【正文】 月 3 日 II 目 錄 摘要 ................................................................................................................... 1 ABSTRACT............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 1 PLC 與組態(tài)軟件在立體倉庫中的 控制 摘要 ： 本 設(shè)計(jì) 主要研究 PLC 與組態(tài)軟件用于立體倉庫系統(tǒng)的控制和監(jiān)視。 關(guān)鍵字： 立體倉庫 ； PLC； MCGS；監(jiān) 視 1 第 1 章 緒論 立體倉庫，是以高層立體貨架 （托盤系統(tǒng)） 為主體，以成套搬運(yùn)設(shè)備為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為主要手段組成的高效率物流、大容積儲藏系統(tǒng)。 50 年代初，美國出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉庫； 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)立體倉庫； 1963 年美國率先在高架倉庫中采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，建立了第一座計(jì)算機(jī)控制的立體倉庫。在該立體倉庫開始投產(chǎn)以來，在汽車、化工、電子、煙草等行業(yè)的應(yīng)用逐年增長。目前主要有焊接式貨架和組合式貨架兩種基本形式。 2 輸送機(jī)系統(tǒng)：立體庫的主要外圍設(shè)備，負(fù)責(zé)將貨物運(yùn)送到堆垛機(jī)或從堆垛機(jī)將貨物移走。 自動控制系統(tǒng)：驅(qū)動自動化立體倉庫系統(tǒng)各設(shè)備的自動控制系統(tǒng)。目前典型的自動化立體倉庫系統(tǒng)均采用大型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（如 ORACLE， SYBASE 等）構(gòu)筑典型的客戶機(jī) /服務(wù)器體系，可以與其他系統(tǒng)（如 ERP 系統(tǒng)等）聯(lián)網(wǎng)或集成。相反，貨架結(jié)構(gòu)自成一個單元與建筑無關(guān)的倉庫，則稱分離式倉庫。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)來對待。 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 。 ③ 加快貨物的存取節(jié)奏，減輕勞動強(qiáng)度，提 高生產(chǎn)效率 。 經(jīng)過對一些大型企業(yè)的調(diào)查了解，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，為了到達(dá)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。 ⑤ 現(xiàn)代化企業(yè)的標(biāo)志 。 題目 目的和意義 自動化立體倉庫可以產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。立體倉庫的出現(xiàn) ,實(shí)現(xiàn)了倉庫功能從單純保管型向綜合流通型的轉(zhuǎn)變。 4 本 設(shè)計(jì) 主要完成的工作 自動化立體倉庫是一種用高層立體貨架（托盤系統(tǒng)）存儲物資，用 自動控制堆垛機(jī)運(yùn)輸車進(jìn)行存取作業(yè)的倉庫。 PLC 是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換時，大多只考慮信息本身，信息入出的 物理過程一般不考慮的。其功能要比繼電控制裝置多的多、強(qiáng)的多。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號更新的周期愈來愈短，顯然，繼電器控制裝置十分費(fèi)時、費(fèi)工、費(fèi)料，延長了更新周期。 PLC 的特 點(diǎn) （ 1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 。 （ 5） PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便。整體式 PLC 一般由 CPU、 I/O 單元、存儲器、電源、通訊端口、 I/O 擴(kuò)展端口組成，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。 CPU 位數(shù)越高，系統(tǒng)處理的信息量越大，運(yùn)算速度也越快。系統(tǒng)程序一般由廠家編寫的，用戶不能修改；而用戶程序是隨 PLC 的控制對象而定的，由用戶根據(jù)對象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。按 I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊的規(guī)格和數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 PLC 所能管理的配置能力，即底版的限制。常見的編程器有簡易手持編程器、智能圖形編程器和基于 PC 的專用編程軟件。 6． 通信接口 為了實(shí)現(xiàn) “人 機(jī) ”或 “機(jī) 機(jī) ”之間的對話， PLC 配有多種通信接口。通過對現(xiàn)場 數(shù)據(jù)的采集處理， 以 動畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案，它充分利用了 Windows 圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)，比以往 使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。 ⑷ 開放式結(jié)構(gòu)，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。 ⑻ 實(shí)時數(shù)據(jù)庫為用戶分部組態(tài)提供極大方便。 ⑿ 用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)存儲，系統(tǒng)可靠性高。同時使用 MCGS 組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。 組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫完成了 MCGS 系統(tǒng)從組態(tài)環(huán)境向運(yùn)行環(huán)境的過渡，它們之間的關(guān)系如圖 23 所示。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。 ④ 實(shí)時數(shù)據(jù)庫：是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將 MCGS 工程的各個部分連接成有機(jī)的整體。 窗口是屏幕中的一塊空間，是一個 “容器 ”，直接提供給 用戶使用。 11 MCGS 組態(tài)軟件的工作方式 如何對工程運(yùn)行流程實(shí)施有效控制： MCGS 開辟了專用的 MCGS 如何與設(shè) 備進(jìn)行通訊： MCGS 通過設(shè)備驅(qū)動程序與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。每個驅(qū)動程序獨(dú)占一個線程，達(dá)到互不干擾的目的。 MCGS 如何實(shí)施遠(yuǎn)程多機(jī)監(jiān)控： MCGS 提供了一套完善的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，可通過 TCP/IP網(wǎng)、 Modem 網(wǎng)和串口網(wǎng)將多臺計(jì)算機(jī)連接在一起，構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)測 控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的實(shí)時數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步和網(wǎng)絡(luò)事件的快速傳遞。 “運(yùn)行策略 ”窗口，建立用戶運(yùn)行策略。 I/O 設(shè)備。 PLC 進(jìn)行軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。 X 軸方向與 Y 軸方向即堆垛機(jī)的水平運(yùn)動與垂直運(yùn)動采用滾珠絲杠、滑杠作為傳動與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，由步進(jìn)電機(jī)拖動； Z 軸方向即 貨叉伸縮 機(jī)構(gòu)的前后運(yùn)動采用普通絲杠傳動，由直流電機(jī)拖動。 為了有效準(zhǔn)確控制 堆垛機(jī)的三個自由度 X、 Y、 Z 軸）的運(yùn)動定位 ，安裝有 限位保護(hù) 或 時間 控制電機(jī)的運(yùn)行到位（本設(shè)計(jì)采用定時 器 來控制電機(jī)的運(yùn)動 ）； 每個 庫 位 安裝 檢測裝置 (微動開關(guān) )，判斷 庫位是否已有貨物，禁止雙重入庫與空取貨操作；整個電氣控制系統(tǒng)設(shè)置有急停按鈕，以防發(fā)生意外。然后按照上述原理，根據(jù)表一對 PLC在四庫位立體倉庫中的應(yīng)用進(jìn)行連線，具體連線步驟如下。 取貨：按下取貨按鈕 ，執(zhí)行取貨指令，定時器控制取指示燈 2秒，然后選擇庫位號，如所選庫位有物品，則定時器控制取有物指示燈亮 2秒，可執(zhí)行 “ 取 ”操作， 15 然后 X 軸、 Y 軸電機(jī)運(yùn)行到該庫位， Z 軸電機(jī)正轉(zhuǎn)將伸桿伸入庫內(nèi) ,Y 軸電機(jī)上升將物體抬起 ,Z 軸電機(jī)反轉(zhuǎn) 將物體帶出 ,X、 Y電機(jī)運(yùn)行到 裝 /卸 貨臺 ， Z 軸電機(jī)正轉(zhuǎn)將物體送入卸貨臺， Y軸電機(jī)下降使物體放在卸貨臺上， Z 軸電機(jī)反轉(zhuǎn)出庫， X、 Y軸電機(jī)復(fù)位，堆垛機(jī)運(yùn)行至入庫口；如果取有物指示燈不亮，則表示所選庫位內(nèi)無物品，此時不執(zhí)行取貨操作。 指示燈點(diǎn)亮設(shè)計(jì)： 由于立體倉庫的規(guī)模龐大，庫位眾多，立體倉庫操作人員在操作間很難了解哪一庫位有物品，哪一庫位無物品。 模擬立體 倉庫 要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行結(jié)果： ① 接通電源，通電狀態(tài)下，各機(jī)構(gòu)復(fù)位，堆垛機(jī)停在初始位置。 ④ 執(zhí)行 “存 ”指令。 STEP 7MicroWIN S7200系列 PLC基于 Windows 的 編程工具。 STEP7Micro/WIN 軟件提供了在線幫助系統(tǒng)，以便獲取所需要的信息。 17 圖 33 PLC 編程界面的構(gòu)成 2． 軟件的使用 （ 1）打開 STEP7Micro/WIN ，在 PC 與 PLC 接口連接中選擇 PC/PPI 協(xié)議。 （ 4）編輯梯形圖。接點(diǎn)不能放在線圈的右邊，在繼電器控制的原理圖中，熱繼電器的接點(diǎn)可以加在線圈的右邊，而 PLC 的梯形圖是不允許的。雙線圈輸出容易引起誤操作，應(yīng)盡量避免線圈重復(fù)使用。 20 第 ４ 章 基于 MCGS 對立體倉庫控制系統(tǒng)的應(yīng)用 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，能提供一個多角度、多層次的觀察仿真過程。 ② 設(shè)計(jì)窗口 。 ⑥ 整 體 運(yùn)行、程序調(diào)試。它 是在用戶窗口中完成，由 新建窗口組建。 如圖 43 所示 ： 最后生成的畫面如圖 44 所示： 圖 44 最后生成的 組態(tài)監(jiān) 視 畫面 MCGS 實(shí)時數(shù)據(jù)庫的 讀寫實(shí)現(xiàn) MCGS 實(shí)時數(shù)據(jù)庫簡介 MCGS 用數(shù)據(jù)對象來表述系統(tǒng)中的實(shí)時數(shù)據(jù)，用對象變量代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義的值變量。 如圖 41 所示 ： 23 數(shù)據(jù)對象的類型 在 MCGS 組態(tài)軟件中，數(shù)據(jù)對象有開關(guān)型、數(shù)值型、字符型、事件型、組對象等五種類型。 數(shù)據(jù)對象的數(shù)值范圍是：負(fù)數(shù)是從 到 ，正數(shù)從 到 。 ⑤ 組對象 ： 數(shù)據(jù)組對象是 MCGS 引入的一種特殊類型的數(shù)據(jù)對象，類似于一般編程語 言中的數(shù)組和結(jié)構(gòu)體，用于把相關(guān)的多個數(shù)據(jù)對象集合在一起，作為一個整體來定義和處理。在實(shí)際組態(tài)過程中，一般無法一次全部定義所需的數(shù)據(jù)對象，而是根據(jù)情況需要逐步增加。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，設(shè)備構(gòu)件由設(shè)備窗口統(tǒng)一調(diào)度管理，通過通道連接，向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫提供從外部設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，從實(shí)時數(shù)據(jù)庫查詢控制參數(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)對設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時檢測和過程的自動控制。 若 “通信狀態(tài)標(biāo)志 ”為 0 則表示通訊正常，否則 MCGS 組態(tài)軟件和西門子 S7200PLC 設(shè)備通訊失敗。 本立體倉庫的 制作的動畫效果 部分包括： 1） 庫位的庫存情況 ： 例如選擇 庫位號并雙擊 ，出現(xiàn) 屬性設(shè)置，選擇 “顏色動 畫 連接 ”中的 “填充顏色 ”則 出現(xiàn)如 圖 412 所示 。本開關(guān)設(shè)置為 “按 1 松 0”。如圖 414 和圖 415 所示： 圖 414 屬性設(shè)置 30 圖 415 可見度設(shè)置 編制控制流程 腳本程序的簡介 腳本程序是組態(tài)軟件中的一種內(nèi)置編程語言引擎。 在 MCGS 中，腳本語言是一種語法上類似 Basic 的編程語言。 MCGS 腳本程序?yàn)橛行У鼐幹聘鞣N特定的流程控制程序和操 作處理程序提供了方便的途徑。如圖 413 所示 ： 29 圖 413 構(gòu)件 的屬性設(shè)置 3） 指示燈的顏色變化：以堆垛機(jī)左移指示燈為例 。 將 0 對應(yīng)的顏色改為黃色，即指示燈沒指示時的顏色，再次單擊 “增加 ”按鈕，將 1 對應(yīng)的顏色改為紅色，即指示燈有指示時的顏色。 MCGS 實(shí)現(xiàn)圖形動畫設(shè)計(jì)的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性。 增加 通道后 如圖 49 所示： 圖 49 PLC 通道數(shù)的增加 27 單擊 “通道連接 ”，將 MCGS 中的按鈕輸入、顯示輸出與 PLC 設(shè)備中的輸入輸出口相聯(lián)接。如下圖 45 所示： 24 圖 45 立體倉庫部分實(shí)時數(shù)據(jù)庫 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 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)對應(yīng)工業(yè)過程的實(shí)時監(jiān)控。而數(shù)據(jù)對象是實(shí)時數(shù)據(jù)庫的基本單元。 ④ 事件型 ： 用來記錄和標(biāo)識某種事件產(chǎn)生或狀態(tài)改變的時間信息 。 ① 開關(guān)型 ： 記錄開關(guān)信號（ 0 或非 0）的數(shù)據(jù)對象稱為開關(guān)