【正文】 .................. 30 立體倉庫 腳本程序的 編制 ...................................................................................... 30 立體倉庫控制流程 及 仿真 演示 .................................................................................................................. 32 附錄 ......................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 首先通過分析立體倉庫的結(jié)構(gòu)組成 以及控制要求 ， 確定 了 堆垛機(jī)的三個自由度（ X、 Y、 Z） 軸的位置定位采用接通延時定時器來控制 。 論文研究的背景 立體倉庫一般是指采用幾層、十幾層乃至幾十層高的貨架儲存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行貨物入庫和出庫作業(yè)的倉庫。此后，自動化立體倉庫在美國和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專門的學(xué)科。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國擁有立體倉庫 500 余座，其中高度在 15 米以上的大型立體倉庫 100 多座，最具典型意義的是我國家電龍頭企業(yè)海爾集團(tuán)國際物流中心的立體倉庫，該倉庫高 22米，擁有 18056 個標(biāo)準(zhǔn)托盤位，包括原材料和產(chǎn)成品兩大自動化物流系統(tǒng)，全部實(shí)現(xiàn)了現(xiàn) 代物流的自動化和智能化。托盤（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，常見的有輥道輸送機(jī)，鏈條輸送機(jī)，升降臺，分配車，提升機(jī)，皮帶機(jī)等。目前以采用現(xiàn)場總線方式為控制模式為主。 立體倉庫的形式以高層貨架的基本形式為基準(zhǔn)可分為整體式倉庫和分離式倉庫兩個基本類型。 立體倉庫的優(yōu)越性 立體倉庫之所以受到青睞，是 由于它具有以下優(yōu)點(diǎn)： ① 提高空間利用率。立體庫的空間利用率與其規(guī)劃緊密相連。 傳統(tǒng)倉庫只是貨物儲存的場所， 保存貨物是其唯一的功能，是一種 “靜態(tài)儲存 ”。 3 建立以自動化立體倉庫為中心的物流系統(tǒng)，其優(yōu)越性還表現(xiàn)在自動化高架庫具有的快速的入出庫能力，能快速妥善地將貨物存入高架庫中（入庫），也能快速及時并自動地將生產(chǎn)所需零部件和原材料送達(dá)生產(chǎn)線。這樣庫存積壓就成為一個較大的問題。 現(xiàn)代化企業(yè)采用的是集約化大規(guī)模生產(chǎn)模式。它通過高層貨架存儲，使存儲區(qū)大幅度地向高空發(fā)展，提高了空間利用率；自動化立體倉庫采用層積式存放，結(jié)合計算機(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；通過自動存取系統(tǒng) (AS/RS),加快了運(yùn)行和處理速度，提高了勞動生產(chǎn)率，降低操作人員的勞動強(qiáng)度；采用自動化技術(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合的物品存儲需要；計算機(jī)控制能夠始終準(zhǔn)確無誤地對各種信息進(jìn)行存儲和管理，減少了貨物處理和信息處理過程中的差錯；同時借助于計算機(jī)管理還能有效地利用倉庫存儲能力，便于清點(diǎn)和盤庫，合理減少庫存，加快資金周轉(zhuǎn)，節(jié)約流動資金，從而提高倉庫的管理水平。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)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。通過 可編程控制器（ Programming Logic Controller ,簡稱PLC）控制堆垛機(jī)的位置變動，模擬立體倉庫工作的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)存取貨功能。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計算機(jī)。而 PLC 則要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時性，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)確定時功能； ④ 高速計數(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)存儲功能； ⑦ 聯(lián)網(wǎng)通信功能； ⑧ 自檢測、自診斷功能。為了適應(yīng)汽車型號的不斷翻新及生產(chǎn)工藝不斷變化的需要， 1968 年美國 通用公司公開招標(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 命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快在美國其他工業(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，通過讀取、解釋指令，指導(dǎo) PLC 有條不紊的工作。用戶存儲器容量的大小，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、高速計算器、位置控制、以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、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 制造廠家大都開發(fā)了計算機(jī)輔助 PLC 編程支持軟件， 當(dāng)個人計算機(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，并通過個人計算機(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 或計算機(jī)相連。 MCGS 的主要特點(diǎn)和基本功能 ⑴ 簡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)備無關(guān) ”。 ⒀ 設(shè)立對象元件庫，組態(tài)工作簡單方便。 MCGS 的構(gòu)成 MCGS 組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS）由 “MCGS 組態(tài)環(huán)境 ”和 “MCGS 運(yùn)行環(huán)境 ”兩個系統(tǒng)組成，如圖 22 所示。 運(yùn)行環(huán)境是一個獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫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)時數(shù)據(jù)庫和運(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、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象。在窗口內(nèi)，用戶可以放置不同的構(gòu)件，創(chuàng)建圖形對象并調(diào)整畫面的布局，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)生動畫效果： MCGS 為每一種基本圖形元素定義了不同的動畫屬性，如：一個長方形的動畫屬性有可見度，大小變化 ，水平移動等，每一種動畫屬性都會產(chǎn)生一定的動畫效果。同時，可利用 MCGS 提供的網(wǎng)絡(luò)功能，在工作站上直接對服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀寫操作。 MCGS 提供了豐富的功能構(gòu)件，供用戶選用，通過構(gòu)件配置和屬性設(shè)置兩項組態(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)時數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對動畫窗口的任意切換，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)計和現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題要逐一排除，直至調(diào)試成功。 該立體倉庫控制系統(tǒng)的要求是實(shí)現(xiàn)基本的存取貨物功能。 存 /取貨是由控制臺發(fā)出指令的。 四庫位立體倉庫的 PLC連線步驟： ① 開關(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，定時器控制存貨指示燈亮 2秒，然后選擇庫位號，如所選庫位無物品，則定時器控制存無物指示燈亮 2秒，可執(zhí)行 “存 ”操作， X、Y軸電機(jī)運(yùn)行至 裝 /卸貨臺 ， Z 軸電機(jī)正轉(zhuǎn)伸入裝貨臺內(nèi)， Y 軸電機(jī)上升將物體抬起， Z 軸電機(jī)反轉(zhuǎn) 伸出裝 /卸貨臺并將物體帶出， X 軸、 Y 軸電機(jī)運(yùn)行至所選庫位號， Z 軸電機(jī)正轉(zhuǎn)送入物體 ,Y 軸電機(jī)下降將物體放入庫內(nèi)， Z 軸電機(jī)反轉(zhuǎn)出庫。為了是操作人員對庫位有無貨物一目了然，便于操作。 ② 執(zhí)行 “存 ”或 “取 ”操作，由庫位傳感器檢測各庫位有無物品 ，來判斷 “存 ”或 “取 ”指令是否可以響應(yīng)。 由于本次設(shè)計的立體倉庫為 2 層 2 列 4 庫位的倉庫，主要實(shí)現(xiàn)的功能是取貨和存貨，下面以取 2 號 為例子說明 “取貨 ”的全部動作過程 。用于 S7200 PLC的程序編譯、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)等。 本次設(shè)計使用的編程軟件是 STEP7Micro/WIN 版本，首先將該軟件根據(jù)軟件安裝的提示安裝到計算機(jī)上，然后用編程線將計算機(jī)和實(shí)驗裝置連接到一起。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。計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)工程的模擬測試和仿真，用戶可以根據(jù)需要直接修改各種仿真參數(shù)，從而大大降低了開發(fā)費(fèi)和難度 。 ③ 建立設(shè)備管理和構(gòu)造實(shí)時數(shù)據(jù)庫。 MCGS 實(shí)現(xiàn) 立體倉庫工程畫面 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)時數(shù)據(jù)庫窗口和運(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，完成不同的工作，具有不同的特性。立體倉庫畫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)庫技術(shù)管理的所有數(shù)據(jù)對象的集合稱為實(shí)時數(shù)據(jù)庫。不同類型的數(shù)據(jù)對象，屬性不同，用途也不同 。 ③ 字符型 ： 字符型數(shù)據(jù)對象是存放文字信息的單元，用于描述外部對象的狀態(tài)特征，其值為多個字符組成的字符串，字符串長度最長可達(dá) 64KB。 立體倉庫控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造 MCGS 中定義的數(shù)據(jù)對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)對象的各個屬性在整個運(yùn)行過程中都保持有效，系統(tǒng)中的其它部分都能對實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象進(jìn)行操作處理。 通過對 2*2 立體倉庫工作要求的分析，要實(shí)現(xiàn)對倉庫控制 系統(tǒng)的仿真我們需要以下實(shí)時數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)對象。 MCGS 設(shè)備目錄的分類方法，為了用戶在眾多的設(shè)備驅(qū)動中方便快速的找到需要的設(shè)備驅(qū)動， MCGS 所有的設(shè)備驅(qū)動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)動分類方法 在本次設(shè)計中，要進(jìn)行設(shè)備通信的步驟是： 打開 “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)計中需要的 “通用串口父設(shè)備 ”、 “西門子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 ”為 “0COM1”， “數(shù)據(jù)校驗方式 ”為 “2偶校驗 ”， 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{西門子 S7200PPI}”，對 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)視畫面的設(shè)定與動畫的連接 由圖形對象搭制而成的圖形畫面是靜止不動的，需要對這些圖形對象進(jìn)行動畫設(shè)計，真實(shí)地描述外界對象的狀態(tài)變化，達(dá)到過程實(shí)時監(jiān)控的目的。 在其表達(dá)式的 “？ ”中選擇需要的實(shí)時數(shù)據(jù)庫作為表達(dá)式 ，并使其與 庫位號庫位 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)對象。當(dāng)某些控制和計算任務(wù)通過常規(guī)組態(tài)方法難以實(shí)現(xiàn)時，通過使用腳本語言，能夠增強(qiáng)整個系統(tǒng)的靈活性，解決其常規(guī)組態(tài)方法難以解決的問題。可以應(yīng)用在運(yùn)行策略中，把整個腳本程序作為一個策略功能塊執(zhí)行，