【正文】 另外加入兩個(gè)EM235模擬量輸入/輸出模塊是為控制水平和垂直運(yùn)行的交流電機(jī)。⑥ 數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)：CPU226具有24輸入/16輸出，輸出點(diǎn)為24V直流雙向偶看光電耦合輸入電路，輸出有繼電器和直流兩種類型，可擴(kuò)展模塊為7個(gè)。② 高速脈沖輸出：具有2路高速脈沖輸出端，輸出脈沖頻率可達(dá)20KHZ，用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。③ CPU 224：它在CPU 222的基礎(chǔ)上使主機(jī)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)增為24點(diǎn)，最大可擴(kuò)展為168點(diǎn)數(shù)字量或者35點(diǎn)模擬量的輸入和輸出；存儲(chǔ)量也進(jìn)一步增加，還增加了一些數(shù)學(xué)指令和高數(shù)計(jì)數(shù)器的數(shù)量，具有較強(qiáng)的控制能力。① CPU 221：CPU 221具有6輸入/4輸出，共計(jì)10個(gè)點(diǎn)的I/O，無擴(kuò)展能力，有6KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。輸入部分則輸出控制信號(hào)，控制工業(yè)過程中的設(shè)備。（4）相關(guān)設(shè)備：相關(guān)設(shè)備是為了充分和方便的利用SIMATIC S7200系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開發(fā)和使用的一些設(shè)備，主要有編程設(shè)備、人際操作界面和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。特包括CPU、存儲(chǔ)器、基本輸入輸出點(diǎn)和電源等，使PLC的主要部分。特別是S7200CPU22*系列PLC(它是21*系列的替代產(chǎn)品），由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，可以很容易的組成PLC網(wǎng)絡(luò)。 S7200系列PLC概述S7200系列PLC是德國西門子公司生產(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。 堆垛機(jī)垂直方向認(rèn)址傳感器分布圖： 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 …… 堆垛機(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。在立體倉庫巷道通道中的激光測距范圍(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）激光測距定位：激光測距定位是近年來應(yīng)用于堆垛機(jī)準(zhǔn)確定位的新技術(shù)，用激光測距儀通過測量堆垛機(jī)到基準(zhǔn)點(diǎn)的距離和事先存儲(chǔ)的位置數(shù)據(jù)比較來確定堆垛機(jī)的當(dāng)前位置。每經(jīng)過一個(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，堆垛機(jī)自動(dòng)檢測目前的坐標(biāo)地址，使其能到達(dá)目標(biāo)位置。，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。堆垛機(jī)采用西門子公司的S7200型PLC控制，與變頻器結(jié)合對(duì)堆垛機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。⑥ PLC還有工作故障報(bào)警功能。到達(dá)預(yù)定位置后，堆垛機(jī)停車。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。同時(shí)系統(tǒng)將解除大部分的保護(hù)控制。主要技術(shù)指標(biāo)和和主要設(shè)計(jì)參數(shù)堆垛機(jī)運(yùn)行的速度范圍：水平方向：2m/min~360m/min；垂直方向：2m/min~80/min；貨叉：2m/min~60/min（2）本文堆垛機(jī)的控制方式有自動(dòng)和手動(dòng)控制。第3章 堆垛機(jī)控制系統(tǒng)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)中堆垛機(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。體現(xiàn)堆垛機(jī)動(dòng)態(tài)性能優(yōu)劣的指標(biāo)主要有：運(yùn)行速度、提升速度、貨叉速度、平穩(wěn)性、認(rèn)址精度等。目前的堆垛機(jī)技術(shù)取得了重大的發(fā)展，控制技術(shù)、定位精度、運(yùn)行速度都得到了很大程度的提高。盡管各廠家各有獨(dú)創(chuàng)，結(jié)構(gòu)形式有些差異，但可以說大同小異，所有的堆垛機(jī)都不外乎由機(jī)架、載貨臺(tái)、伸縮貨叉、軌道和控制系統(tǒng)等部分組成。我國對(duì)自動(dòng)化立體倉庫及其物料搬運(yùn)設(shè)備的研制并不晚，1963年研制成第一臺(tái)橋式堆垛起重機(jī)(機(jī)械部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所)，1973年開始研制我國第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉庫(高巧米，機(jī)械部起重所負(fù)責(zé))，該庫1980年投入運(yùn)行。1950年美國首先產(chǎn)生手動(dòng)控制的橋式堆垛機(jī)起重機(jī)，與此同時(shí)提出了高層貨架的概念，被認(rèn)為是自動(dòng)化倉庫的雛形。（3） 計(jì)算機(jī)控制與管理：計(jì)算機(jī)能夠準(zhǔn)確無誤的對(duì)倉庫的各種信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，不僅降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還減少了貨單處理和信息處理過程中的差錯(cuò)，從而提高了倉庫的管理水平。（3）控制及管理設(shè)施 控制管理系統(tǒng)采用分布式控制，即由管理計(jì)算機(jī)、中央控制計(jì)算機(jī)和直接控制堆垛機(jī)、入/出庫輸送機(jī)等現(xiàn)場設(shè)備的控制器組成控制系統(tǒng)。貨箱和托盤的基本功能是盛放小件物料，同時(shí)還應(yīng)便于運(yùn)輸車和堆垛機(jī)的插取和存放。（1）貨架 倉儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展由平面轉(zhuǎn)向高層立體化以后，高層貨架為倉庫的主體和標(biāo)志，貨架越高，存儲(chǔ)量越大。 自動(dòng)化立體倉庫的組成立體倉庫是指：采用高層貨架儲(chǔ)存貨物，用起重、裝卸、運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備進(jìn)行貨物出庫和入庫作業(yè)的倉庫。自動(dòng)化立體倉庫又稱為自動(dòng)存儲(chǔ)/檢索系統(tǒng)（Automated Storage amp。貨叉：2m/min～60m/min。由堆垛機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)特點(diǎn)及工作要求可知，能否保證堆垛機(jī)的穩(wěn)定作。隨著PLC技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，自動(dòng)化立體倉庫的實(shí)時(shí)性和可靠性會(huì)越來越高，其控制也會(huì)越來越完善。在精度不是需要特別高的場合就可以使用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)可以發(fā)揮其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高和成本低的特點(diǎn)。采用PLC作為實(shí)時(shí)控制裝置已成為當(dāng)前各先進(jìn)工業(yè)國家一致的發(fā)展方向。80年代中期起，我國先后在無錫，湖北和大連等地出現(xiàn)多座利用微機(jī)控制巷道堆垛機(jī)的自動(dòng)化倉庫。它以高層貨架為主要標(biāo)志，配以成套的先進(jìn)搬運(yùn)設(shè)備，以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為主要手段，由此組成高頻率、大容量的科學(xué)存儲(chǔ)，以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)、物資交流和倉儲(chǔ)的需求。在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中，自動(dòng)化立體倉庫是一個(gè)重要的組成部分，它是一種新型的倉儲(chǔ)技術(shù)。在現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（CIMS Contemporary Integrated Manufacturing Systems）中，對(duì)原材料、設(shè)備及半成品的存儲(chǔ)運(yùn)輸占產(chǎn)品整個(gè)生產(chǎn)周期的大部分時(shí)間，對(duì)自動(dòng)化立體倉庫相關(guān)技術(shù)的研究，將會(huì)極大地提高CIMS系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平。s hardware and the design of the software.Based on the parameter related to the automated storage, this paper presented the hardware system of stacker electrical control. Speed of the stacker was the basic. In order to improve the performance of the stacker, the system adopts the speed, position, double feedback control. The horizontal recognize addresses of system using laser rangefinder sensor positioning, and vertical recognition using photoelectric switches and address piece bination addressing. Speedadjusted system by S7200PLC and its extension module EM235 through transducer MM440 control ac motor. Goods fork system is by S7200PLC binary system through stepping motor driver SH 20403 control twophase hybrid stepping motor. According to the requirements of the control system, this paper pleted the selection of PLC，frequency converter, the motor and its controller. And presents the system hardware hookup. Then use the software of Siemens step7 designs the stacker control procedures.Key Words: Automated Storage and Retrieval System，Stacker，PLC目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 本課題設(shè)計(jì)的背景和意義 1 1 3第2章 系統(tǒng)控制方案的確定 4 自動(dòng)化立體倉庫的概述 4 自動(dòng)化立體倉庫的組成 4 自動(dòng)化立體倉庫的優(yōu)點(diǎn) 5 自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展 6 堆垛機(jī)概述 6 堆垛機(jī)的發(fā)展 7 堆垛機(jī)技術(shù)的研究現(xiàn)狀 7第3章 堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 9 控制技術(shù)要求和系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 9 堆垛機(jī)位置控制 10 定位控制 11 認(rèn)址檢測方式 12 認(rèn)址方式確認(rèn) 13 堆垛機(jī)速度曲線分析 15 PLC及資源配置 15 S7200系列PLC概述 15 CPU型號(hào)選擇 16 PLC模塊選型 18 堆垛機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 變頻器的選型 19 水平方向變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 垂直方向變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 堆垛機(jī)貨叉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 安全檢測傳感器的應(yīng)用 27 元器件的選型 27 通信方案的確定 28 輸入輸出點(diǎn)分配 29 本章小節(jié) 31第4章 堆垛機(jī)控制程序設(shè)計(jì) 32 堆垛機(jī)自檢和復(fù)位/歸位程序 33 堆垛機(jī)自檢程序 33 堆垛機(jī)復(fù)位/歸位程序 34 自動(dòng)方式下的堆垛機(jī)運(yùn)行控制 34 列向運(yùn)行PLC程序?qū)崿F(xiàn) 35 行向運(yùn)行PLC程序?qū)崿F(xiàn) 37 貨叉伸縮控制PLC程序?qū)崿F(xiàn) 39 手動(dòng)方式下的堆垛機(jī)運(yùn)行控制 42 本章小節(jié) 44總結(jié) 45參考文獻(xiàn) 46致 謝 48第1章 緒論 本課題設(shè)計(jì)的背景和意義自動(dòng)化立體倉庫是物流中的重要組成部分，它是在不直接進(jìn)行人工干預(yù)的情況下自動(dòng)地存儲(chǔ)和取出物流的系統(tǒng)。變頻調(diào)速系統(tǒng)由S7200PLC及其擴(kuò)展模塊EM235通過變頻器MM440控制交流電動(dòng)機(jī)，采用光電編碼器反饋轉(zhuǎn)速信號(hào)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。本文基于現(xiàn)代物流技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展要求，介紹自動(dòng)化立體倉庫的應(yīng)用及其功能和作用，結(jié)合現(xiàn)代科技的發(fā)展，著重研究自動(dòng)化立體倉庫堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的控制技術(shù)。而堆垛機(jī)是立體倉庫的關(guān)鍵組成部分，堆垛機(jī)性能的優(yōu)劣對(duì)整個(gè)立體倉庫的運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用，所以設(shè)計(jì)與開發(fā)自動(dòng)化程度較高的堆垛機(jī)控制系統(tǒng)成為當(dāng)前立體倉庫的發(fā)展趨勢，開展與此有關(guān)的研究具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。系統(tǒng)的水平認(rèn)址采用激光測距傳感器定位，垂直認(rèn)址采用光電開關(guān)和認(rèn)址片組合定位。關(guān)鍵詞 自動(dòng)化立體倉庫， 堆垛機(jī)， PLCStacker control system design based on PLCAbstractIn modern logistics warehousing systems, automated storage is increasingly widespread. And stackers are the key equipments, performance of the stacker plays an important role. This paper introduces application and performance of automated Highrise Warehouse basing on application and development requirement of modern logistics techniques. And puts emphasis on the researching of control techniques in automated Highrise Warehouse stacker bining modern science and techniques. This paper elaborated on the design of the system of control, as well as the implementation of the system39。自動(dòng)化立體倉庫用于存儲(chǔ)配件、半成品、產(chǎn)品、工具、夾具和模具等。對(duì)其控制系統(tǒng)的研究具有廣泛的應(yīng)用前景。它是物料搬運(yùn)和倉儲(chǔ)科學(xué)中的一門綜合科學(xué)技術(shù)工程?，F(xiàn)在，自動(dòng)化立體倉庫技術(shù)已日趨成熟，并隨著科學(xué)技術(shù)尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷向前發(fā)展。PLC是帶