位數(shù)一組七段燈管與PLC的輸出外部接線如圖 2、以上數(shù)碼管顯示要由十鍵輸入指令來配合一起使用,本指令也是三菱FX系列PLC高級(jí)指令?？刂泼姘迳系氖畟€(gè)按鍵就是配合十鍵輸入指令進(jìn)行信息輸入的。其具體用法及接線圖如下: 當(dāng)X100閉合時(shí),從指定的X0開始的十個(gè)輸入端,代表09,如下圖 假設(shè)按鍵順序?yàn)閄5、X6、X3、X10,則將結(jié)果5638保存在D0寄存器中。 D0最多容納9999,超過四位數(shù)時(shí),最前面的位數(shù)溢出。若使用32位DTKY指令,則D0最多為99999999。本設(shè)計(jì)中不用它。當(dāng)觸點(diǎn)X100斷開時(shí),前面輸入的值繼續(xù)保留。3、從設(shè)計(jì)的基本原則出發(fā),且由于本倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)有

41、庫(kù)位50個(gè),要檢測(cè)每個(gè)庫(kù)位,是否有貨物,若用50個(gè)傳感器則必定大大的增加成本,若在軟件中完成檢測(cè),如果每個(gè)倉(cāng)庫(kù)位都分別定義的話,增加50個(gè)輸入點(diǎn)數(shù),勢(shì)必使PLC的成本升高。因此用矩陣輸入指令,就可以解決這個(gè)問題。其具體用法解釋如下: 使用矩陣輸入的外部布線圖如下: 詳細(xì)布線圖請(qǐng)點(diǎn)擊下超級(jí)鏈接:CAD矩陣輸入示意圖.dwg S表示連接輸入端的起始號(hào),從該號(hào)碼開始算起連續(xù)8點(diǎn)位矩陣輸入端,本設(shè)計(jì)中指定的為X50 D1則是指定矩陣掃描的起始號(hào)碼,配合n值來決定點(diǎn)數(shù),本設(shè)計(jì)中起始號(hào)為Y20,n=7 程序在執(zhí)行時(shí)是,順序掃描Y20Y26. D2表示讀入結(jié)果的起始號(hào)碼,例如本設(shè)計(jì)中用M10,則代表M10M

42、17、M20M27、M30M37、M40M47、M50M57、M60M67、M70M77。使用本指令每列讀取時(shí)間大約為20ms,本設(shè)計(jì)中為7列,時(shí)間為大約140ms。因此ON/OFF速度快于140ms的輸入信號(hào)就不適用與本指令。七段燈的譯碼表如下:十進(jìn)制4Bit 七段燈Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 顯示值1 0001 0 0 0 0 0 1 1 0 12 0010 0 1 0 1 1 0 1 1 23 0011 0 1 0 0 1 1 1 1 34 0100 0 1 1 0 0 1 1 0 45 01010 1 10 01 115 6 0110 0 1 1 1 1 1 0 1

43、 6 7 0111 0 0 1 0 0 1 1 1 7 8 1000 0 1 1 1 1 1 1 1 8 9 1001 0 1 1 0 1 1 1 1 9 00000111111 七段燈示意圖 4 步進(jìn)電機(jī)的選擇與控制步進(jìn)電機(jī)作為本系統(tǒng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)元件,控制其穩(wěn)定性是至關(guān)重要的本章將具體介紹,三相六拍式步進(jìn)電機(jī)的控制原理。4.1步進(jìn)電機(jī)的介紹及選型步進(jìn)電機(jī)主要為本設(shè)計(jì)執(zhí)行元件,之所以選擇步進(jìn)電機(jī)就是因?yàn)槠溥m用于開環(huán)控制,而且其控制精度較高,在供電電源切斷時(shí),混合式步進(jìn)電機(jī)具有自定位轉(zhuǎn)矩,因此仍能保持原來的位置,同時(shí)也是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),它就驅(qū)動(dòng)步

44、進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”,因此,可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)(VR、永磁式步進(jìn)電機(jī)(PM、混合式步進(jìn)電機(jī)(HB和單相式步進(jìn)電機(jī)等。它的時(shí)序?yàn)槊}沖正序列為AABBBCCCA,反序列為CACBCBABA。按照時(shí)序循環(huán)輸入就可以通過軟件控制來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)將時(shí)序輸入按照與正轉(zhuǎn)時(shí)序相反的順序輸入時(shí),就可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)。4.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作原理及型號(hào)不管是那一種類型的步進(jìn)電機(jī),其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)都是相似的。均屬于開環(huán)控制系統(tǒng),一般主要由步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器(本設(shè)計(jì)中步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器為PLC、步進(jìn)電機(jī)

45、驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)三部分組成。本設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主要包括環(huán)形分配器和功率放大器兩部分。其中環(huán)形分配器又稱脈沖分配器,它根據(jù)運(yùn)行指令按一定的邏輯關(guān)系分配脈沖,通過功率放大器加到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組,使步進(jìn)電機(jī)按一定的方式運(yùn)行;并實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制和定位控制。由于輸出的功率極小,所以脈沖分配器不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作,必須通過功率放大器進(jìn)行放大,才能給步進(jìn)電機(jī)各相繞組提供足夠的電流。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器則是控制系統(tǒng)的核心部分,它根據(jù)控制要求提供給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制信號(hào),該控制信號(hào)包括脈沖信號(hào)、脈沖方向信號(hào)、控制方式信號(hào)。運(yùn)動(dòng)控制器提供給步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào),不論哪種驅(qū)動(dòng)器都接受這樣的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),從

46、而為開放式的控制提供了標(biāo)準(zhǔn)接口。這樣為步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)控制器就可根據(jù)不同的需要與不同的驅(qū)動(dòng)器連接使用21。為了控制的方便,步進(jìn)電機(jī)一般可以有兩種不同的控制模式可供選擇?？刂颇Ｊ骄褪怯煽刂品绞叫盘?hào)來設(shè)置的。一種是方向/脈沖模式,在這種控制模式下,脈沖信號(hào)控制的是步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng),脈沖方向信號(hào)控制的是步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向(即正、反轉(zhuǎn);另一種是脈沖模式,此時(shí)這兩路信號(hào)分別控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),這樣對(duì)于某些只需要一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合,可以省去一路信號(hào),簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。4.3 步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及速度的PLC控制步進(jìn)電機(jī)的通電方式為三相六拍(脈沖正序列為AABBBCCCA,反序列為CACBCBABA步進(jìn)

47、電機(jī)的工作方式為手動(dòng)跟自動(dòng)。手動(dòng)時(shí),按正轉(zhuǎn)按鈕電機(jī)每次正轉(zhuǎn)一拍,按反轉(zhuǎn)按鈕,電機(jī)每次反轉(zhuǎn)一拍。自動(dòng)方式時(shí),按啟動(dòng)按鈕,電機(jī)連續(xù)正轉(zhuǎn),按反轉(zhuǎn)按鈕,電機(jī)連續(xù)反轉(zhuǎn)。按加速按鈕,電機(jī)加速,按減速按鈕,電機(jī)減速。輸入說明輸出說明輸入說明X0 總開關(guān)Y0 A相功放電X3 反轉(zhuǎn)按鈕X1 手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)Y1 B相功放電X4 減速按鈕X2 正轉(zhuǎn)Y2 C相功放電X5 加速按鈕PLC電機(jī)控制Gppw.gps本程序中采用定時(shí)器T246為脈沖發(fā)生器,設(shè)定值為K200K1000(即2001000ms,則步進(jìn)電機(jī)可獲得15步的變速范圍。 當(dāng)X3為OFF時(shí),輸出正脈沖序列,步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。接通總開關(guān)X0, T246以D0的預(yù)置值K500開始計(jì)時(shí),時(shí)間到,T246的常開觸點(diǎn)閉合,執(zhí)行DECO 指令,根據(jù)D1的數(shù)值,第一次為0,使M10為ON,Y0輸出,步進(jìn)電機(jī)A相通電; D1加1,T246自行復(fù)位后又重新開始計(jì)時(shí),時(shí)間到,T246常開觸點(diǎn)又接通,執(zhí)行DECO指令,根據(jù)D1的數(shù)值