【正文】 受到了世界其他國家的高度重視。? 編程方便，易于使用。? 體積小，重量輕，易于實現(xiàn)機(jī)電一體化。 MCGS 組態(tài)軟件MCGS 全中文工業(yè)自動化控制組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS 工控組態(tài)軟件或 MCGS）為用戶建立全新的過程測控系統(tǒng)提供了一整套解決方案。同時使用 MCGS 組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的計算機(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，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)。運行環(huán)境是一個獨立的運行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能。 圖 MCGS 組態(tài)環(huán)境與運行環(huán)境的關(guān)系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、實時數(shù)據(jù)庫和畢業(yè)設(shè)計（論文）9運行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設(shè)備指令。MCGS 如何產(chǎn)生動畫效果：MCGS 為每一種基本圖形元素定義了不同的動畫屬性，如：一個長方形的動畫屬性有可見度，大小變化，水平移動等，每一種動畫屬性都會產(chǎn)生一定的動畫效果。同時，可利用MCGS 提供的網(wǎng)絡(luò)功能，在工作站上直接對服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀寫操作。MCGS 提供了豐富的功能構(gòu)件，供用戶選用，通過構(gòu)件配置和屬性設(shè)置兩項組態(tài)操作，生成各種功能模塊（稱為“用戶策略” ） ，使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件，操作實時數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對動畫窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的運行流程和設(shè)備的工作狀態(tài)。自動化立體倉庫系統(tǒng)主要有三部分組成： (1)倉庫庫體 倉庫本體分為兩個區(qū)，分別為轉(zhuǎn)貨區(qū)和存貨區(qū)。 (2)巷道起重機(jī) 巷道起重機(jī)由二軸行走機(jī)構(gòu)、貨臺、驅(qū)動器等組成。 (3)PLC 控制單元 PLC 控制單元采用西門子公司生產(chǎn)的 S7200 CPU226 型 PLC,型號為 CPU226CN DC/DC/DC,所有操作控制指令都是由 PLC 發(fā)出的。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，或者說：控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步距角。（2）對射式傳感器的工作原理：當(dāng) 24V 電壓加到發(fā)光二極管 LED1 時，它將光發(fā)射給發(fā)光二極管 LED2，LED2 接收到光導(dǎo)通，三極管導(dǎo)通，輸出為 ON；當(dāng)發(fā)光二極管 LED1 發(fā)射出的光被物體擋住使發(fā)光二極管 LED2 接收不到時，LED2 不導(dǎo)通，三極管也不導(dǎo)通，輸出為 OFF。在確定好 I/O 點數(shù)后，還要注意它的性質(zhì)，類型和參數(shù)。 ? 在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱龊?，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的 PLC；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC。 S7200 PLC 的介紹西門子公司的SIMATIC S7200系列屬于小型PLC,用于代替繼電器的簡單控制場合，也可用于復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)。畢業(yè)設(shè)計（論文）13第 4 章 軟件部分 STEP7Micro/WIN 編程軟件STEP7Micro/WIN是專門為S7200設(shè)計的，在個人計算機(jī)Windows操作系統(tǒng)下運行的編程軟件，它的功能強(qiáng)大，使用方便，簡單易學(xué)。用戶可以用語句表、梯形圖和功能塊圖編程，不同的編程語言編制的程序可以相互轉(zhuǎn)換，可以用符號表來定義程序中使用變量地址對應(yīng)的符號，例如指定符號啟動按鈕對應(yīng)，使程序便于設(shè)計和理解。（2）梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈接在右邊。（4）同一編號的線圈在一個程序中使用兩次稱為雙線圈輸出。（7）兩個或兩個以上的線圈可以并聯(lián)輸出。 在編程軟件中設(shè)置通信接口的參數(shù) 在STEP7Micro/WIN中選擇菜單命令“檢視”→“元件”→“設(shè)置PG/PC接口”或雙擊瀏覽或指令數(shù)中的“設(shè)置PG/PC接口”圖標(biāo)，都可以進(jìn)入設(shè)置接口對話框如下圖。畢業(yè)設(shè)計（論文）16 PC/PPI的通訊 在STEP7Micro/WIN中雙擊瀏覽欄或指令樹中的 “通信”圖標(biāo)，或執(zhí)行菜單命令“檢視”→“元件”→“通信”，將出現(xiàn)“通信”的對話框。下圖顯示計算機(jī)連接到 S7200。畢業(yè)設(shè)計（論文）18圖 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的組成 將 PLC 的輸出端口 和 接在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的 X 軸和 Y 軸脈沖端口，用于給步進(jìn)電機(jī)發(fā)送高速脈沖，通過改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械位移的大小，將 PLC 的 和 接在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 X 軸和 Y 軸方向端口，通過改變輸入脈沖的通電相序，就能控制步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械位移的方向，實現(xiàn)位置的控制。本系統(tǒng)先用兩路脈沖控制X軸、Y軸步進(jìn)電動機(jī)，完成堆垛機(jī)的二維定位任務(wù)。、向控制端。X、Y軸電機(jī)復(fù)位，堆垛機(jī)運行至入庫口。 S7200 高速輸出指令 通過高速脈沖指令輸出的兩路高速脈沖來控制兩臺步進(jìn)電機(jī)的運動。PTO/PWM 發(fā)生器和映像寄存器共同使用 和 。這些值全部存儲在指定的特殊寄存器區(qū)，它們被設(shè)置好后，通過執(zhí)行脈沖輸出指令來啟動操作。 PTO 操作PTO 提供指定脈沖個數(shù)的方波 (50% 占空比) 脈沖串發(fā)生功能。如果周期時間少于2個時間單位，就把周期缺省地設(shè)定為2個時間單位。如果使用多段操作，根據(jù)包絡(luò)表的完成調(diào)用中斷程序。 PTO /PWM 控制寄存器 PTO/PWM 控制字節(jié) 狀態(tài)字節(jié) PTO 包絡(luò)由于增量計算錯誤而終止0 = 無錯誤 1 = 終止 PTO 包絡(luò)由于用戶命令而終止0 = 無錯誤1 = 終止 PTO 管線上溢/下溢0 = 無上溢 1 = 上溢/下溢 PTO 空閑 0 = 執(zhí)行中1 = PTO 空閑 控制字節(jié) PTO/PWM 更新周期值 0 = 不更新 1 = 更新周期值 PWM 更新脈沖寬度值 0 = 不更新 1 = 脈沖寬度值 PTO 更新脈沖數(shù) 0 = 不更新 1 = 更新脈沖數(shù) PTO/PWM 時間基準(zhǔn)選擇 0 = 1 祍/時基。由于采用了這樣的子程序調(diào)用，后續(xù)掃描不會再調(diào)用這個子程序從而減少了掃描時間也提供了一個結(jié)構(gòu)優(yōu)化的程序。? 向 SMD72 (雙字)寫入所希望的脈沖計數(shù)。Z軸的運動則通過計時器來控制，當(dāng)X軸和Y軸運動完成后順序開始Z軸的正傳，直到碰到Z軸的限位開關(guān)后停止。計算機(jī)上實現(xiàn)工程的模擬測試和仿真，用戶可以根據(jù)需要直接修改各種仿真參數(shù)，從而大大降低了開發(fā)費和難度。? 建立設(shè)備管理和構(gòu)造實時數(shù)據(jù)庫。 MCGS 實現(xiàn)立體倉庫工程畫面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、實時數(shù)據(jù)庫窗口和運行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行不同的組態(tài)設(shè)計，完成不同的工作，具有不同的特性。（5）將窗口名稱改為：“立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)” ；窗口位置選中“最大化顯示” ，其它不變，單擊“確認(rèn)” 。我們把用數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理的所有數(shù)據(jù)對象的集合稱為實時數(shù)據(jù)庫。不同類型的數(shù)據(jù)對象，屬性不同，用途也不同。 ? 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。 立體倉庫控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造MCGS 中定義的數(shù)據(jù)對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)對象的各個屬性在整個運行過程中都保持有效，系統(tǒng)中的其它部分都能對實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象進(jìn)行操作處理。 通過對 2*2 立體倉庫工作要求的分析，要實現(xiàn)對倉庫控制系統(tǒng)的仿真我們需要以下實時數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)對象。MCGS 設(shè)備目錄的分類方法，為了用戶在眾多的設(shè)備驅(qū)動中方便快速的找到需要的設(shè)備驅(qū)動，MCGS 所有的設(shè)備驅(qū)動都是按合理的分類方法排列的，分類方法如下圖所示： 圖 MCGS 設(shè)備驅(qū)動分類方法 在本次設(shè)計中，要進(jìn)行設(shè)備通信的步驟是：打開“設(shè)備窗口” ，雙擊“設(shè)備窗口” ，選中設(shè)備工具箱，單擊設(shè)備管理，選中本組態(tài)設(shè)計中需要的“通用串口父設(shè)備” 、 “西門子 S7200PPI”，如下圖：畢業(yè)設(shè)計（論文）35 圖 MCGS 中設(shè)備通信的選擇 雙擊“通用串口父設(shè)備”對其設(shè)備屬性進(jìn)行編輯，其中“最小采集周期”為1000ms， “串口端口號”為“0COM1” ， “數(shù)據(jù)校驗方式”為“2偶校驗” ，如下圖，再點擊確認(rèn)：畢業(yè)設(shè)計（論文）36圖 通用串口父設(shè)備的設(shè)置 雙擊“PLC{西門子 S7200PPI}”，對 MCGS 數(shù)據(jù)與 PLC 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行連接，由畢業(yè)設(shè)計（論文）37于本次設(shè)計中需要的輸入口、輸出口較多，為滿足通道要求，需要增加輸入輸出口，具體步驟為：在 PLC{西門子 S7200PPI}中選中“設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性” ，選擇“增加通道” ，根據(jù)本次設(shè)計的需要，增加合適的通道值，點擊確認(rèn)。如下圖所示：畢業(yè)設(shè)計（論文）39圖 PLC 與 MCGS 設(shè)備調(diào)試 監(jiān)視畫面的設(shè)定與動畫的連接由圖形對象搭制而成的圖形畫面是靜止不動的，需要對這些圖形對象進(jìn)行動畫設(shè)計，真實地描述外界對象的狀態(tài)變化，達(dá)到過程實時監(jiān)控的目的。在其表達(dá)式的“？”中選擇需要的實時數(shù)據(jù)庫作為表達(dá)式，并使其與庫位號庫位 1 傳感器建立連接，并添加填充顏色連接。特別要注意的是連接已經(jīng)建立好的所需要的數(shù)據(jù)對象。當(dāng)某些控制和計算任務(wù)通過常規(guī)組態(tài)方法難以實現(xiàn)時，通過使用腳本語言，能夠增強(qiáng)整個系統(tǒng)的靈活性，解決其常規(guī)組態(tài)方法難以解決的問題。可以應(yīng)用在運行策略中，把整個腳本程序作為一個策略功能塊執(zhí)行，也可以在菜單組態(tài)中作為菜單的一個輔助功能運行，更常見的用法是應(yīng)用在動畫界面的事件中。所有的腳本程序都可由這五種語句組成，當(dāng)需要在一個程序行中包含多條語句時，各條語句之間須用“：”分開，程序行也可以是沒有任何語句的空行。如拼寫不正確，檢查程序會提示出錯信息。單擊新增策略行末端的小方塊，腳本程序即被添加到該策略。在運行系統(tǒng)中選擇“畫面\打開”命令，從“打開畫面”窗口選擇“自動化立體車庫”畫面。（2）通過對立體倉庫運行原理的分析，探討了用可編程控制器 PLC 實現(xiàn)立體倉庫控制系統(tǒng)的基本方法，實現(xiàn)了對 2*2 模型的控制，用可編程控制器 PLC 編寫立體倉庫控制系統(tǒng)，實現(xiàn)存取功能。 自動化立體倉庫技術(shù)仍舊處于不斷發(fā)展之中，今后將向兩個方向發(fā)展：一是開發(fā)存儲大型物體，如整臺汽車、大型模具之類的自動化倉庫。今后, 隨著中國企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和數(shù)量的增加, 以及重視與合理利用土地這一稀缺資源的意識不斷增強(qiáng), 具有節(jié)約土地資源優(yōu)勢、提企業(yè)管理水平的自動化立體庫必將得到更廣泛使用。畢業(yè)設(shè)計（論文）48參考文獻(xiàn)[1] 運動控制實例及解析[M].；[2] 應(yīng)用開發(fā)實用子程序[M].北京：人民郵電出版社．20218；[3] S7200 PLC 工程應(yīng)用技術(shù)教程[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2021； [4] 周天沛，代洪．基于 PLC 的自動化立體倉庫控制系統(tǒng)[J]．起重運輸機(jī)械，2021 年 02 期 ； [5] 沈治．基于 S7200 PLC 的堆垛機(jī)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].工礦自動化，10 年03 期；[6] 王偉. 可編程控制器的使用和維護(hù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社， 2021；[7] 尤曉玲，陳宏希，張治軍，段曉燕．PLC 在堆垛機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］ ．蘭州 石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2021 年 01 期；[8] 劉清，韓寶玲，羅慶生等．S7200 可編程控制器在新型智能碼垛機(jī)器人的應(yīng)用研究[J]．制造業(yè)自動化，2021 年 07 期； [7] 陳燕，鄭賓．西門子 PLC 在立體倉庫控制中的應(yīng)用[J]．大眾科技，09 年 04 期； 。 對本人來說參加這個項目拓寬了本人的知識面，拓展了視野和思維。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動化立體車庫將逐漸向完整、人工智能化控制系統(tǒng)發(fā)展。根據(jù)編寫的 PLC 控制程序，通過計算機(jī)與 PLC 之間的串行通信交換信息，用 PLC 來控制“模擬”的立體倉庫。圖 最終畫面畢業(yè)設(shè)計（論文）47總結(jié)本文進(jìn)行了基于 PLC 的立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計與用組態(tài)軟件 MCGS 實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)仿真的設(shè)計，作了以下工作：（1）查閱有關(guān)資料，收集和整理了國內(nèi)外立體倉庫的設(shè)計方案及監(jiān)控管理的研究資料。畢業(yè)設(shè)計（論文）45圖 腳本程序設(shè)計 運行和調(diào)試MCGS工程已經(jīng)初步建立起來，進(jìn)入到運行和調(diào)試階段。本動畫我們對“庫位顯示” 、 “行顯示” “列顯示”進(jìn)行了腳本程序編程。用比較多的是條件語句。這些事件發(fā)生時，就會觸發(fā)一個腳本程序，執(zhí)行腳本程序中的操作。它被封裝在一個功能構(gòu)件里（稱為腳本程序功能構(gòu)件） ，在后臺由獨立的線程來運行和處理，能夠避免由于單個腳本程序的錯誤而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓。雙擊組態(tài)畫面中的啟動指示燈，選中屬性設(shè)置中的“可見度” ，使其與相應(yīng)數(shù)據(jù)對象進(jìn)行連接，在“表達(dá)式非零時”框中選擇對應(yīng)圖符可見，即表達(dá)式=1 時，指示燈可見。圖 數(shù)據(jù)對象填充顏色設(shè)置2）按鈕的開關(guān)的設(shè)置：添加數(shù)據(jù)對象“啟動\停止”設(shè)置基本屬性，并設(shè)置好操作畢業(yè)設(shè)計（論文）40屬性。在系統(tǒng)運行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對象的實時采集值驅(qū)動，從而實現(xiàn)了圖形的動畫效果。如下圖所示： 畢業(yè)設(shè)計（論文）38 圖 5 PLC 與 MCGS 的通道連接 然后單擊“設(shè)備調(diào)試 ”就可以在線調(diào)試了。MCGS 實現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動的基本方法是：在設(shè)備窗口內(nèi)配置不同類型的設(shè)備構(gòu)件，并根據(jù)外部設(shè)備的