【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目： 立體倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng) 設(shè)計(jì)作者1： 蘇曉輝 專業(yè)班級(jí)/學(xué)號(hào)： 11自動(dòng)化1班 1106160130 設(shè)計(jì)作者2： 吳偉 專業(yè)班級(jí)/學(xué)號(hào)： 11自動(dòng)化1班 1106160107 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2013年12月—2014年1月 III摘要摘 要隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用越來越廣泛。利用立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)高層合理化，存取自動(dòng)化，操作簡(jiǎn)便化。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主體由貨架、巷道式堆垛起重機(jī)、入(出)庫(kù)工作臺(tái)和自動(dòng)運(yùn)進(jìn)(出)及操作控制系統(tǒng)組成。本課題的電氣控制主要由西門子公司的PLC、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等器件組成。本文首先對(duì)本課題進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，包括背景，研究意義，現(xiàn)狀等；其次對(duì)該系統(tǒng)的硬件組成、結(jié)構(gòu)、原理進(jìn)行了闡述和分析；再次對(duì)本系統(tǒng)用到的器件進(jìn)行分別介紹，重點(diǎn)對(duì)PLC程序進(jìn)行了編寫；最后對(duì)設(shè)計(jì)本課題所學(xué)到的知識(shí)和結(jié)論進(jìn)行歸納和總結(jié)。 關(guān)鍵詞：立體倉(cāng)庫(kù)；電氣控制；PLC IIAbstractAbstractWith the development of national economy of our country, The application of automated warehouse will bee more widely. The main body of the automated warehouse is made up of shelves, staking cranes roadway, worktable and operation control system. Electrical control of the subject mainly by Siemens PLC, stepper motor drive power modules and other devices. Firstly, It’s a brief introduction of the system, including background, significance, status, etc. secondly, The hardware ponents of the system, structure, principle are described and analyzed. Thirdly, the devices of this system are introduced, focusing on the PLC—the software is written. Finally, summarize the knowledge about this paper.Keywords: Warehouse；Electrical Control；PLC； II目錄目錄第一章 引言 1第二章 設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求 2 設(shè)計(jì)任務(wù) 2 設(shè)計(jì)要求 2第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 3 方案論證 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計(jì)及說明 3第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì) 4 4 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 4 絲桿驅(qū)動(dòng)模塊 4 工件推出裝置 5 I/O接線端口 5（PLC）簡(jiǎn)介 5（PLC）的特點(diǎn) 6 昆侖通太MCGS TPC7062Hi 6 8 PLC輸入輸出分配 9 10 11 系統(tǒng)總流程圖及設(shè)計(jì)思路說明 11 13 21 31第五章 安裝與調(diào)試 35第六章 結(jié)論 36第七章 心得體會(huì) 38致謝 39參考文獻(xiàn) 40附錄 41MCGS組態(tài)腳本程序 41啟動(dòng)程序： 41停止程序： 47IV第一章 引言第一章 引言由于世界經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，物流產(chǎn)業(yè)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的新興的一個(gè)服務(wù)部門。在國(guó)際上，物流產(chǎn)業(yè)成為了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)脈，其發(fā)展的程度成為一個(gè)國(guó)家的現(xiàn)代化程度以及綜合鍋里的重要標(biāo)志之一。在我們國(guó)家，由于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷深入，單純依賴商流而賺取利潤(rùn)的機(jī)會(huì)將會(huì)變少。因此，企業(yè)需要將目標(biāo)轉(zhuǎn)向物流。在20世紀(jì)六、七十年代，一些發(fā)達(dá)國(guó)家都開始重視倉(cāng)儲(chǔ)管理。立體倉(cāng)庫(kù)一般是指采用幾層、十幾、幾十層的貨架儲(chǔ)存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行貨物的出、入庫(kù)操作。因?yàn)檫@類倉(cāng)庫(kù)能充分的利用空間存儲(chǔ)貨物，所以將它稱為立體倉(cāng)庫(kù)。我國(guó)立體倉(cāng)庫(kù)與物料搬運(yùn)的研究也并不是很晚，1973年開始研究立體倉(cāng)庫(kù)，1980年就有立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用于實(shí)踐。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)有很高的空間利用率、很強(qiáng)的入出庫(kù)能力、采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制管理而利于企業(yè)實(shí)施現(xiàn)代化管理等特點(diǎn)，已經(jīng)成為了企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：(1)倉(cāng)庫(kù)作業(yè)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。(2)采用高層貨架、立體儲(chǔ)存，能有效地利用空間，減少占地面積，降低土地購(gòu)置費(fèi)用。(3)采用托盤或貨箱儲(chǔ)存貨物，貨物的破損率顯著降低。(4)貨位集中，便于控制與管理，特別是使用電子計(jì)算機(jī)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)過程的自動(dòng)控制，而且能夠進(jìn)行信息處理。在本論文中第一章介紹了立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展情況；第二章介紹了立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求；第三章介紹了立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案；第四章闡述了立體點(diǎn)陣系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)思路；第五章介紹了在編寫程序時(shí)遇到的問題和解決辦法。1第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求第二章 設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求 設(shè)計(jì)任務(wù)機(jī)械手（貨臺(tái)）要有三個(gè)自由度，即：前進(jìn)、后退；上、下；左、右。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)械手前進(jìn)（或后退）運(yùn)動(dòng)和上（或下）運(yùn)動(dòng)可同時(shí)進(jìn)行。機(jī)械手前進(jìn)、后退和上、下運(yùn)動(dòng)時(shí)必須有超限位保護(hù)。每個(gè)庫(kù)位必須有檢測(cè)裝置（微動(dòng)開關(guān)）。在手動(dòng)模式下通過組態(tài)可以實(shí)現(xiàn)任意倉(cāng)庫(kù)的的貨物存儲(chǔ)。在自動(dòng)模式下可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換倉(cāng)庫(kù)里面的格子。能是實(shí)現(xiàn)切換倉(cāng)庫(kù)（即貨物架）。 設(shè)計(jì)要求通電狀態(tài)下，各機(jī)構(gòu)手動(dòng)復(fù)位，即返回初始狀態(tài)。點(diǎn)擊手自動(dòng)選擇開關(guān)置于自動(dòng)（或自動(dòng)）位置，立體倉(cāng)庫(kù)坐標(biāo)定位以初始位置開始。當(dāng)手動(dòng)模式的時(shí)候，可點(diǎn)擊停止，選擇物架（有3*4*5*5物架，默認(rèn)為5*5物架）按送物料按鈕后，送料臺(tái)上有物件，選擇欲送貨物的倉(cāng)庫(kù)位。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)里已存滿貨物（即：有3個(gè)物料），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。當(dāng)自動(dòng)模式的時(shí)候，可點(diǎn)擊停止，選擇物架（有3*4*5*5物架，默認(rèn)為5*5物架）點(diǎn)擊啟動(dòng)送料臺(tái)可以自動(dòng)將貨物依次從倉(cāng)庫(kù)1存放到滿，實(shí)現(xiàn)報(bào)警。送貨指令完成后，機(jī)構(gòu)自動(dòng)返回原來位置。在組態(tài)畫面上必須能監(jiān)視到貨臺(tái)現(xiàn)在的位置上電復(fù)位時(shí)貨臺(tái)的位置不能飄出組態(tài)界面在安全方面。當(dāng)舞臺(tái)回到原點(diǎn)后便不能繼續(xù)向原點(diǎn)方面運(yùn)行整個(gè)電氣控制系統(tǒng)必須設(shè)置急停按鈕，以防發(fā)生意外。2第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 方案論證方案一： PLC負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)程序和控制程序，組態(tài)負(fù)責(zé)監(jiān)視如果由PLC負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)程序和主控程序，那么PLC還必須建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)來統(tǒng)計(jì)立體倉(cāng)庫(kù)中每個(gè)一格子的原件個(gè)數(shù)，而PLC本身對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)這一方面并不擅長(zhǎng)。方案二： PLC作為下位機(jī)，組態(tài)作為上位機(jī)由PLC負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)程序，組態(tài)負(fù)責(zé)主控程序，在這樣的情況下組態(tài)只要想PLC提供3個(gè)值：X軸的坐標(biāo)；Y軸的坐標(biāo)。啟動(dòng)信號(hào)。數(shù)據(jù)庫(kù)就完全脫離PLC由組態(tài)來控制，腳本的編程語(yǔ)言是VB更便于數(shù)據(jù)庫(kù)的編寫。由于所設(shè)計(jì)的立體倉(cāng)庫(kù)需要較為大量的數(shù)據(jù)庫(kù)程序，所以我們選擇了方案二來作為我們的最終方案。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計(jì)及說明立體存儲(chǔ)單元主要PLC、由I/O接線端口、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模塊、絲桿驅(qū)動(dòng)模塊、工件推出裝置、立體倉(cāng)庫(kù)、氣源處理組件和MCGS組態(tài)等部件組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如31所示。電源步進(jìn)電機(jī)MCGS組態(tài)西門子PLC圖31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖4第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊立體儲(chǔ)存單元中由兩套步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模塊。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接受PLC發(fā)出的告訴脈沖信號(hào)及方向信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的信號(hào)。步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向由電平控制；旋轉(zhuǎn)速度由脈沖頻率控制；而需要轉(zhuǎn)多少圈是由脈沖信號(hào)的數(shù)目控制的。，由此可知發(fā)出200個(gè)脈沖的時(shí)候步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周。由于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)驅(qū)動(dòng)器的將脈沖4分，所以需要發(fā)出800個(gè)脈沖才能使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周。從原點(diǎn)到第一個(gè)格子的X軸的距離是41MM，所以需要8200個(gè)脈沖。到Y(jié)軸的距離是36MM，說需要的脈沖式7200個(gè)脈沖。，也就是說每格需要8700個(gè)脈沖，Y軸每格高度42MM，所需要的脈沖為8400個(gè)脈沖。圖41 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的構(gòu)成 絲桿驅(qū)動(dòng)模塊絲桿驅(qū)動(dòng)模塊是將步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，兩套絲桿驅(qū)動(dòng)模塊成90176。垂直安裝，這樣就形成了一個(gè)XY軸的平面運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。在兩個(gè)絲桿驅(qū)動(dòng)模塊上均設(shè)有一個(gè)零點(diǎn)，用以校正位置及提供位置參考點(diǎn)。同時(shí)為防止絲桿驅(qū)動(dòng)模塊過沖而產(chǎn)生機(jī)械物理?yè)p傷，在絲桿驅(qū)動(dòng)模塊的極限位置均裝有碰撞保護(hù)開關(guān)，用來防止絲桿驅(qū)動(dòng)模塊過沖。 工件推出裝置該部分由一個(gè)雙作用氣缸、推塊和一個(gè)接收工件的推塊導(dǎo)槽組成。11 I/O接線端口I/O接線端口是該工作單元與PLC之間進(jìn)行通信的線路連接端口。該工作單元中的所有電信號(hào)（直流電源、輸入、輸出）線都接到該端口上，再通過信號(hào)電纜線連接到PLC上。（PLC）簡(jiǎn)介可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)由輸入/輸出模塊、中央處理單元、電源部件和編程器等組成。PLC與計(jì)算機(jī)的基本組成一致，它實(shí)際上就是一種工業(yè)控制計(jì)算器。輸入/輸出模塊 在PLC中，CPU是通過輸入/輸出模塊與外界連接的。輸入模塊用于將控制現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)變換成CPU能接收的信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行濾波、電平轉(zhuǎn)換、隔離和放大等；輸出模塊用于將CPU的決策輸出信號(hào)變換成驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)，并對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行功率放大、隔離PLC內(nèi)部和外部執(zhí)行元件等。中央處理單元 中央處理器單元包括微處理器、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。微處理器CPU是PLC的核心部件。電源部件 電源部件是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電源的裝置，它向PLC提供所需的高質(zhì)量直流電源?；窘Y(jié)構(gòu)如下圖42所示：圖42 PLC的基本結(jié)構(gòu)（PLC）的特點(diǎn)可靠性高，抗干擾強(qiáng)。功能強(qiáng)大，性價(jià)比高。編程簡(jiǎn)易，現(xiàn)場(chǎng)可修改。配套齊全，使用方便。壽命長(zhǎng)，體積小，能耗低。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維修工作量少，維修方便。 昆侖通太MCGS TPC7062HiMCGS即監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)，英文全稱為Monitor and Control Generated System。MCGS是為工業(yè)過程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域服務(wù)的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件，具有功能完善、操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。TPC7062Hi，是一套以嵌入式低功耗CPU為核心（主頻600MHz）的高性能嵌入式一體化觸摸屏。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用了7英寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率800480），四線電阻式觸摸屏（分辨率10241024）。圖43 TPC7062圖44 產(chǎn)品參數(shù)介紹（1）概念簡(jiǎn)單，易于理解和使用。（2）功能齊全，便于方案設(shè)計(jì)。（3）實(shí)時(shí)性與并行處理。（4）建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，便于用戶分步組態(tài)，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。（5）設(shè)立設(shè)備工具箱，針對(duì)外部設(shè)備的特征，用戶從中選擇某種構(gòu)件，設(shè)置于設(shè)備窗口內(nèi)，賦予相關(guān)的屬性，建立系統(tǒng)與外部設(shè)備的連接關(guān)系，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)該種設(shè)備的驅(qū)動(dòng)和控制。（6）面向窗口的設(shè)計(jì)方法，增加了可視性和可操作性。（7）利用豐富的動(dòng)畫組態(tài)功能，快速構(gòu)造各種復(fù)雜生動(dòng)的動(dòng)態(tài)畫面。（8）引入運(yùn)行策略的概念。復(fù)雜的工程作業(yè)，運(yùn)行流程都是多分支的。（9）MCGS系統(tǒng)由五大功能部件組成，主要的功能部件以構(gòu)件的形式來構(gòu)造。不同的構(gòu)件有著不同的功能，且各自獨(dú)立。三種基本類型的構(gòu)件(設(shè)備構(gòu)件、動(dòng)畫構(gòu)件、策略構(gòu)件)完成了MCGS系統(tǒng)三大部分(設(shè)備驅(qū)動(dòng)、動(dòng)畫顯示和流程控制)的所有工作。用戶也可以根據(jù)需要，定制特定類型構(gòu)件，使MCGS系統(tǒng)的功能得到擴(kuò)充。這種充分利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，大大提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性。（10）支持OLEAutomation技術(shù)。MCGS允許用戶在VisualBasic中操作MCGS中的對(duì)象，提供了一套開放的可擴(kuò)充接口，用戶可根據(jù)自己的需要用VB編制特定的功能構(gòu)件來擴(kuò)充系統(tǒng)的功能。（11）MCGS中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫(kù)來管理一切。組態(tài)時(shí)，系統(tǒng)生成的組態(tài)結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)；運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)對(duì)象、報(bào)警信息的存儲(chǔ)也是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。利用數(shù)據(jù)庫(kù)來保存數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行效率，同時(shí)，也使其他應(yīng)用軟件系統(tǒng)能直接處理數(shù)據(jù)庫(kù)中的存盤數(shù)據(jù)。（12）設(shè)立對(duì)象元件庫(kù)，解決了組態(tài)結(jié)果的積累和重新利用問題。 PLC輸入輸出分配輸入接口輸出接口PLC端單元板端口注釋PLC端單元板接口注釋I