【正文】 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 15 表 31 CPU224 的技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) 說明 本機(jī)數(shù)字輸入 十四路數(shù)字量輸入 本機(jī)數(shù)字輸出 十路數(shù)字量輸入 高速計(jì)數(shù)器（ 32 位值） 6 個(gè)高速計(jì)數(shù)器 脈沖輸出 2 個(gè)， 20kHz 脈沖速率 模擬電位器 1 個(gè)， 8 位分辨率 時(shí)間中斷 2 個(gè)， 1ms 分辨率 邊沿中斷 4 個(gè)上升沿和 /或 4 個(gè)下降沿 可選擇的輸入濾波器時(shí)間 7 個(gè)，范圍 其他功能模塊的配置 EM253 位控模塊是 S7200 的特殊功能模塊。 （ 4） CPU 226 這種模塊在 CPU 224 的基礎(chǔ)上功能又進(jìn)一步增強(qiáng)，主機(jī)輸入和輸出點(diǎn)增加到 40 點(diǎn)，最大可擴(kuò)展為 248 點(diǎn)數(shù)字量和 35 點(diǎn)模擬量；增加了通訊口的數(shù)量，通訊能力大大增強(qiáng)；它可用于點(diǎn)數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng) [8]。還具有 4 個(gè)獨(dú)立的 30kHz 高數(shù)計(jì)數(shù)器， 2 路獨(dú)立的 20kHz高數(shù)脈沖輸出端，一 個(gè) RS485 通訊 /編程端口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由通訊方式。 第二代產(chǎn)品的 CPU 模塊位 CPU 22*，是在本世紀(jì)初投放市場的。 CPU 型號的選擇 SIMATIC S7200 的 CPU 模塊包括一個(gè)中央處理單元、電源以及數(shù)字 I/O 點(diǎn)，這些都被集成在一個(gè)緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中。 主機(jī) I/O 數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時(shí)，用戶可以根據(jù)需要擴(kuò)展各種 I/O 模塊，所能連接的擴(kuò)展單元的數(shù)量和實(shí)際所能使用的 I/O 點(diǎn)數(shù)是多種因素共同決 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 14 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。它結(jié)構(gòu)小巧，可靠性高，運(yùn)行速度快，繼承和發(fā)揮了它在大、中型 PLC 領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，又極豐富的指令集，具有強(qiáng)大的多種集成功能和實(shí)時(shí)特性，配有功能豐富的擴(kuò)展模塊，性能價(jià)格比非常高。 本次設(shè)計(jì)采用外部制動器 YB，由整流器 VC 提供電源。熱繼電器起到保護(hù)作用。 （ 2）控制上下運(yùn)行的升降臺的電機(jī) M2 ,M5 ,M8，在升降臺處裝行程開關(guān)。 同時(shí)，采用鍵盤來輸入作業(yè)地址、作業(yè)指令，鍵盤按鍵又 0 AF 等鍵可以使用，可以輸入作業(yè)地址（某個(gè)倉庫號）、作業(yè)指令（存、?。?，在輸入作業(yè)地址、作業(yè)指令時(shí)操作面板可以馬上顯示出來，實(shí)現(xiàn)了簡單的人機(jī)對話，保證了輸入的作業(yè)地址和作業(yè)指令的準(zhǔn)確性，提高了堆垛機(jī)運(yùn)行的可靠性。為了保證安全各控制按鈕之間必須有精確的邏輯互鎖和自鎖。 該系統(tǒng)中 PLC 主要完成對貨叉位置及運(yùn)行狀態(tài)的檢測和存取的操作。而手動有些差別，手動的前后上下運(yùn)動主要是通過按動控制面板上按鈕來控制小車、升降臺 運(yùn)動的方向和到達(dá)位置的。主要設(shè)計(jì)有如下子程 序：自動子程序、手動子程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動子程序等。 同樣，可編程控制器控制也有其不足的地方，在性價(jià)比上要高于繼電器控制和單片機(jī)控 制 ,其開發(fā)潛力要差于單片機(jī)，通用性不好，不同廠家的可編程控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。工作人員通過它可以查出故障原因，便于迅速處理。設(shè)計(jì)人員只要有 PLC 就可以進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樞蛄鞒虉D語言（ Sequential Function Chart），也稱功能圖，使編程更簡單方便。 ，應(yīng)用靈活。這往往是用戶選擇 控制裝置的首要條件。 PLC 的特點(diǎn) 堆垛機(jī)位置控制系統(tǒng)主要由 PLC 組成。具有應(yīng)用靈活、操作方便、容易維修、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)，其技術(shù)成熟，性價(jià)比高在工業(yè)控制領(lǐng)域以基本取代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制 [6]。最值得一提的是單片機(jī)具有強(qiáng)大的存儲擴(kuò)展能力，有能力滿足不同的存儲需要。它具有價(jià)格低廉、維護(hù)技術(shù)要求不高的優(yōu)點(diǎn)，但功能不易擴(kuò)展、布線連接不易更新、可靠性不高，該控制方式只適用于工作模式固定、控制要求簡單的場合。 ：在完成制定的操作之后，應(yīng)該返回到起始的位置。 下面對各個(gè)階段進(jìn)行簡單的介紹。堆垛機(jī)是可以三維運(yùn)動的門框式巷道堆垛機(jī)，它由固定在小車上的門式框架、沿門式框架上的垂直導(dǎo)軌作上下運(yùn)動的升降臺和在升降臺上作伸縮運(yùn)動的貨叉（機(jī)械手）等三部分組成。自動化立體倉庫為現(xiàn)代物流系統(tǒng)的主要設(shè)備，是一種多層存放貨物的高層倉庫系統(tǒng)。 . 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 圖 21 堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu) 1. 上橫梁 2. 松繩及過載保護(hù)裝置 3. 立柱 4. 起升結(jié)構(gòu) 5. 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 8. 電氣柜 9. 下橫梁 而本文設(shè)計(jì)的智能立體倉庫比較簡單，相同堆剁機(jī)的結(jié)構(gòu)也沒有這么復(fù)雜，后面有具體的介紹。在下橫梁下有行走輪，其側(cè)面有導(dǎo)向輪，保證堆垛機(jī)能正常行駛。 巷道堆垛機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu) 如圖 21 所示，目前所用的堆垛機(jī)基本結(jié)構(gòu)主要由機(jī)架、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、載貨臺、貨叉、電器設(shè)備及各種安全保 護(hù)裝置等組成。監(jiān)控機(jī)對堆垛機(jī)的控制通過與 PLC 通信實(shí)現(xiàn)。目前，巷道式堆垛機(jī)的起升速度己經(jīng)可以達(dá)到 90m/min，運(yùn)行速度達(dá)到 240m/min,貨叉伸縮速度達(dá)到 30m/min。 1960 年左右，美國出現(xiàn)了沒有大梁的巷道式堆垛機(jī)，這種堆垛機(jī)是在地面上的導(dǎo)軌上行走，利用貨架上邊的導(dǎo)軌防止傾倒，或者相反，在上邊的導(dǎo)軌上行走，利用地面的導(dǎo)軌防止傾倒。而且，堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)也有了較大的改變，不斷推出具有新 的物理外形和更高性能的設(shè)備。 堆垛機(jī)的研究現(xiàn)狀 堆垛機(jī)的機(jī)械部分由運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、伸叉機(jī)構(gòu)及載貨臺和機(jī)架組成。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 5 第 2 章 巷道式堆垛機(jī)定位控制的總體設(shè)計(jì) 巷道式堆垛機(jī)概況 堆垛機(jī)是自動化立體倉庫中的主要設(shè)備 ,倉庫中所有貨物的入庫、出庫等作業(yè)都必須通過堆垛機(jī)完成。 現(xiàn)在國外各發(fā)達(dá)國家在自動化倉庫技術(shù)中投入大量資金，在倉庫自動化過程各個(gè)環(huán)節(jié)即輸入、儲運(yùn)、輸出上采 用新技術(shù)。國外立體倉庫普遍采用抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠的可編程控制器來控制巷道堆垛機(jī)和出入庫系統(tǒng)，并且用計(jì)算機(jī)進(jìn)行貨位管理和庫存管理，倉庫管理計(jì)算機(jī)與上級管理機(jī)聯(lián)網(wǎng)并能與控制系統(tǒng)相接，實(shí)現(xiàn)在線控制。 在總體設(shè)計(jì)方面，國外己有采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的 (CAD)，即根據(jù)約束條件來確定最佳的貨架高度、巷道數(shù)量、貨架尺寸和堆垛機(jī)數(shù)量以及出入庫運(yùn)行系統(tǒng)的參數(shù)， 并用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)來考核倉庫的功能?，F(xiàn)在，智能自動化倉儲技 術(shù)還處于初級階段，隨著倉儲技術(shù)的發(fā)展，倉儲技術(shù)的智能化將有更廣闊的前景 [1][2]。從此以后，立體倉庫在我國得到迅速發(fā)展。計(jì)算機(jī)之間，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)之間，機(jī)械設(shè)備的控制器之間以及它們與計(jì)算機(jī)之間的通信可以及時(shí)地匯總信息，倉庫計(jì)算機(jī)及時(shí)地記錄到貨和出貨時(shí)間，先是庫存量，管路人員隨時(shí)掌握貨物信息和庫存信息。 第三階段是自動化倉儲技術(shù)階段，上世紀(jì)五十年代末、六十年代初，相繼研制和采用了自動導(dǎo)引小車（ AGV）、自動貨架、自動識別和自動分揀系統(tǒng)。日本的自動化倉庫技術(shù)和自動化倉庫的擁有量位居世界前茅。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 2 在日本，從 1967 年開始安裝了高度為 2025 米的高層堆垛機(jī)， 1969 年出現(xiàn)了聯(lián)機(jī)全自動化倉庫。此后，從 1963年開始，在歐洲各國，由于用地緊張，開始計(jì)劃建造 2530 米的高層自動化倉庫。 1950 年美國首先產(chǎn)生了手 動控制的橋式堆垛起重機(jī)，這種起重機(jī)的大梁上懸掛一個(gè)門架 (立柱 )，利用門架的上下和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來搬運(yùn)貨物，與此同時(shí)也提出了高層貨架的新概念，被認(rèn)為是自動化倉庫的雛形。 自動化立體倉庫定義 在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中，自動化立體倉庫是一個(gè)重要的組成部分，它是一種新型的倉儲技術(shù)，自動化立體倉庫又稱為自動存儲 /檢索系統(tǒng) (Automated Storage/Retrieval System，即 AS/RS)，它是物料搬運(yùn)和倉儲科學(xué)中的一門綜合科學(xué)技術(shù)工程。自動化立體倉庫就是自控技術(shù)在物流管理上的一個(gè)很好的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)自控技術(shù)的飛速發(fā)展，為現(xiàn)代企業(yè)的物流管理提供了重要的技術(shù)支持。本文的研究對象堆垛機(jī)，或稱巷道車是自動化立體倉庫的主要存取設(shè)備，直接執(zhí)行出、入庫等任務(wù)的操作，因此其控制系統(tǒng)的靈活性、穩(wěn)定性直接彰響著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況 [15]。在生產(chǎn)發(fā)展的實(shí)際需要和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)可能情況下，上世紀(jì)五十年代初開始出現(xiàn)了自動化立體倉庫，并在實(shí)踐中顯示出了其優(yōu)越性，隨即得到迅速的推廣和發(fā)展。 1963 年美國的一個(gè)食品廠在倉庫工作中采用電子計(jì)算機(jī)，成為世界上最早的全自動化倉庫。上世紀(jì) 70 年代還提出了采用 50米高堆垛機(jī)的可能性，進(jìn)入 90 年代后，堆垛機(jī)在使用范圍和性能上有了很大的發(fā)展。這是世界上第一座溫度在零下 40 攝氏度的極低溫倉庫，解決了低溫條件下堆垛機(jī)工作的可 靠性和技術(shù)方面的問題，取得了引人注目的成果。這一階段經(jīng)歷的時(shí)間比較長。信息自動化技術(shù)逐漸成為倉儲自動化技術(shù)的核心。 上個(gè)世紀(jì) 70 年代初期，我國開始研究巷道式堆垛機(jī)的立體倉庫， 1980 年由北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所等單位研制成的我國第一座自動化立體倉庫在北京汽車制造廠投產(chǎn)。 第五階段是智能自動化倉儲技術(shù)階段，人工智能技術(shù)的發(fā)展推動了自動化向更高級 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)