【正文】 同決定的。 S7200 硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式，即主機(jī)中包含一定數(shù)量的 I/O 輸入輸出，同時(shí)還可以擴(kuò)展各種功能模塊。 系列 PLC 概述 PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 9 S7200 系列 PLC 是德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的一種超小型 PLC,超小型是指其功能具有大、中型 PLC 的水平，而價(jià)格卻和小型 PLC 的價(jià)格一樣。 上對(duì)準(zhǔn)光電下對(duì)準(zhǔn)光電低位置中間計(jì)數(shù)光電上對(duì)準(zhǔn)光電中間計(jì)數(shù)光電下對(duì)準(zhǔn)光電高位置 圖 碼垛機(jī)垂直方向認(rèn)址傳感器分布圖 PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 8 其認(rèn)址狀態(tài)如表 21 所示： 表 21 認(rèn)址狀態(tài)表 上升 下降 傳感器 存貨高位 取貨低位 存貨高位 取貨低位 A1 ?? 計(jì)數(shù)、減速、定位 ?? 定位、停止 A2 計(jì)數(shù)、減速、定位 定位、停止 定位、停止 計(jì)數(shù)、減速、定位 A3 ?? 計(jì)數(shù)、減速、定位 ?? 碼垛機(jī)速度曲線分析 常見的速度運(yùn)行曲線有三種，分別為三角形與梯形速度曲線、拋物線與直線形速度曲線、正弦形速度曲線。低位為取貨開始伸叉或放貨完畢收叉的位置，高位為放貨開始伸叉或取貨完畢收叉的位置。在立體倉(cāng)庫(kù)巷道通道中的激光測(cè)距范圍 (激光發(fā)射器與反射板之間 )內(nèi)不得有任何物體遮擋激光光線。 （ 4）激光測(cè)距定位：激光測(cè)距定位是近年來(lái)應(yīng)用于碼垛機(jī)準(zhǔn)確定位的新技術(shù)，用激光測(cè)距儀通過(guò)測(cè)量碼垛機(jī)到基準(zhǔn)點(diǎn)的距離和事先存儲(chǔ)的位置數(shù)據(jù)比較來(lái)確定碼垛機(jī)的當(dāng)前位置。每經(jīng)過(guò)一個(gè)貨位，就對(duì)地址編碼進(jìn)行加 1 或減 1，一直移動(dòng)到和預(yù)定位置號(hào)一致時(shí)停止運(yùn)行。這樣每個(gè)貨位就有了獨(dú)立的三維坐標(biāo)地址，碼垛機(jī)自動(dòng)檢測(cè)目前的坐標(biāo)地址，使其能到達(dá)目標(biāo)位置。 監(jiān)控計(jì)算機(jī) S7200 PLC 碼垛機(jī)水平認(rèn)址系統(tǒng) 碼垛機(jī)縱向認(rèn)址系統(tǒng) 碼垛機(jī)縱向變頻系統(tǒng) 碼垛機(jī)水平變頻系統(tǒng) 碼垛機(jī)貨叉控制系統(tǒng) 碼垛機(jī)縱向運(yùn)行機(jī)構(gòu) 碼垛機(jī)水平運(yùn)行機(jī)構(gòu) 碼垛機(jī)貨叉運(yùn)行機(jī)構(gòu) 碼垛機(jī)貨物檢測(cè)系統(tǒng) 碼垛機(jī)限位保護(hù)系統(tǒng) PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 6 碼垛機(jī)速度位置控制的實(shí)現(xiàn)方法如圖 所示，控制系統(tǒng)由 PLC 控制器、調(diào)速系統(tǒng)、編碼器、認(rèn)址片和認(rèn)址器組成，實(shí)現(xiàn)位置和速度的雙閉環(huán)控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如圖 所示。 本系統(tǒng)由上位監(jiān)控級(jí)與直接控制級(jí)組成。 ③ 速度調(diào)整和準(zhǔn)確停車：根據(jù)碼垛機(jī)和目標(biāo)位置的距離， PLC 輸出速度調(diào)整的控制信號(hào)給變頻器，通過(guò)變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在停車之前先把碼垛機(jī)的運(yùn)行速度降低到低速檔，使碼垛機(jī)以低速接近目標(biāo)位置，保證碼垛機(jī)的穩(wěn)定性。 （ 3）在本文設(shè)計(jì)的碼垛機(jī)控制系統(tǒng)中上位機(jī)完成的只是數(shù)據(jù)輸入和傳送，主要的控制任務(wù)是由 PLC 來(lái)完成。手動(dòng)操作主要用于安裝、調(diào)試和排除故障。 主要技術(shù)指標(biāo)和和主要設(shè)計(jì)參數(shù) 碼垛機(jī)運(yùn)行的速度范圍： 水平方向： 2m/min~360m/min； 垂直方向： 2m/min~80/min； 貨叉： 2m/min~60/min （ 2）本文碼垛機(jī)的控制方式有自動(dòng)和手動(dòng)控制。 PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 4 第二章 碼垛機(jī)控制技術(shù)的硬件設(shè)計(jì) 控制技術(shù)要求和系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) （ 1）本系統(tǒng)中碼垛機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)由水平運(yùn)行的行走機(jī)構(gòu)，垂直運(yùn)行的起升機(jī)構(gòu)及取送貨的伸叉機(jī)構(gòu)三部分組成。例如，碼垛機(jī)的運(yùn)行驅(qū)動(dòng)己由 20 世紀(jì)70 年代的子母電動(dòng)機(jī)改為變頻調(diào)速，速度由 5~50m/min 提升至 4~160m/min，國(guó)外小載重量的碼垛機(jī)最高可達(dá) 300m/min；提升驅(qū)動(dòng)己由 20 世紀(jì) 70 年代的雙速電動(dòng)機(jī)改進(jìn)為變頻調(diào)速，速度由 4~16m/min 提升至 0~25m/min；貨叉運(yùn)行也由單速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)改進(jìn)為變頻調(diào)速，速度由 8m/min 提升至 4~35m/min；在碼垛機(jī)自動(dòng)控制方面還采用閉環(huán)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)、 Profibus 總線控制等先進(jìn)技術(shù)。 碼垛機(jī)技術(shù)的研究現(xiàn)狀 按現(xiàn)行機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有軌巷道式碼垛機(jī)分類方式很多，如按支承方式、用途、控制方式、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行軌跡等分類。 1960 年左右在美國(guó)出現(xiàn)了巷道式碼垛機(jī)，隨后巷道式碼垛機(jī)逐漸替代了受重量和跨度限制的橋式碼垛機(jī)。無(wú)論何種類型的碼垛機(jī)，一般都由水平行走機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)及PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 3 貨叉機(jī)構(gòu)、機(jī)架和電氣設(shè)備等基本部分組成。 自動(dòng)化技術(shù)在倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域中的發(fā)展分為五個(gè)階段：人工倉(cāng)儲(chǔ)階段、自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)階段、集成化倉(cāng)儲(chǔ)階段、智能化階段和智能自動(dòng)化階段。 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展 高層貨架倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)以后生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn) （ 1） 層貨架：立體倉(cāng)庫(kù)由于使用了高層貨架存儲(chǔ)貨物，存儲(chǔ)區(qū)可以大幅度的向空間發(fā)展，充分利用了倉(cāng)庫(kù)的空間，提高了空間利用率。輸送系統(tǒng)必須是具有高度的可靠性，在立體倉(cāng)庫(kù)中一般只有一套輸送系統(tǒng)，所以應(yīng)保證輸送系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)上的設(shè)備可靠、耐用、 維修方便，并且還應(yīng)該對(duì)輸送系統(tǒng)設(shè)置手動(dòng)控制做后備。主要的貨架類型有單元式貨架、貫通式貨架與旋轉(zhuǎn)式貨架。目前，立體倉(cāng)庫(kù)最大高度能達(dá)到 40 多米，最大庫(kù)存數(shù)可達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)貨物單位，可以實(shí)現(xiàn)按計(jì)劃入庫(kù)和出庫(kù)的全自動(dòng)化控制，以及無(wú)人操作的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化管理。它是物料搬運(yùn)和倉(cāng)儲(chǔ)科學(xué)中的一門綜合科學(xué)技術(shù)工程。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求進(jìn)行了 PLC、變頻器、電機(jī) 和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選型，并給出了系統(tǒng)的硬件接線圖，然后利用西門子的編程軟件 step7設(shè)計(jì)了碼垛機(jī)控制程序。 本文依據(jù)立體倉(cāng)庫(kù)的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)碼垛機(jī)電氣控制的硬件系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)， 為了提高碼垛機(jī)的性能，本文采用了轉(zhuǎn)速、位置反饋的雙閉環(huán)控制，以滿足系統(tǒng)的調(diào)速要求。 五、 主要技術(shù)指標(biāo)或主要設(shè)計(jì)參數(shù) 堆垛機(jī)運(yùn)行的速度范圍： 水平方向： 2m／ min360m／ min； 垂直方向： 2m／ min80m／ min； 貨叉： 2m／ min60m／ min 六、 設(shè)計(jì)成果要求 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)論文要求字?jǐn)?shù)為 10000— 15000 字，論文格式參照河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院關(guān)于畢業(yè)設(shè)計(jì)論文格式要求； 2．各部分環(huán)節(jié)的工作原理及調(diào)試故障分析及排除方法； 3. 具有必要的保 護(hù)措施； 4. 附有主程序流程圖； I 摘要 在現(xiàn)代的物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用日益廣泛。 作者簽名 : 二〇 一 〇年 九 月 二十 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明 本人完全了解 濱州學(xué)院 關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 Henan Polytechnic Institute 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目 : PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 獨(dú) 創(chuàng) 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。 本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 三、 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 1． 變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) ； 2． 貨叉伸縮 控制 ； 3． PLC控制程序 編寫與調(diào)試； 四、 重點(diǎn)研究問(wèn)題 PLC 控制，確定設(shè)計(jì)方案，完成各功能單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，參數(shù)計(jì)算和元件選擇。本文詳細(xì)闡述了本控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，以及整個(gè)系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)和軟 件設(shè)計(jì) 。貨叉伸叉系統(tǒng)由 S7226PLC 通過(guò)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 SH20403 控制二相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。Retrieval System， AS/RS）。這類倉(cāng)庫(kù)主要通過(guò)高層貨架充分利用空間進(jìn)行存取貨物，所以被成為立體倉(cāng)庫(kù)。貨架在物流及倉(cāng)儲(chǔ)中占有非常重要的地位，目前的貨架具有多種功能，以滿足 機(jī)械化和自動(dòng)化的要求。 （ 2）倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械設(shè)備 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主要搬運(yùn)設(shè)備是巷道式碼（堆）垛機(jī)，其主要用途是在高層貨架的巷道內(nèi)來(lái)回穿梭運(yùn)行，將位于巷道口的貨物存放入貨格中，或者將貨物取出運(yùn)送到巷道口。管理計(jì)算機(jī)是立PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 2 體倉(cāng)庫(kù)的管理中心，承擔(dān)著入 /出庫(kù)管理、盤庫(kù)管理、查詢、打印及顯示、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算分析等功能，包括在線管理和離線管理；中央控制計(jì)算機(jī)是立體倉(cāng)庫(kù)的控制中心，它溝通并協(xié)調(diào)管理計(jì)算機(jī)、碼垛機(jī)、入 /出輸送機(jī)等設(shè)備之 間的聯(lián)系，控制和監(jiān)視著整個(gè)立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)行。 （ 4） 節(jié)約成本：作業(yè)效率的提高勢(shì)必會(huì)降低 貨物儲(chǔ)存的成本費(fèi)用，由此也提高了企業(yè)的現(xiàn)代化物流意識(shí)。 1960 年以后巷道式碼垛機(jī)逐漸代替了橋式碼垛機(jī)，此后碼垛機(jī)的使用范圍和性能有了很大的發(fā)展，尤其是在日本，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展迅速，目前日本的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的擁有 量都位居世界前列。 碼垛機(jī)的概述 碼垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的重要 組成部分，它是整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行部件，存貨時(shí)將貨物從出入貨臺(tái)準(zhǔn)確的存放到貨位里，取貨時(shí)將貨物從貨位中取回到出入貨臺(tái)。 碼垛機(jī)的發(fā)展 初期的立體倉(cāng)庫(kù)使用的碼垛機(jī)以橋式起重機(jī)為基礎(chǔ)，這種碼垛機(jī)是從起重機(jī)的大梁上懸掛一個(gè)門架，利用門架 的上下和旋轉(zhuǎn)來(lái)搬運(yùn)貨物。巷道式碼垛機(jī)的起升速度已經(jīng)可以達(dá)到 90m/min，運(yùn)行速度達(dá)到 240m/min，在有的立體倉(cāng)庫(kù)中采用上、下兩層分別用巷道碼垛機(jī)進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)的方法提高出入庫(kù)能力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的技術(shù)水平和倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械設(shè)備的動(dòng)態(tài)性能也在不斷提高。表明了自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)和碼垛機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)展的必然性 ,改進(jìn)碼垛機(jī)精度和提高其應(yīng)用效率的必要性。由碼垛機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)特點(diǎn)及工作要求可知，能否保證碼垛機(jī)的穩(wěn)定工作，關(guān)鍵在碼垛機(jī)的三維位置移動(dòng)定位的精確性。手 動(dòng)操作時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)給予相應(yīng)的警示信號(hào)，同時(shí)系統(tǒng)將解除大部分的保護(hù)控制。人機(jī)界面應(yīng)具備實(shí)時(shí)顯示設(shè)備運(yùn)行工況，故障及歷史故障查詢等功能。到達(dá)預(yù)定位置后，碼垛機(jī)停車。 ⑥ PLC 還有工作故障報(bào)警功能。碼垛機(jī)采用西門子公司的 S7200 型 PLC 控制，與變頻器結(jié)合對(duì)碼垛機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。另外為了提高存取效率和保證碼垛機(jī)的穩(wěn)定性，必須對(duì)碼 垛機(jī)三個(gè)機(jī)構(gòu)的速度進(jìn)行合理有效的控制，其中速度位置檢測(cè)是碼垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。為此，貨架上的每個(gè)貨位必須具有碼垛機(jī)能識(shí)別的編碼，所以將貨架兩側(cè)編成 X X2，沿碼垛機(jī)運(yùn)行方向?qū)⒇浖芫帪?0~Y 列，垂直方向編為 0~Z 層。 （ 2）相對(duì)認(rèn)址：相對(duì)認(rèn)址時(shí)每個(gè)貨位的認(rèn)址片結(jié)構(gòu)相同。碼垛機(jī)的從動(dòng)輪上配有同軸旋轉(zhuǎn)編碼器，從動(dòng)輪與軌道近似純滾動(dòng)，因此通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)換，可以得到碼垛機(jī)的相對(duì)運(yùn)行位置。激光測(cè)距傳感器安裝在碼垛機(jī)上，目標(biāo)放射板安裝在巷道末端。 （ 2）縱向認(rèn)址系統(tǒng) 碼垛機(jī)縱向方向的層定位采用光電開關(guān)和認(rèn)址片組合定位，即在碼垛機(jī)的上下安裝兩個(gè)光電開關(guān)，在每層的貨位上安裝認(rèn)址片。存貨開始或取貨結(jié)束時(shí)，升降臺(tái)貨叉停在高位置，下面兩個(gè)光電開關(guān)處于認(rèn)址片內(nèi)；取貨開始或存貨結(jié)束時(shí)，貨叉停在