【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(shí)還要加強(qiáng)與國(guó)外物流企業(yè)的交流與合作，認(rèn)真學(xué)習(xí)吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，以提高我國(guó)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的管理 與設(shè)計(jì)水平。而作為核心部件的堆垛機(jī)，其最重要的控制功能就是定位控制，即實(shí)現(xiàn)精確定位 和速度控制?？捎萌缦路椒ㄟx擇：?jiǎn)螕簟耙晥D”（ 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(kāi)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(shí)，調(diào)用步進(jìn)電機(jī)子程序，機(jī)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(guò)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(cè)電路（如圖 32）。 PLC 的 I/O 資 源配置 由于需要采集外部檢測(cè)信號(hào)（所經(jīng)的列、行），控制電機(jī)的起停，選擇自動(dòng)或是手動(dòng)控制狀態(tài)，前后列向運(yùn)動(dòng)、升降行向運(yùn)動(dòng)、機(jī)械手的伸縮運(yùn)動(dòng)、貨物的抓取、存放等。 （ 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。 從 CPU 的模塊來(lái)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(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)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(duì)第一代 PLC 產(chǎn)品不再具體介紹。它實(shí)際上 就是一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，可以單獨(dú)的完成一定的控制任務(wù)?？梢詥螜C(jī)運(yùn)行，也可以輸入 /輸出擴(kuò)展。 本設(shè)計(jì)中控制傳送鏈水平運(yùn)行的電機(jī) 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(tái)上的機(jī)械手可帶動(dòng)貨物 一起做伸縮運(yùn)動(dòng)，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(shí)， PLC 會(huì)接收和分析操作人員在控制面板按鈕或上位機(jī)輸入的指令，做出合理的工控安排：判斷檢測(cè)元件的狀態(tài)，讀取倉(cāng)庫(kù)機(jī)械驅(qū)動(dòng)部分的信息；然后，將信息反饋到執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)其位置移動(dòng)，完成貨物的存取操作。 系統(tǒng)對(duì)堆垛機(jī)的控制有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式，因此程序中采用子程序設(shè)計(jì)，初始化復(fù)位，手 /自動(dòng)的選擇主要有主程序完成。 PLC對(duì)其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和 I/O 點(diǎn)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(yǔ)言，直觀易懂，深受現(xiàn)場(chǎng)電氣技術(shù)人員的歡迎。 可編程控制器的主要特點(diǎn)有： ，抗干擾能力強(qiáng)。 PLC 的功能齊全，與其他控制器相比具有自診斷、報(bào)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(kāi)關(guān)及其觸點(diǎn)，按照一定的邏輯關(guān)系連接在一起構(gòu)成具有簡(jiǎn)單控制功能的邏輯電路。在各個(gè)階段，對(duì)象的特性相對(duì)穩(wěn)定，并且在前進(jìn)和抬升貨物的 過(guò)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(jì)算機(jī)控制技術(shù)為主要手段組成的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)。 運(yùn)行機(jī)構(gòu)：運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電機(jī)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(jì)，具有可靠性高、通用性強(qiáng)、維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)。 初期的立體倉(cāng)庫(kù)使用的堆垛機(jī)以橋式起重機(jī)為基礎(chǔ)，這種堆垛機(jī)是從起重機(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(dòng)來(lái)搬運(yùn)貨物。堆垛機(jī)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(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。在采用了計(jì)算機(jī)控制的進(jìn)出庫(kù)情報(bào)資料和庫(kù)存情報(bào)處理技術(shù)和先進(jìn)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(dòng)化倉(cāng)庫(kù)在設(shè)計(jì)、制造、自動(dòng)化控制和計(jì)算機(jī)管理方面的技術(shù)也日趨成熟。 上個(gè)世紀(jì) 70 年代初期，我國(guó)開(kāi)始研究巷道式堆垛機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)， 1980 年由北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所等單位研制成的我國(guó)第一座自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在北京汽車制造廠投產(chǎn)。這一階段經(jīng)歷的時(shí)間比較長(zhǎng)。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。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(kāi)始出現(xiàn)了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，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。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。 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)定義 在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是一個(gè)重要的組成部分，它是一種新型的倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)又稱為自動(dòng)存儲(chǔ) /檢索系統(tǒng) (Automated Storage/Retrieval System，即 AS/RS)，它是物料搬運(yùn)和倉(cāng)儲(chǔ)科學(xué)中的一門綜合科學(xué)技術(shù)工程。此后，從 1963年開(kāi)始，在歐洲各國(guó)，由于用地緊張，開(kāi)始計(jì)劃建造 2530 米的高層自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)。日本的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的擁有量位居世界前茅。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(cāng)庫(kù)計(jì)算機(jī)及時(shí)地記錄到貨和出貨時(shí)間，先是庫(kù)存量，管路人員隨時(shí)掌握貨物信息和庫(kù)存信息?，F(xiàn)在，智能自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)技 術(shù)還處于初級(jí)階段，隨著倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的智能化將有更廣闊的前景 [1][2]。國(guó)外立體倉(cāng)庫(kù)普遍采用抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠的可編程控制器來(lái)控制巷道堆垛機(jī)和出入庫(kù)系統(tǒng)，并且用計(jì)算機(jī)進(jìn)行貨位管理和庫(kù)存管理，倉(cāng)庫(kù)管理計(jì)算機(jī)與上級(jí)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。 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(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中的主要設(shè)備 ,倉(cāng)庫(kù)中所有貨物的入庫(kù)、出庫(kù)等作業(yè)都必須通過(guò)堆垛機(jī)完成。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。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。 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(tái)、貨叉、電器設(shè)備及各種安全保 護(hù)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(jī)的結(jié)構(gòu) 1. 上橫梁 2. 松繩及過(guò)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(cāng)庫(kù)比較簡(jiǎn)單，相同堆剁機(jī)的結(jié)構(gòu)也沒(méi)有這么復(fù)雜，后面有具體的介紹。堆垛機(jī)是可以三維運(yùn)動(dòng)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(dòng)的升降臺(tái)和在升降臺(tái)上作伸縮運(yùn)動(dòng)的貨叉（機(jī)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(jī)具有強(qiáng)大的存儲(chǔ)擴(kuò)展能力，有能力滿足不同的存儲(chǔ)需要。 PLC 的特點(diǎn) 堆垛機(jī)位置控制系統(tǒng)主要由 PLC 組成。 ，應(yīng)用靈活。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。 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(kāi)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。而手動(dòng)有些差別，手動(dòng)的前后上下運(yùn)動(dòng)主要是通過(guò)按動(dòng)控制面板上按鈕來(lái)控制小車、升降臺(tái) 運(yùn)動(dòng)的方向和到達(dá)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(yùn)行的升降臺(tái)的電機(jī) M2 ,M5 ,M8，在升降臺(tái)處裝行程開(kāi)關(guān)。 本次設(shè)計(jì)采用外部制動(dòng)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(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。 CPU 型號(hào)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。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。 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(shuō)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