【正文】 用戶可以利用繪圖工具繪制能夠模擬現(xiàn)場(chǎng)的圖形界面。 圖 堆垛機(jī)監(jiān)控畫(huà)面 定義 I/O 設(shè)備 組態(tài)王把那些需要與監(jiān)控系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的程序或設(shè)備都作為外部設(shè)備。 選擇開(kāi)發(fā)系統(tǒng)左側(cè)大綱中的“設(shè)備 /COM1”，雙擊開(kāi)發(fā)系統(tǒng)右側(cè)窗口的“新建”圖標(biāo)，彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂?duì)話框，選取“仿真 PLC”下的“串行”項(xiàng)，進(jìn)行下一步，為外部設(shè)備輸入名稱： PLC，繼續(xù)下一步，選取連接串行接口，設(shè)為 COM1，繼續(xù)下一步，在彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂?duì)話框中填寫(xiě)設(shè)備地址，假設(shè)為 0，單擊“下一步”，彈出“通訊參數(shù)”。操作者根據(jù)屏幕上顯示的動(dòng)態(tài)畫(huà)面來(lái)掌握工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況，用計(jì)算機(jī)發(fā)布指令控制生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。數(shù)據(jù)庫(kù)中變量的集合稱作“數(shù)據(jù)詞典”，用戶可使用的所有的數(shù)據(jù)變量都存儲(chǔ)在 數(shù)據(jù)詞典中 ??15 。組態(tài)王提供了 21 中動(dòng)畫(huà)連接方式。單擊“確認(rèn)”，及“確定”回到開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。 運(yùn)行和調(diào)試 . 在堆垛機(jī)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，就可以進(jìn)入運(yùn)行和調(diào)試階段。 通過(guò)組態(tài)軟件組態(tài)王 設(shè)計(jì)模擬兩排四層三列的堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)，構(gòu)建數(shù)據(jù)詞典，并編寫(xiě)好組態(tài)界面的動(dòng)作程序。然后通過(guò)計(jì)算機(jī)，進(jìn)行 PLC 程序與組態(tài)界面的聯(lián)機(jī)、調(diào)試和運(yùn)行，完成本次設(shè)計(jì)。 (2)分析了堆垛機(jī)的需完成的工作要求，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的硬件部分：堆垛機(jī)的主電路、控制電路、變頻器與電動(dòng)機(jī)的連線電路。而且，隨著控制技術(shù)的發(fā)展，其效率也得到了很大的提高。 立體倉(cāng)庫(kù)巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 參 考 文 獻(xiàn) [1] 徐正林，劉昌祺 .自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè) .北京：中國(guó)物資出版社， 2020. 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Proceedings of the 2020 Winter Simulation Conference: 17271737. 上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 附錄 A 堆垛機(jī) PLC 程序 主程序 程序段 1 LD First_Scan_On MOVW +0, VW100 MOVW +0, VW101 MOVW +0, VW102 MOVW 0, VW103 程序段 2 LD Always_On LPS A = LPP AN = 程序段 3 LD Always_On LPS A AN AN CALL SBR_0 LPP A AN AN CALL SBR_1 程序段 4 LD R , 1 R , 1 R , 1 R , 1 R , 1 R , 1 END 手動(dòng)運(yùn)行 程序段 1 LD AN LPS LD O ALD AN AN AN C1 = LRD LD O ALD AN AN AN = LPP A AN AN AN = 程序段 2 LD Always_On LD O ALD LPS LD O ALD AN = LPP LD O ALD AN = 程序段 3 LD LPS LD O ALD AN = LPP LD O ALD AN = 程序段 4 LD 立體倉(cāng)庫(kù)巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 AN AN LD O ALD LPS LD A O O ALD = LRD AW= VW100, 1 AN C1 = LRD AW= VW100, 2 LPS AN C2 = LPP A C2 AN C3 = LPP AW= VW100, 3 LPS AN C4 = LRD A C5 AN C5 = LPP A C5 AN C6 = 程序段 5 LDW= VW100, 1 A AN AN LD T37 CTU C1, 2 。本文設(shè)計(jì)的基本要求是能夠通過(guò)PLC 控制實(shí)現(xiàn)巷道堆垛機(jī)的取貨功能，在設(shè)計(jì)過(guò)程中查閱了很多資料，在查閱過(guò)程中學(xué)到了很多知識(shí)，所以這次設(shè)計(jì)對(duì)提高本科生的思考與實(shí) 踐能力非常有幫助。 (4)利用西門(mén)子公司的 Step7 Smart軟件編寫(xiě)了 PLC程序；采用組態(tài)軟件組態(tài)王 設(shè)計(jì)了立體倉(cāng)庫(kù)的監(jiān)控畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)堆垛機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、貨架貨位的使用情況、入庫(kù)和出庫(kù)操作等信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 圖 上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 結(jié) 論 本文通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成、速度控制、認(rèn)址方式及監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行 了重點(diǎn)研究。俯視的場(chǎng)景可以較為清晰的展現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)中行和列的布局。單擊“畫(huà)面 /打開(kāi)”命令，從“打開(kāi)畫(huà)面”窗口中選擇“ Test”畫(huà)面。 立體倉(cāng)庫(kù)巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 命令語(yǔ)言利用 C語(yǔ)言編寫(xiě)。 單擊“命令語(yǔ)言 ...”按鈕，彈出畫(huà)面命令語(yǔ)言對(duì)話框，如圖 所示。 單擊“變量名”輸入變量名，在“變量類型”中選擇變量類型，在“連接設(shè)備”中 選擇先前定義好的 I/O 設(shè)備： PLC；定義“寄存器”，定義“數(shù)據(jù)類型”。在 畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng) 運(yùn)行時(shí)，它包含所有數(shù)據(jù)變量的當(dāng)前值。如圖 所示。完成外部設(shè)備的定義后，組態(tài)王即可使用輸入 /輸出變量和下位機(jī)交換數(shù)據(jù)。 第二步：在組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中從“工具箱”中選擇工具進(jìn)行立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì)。如圖 所示。彈出對(duì)話框：“新建工程向?qū)е?。本文中組態(tài)王 主要解決人機(jī)圖形界面的問(wèn)題。 立體倉(cāng)庫(kù)巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 5 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 組態(tài)王 介紹 “組態(tài)”這一概念，是伴隨這集散型控制系統(tǒng)的出現(xiàn)而被人們所熟知的。所以，程序中必須要能夠?qū)⑦@ 3種不同的運(yùn)動(dòng)區(qū)分開(kāi)來(lái)。貨臺(tái)到達(dá)預(yù)定位置后，計(jì)時(shí)并微降，計(jì)時(shí)到，貨臺(tái)縮回，堆垛機(jī)返回 初始位置，入庫(kù)操作完成。此時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，貨臺(tái)微升，計(jì)時(shí)到，貨臺(tái)縮回，碰到中叉限位開(kāi)關(guān) 停止。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中碰到左叉限位、中叉限位和右叉限位的霍爾開(kāi)關(guān)時(shí)，叉伸報(bào)站裝置動(dòng)作。到達(dá)指定地點(diǎn)松開(kāi)按鈕或者到運(yùn)行極限超過(guò)限位開(kāi)關(guān) LB LB2，堆垛機(jī)行走抱閘裝置啟動(dòng)，堆垛機(jī)到位停準(zhǔn)。 圖 、取貨程序流程圖 堆垛機(jī) 手動(dòng)運(yùn)行 在手動(dòng)工作方式下，按下手動(dòng)控制按鈕，處于手動(dòng)工作狀態(tài)的貨臺(tái)將執(zhí)行按鈕控制 的動(dòng)作，直到運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)或按鈕抬起。如果源層小于當(dāng)前層 ,則 PLC程序中相應(yīng)計(jì)數(shù)器減數(shù)計(jì)算，堆垛機(jī)做下降運(yùn)動(dòng)；反之 ,如果源層大于當(dāng)前層 ,則 PLC程序中相應(yīng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器加數(shù)計(jì)算，堆垛機(jī)做上升運(yùn)動(dòng) ,直到當(dāng)前層等于源層 ,堆垛機(jī)不再驚醒垂 直升降運(yùn)動(dòng)。如果當(dāng)源列小于當(dāng)前列 ,則 PLC 程序中相應(yīng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器加數(shù)計(jì)算，堆垛機(jī)向后運(yùn)動(dòng)；反之 ,如果源列大于當(dāng)前列 ,則 PLC 程序中相應(yīng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器減數(shù)計(jì)算，堆垛機(jī)向前運(yùn)動(dòng) ,直到當(dāng)前列等源列 ,堆垛機(jī)不再做水平運(yùn)動(dòng)。出、入庫(kù)的工作過(guò)程包含三個(gè)運(yùn)動(dòng)。網(wǎng)絡(luò) 4對(duì)程序中置 1 的中間繼電器進(jìn)行復(fù)位，并結(jié)束程序。輸入、輸出點(diǎn)分配如表 。自動(dòng)控制時(shí) ,作業(yè)任務(wù)信息由上位機(jī)提供。 (2) 貨叉電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)機(jī)由入庫(kù)和出庫(kù)指令決定貨叉伸出 ,執(zhí)行存、取操作后 ,貨叉縮回。 圖 上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 立體倉(cāng)庫(kù)巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 4 控制系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì) 基于 S7 200 PLC 的 堆垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)是在 Step7MicroWIN SMART 軟件下開(kāi)發(fā)的 ,主要有主程序、自動(dòng)運(yùn)行程序、手動(dòng)運(yùn)行程序。 完成以上六部，則一張完整的繼電器控制原理圖設(shè)計(jì)完畢。 三、 根據(jù)狀態(tài)表，確定中間記憶元件的開(kāi)關(guān)邊界線，設(shè)計(jì)中間記憶元件。 邏輯設(shè)計(jì)法 邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具來(lái)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，即根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)要求及工藝要求，將執(zhí)行元件需要的工作信號(hào)以及主令電器的接通與斷開(kāi)狀態(tài)看成邏輯變量，并根據(jù)控制要求將它們之間的關(guān)系用邏輯函數(shù)關(guān)系式來(lái)表達(dá)，然后再運(yùn)用邏輯函數(shù)基本公式和運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行簡(jiǎn)化，使之成為需要的與 或關(guān)系式，根據(jù)最簡(jiǎn)式畫(huà)出相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)圖，最后再作進(jìn)一步的檢查和完善，即能獲得需要的控制線路。 三、 輔 助電路設(shè)計(jì)。 上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的基本步驟： 一、 主電路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，要隨時(shí)增減元器件和改變觸點(diǎn)的組合方式，以滿足拖動(dòng)系統(tǒng)的工作條件和控制要求，經(jīng)過(guò)反復(fù)修改得到理想的控制線路。但對(duì)于比較復(fù)雜的自動(dòng)控制線路，例如專用的數(shù)控生產(chǎn)機(jī)械或者采用微機(jī)或電子控制的專用檢測(cè)與控制系統(tǒng)，要求有程序預(yù)選、刀具調(diào)整與補(bǔ)償和一定的加工精度、生產(chǎn)效率、自動(dòng)顯示、各種保護(hù)、故障診斷、報(bào)警、打印記錄等，就必須按述過(guò)程一步一步進(jìn)行設(shè)計(jì)。 3)繪制總原理圖。 立體倉(cāng)庫(kù)巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 堆垛機(jī)控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)包括主電路、控制電路、行走叉伸變頻器和升降變頻器的接線電路的設(shè)計(jì)。 堆垛機(jī)的配套傳感器系統(tǒng) 為了保障整個(gè)倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化運(yùn)行 ,該堆垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)多處采用了傳感技術(shù) : (1) 貨物進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)時(shí)，采用普通光電傳感器檢測(cè)有無(wú)物體 ,有貨物發(fā)出堆垛機(jī)啟動(dòng)信號(hào)。 （ 7）根據(jù)堆垛機(jī)的速度和位置控制要求，需要安裝 8個(gè)光電傳感器和 7個(gè)限位開(kāi)關(guān)。因?yàn)樵诙讯鈾C(jī)存取貨物的過(guò)程中 ,運(yùn)行系統(tǒng)和貨叉系統(tǒng)是按照先后順序動(dòng)作的 ,為減少開(kāi)支 ,運(yùn)行電動(dòng)機(jī)和貨叉電動(dòng)機(jī)使用同一臺(tái)變頻器并聯(lián)運(yùn)行 ,運(yùn)行電動(dòng)機(jī)按照大慣性負(fù)載啟動(dòng)的情況考慮。 （ 2） 2個(gè)指示燈 :1 個(gè)用于通電指示， 1 個(gè)用作警示燈。在控制系統(tǒng)中，常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有短路、過(guò)流、過(guò)載、過(guò)壓、失壓、弱磁、上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 超速、極限等。 3)保證控制線路工作的可靠性。在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)之前，首先要清楚控制系統(tǒng)的工作要求，對(duì)要使用的機(jī)械設(shè)備的工作性能，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際工作情況有充分的了解。變頻器作為功率的變換部件，可提供可控的高性能變壓變頻的交流電源。能夠單機(jī)動(dòng)作，也可以輸入 /輸出擴(kuò)展。為了能較好地滿足自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中堆垛機(jī)高速運(yùn)上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 行、平穩(wěn)換速、低速停準(zhǔn)地調(diào)速控制要求，本文采用半閉環(huán)控制方式 ,如圖 所示。在距離目標(biāo)位置較遠(yuǎn)時(shí)，為提高工作效率采用高速運(yùn)行；在距離較近時(shí)，降低速度達(dá)到完全運(yùn)行準(zhǔn)確認(rèn)址的