【正文】 作業(yè)的基本要求是能夠獲得更短的操作周期和更大的生產(chǎn)能力，這就要求我們不斷學(xué)習(xí)提高自己的專業(yè)素質(zhì)，同時還要加強與國外物流企業(yè)的交流與合作，認(rèn)真學(xué)習(xí)吸收國外的先進技術(shù)與經(jīng)驗，以提高我國的自動化立體倉庫的管理 與設(shè)計水平。而作為核心部件的堆垛機，其最重要的控制功能就是定位控制，即實現(xiàn)精確定位 和速度控制?？捎萌缦路椒ㄟx擇：單擊“視圖”（ View ） “工具欄”（ Toolbars） 標(biāo)準(zhǔn) (Standard) 、調(diào)試（ Debug）、指令（ Instruction)，選中的工具組將出現(xiàn)在工具欄中。它是西門子 S7200 用戶不可缺少的開發(fā)工具。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 24 網(wǎng)絡(luò) 13 中，當(dāng)列和層都到位時，調(diào)用步進電機子程序，機械手前伸取 /放貨物。 根據(jù)工藝流程可以總結(jié)出基本的程序流 程圖如圖 41 所示。 圖 33 電氣主接線圖 其中主要的控制單元有 S7200 CPU224 和特殊功能模塊 EM253 組成。它可以在與光軸 0 到 25 的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為 :發(fā)送器，接收器和檢測電路（如圖 32）。 PLC 的 I/O 資 源配置 由于需要采集外部檢測信號（所經(jīng)的列、行），控制電機的起停，選擇自動或是手動控制狀態(tài)，前后列向運動、升降行向運動、機械手的伸縮運動、貨物的抓取、存放等。 （ 3） CPU 224 它在 CPU 222 的基礎(chǔ)上使主機的輸入輸出點數(shù)增為 24 點，最大可擴展為 168 點數(shù)字量或者 35 點模擬量的輸入和輸出；存儲量也進一步增加，還增加了一些數(shù)學(xué)指令和高數(shù)計數(shù)器的數(shù)量，具有較強的控制 能力。 從 CPU 的模塊來看， S7200 系列小型可編程控制器發(fā)展至今，經(jīng)歷了兩代： 第一代產(chǎn)品的 CPU 模塊為 CPU 21*,主機都可進行擴展，它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的 CPU 單元，既 CPU 212,CPU 214,CPU 215 和 CPU 216，這里對第一代 PLC 產(chǎn)品不再具體介紹。它實際上 就是一個完整的控制系統(tǒng)，可以單獨的完成一定的控制任務(wù)。可以單機運行，也可以輸入 /輸出擴展。 本設(shè)計中控制傳送鏈水平運行的電機 M1， M3， M4， M6， M7,M9,M22 需要變頻調(diào)速，所以將變頻器與它們相連。固定在升降臺上的機械手可帶動貨物 一起做伸縮運動，伸縮量為左右各 300mm，用于貨物的存取操作。當(dāng)有存取操作時， PLC 會接收和分析操作人員在控制面板按鈕或上位機輸入的指令，做出合理的工控安排：判斷檢測元件的狀態(tài)，讀取倉庫機械驅(qū)動部分的信息；然后，將信息反饋到執(zhí)行元件，實現(xiàn)其位置移動，完成貨物的存取操作。 系統(tǒng)對堆垛機的控制有手動和自動兩種工作方式，因此程序中采用子程序設(shè)計，初始化復(fù)位，手 /自動的選擇主要有主程序完成。 PLC對其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和 I/O 點的狀態(tài)均有顯示。 PLC 的編程可采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語言，直觀易懂，深受現(xiàn)場電氣技術(shù)人員的歡迎。 可編程控制器的主要特點有： ，抗干擾能力強。 PLC 的功能齊全，與其他控制器相比具有自診斷、報警、監(jiān)控等特有功能。繼電器控制系統(tǒng)就是把各種繼電器、接觸器、開關(guān)及其觸點，按照一定的邏輯關(guān)系連接在一起構(gòu)成具有簡單控制功能的邏輯電路。在各個階段，對象的特性相對穩(wěn)定，并且在前進和抬升貨物的 過程中控制方面是基本一致的。為滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)和流通的需要，就必須采用以計算機控制技術(shù)為主要手段組成的自動化立體倉庫。 運行機構(gòu)：運行機構(gòu)由電機變速箱、行走輪、導(dǎo)向輪等組成。由于 PLC 專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè)計，具有可靠性高、通用性強、維護工作量小等優(yōu)點。 初期的立體倉庫使用的堆垛機以橋式起重機為基礎(chǔ)，這種堆垛機是從起重機的大梁上懸掛一個門架 (立柱 )，利用門架的上下和旋轉(zhuǎn)運動來搬運貨物。堆垛機控制系統(tǒng)的工作效率、可靠性及穩(wěn)定性等的優(yōu)劣在自 動化立體倉庫系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。在采用了計算機控制的進出庫情報資料和庫存情報處理技術(shù)和先進的智能控制技術(shù)后，這一切得到了很好的解決 [13][14]。發(fā)展至今，自動化倉庫在設(shè)計、制造、自動化控制和計算機管理方面的技術(shù)也日趨成熟。 上個世紀(jì) 70 年代初期，我國開始研究巷道式堆垛機的立體倉庫， 1980 年由北京機械工業(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)。這一階段經(jīng)歷的時間比較長。上世紀(jì) 70 年代還提出了采用 50米高堆垛機的可能性，進入 90 年代后，堆垛機在使用范圍和性能上有了很大的發(fā)展。在生產(chǎn)發(fā)展的實際需要和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)實可能情況下，上世紀(jì)五十年代初開始出現(xiàn)了自動化立體倉庫，并在實踐中顯示出了其優(yōu)越性，隨即得到迅速的推廣和發(fā)展。計算機自控技術(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。 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)，它是物料搬運和倉儲科學(xué)中的一門綜合科學(xué)技術(shù)工程。此后，從 1963年開始，在歐洲各國，由于用地緊張，開始計劃建造 2530 米的高層自動化倉庫。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。計算機之間，數(shù)據(jù)采集點之間，機械設(shè)備的控制器之間以及它們與計算機之間的通信可以及時地匯總信息，倉庫計算機及時地記錄到貨和出貨時間，先是庫存量，管路人員隨時掌握貨物信息和庫存信息?，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]。國外立體倉庫普遍采用抗干擾能力強、工作可靠的可編程控制器來控制巷道堆垛機和出入庫系統(tǒng)，并且用計算機進行貨位管理和庫存管理，倉庫管理計算機與上級管理機聯(lián)網(wǎng)并能與控制系統(tǒng)相接，實現(xiàn)在線控制。 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 巷道式堆垛機定位控制的總體設(shè)計 巷道式堆垛機概況 堆垛機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)都必須通過堆垛機完成。而且，堆垛機的結(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。目前，巷道式堆垛機的起升速度己經(jīng)可以達到 90m/min，運行速度達到 240m/min,貨叉伸縮速度達到 30m/min。 巷道堆垛機機械結(jié)構(gòu) 如圖 21 所示，目前所用的堆垛機基本結(jié)構(gòu)主要由機架、運行機構(gòu)、起升機構(gòu)、載貨臺、貨叉、電器設(shè)備及各種安全保 護裝置等組成。 . 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 圖 21 堆垛機的結(jié)構(gòu) 1. 上橫梁 2. 松繩及過載保護裝置 3. 立柱 4. 起升結(jié)構(gòu) 5. 運行機構(gòu) 8. 電氣柜 9. 下橫梁 而本文設(shè)計的智能立體倉庫比較簡單，相同堆剁機的結(jié)構(gòu)也沒有這么復(fù)雜，后面有具體的介紹。堆垛機是可以三維運動的門框式巷道堆垛機，它由固定在小車上的門式框架、沿門式框架上的垂直導(dǎo)軌作上下運動的升降臺和在升降臺上作伸縮運動的貨叉（機械手）等三部分組成。 ：在完成制定的操作之后，應(yīng)該返回到起始的位置。最值得一提的是單片機具有強大的存儲擴展能力，有能力滿足不同的存儲需要。 PLC 的特點 堆垛機位置控制系統(tǒng)主要由 PLC 組成。 ，應(yīng)用靈活。設(shè)計人員只要有 PLC 就可以進行控制系統(tǒng)的設(shè)計并可在實驗室進行模擬調(diào)試。 同樣，可編程控制器控制也有其不足的地方，在性價比上要高于繼電器控制和單片機控 制 ,其開發(fā)潛力要差于單片機，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。而手動有些差別，手動的前后上下運動主要是通過按動控制面板上按鈕來控制小車、升降臺 運動的方向和到達位置的。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。 （ 2）控制上下運行的升降臺的電機 M2 ,M5 ,M8，在升降臺處裝行程開關(guān)。 本次設(shè)計采用外部制動器 YB，由整流器 VC 提供電源。 S7200 硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式，即主機中包含一定數(shù)量的 I/O 輸入輸出，同時還可以擴展各種功能模塊。 CPU 型號的選擇 SIMATIC S7200 的 CPU 模塊包括一個中央處理單元、電源以及數(shù)字 I/O 點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設(shè)備中。還具有 4 個獨立的 30kHz 高數(shù)計數(shù)器， 2 路獨立的 20kHz高數(shù)脈沖輸出端，一 個 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。 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 本機數(shù)字輸入 十四路數(shù)字量輸入 本機數(shù)字輸出 十路數(shù)字量輸入 高速計數(shù)器（ 32 位值） 6 個高速計數(shù)器 脈沖輸出 2 個， 20kHz 脈沖速率 模擬電位器 1 個， 8 位分辨率 時間中斷 2 個， 1ms 分辨率 邊沿中斷 4 個上升沿和 /或 4 個下降沿 可選擇的輸入濾波器時間 7 個，范圍 其他功能模