三菱PLC基本結構和原理概述

基于PLC的智能倉庫控制系統(tǒng)的設計姓名：梁帥令專業(yè)：機電一體化技術指導教師：黨保華摘要隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，智能倉庫必然會在各行各業(yè)中得到越來越廣泛的應用。智能倉庫系統(tǒng)是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的一個重要組成部分，廣泛應用于各行各業(yè)中。目前，它已經(jīng)成為企業(yè)生產(chǎn)和管理信息化的標志之一。該系統(tǒng)采用PLC控制，通過PLC輸出的脈沖信號來控制步進電機的運行，兩者之間通過步進電機驅動器連接，此外還用到一些傳感器，如微動開關和反射式傳感器。

此次設計的效果可以改變參數(shù)輸入，通過模擬生產(chǎn)情況及波動對系統(tǒng)造成的沖擊，從而避免了在理想化狀態(tài)下系統(tǒng)設計所無法預料的各種因素，對系統(tǒng)的堵塞有著形象和直觀的解決方案。

總之，智能倉庫因其較小的占地面較佳空間利用率，應用正逐漸普及。為滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)和流通的需要，就必須采取以計算機控制主要手段的智能倉庫1.1智能倉庫的概述智能倉庫簡稱高架倉庫，一般是指采用幾層、十幾層乃至幾十層的貨架來儲存單元貨物，并用相同的搬運設備進行貨物入、出庫作業(yè)的倉庫。由于這類倉庫能充分利用空間儲存貨物，故常形象地將其稱為“智能倉庫”。根據(jù)國際自動化倉庫會議的定義，所謂智能倉庫就是采用高層貨架存放貨物，以巷道堆垛起重機為主，結合入庫出庫周邊設備來進行作業(yè)的一種倉庫。它把計算機與信息管理和設備控制集成起來，按照控制指令自動完成貨物的存取作業(yè)，并對庫存貨物進行管理。顯而易見它是物流系統(tǒng)的核心之一，并在自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中占據(jù)了非常重要的地位。20世紀60年代中期，日本開始興建智能倉庫，并且發(fā)展速度越來越快，從1965年到1977年短短的12年間，日本全國建立了18833座智能倉庫，存貨總數(shù)達到262萬托盤，目前是世界上擁有智能倉庫最多的國家之一。我國智能倉庫的起步比較晚，1974年鄭州紡織機械廠建成了國內第一個智能倉庫。20世紀80年代到90年代，智能倉庫產(chǎn)品的設計與制造有了很大的發(fā)展，全國有幾十家科研單位和生產(chǎn)單位在進行智能倉庫的開發(fā)、設計、制造。近年來，倉儲物流行業(yè)的學術組織定期在國內交流學術經(jīng)驗，針對目前我國智能倉庫的設計制造水平，參照國外標準制定了一系列行業(yè)標準、規(guī)范，使智能倉庫的設計制造進入了規(guī)范化發(fā)展階段不同的智能倉庫，高度、貨架形式、通道寬度都和現(xiàn)代化倉庫是不同的，倉庫內設備的配置應與倉庫的類型相適應

第1章智能倉庫1.2智能倉庫的的優(yōu)點及分類1.2.1智能倉庫的優(yōu)點1.提高空間利用率

早期智能倉庫構想的基本出發(fā)點是提高空間利用率，充分節(jié)約有限且昂貴的場地，在西方有些發(fā)達國家提高空間利用率的觀點已有更廣泛、深刻的含義，節(jié)約土地已與節(jié)約能源、保護環(huán)境等更多方面聯(lián)系起來。有些甚至把空間利用率作為考核倉庫系統(tǒng)合理性和先進性的重要指標。倉庫空間利用率與其規(guī)劃緊密相連，一般來說，智能倉庫的空間利用率為普通倉庫的2～5倍。

2.先進的物流系統(tǒng)提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平

傳統(tǒng)的倉庫只是貨物的儲存場所，保存貨物是其唯一的功能，屬于靜態(tài)儲存。智能倉庫采用先進的自動化物料搬運設備，不僅能使貨物在倉庫內按需要自動存取，而且還可以與倉庫以外的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行有機地連接，并通過計算機管理系統(tǒng)和自動化物料搬運設備使倉庫成為企業(yè)物流中的重要環(huán)節(jié)。企業(yè)外購件和自制件進入智能倉庫短時儲存是整個生產(chǎn)的一個環(huán)節(jié)，是為了在指定的時間自動輸出到下一道工序進行生產(chǎn)，從而形成自動化的物流系統(tǒng)環(huán)節(jié)，屬于動態(tài)儲存，是當今智能倉庫發(fā)展的明顯技術趨勢。以上所述的物流系統(tǒng)又是整個企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)(從訂貨、設計和規(guī)劃、計劃編制和生產(chǎn)安排、制造、裝配、試驗以及發(fā)運等)的一個子系統(tǒng)，建立物流系統(tǒng)與企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)間的實時連接是目前智能倉庫發(fā)展的另一個明顯技術趨勢。

3.加快貨物存取，減輕勞動強度，提高生產(chǎn)效率

建立以智能倉庫為中心的物流系統(tǒng)，其優(yōu)越性還表現(xiàn)在智能倉庫具有快速的入出庫能力，妥善地將貨物存入智能倉庫，及時自動地將生產(chǎn)所需零部件和原材料送達生產(chǎn)線。同時，智能倉庫系統(tǒng)減輕了工人綜合勞動強度。

4.減少庫存資金積壓

通過對一些大型企業(yè)的調查，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。為了達到預期的生產(chǎn)能力和滿足生產(chǎn)要求，就必須準備充足的原材料和零部件，這樣，庫存積壓就成為較大的問題。如何降低庫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)面對的大問題。智能倉庫系統(tǒng)是解決這一問題的最有效手段之一。5.現(xiàn)代化企業(yè)的標志

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)過程中各環(huán)節(jié)緊密相連，成為一個有機整體，要求生產(chǎn)管理科學實用，做到?jīng)Q策科學化。建立智能倉庫系統(tǒng)是其有力的措施之一。由于采用計算機管理和網(wǎng)絡技術使企業(yè)領導宏觀快速地掌握各種物資信息，且使工程技術人員、生產(chǎn)管理人員和生產(chǎn)技術人員及時了解庫存信息，以便合理安排生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率。國際互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)內部網(wǎng)絡更為企業(yè)取得與外界在線連接，突破信息瓶頸，開闊視野及外引內聯(lián)提供了廣闊的空間和堅實強大的技術支持。

以上所述的物流系統(tǒng)又是整個企業(yè)生產(chǎn)管理大系統(tǒng)（從訂貨、必要的設計和規(guī)劃、計劃編制和生產(chǎn)安排、制造、裝配、試驗、發(fā)運等）的一個子系統(tǒng)，建立物流系統(tǒng)與企業(yè)大系統(tǒng)間的實時連接，是目前自動化高架倉庫發(fā)展的另一個明顯的技術趨勢。

現(xiàn)代化企業(yè)對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。

1.按照智能倉庫的高度分類

（1）低層智能倉庫。低層智能倉庫高度在5米以下，主要是在原來老倉庫的基礎上進行改建的，是提高原有倉庫技術水平的手段。

(2)中層智能倉庫。中層智能倉庫的高度在5～15米之間，由于中層智能倉庫對建筑以及倉儲機械設備的要求不高，造價合理，是目前應用最多的一種倉庫。

(3)高層智能倉庫。高層智能倉庫的高度在15米以上，由于對建筑以及倉儲機械設備的要求太高，安裝難度大，應用較少。1.2.2智能倉庫的分類2.按照貨架結構進行分類

(1)貨格式智能倉庫。貨格式智能倉庫是應用較普遍的智能倉庫，它的特點是每一層貨架都由同一尺寸的貨格組成，貨格開口面向貨架之間的通道，堆垛機械在貨架之間的通道內行駛，以完成貨物的存取。

(2)貫通式智能倉庫。它又稱為流動式貨架倉庫，這種倉庫的貨架之間沒有間隔，不設通道，貨架組合成一個整體。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動。

(3)自動化柜式智能倉庫。自動化柜式智能倉庫是小型的可以移動的封閉智能倉庫，有柜外殼、控制裝置、操作盤、儲物箱和傳動裝置組成，主要特點是封閉性強、小型化和智能化、有很強的保密性。

(4)條形貨架智能倉庫。是專門用于存放條形和筒形貨物的智能倉庫2.1智能倉庫系統(tǒng)設計的基本步驟智能倉庫系統(tǒng)設計與調試的主要步驟，如圖2-—1所示第2章系統(tǒng)控制方案的確定在深入了解和分析智能倉庫控制系統(tǒng)的設計過程中主要考慮到以下幾點：1、深入了解和分析智能倉庫的工藝條件和控制要求。2、確定I/O設備，根據(jù)智能倉庫控制系統(tǒng)的功能要求確定系統(tǒng)所需要的用戶輸入、輸出設備。3、根據(jù)I/O口的點數(shù)選擇合適的PLC類型。4、分配I/O點以及PLC的輸入輸出點，編制輸入輸出分配表及輸入輸出端子的接線圖。5、設計智能倉庫控制系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設計出完整的梯形圖程序，這是整個智能倉庫系統(tǒng)設計的核心工作。6、將程序輸入PLC進行軟件測試，查找錯誤，是系統(tǒng)程序更加完善。7、智能倉庫整體調試，在PLC軟硬件設施和現(xiàn)場施工完成后，就可以進行整個系統(tǒng)的練級調試，調試中發(fā)現(xiàn)的問題可以逐一排除，直到調試成功。2.2智能倉庫的系統(tǒng)控制方案智能倉庫系統(tǒng)結構智能倉庫結構示意圖

本課題設計的智能倉庫具有一下的功能：1、堆垛機要有三個自由度，即前進、后退；上、下；左、右；2、堆垛機的運動由步進電機驅動；3堆垛機前進（后退）運動和上（下）運動可以同時進行4、堆垛機前進、后退和上、下運動時必須有超限位保護5、每個倉位必須有檢測裝置（微動開關），當操作有誤時會發(fā)出錯誤報警信號；6、當按完倉位號后，沒按入或取前，可以按取消鍵進行取消該操作；7、整個電氣控制系統(tǒng)必須設置急停按鈕，以防止發(fā)生意外情況。專用寄存器(FP1機：WR900~WR903)。常用的如下：R900A:“>”標志R900B:“=”標志

R900C:“>”標志R9010:常ON繼電器R9011:常OFF繼電器R9013:僅在第一個掃秒周期ON，其他時候均為OFFR9014:僅在第一個掃秒周期OFF，其他時候均為ONR9018~R901D:周期分別為0.01s,002s,0.1s,0.2,1s,2s的時鐘脈沖繼電器專用數(shù)據(jù)寄存器(FP1機：DT9000~DT9069)設置日期時間、高速計數(shù)器、步進等指令有關。 指令表（助記符）語言 梯形圖語言 流程圖語言 布爾代數(shù)語言常用助記符語言：類似于微機中的匯編語言。梯形圖語言：沿襲了傳統(tǒng)的控制圖。直觀明了，易于掌握。10.2.2編程語言一.PLC的編程語言有：二.梯形圖的規(guī)則：（1）梯形圖的左邊為起始母線，右邊為結束母線。梯形圖按從左到右、從上到下的順序書寫。（2）梯形圖中的接點（對應觸頭）有兩種： 常開（）和常閉（）（3）輸出用[]表示，如--[R0]、--[Y0]。一個輸出變量只能輸出一次。輸出前面必須有接點。（4）梯形圖中，接點可串可并，但輸出只能并不能串。（5）程序結束時有結束符---（ED）。§10.3PLC指令及編程方法各個廠家生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品的指令系統(tǒng)大同小異。編程方法也類似。以下介紹以松下電工的PLC產(chǎn)品為例。10.3.1、指令的分類鍵盤指令、非鍵盤指令、高級指令一.按編程器輸入指令的方式分類PLC的基本指令語法教學目的：讓學生熟悉PLC的各種基本指令語法，能夠識別各種語法錯誤，學生能自己編寫功能單一的小程序。教學安排：(1)舊課復習（5分鐘）(2)新課講解（80分鐘）(3)新課小結（5分鐘）作業(yè)：課本習題PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREAD

OTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC

(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMT

SVACLRENTBAFEDC

98

3

2

1

0

7

6

5

4(DELT)CLR鍵盤指令：可從鍵盤上直接鍵入的指令擴展功能指令：用F鍵加功能號方可鍵入的指令。非鍵盤指令：用指令代碼方可輸入的指令。SCSC指令代碼

基本指令

數(shù)據(jù)傳送指令

算術運算指令

位移指令

位操作指令

數(shù)據(jù)變換指令

轉移控制指令

特殊控制指令二.按指令的功能分類按指令的功能可分為：ST：（Start）從母線開始一個新邏輯行時，或開始一個邏輯塊時，輸入的第一條指令。

ST：以常開接點開始ST/：以常閉接點開始OT：（Output）表示輸出一個變量。ED：（End）表示程序無條件結束。CNED：（Conditionend）程序有條件結束。NOP：（No-operation)空操作指令。10.3.2、基本指令邏輯關系梯形圖助記符Y0X0X1ST X0AN X1OT Y0ST X0OR X1OT Y0ST/X0OT Y0與或非ANDORNOT當X0

與X1

都“ON”時，則輸出Y0

“ON”。當X0

或X1

“ON”時，則輸出Y0

“ON”。當X0

“OFF”時，則輸出Y0

“ON”。Y0X0X1Y0X0注意：與、或、非運算均是對從該指令前面的ST指令到該指令的前一個指令處的結果進行運算。AX2是與圖中A點處的結果（即X0與X1的結果）相或，而不是與X1相或。Y0X0X2X1ST X0AN X1OR X2OT Y0例：邏輯關系梯形圖助記符ST X0OR X1ST X2OR X3ANSOT Y0ST X0AN X1ST X2AN/X3ORSOT Y0當“X0

或X1”與“X2

或X3”

都“ON”時，則輸出Y0

“ON”。區(qū)塊與ANDSTACK區(qū)塊或ORSTACK當“X0

與X1”或“X2

與X3非”

“ON”時，則輸出Y0

“ON”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3PSHS,RDS,POPS（棧指令）Y0X0Y1R30X2X1X2STX0PSHSANX2OTY0RDSANX1OTY1POPSAN/X2OTR30功能解釋PSHS(PushStack)：將結果存入堆棧RDS(ReadStack)：從堆棧讀數(shù)POPS(PopStack)：從堆棧讀數(shù)并清空堆棧DF,DF/：微分指令(DF)R30(DF/)R31X0X1STX0DFOTR30STX1DF/OTR31X0接通瞬間（上升沿），R30接點接通一個掃描周期。X1斷開瞬間（下降沿），R31接點接通一個掃描周期。功能解釋指令使用當只需要信號的上升或下降沿時使用。例：啟動或停車按鈕信號。例1：直接啟動停車控制控制電路圖SB1SB2KMKMI/O分配：X0：啟動X1：停車Y0：KM常開接點常閉按鈕Why?X1X0COMY0COM~KMSB2SB1PLC外部接線圖(ED)Y0X1Y0X0程序：KMRM3~ABCKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1I/O分配：STX0SSFX1SSRX2KMFY0KMRY1例2：三相異步電動機的正反轉控制Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1ST X1OR Y0AN/X0AN/Y1OT Y1ST X2OR Y1AN/X0AN/Y0OT Y0ED編程中應注意的幾個問題(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y01.用電路變換簡化程序(減少指令的條數(shù)）2.邏輯關系應盡量清楚(避免左輕右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5X6X2X2編程中應注意的幾個問題3.避免出現(xiàn)無法編程的梯形圖X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5編程中應注意的幾個問題KP：（Keep）置位信號：例X0復位信號：例X1KPR0STX0STX1KPR0說明：（1）在置位信號接通的瞬間，R0置1。以后無論置位信號狀態(tài)如何，只要復位信號斷開，R0的狀態(tài)均為1。（2）在復位信號接通的瞬間，R0置0。（3）在復位信號和置位信號同時接通時，復位優(yōu)先。SET、RST（Reset）這兩條指令的功能類似于KP指令，但使用比KP指令靈活。<SETY0><RSTR30>例：X0R20STX0SETY0STR20RSTR30TM:（定時指令）XTn輸入接點定時器號碼（FP1:0～99）時間常數(shù):1~32767類型R：時鐘為0.01秒X：時鐘為0.1秒Y：時鐘為1秒（1）時間常數(shù)與類型一起確定了定時的時間。（2）定時器為減計數(shù)。當輸入接點接通時，每來一個時鐘脈沖減1，直到減為0。這時，定時器的常開接點閉合，常閉接點斷開。當輸入接點斷開時，定時器復位。說明：動作說明：當Y0閉合后，定時器TM5開始計時。經(jīng)過30×0.1=3s后，Y1閉合，Y2斷開。Y0TXK305Y1T5Y2T5STY0TMX5K30STT5OTY1ST/T5OTY2例：定時器應用舉例與定時器有關的兩個寄存器：EVn和SVn(n為寄存器編號,該編號與定時器編號對應)EVn：存儲定時器TMn的過程值。SVn：存儲定時器TMn的設置值。CTn計數(shù)器初始值：1~32767計數(shù)器編號(FP1機：100~143)計數(shù)脈沖復位信號（1）復位信號接通時，計數(shù)器復位，裝入初始值。（2）復位信號斷開時，每來一個計數(shù)脈沖減1，直到減為0，計數(shù)器的常開接點接通，常閉接點斷開。CT:（計數(shù)器）說明：與計數(shù)器有關的兩個寄存器：EVn和SVn(n為寄存器編號,該編號與計數(shù)器編號對應)EVn：存儲計數(shù)器CTn的過程值。SVn：存儲計數(shù)器CTn的設置值。UDC:（可逆計數(shù)）F118UDC

S

D加減計數(shù)信號例：設為X0計數(shù)脈沖例：設為X1復位信號：例：設為X2初值或存放初值的寄存器作為加減計數(shù)器的寄存器STX0STX1STX2F118(UDC)SDIYDSIXDTEVSVWRWYWX常數(shù)

一.數(shù)據(jù)傳送指令：F0(MV)、F1(MV/)F0MVSD功能說明：S為常數(shù)或寄存器，D為寄存器。當條件滿足時，S或S的內容傳送到D。F0(MV)：把S或S的內容傳送到D。F1(MV/)：把S或S的內容求反后傳送到D。10.3.3、其他常用指令簡介其他傳送指令常用的有：F10(BKMV)，F(xiàn)11(COPY)等等。例：某控制控制系統(tǒng)，若出現(xiàn)嚴重故障信號，則所有的動作全停，故障指示顯示。F0MVK1WY0X0I/O分配：X0：故障信號Y0：故障指示其他輸出端：Y1~YF二.算術指令：F60(CMP)F60CMPEV0K100R10Y0R10R900AY1R10R900BY2R10R900C其它的算術運算指令，如算術運算、BCD碼運算、比較指令等等。功能說明：當R10接通時，比較EV0和100，若EV0>100，則Y0接通；若EV0=100，則Y1接通；若EV0<100，則Y2接通。例：設計一個順序控制電路:啟動時，電機D1先啟動，3s后電機D2啟動，再過5s后電機D3啟動。I/O分配：X0：啟動按鈕X1：停車按鈕Y0：電機D1Y1：電機D2Y2：電機D3Y1(DF)TXK300TXK501(ED)Y0X0Y0T0X1Y0Y2T1Y1方案一(DF)TXK300TXK501(ED)Y0X0Y0T0X1Y0Y2T1Y1Y1方案一方案二(DF)TXK800(ED)Y0X0Y0R900CX1Y0Y2T0F60CMPEV0K50R9010Y1三.移位指令：(1)左移指令SRINCPCLRSRWRn（1）SR指令只能對WR型寄存器進行移位。（2）IN：串行輸入端（補位），接點通，補1，接點斷，補0。（3）CP：移位脈沖（4）CLR：復位清零。INOUT說明：210534SW2SW3SW1MV次品正品SW1:檢測有無次品SW2:檢測凸輪的突起SW3:檢測有無次品落下SW1,SW2,SW3為光電傳感器:凸輪每轉一圈發(fā)出一個脈沖，且每個脈沖過一個物品。當次品移到4號位時，電磁閥MV打開，次品落入次品箱內。無次品則自動掉入正品箱內。有一復位按鈕SB實現(xiàn)手動復位。I/O分配：X0:SW1X1:SW2X2:SW3X3:SBY0:MV例：I/O分配：X0:SW1檢測有無次品X1:SW2

檢測凸輪的突起X2:SW3

檢測有無次品落下X3:SB復位Y0:MVX1X0R4X3X2(ED)SRWR0KPY0

RFRERDRCRBRAR9R8R7R6R5R4R3R2R1R0IN無次品時該位總為0(2)雙向移位指令LRSRDIRINCLRCPF119LRSRD1

D2DIR：移位方向。ON:左移OFF:右移IN：串行輸入端CP：移位脈沖CLR：復位清零說明：D1，D2為移位區(qū)的首址和末址。可使用的寄存器有：WY,WR,SV,EV,DT例一：沖壓機控制程序工作指示燈帶式輸送機輸送機傳動電機工件沖壓機氣筒沖壓工作結束加工品檢測搬運結束(x1)(X1)(X3)(X2)啟動開關(X1)(Y0)(Y1)§10.4應用舉例例二：樓宇電梯自動控制順序控制例三：電機變速及精密位置控制X2X3X4X5工作臺步進電機其他信號有：啟動、停車、緊急停車、運動方向控制等等例四：在智能建筑技術中的應用智能建筑的七個層次（7）樓宇專用信息（6）樓宇共用信息處理（5）樓宇運營管理（4）樓宇設備自動控制（3）樓宇通訊（2）智能建筑環(huán)境（1）一般建筑PLC在其中的應用：（1）防盜、防火系統(tǒng)（2）供熱、供氣、空調、照明系統(tǒng)（一）辦公自動化（二）樓宇自動化網(wǎng)絡樓宇自動化：（1）保安（2）設備管理例五：在大型車庫管理中的應用管理分為三級：（2）管理級：由總出入口的PLC和各分庫的PLC構成?？杀O(jiān)控全庫車輛的進出情況，同時顯示各分庫是否有空車位。（3）現(xiàn)場監(jiān)控級：每個分庫的PLC用遠程I/O單元檢測車輛的出入情況。（1）中央監(jiān)控級：一臺PC及其外圍設備。例六：養(yǎng)魚場管理中的應用對魚池中的水質、水溫、