【正文】 .................. 30 立體倉(cāng)庫(kù) 腳本程序的 編制 ...................................................................................... 30 立體倉(cāng)庫(kù)控制流程 及 仿真 演示 .................................................................................................................. 32 附錄 ......................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 首先通過(guò)分析立體倉(cāng)庫(kù)的結(jié)構(gòu)組成 以及控制要求 ， 確定 了 堆垛機(jī)的三個(gè)自由度（ X、 Y、 Z） 軸的位置定位采用接通延時(shí)定時(shí)器來(lái)控制 。 論文研究的背景 立體倉(cāng)庫(kù)一般是指采用幾層、十幾層乃至幾十層高的貨架儲(chǔ)存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行貨物入庫(kù)和出庫(kù)作業(yè)的倉(cāng)庫(kù)。此后，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在美國(guó)和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專門(mén)的學(xué)科。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)擁有立體倉(cāng)庫(kù) 500 余座，其中高度在 15 米以上的大型立體倉(cāng)庫(kù) 100 多座，最具典型意義的是我國(guó)家電龍頭企業(yè)海爾集團(tuán)國(guó)際物流中心的立體倉(cāng)庫(kù)，該倉(cāng)庫(kù)高 22米，擁有 18056 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)托盤(pán)位，包括原材料和產(chǎn)成品兩大自動(dòng)化物流系統(tǒng)，全部實(shí)現(xiàn)了現(xiàn) 代物流的自動(dòng)化和智能化。托盤(pán)（貨箱）：用于承載貨物的器具，亦稱工位器具。輸送機(jī)種類非常多，常見(jiàn)的有輥道輸送機(jī)，鏈條輸送機(jī)，升降臺(tái)，分配車(chē)，提升機(jī)，皮帶機(jī)等。目前以采用現(xiàn)場(chǎng)總線方式為控制模式為主。 立體倉(cāng)庫(kù)的形式以高層貨架的基本形式為基準(zhǔn)可分為整體式倉(cāng)庫(kù)和分離式倉(cāng)庫(kù)兩個(gè)基本類型。 立體倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)越性 立體倉(cāng)庫(kù)之所以受到青睞，是 由于它具有以下優(yōu)點(diǎn)： ① 提高空間利用率。立體庫(kù)的空間利用率與其規(guī)劃緊密相連。 傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)只是貨物儲(chǔ)存的場(chǎng)所， 保存貨物是其唯一的功能，是一種 “靜態(tài)儲(chǔ)存 ”。 3 建立以自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)為中心的物流系統(tǒng)，其優(yōu)越性還表現(xiàn)在自動(dòng)化高架庫(kù)具有的快速的入出庫(kù)能力，能快速妥善地將貨物存入高架庫(kù)中（入庫(kù)），也能快速及時(shí)并自動(dòng)地將生產(chǎn)所需零部件和原材料送達(dá)生產(chǎn)線。這樣庫(kù)存積壓就成為一個(gè)較大的問(wèn)題。 現(xiàn)代化企業(yè)采用的是集約化大規(guī)模生產(chǎn)模式。它通過(guò)高層貨架存儲(chǔ)，使存儲(chǔ)區(qū)大幅度地向高空發(fā)展，提高了空間利用率；自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)采用層積式存放，結(jié)合計(jì)算機(jī)管理，可以很容易實(shí)現(xiàn)先入先 出，防止貨物的自然老化、變質(zhì)和損壞；通過(guò)自動(dòng)存取系統(tǒng) (AS/RS),加快了運(yùn)行和處理速度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；采用自動(dòng)化技術(shù)后，還能較好地適應(yīng)黑暗、低溫、污染、有毒和易爆等特殊場(chǎng)合的物品存儲(chǔ)需要；計(jì)算機(jī)控制能夠始終準(zhǔn)確無(wú)誤地對(duì)各種信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，減少了貨物處理和信息處理過(guò)程中的差錯(cuò)；同時(shí)借助于計(jì)算機(jī)管理還能有效地利用倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)能力，便于清點(diǎn)和盤(pán)庫(kù)，合理減少庫(kù)存，加快資金周轉(zhuǎn)，節(jié)約流動(dòng)資金，從而提高倉(cāng)庫(kù)的管理水平。隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化 ,它將為工業(yè)、企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò) 可編程控制器（ Programming Logic Controller ,簡(jiǎn)稱PLC）控制堆垛機(jī)的位置變動(dòng)，模擬立體倉(cāng)庫(kù)工作的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)存取貨功能。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計(jì)算機(jī)。而 PLC 則要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性，以及信息的實(shí)際使用。 PLC 有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的 I/O 接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本的功能： ① 邏輯處理功能； ② 數(shù)據(jù)運(yùn)算功能； ③ 準(zhǔn)確定時(shí)功能； ④ 高速計(jì)數(shù)功能； ⑤ 中斷處理（ 可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)外中斷）功能； ⑥ 程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能； ⑦ 聯(lián)網(wǎng)通信功能； ⑧ 自檢測(cè)、自診斷功能。為了適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)的不斷翻新及生產(chǎn)工藝不斷變化的需要， 1968 年美國(guó) 通用公司公開(kāi)招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，由此， PLC 這種新型的工業(yè)控制裝置得以誕生并以其簡(jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小和使用壽 6 命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快在美國(guó)其他工業(yè)領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。 （ 2） 適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活。 （ 6）維修方便，維修工作量少 。模塊式 PLC一般由 CPU 模塊、 I /O 模塊、內(nèi)存模塊、電源模塊、通信單元、底版或機(jī)架組成， 其特點(diǎn)是配置靈活，輸入 /輸出接點(diǎn)的數(shù)量可自由選擇。 CPU 控制著 PLC 工作，通過(guò)讀取、解釋指令，指導(dǎo) PLC 有條不紊的工作。用戶存儲(chǔ)器容量的大小，關(guān)系到 用戶程序容量的大小和內(nèi)部器件的多少，是反映 PLC 性能的重要指標(biāo)之一。 PLC 還提供了各種各樣的特殊的 I/O 模塊，如熱電阻、熱電偶、高速計(jì)算器、位置控制、以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、溫度控制、中斷控制、聲音輸出、打印機(jī)等專用 型或智 能型模塊，用以滿足各種特殊功能的控制要求。目前 PLC 制造廠家大都開(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助 PLC 編程支持軟件， 當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)安裝了 PLC 編程支持軟件后，可用作圖形編程 器，進(jìn)行用戶程序的編輯、修改，并通過(guò)個(gè)人計(jì)算機(jī)和 PLC 之間的通信接口實(shí)現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控 PLC 運(yùn)行狀態(tài)等。 PLC 通過(guò)這些通信接口可以 與監(jiān)視器、打印機(jī)以及其他的 PLC 或計(jì)算機(jī)相連。 MCGS 的主要特點(diǎn)和基本功能 ⑴ 簡(jiǎn)單靈活的可視化操作界面。 ⑸ 完善的安全機(jī)制。 ⑼ 支持多種硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn) “設(shè)備無(wú)關(guān) ”。 ⒀ 設(shè)立對(duì)象元件庫(kù)，組態(tài)工作簡(jiǎn)單方便。 MCGS 的構(gòu)成 MCGS 組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱 MCGS）由 “MCGS 組態(tài)環(huán)境 ”和 “MCGS 運(yùn)行環(huán)境 ”兩個(gè)系統(tǒng)組成，如圖 22 所示。 運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。 圖 23 MCGS 組態(tài)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境的關(guān)系 MCGS 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成 ，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性，如圖 24 所示。 ② 設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫(huà)連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。在窗口內(nèi)，用戶可以放置不同的構(gòu)件，創(chuàng)建圖形對(duì)象并調(diào)整畫(huà)面的布局，組態(tài)配置不同的參數(shù)以完成不同的功能。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設(shè)備指令。 MCGS 如何產(chǎn)生動(dòng)畫(huà)效果： MCGS 為每一種基本圖形元素定義了不同的動(dòng)畫(huà)屬性，如：一個(gè)長(zhǎng)方形的動(dòng)畫(huà)屬性有可見(jiàn)度，大小變化 ，水平移動(dòng)等，每一種動(dòng)畫(huà)屬性都會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)畫(huà)效果。同時(shí)，可利用 MCGS 提供的網(wǎng)絡(luò)功能，在工作站上直接對(duì)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀寫(xiě)操作。 MCGS 提供了豐富的功能構(gòu)件，供用戶選用，通過(guò)構(gòu)件配置和屬性設(shè)置兩項(xiàng)組態(tài)操作，生成各種功能模塊（稱為 “用戶策略 ”），使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順 序和條件，操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)畫(huà)窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的運(yùn)行流程和設(shè)備的工作狀態(tài)。 I/O 點(diǎn)數(shù)選擇合適的 PLC 類型。 ，在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題要逐一排除，直至調(diào)試成功。 該立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的要求是實(shí)現(xiàn)基本的存取貨物功能。 存 /取貨是由控制臺(tái)發(fā)出指令的。 四庫(kù)位立體倉(cāng)庫(kù)的 PLC連線步驟： ① 開(kāi)關(guān)給定量及指示燈里的 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 CPU226的輸入、輸出端口里的 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、。 存貨：按下存貨按鈕 ,執(zhí)行存貨指令，定時(shí)器控制存貨指示燈亮 2秒，然后選擇庫(kù)位號(hào)，如所選庫(kù)位無(wú)物品，則定時(shí)器控制存無(wú)物指示燈亮 2秒，可執(zhí)行 “存 ”操作， X、Y軸電機(jī)運(yùn)行至 裝 /卸貨臺(tái) ， Z 軸電機(jī)正轉(zhuǎn)伸入裝貨臺(tái)內(nèi)， Y 軸電機(jī)上升將物體抬起， Z 軸電機(jī)反轉(zhuǎn) 伸出裝 /卸貨臺(tái)并將物體帶出， X 軸、 Y 軸電機(jī)運(yùn)行至所選庫(kù)位號(hào)， Z 軸電機(jī)正轉(zhuǎn)送入物體 ,Y 軸電機(jī)下降將物體放入庫(kù)內(nèi)， Z 軸電機(jī)反轉(zhuǎn)出庫(kù)。為了是操作人員對(duì)庫(kù)位有無(wú)貨物一目了然，便于操作。 ② 執(zhí)行 “存 ”或 “取 ”操作，由庫(kù)位傳感器檢測(cè)各庫(kù)位有無(wú)物品 ，來(lái)判斷 “存 ”或 “取 ”指令是否可以響應(yīng)。 由于本次設(shè)計(jì)的立體倉(cāng)庫(kù)為 2 層 2 列 4 庫(kù)位的倉(cāng)庫(kù)，主要實(shí)現(xiàn)的功能是取貨和存貨，下面以取 2 號(hào) 為例子說(shuō)明 “取貨 ”的全部動(dòng)作過(guò)程 。用于 S7200 PLC的程序編譯、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)等。 本次設(shè)計(jì)使用的編程軟件是 STEP7Micro/WIN 版本，首先將該軟件根據(jù)軟件安裝的提示安裝到計(jì)算機(jī)上，然后用編程線將計(jì)算機(jī)和實(shí)驗(yàn)裝置連接到一起。如圖 34 所示： 圖 34 PC/PPI 協(xié)議 （ 2）點(diǎn)擊 更改通信端口和通信速率。 （ 5）點(diǎn)擊 將程序下載到 PLC 中，點(diǎn)擊 可以對(duì)程序運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，點(diǎn)擊 可以將 PLC 置于運(yùn)行的狀態(tài)。 19 （ 3）線圈不能直接與左母線相連。 （ 5）梯形圖程序必須符合順序執(zhí)行的原則，即從左到右，從上到下地執(zhí)行，如不符合順序執(zhí)行的 電路就不能直接編程。計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)工程的模擬測(cè)試和仿真，用戶可以根據(jù)需要直接修改各種仿真參數(shù)，從而大大降低了開(kāi)發(fā)費(fèi)和難度 。 ③ 建立設(shè)備管理和構(gòu)造實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。 MCGS 實(shí)現(xiàn) 立體倉(cāng)庫(kù)工程畫(huà)面 MCGS 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行不同的組態(tài)設(shè)計(jì)，完成不同的工作，具有不同的特性。立體倉(cāng)庫(kù)畫(huà)面制作具體步驟如下： （ 1）在 “用戶窗口 ”中單擊 “新建窗口 ”按鈕，建立 “窗口 0”，如圖 42 所示 ： 圖 42 新建畫(huà)面窗口 （ 2） 選中 “窗口 0”，單擊 “窗口屬性 ”，進(jìn)入 “用戶窗口屬性設(shè)置 ”。我們 把用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)管理的所有數(shù)據(jù)對(duì)象的集合稱為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。不同類型的數(shù)據(jù)對(duì)象，屬性不同，用途也不同 。 ③ 字符型 ： 字符型數(shù)據(jù)對(duì)象是存放文字信息的單元，用于描述外部對(duì)象的狀態(tài)特征，其值為多個(gè)字符組成的字符串，字符串長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá) 64KB。 立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造 MCGS 中定義的數(shù)據(jù)對(duì)象的作用域是全局的，像通常意義的全局變量一樣，數(shù)據(jù)對(duì)象的各個(gè)屬性在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中都保持有效，系統(tǒng)中的其它部分都能對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行操作處理。 通過(guò)對(duì) 2*2 立體倉(cāng)庫(kù)工作要求的分析，要實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)控制 系統(tǒng)的仿真我們需要以下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)對(duì)象。 MCGS 設(shè)備目錄的分類方法，為了用戶在眾多的設(shè)備驅(qū)動(dòng)中方便快速的找到需要的設(shè)備驅(qū)動(dòng)， MCGS 所有的設(shè)備驅(qū)動(dòng)都是按合理的分類方法排列的，分類方法如圖 46 所示： 25 圖 46 MCGS 設(shè)備驅(qū)動(dòng)分類方法 在本次設(shè)計(jì)中，要進(jìn)行設(shè)備通信的步驟是： 打開(kāi) “設(shè)備窗口 ”，雙擊 “設(shè)備窗口 ”，選中設(shè)備工具箱，單擊設(shè)備管理，選中本組態(tài)設(shè)計(jì)中需要的 “通用串口父設(shè)備 ”、 “西門(mén)子S7200PPI”如圖 47 所示： 圖 47 MCGS 中設(shè)備通信的選擇 雙擊 “通用串口父設(shè)備 ”對(duì)其設(shè)備屬性進(jìn)行編輯， 其中 “最小采集周期 ”為 200ms， “串口端口號(hào) ”為 “0COM1”， “數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式 ”為 “2偶校驗(yàn) ”， 如圖 48 再點(diǎn)擊確認(rèn) ： 26 圖 48 通用串口父設(shè)備的設(shè)置 雙擊 “PLC{西門(mén)子 S7200PPI}”，對(duì) MCGS 數(shù)據(jù)與 PLC 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行連接 ，由于本次設(shè)計(jì)中需要的輸入口、輸出口較多，為滿足通道要求，需要增加輸入輸出口，具體步驟為：在 PLC{西門(mén)子 S7200PPI}中選中 “設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性 ”，選擇 “增加通道 ”，根據(jù)本次設(shè)計(jì)的需要，增加合適的通道值， 點(diǎn)擊確認(rèn)。 如圖 411 所示 ： 圖 411 PLC 與 MCGS 設(shè)備調(diào)試 28 監(jiān)視畫(huà)面的設(shè)定與動(dòng)畫(huà)的連接 由圖形對(duì)象搭制而成的圖形畫(huà)面是靜止不動(dòng)的，需要對(duì)這些圖形對(duì)象進(jìn)行動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)，真實(shí)地描述外界對(duì)象的狀態(tài)變化，達(dá)到過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。 在其表達(dá)式的 “？ ”中選擇需要的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)作為表達(dá)式 ，并使其與 庫(kù)位號(hào)庫(kù)位 1 傳感器建立連接，并添加填充顏色連接。特別要注意的是連接已經(jīng)建立好的所需要的數(shù)據(jù)對(duì)象。當(dāng)某些控制和計(jì)算任務(wù)通過(guò)常規(guī)組態(tài)方法難以實(shí)現(xiàn)時(shí)，通過(guò)使用腳本語(yǔ)言，能夠增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的靈活性，解決其常規(guī)組態(tài)方法難以解決的問(wèn)題?？梢詰?yīng)用在運(yùn)行策略中，把整個(gè)腳本程序作為一個(gè)策略功能塊執(zhí)行，