【正文】 用戶可以利用繪圖工具繪制能夠模擬現(xiàn)場的圖形界面。 圖 堆垛機(jī)監(jiān)控畫面 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。 選擇開發(fā)系統(tǒng)左側(cè)大綱中的“設(shè)備 /COM1”，雙擊開發(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υ捒颍x取“仿真 PLC”下的“串行”項，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υ捒蛑刑顚懺O(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)屏幕上顯示的動態(tài)畫面來掌握工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)情況，用計算機(jī)發(fā)布指令控制生產(chǎn)現(xiàn)場。數(shù)據(jù)庫中變量的集合稱作“數(shù)據(jù)詞典”，用戶可使用的所有的數(shù)據(jù)變量都存儲在 數(shù)據(jù)詞典中 ??15 。組態(tài)王提供了 21 中動畫連接方式。單擊“確認(rèn)”，及“確定”回到開發(fā)系統(tǒng)。 運行和調(diào)試 . 在堆垛機(jī)運行監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計完成后，就可以進(jìn)入運行和調(diào)試階段。 通過組態(tài)軟件組態(tài)王 設(shè)計模擬兩排四層三列的堆垛機(jī)的運動現(xiàn)場，構(gòu)建數(shù)據(jù)詞典，并編寫好組態(tài)界面的動作程序。然后通過計算機(jī)，進(jìn)行 PLC 程序與組態(tài)界面的聯(lián)機(jī)、調(diào)試和運行，完成本次設(shè)計。 (2)分析了堆垛機(jī)的需完成的工作要求，設(shè)計了控制系統(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。 立體倉庫巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計 28 參 考 文 獻(xiàn) [1] 徐正林，劉昌祺 .自動化立體倉庫實用設(shè)計手冊 .北京：中國物資出版社， 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（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 手動運行 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 立體倉庫巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計 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)計的基本要求是能夠通過PLC 控制實現(xiàn)巷道堆垛機(jī)的取貨功能，在設(shè)計過程中查閱了很多資料，在查閱過程中學(xué)到了很多知識，所以這次設(shè)計對提高本科生的思考與實 踐能力非常有幫助。 (4)利用西門子公司的 Step7 Smart軟件編寫了 PLC程序；采用組態(tài)軟件組態(tài)王 設(shè)計了立體倉庫的監(jiān)控畫面，實現(xiàn)了對堆垛機(jī)的運行狀態(tài)、貨架貨位的使用情況、入庫和出庫操作等信息的實時監(jiān)控。 圖 上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 結(jié) 論 本文通過分析國內(nèi)外立體倉庫堆垛機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，對堆垛機(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)計進(jìn)行 了重點研究。俯視的場景可以較為清晰的展現(xiàn)立體倉庫中行和列的布局。單擊“畫面 /打開”命令，從“打開畫面”窗口中選擇“ Test”畫面。 立體倉庫巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計 26 命令語言利用 C語言編寫。 單擊“命令語言 ...”按鈕，彈出畫面命令語言對話框，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 畫面運行系統(tǒng) 運行時，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)王開發(fā)系統(tǒng)中從“工具箱”中選擇工具進(jìn)行立體倉庫堆垛機(jī)監(jiān)控畫面設(shè)計。如圖 所示。彈出對話框：“新建工程向?qū)е?。本文中組態(tài)王 主要解決人機(jī)圖形界面的問題。 立體倉庫巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計 22 5 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 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種不同的運動區(qū)分開來。貨臺到達(dá)預(yù)定位置后，計時并微降，計時到，貨臺縮回，堆垛機(jī)返回 初始位置，入庫操作完成。此時開始計時，貨臺微升，計時到，貨臺縮回，碰到中叉限位開關(guān) 停止。運動過程中碰到左叉限位、中叉限位和右叉限位的霍爾開關(guān)時，叉伸報站裝置動作。到達(dá)指定地點松開按鈕或者到運行極限超過限位開關(guān) LB LB2，堆垛機(jī)行走抱閘裝置啟動，堆垛機(jī)到位停準(zhǔn)。 圖 、取貨程序流程圖 堆垛機(jī) 手動運行 在手動工作方式下，按下手動控制按鈕，處于手動工作狀態(tài)的貨臺將執(zhí)行按鈕控制 的動作，直到運動終點或按鈕抬起。如果源層小于當(dāng)前層 ,則 PLC程序中相應(yīng)計數(shù)器減數(shù)計算，堆垛機(jī)做下降運動；反之 ,如果源層大于當(dāng)前層 ,則 PLC程序中相應(yīng)計數(shù)器計數(shù)器加數(shù)計算，堆垛機(jī)做上升運動 ,直到當(dāng)前層等于源層 ,堆垛機(jī)不再驚醒垂 直升降運動。如果當(dāng)源列小于當(dāng)前列 ,則 PLC 程序中相應(yīng)計數(shù)器計數(shù)器加數(shù)計算，堆垛機(jī)向后運動；反之 ,如果源列大于當(dāng)前列 ,則 PLC 程序中相應(yīng)計數(shù)器計數(shù)器減數(shù)計算，堆垛機(jī)向前運動 ,直到當(dāng)前列等源列 ,堆垛機(jī)不再做水平運動。出、入庫的工作過程包含三個運動。網(wǎng)絡(luò) 4對程序中置 1 的中間繼電器進(jìn)行復(fù)位，并結(jié)束程序。輸入、輸出點分配如表 。自動控制時 ,作業(yè)任務(wù)信息由上位機(jī)提供。 (2) 貨叉電動機(jī)起動時機(jī)由入庫和出庫指令決定貨叉伸出 ,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（論文） 15 圖 立體倉庫巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計 16 4 控制系統(tǒng)軟件部分設(shè)計 基于 S7 200 PLC 的 堆垛機(jī)自動控制系統(tǒng)是在 Step7MicroWIN SMART 軟件下開發(fā)的 ,主要有主程序、自動運行程序、手動運行程序。 完成以上六部，則一張完整的繼電器控制原理圖設(shè)計完畢。 三、 根據(jù)狀態(tài)表，確定中間記憶元件的開關(guān)邊界線，設(shè)計中間記憶元件。 邏輯設(shè)計法 邏輯設(shè)計法是利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具來進(jìn)行電路設(shè)計，即根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的拖動要求及工藝要求，將執(zhí)行元件需要的工作信號以及主令電器的接通與斷開狀態(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)系式來表達(dá)，然后再運用邏輯函數(shù)基本公式和運算規(guī)律進(jìn)行簡化，使之成為需要的與 或關(guān)系式，根據(jù)最簡式畫出相應(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。 上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 經(jīng)驗設(shè)計法的基本步驟： 一、 主電路設(shè)計。設(shè)計過程中，要隨時增減元器件和改變觸點的組合方式，以滿足拖動系統(tǒng)的工作條件和控制要求，經(jīng)過反復(fù)修改得到理想的控制線路。但對于比較復(fù)雜的自動控制線路，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與控制系統(tǒng)，要求有程序預(yù)選、刀具調(diào)整與補償和一定的加工精度、生產(chǎn)效率、自動顯示、各種保護(hù)、故障診斷、報警、打印記錄等，就必須按述過程一步一步進(jìn)行設(shè)計。 3)繪制總原理圖。 立體倉庫巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計 12 系統(tǒng)電路設(shè)計 堆垛機(jī)控制系統(tǒng)電路設(shè)計包括主電路、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。 堆垛機(jī)的配套傳感器系統(tǒng) 為了保障整個倉庫自動化運行 ,該堆垛機(jī)自動控制系統(tǒng)多處采用了傳感技術(shù) : (1) 貨物進(jìn)入倉庫時，采用普通光電傳感器檢測有無物體 ,有貨物發(fā)出堆垛機(jī)啟動信號。 （ 7）根據(jù)堆垛機(jī)的速度和位置控制要求，需要安裝 8個光電傳感器和 7個限位開關(guān)。因為在堆垛機(jī)存取貨物的過程中 ,運行系統(tǒng)和貨叉系統(tǒng)是按照先后順序動作的 ,為減少開支 ,運行電動機(jī)和貨叉電動機(jī)使用同一臺變頻器并聯(lián)運行 ,運行電動機(jī)按照大慣性負(fù)載啟動的情況考慮。 （ 2） 2個指示燈 :1 個用于通電指示， 1 個用作警示燈。在控制系統(tǒng)中，常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有短路、過流、過載、過壓、失壓、弱磁、上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 超速、極限等。 3)保證控制線路工作的可靠性。在設(shè)計控制系統(tǒng)之前，首先要清楚控制系統(tǒng)的工作要求，對要使用的機(jī)械設(shè)備的工作性能，結(jié)構(gòu)特點和實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)動作，也可以輸入 /輸出擴(kuò)展。為了能較好地滿足自動化倉庫中堆垛機(jī)高速運上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計（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，為提高工作效率采用高速運行；在距離較近時，降低速度達(dá)到完全運行準(zhǔn)確認(rèn)址的