【正文】 所以，寫出流程圖是非常關(guān)鍵也是程序設(shè)計首先要完成的任務(wù)。當(dāng) Y 軸退回到極限位置時，傳感器信號為 1，并停止 Y 軸的運動。操作面板的綠色燈在搬運系統(tǒng)啟動后常亮，輸送系統(tǒng)暫?；蚓o急停止后綠燈滅。 本課題選用的立體倉庫、機械手和連接平臺等主要技術(shù)參數(shù)見下表： 表 硬件主要參數(shù) PLC 型號 PLC16IO 高架立體倉庫 層數(shù) 4 每層可放工件數(shù) 5 機械手 X/Z 軸滑塊 傳感器 重疊 2MM X 軸速度 Z 軸速度 Y 軸活塞行程 3CM Y 軸活塞 傳感器 重疊 2MM Y 軸活塞速度 30MM/S 工件 直徑 30MM 高度 連接平臺 高度 42CM 信號連接 搭建好硬件后，必須對它們進(jìn)行信號連接，即把各執(zhí)行元件和傳感器的輸入或輸出接口與PLC 的 I/O 接口相連。該機械手 X、 Z 軸方向的運動采用電機控制， Y 軸和手爪的運動采用氣動控制，用于機械手的移動和對毛坯零件的抓取、搬運工作。根據(jù)課題具體要求，選擇尺寸可調(diào)節(jié)的 SL參數(shù)工作臺。該搬運系統(tǒng)采用德國西門子 S7 可編程控制器進(jìn)行控制。 為清晰顯示模擬，建議同時打開模擬窗口、帶視區(qū)控制的可編程控制器的信號窗口。 (3)在對象間建立 信號聯(lián)接 在接受了模擬所需的所有對象后，必須在可編程控制器與執(zhí)行元件和傳感器的輸入和輸出間建立聯(lián)接。使用按鈕 “對象 (O)”可在模擬窗口中展開下拉菜單 “對象 (O)”： 圖 下拉菜單 “對象 (O)” 菜單包括下列子項： ① 接受：從展開的列表中添加對象。 圖 MSM2102 工作界面 MSM軟件操作步驟 用 MSM 軟件仿真模擬一項操作任務(wù)時，一般的操作步驟如下： (1)新建一個計劃 打開軟件后，使用界面上下拉菜單 “計劃 (Z)”下的子項 “新建 ...”可新建一個計劃。在模擬時，也可對在真實硬件環(huán)境運行時會產(chǎn)生干擾的過程情況進(jìn)行評價。 本課題構(gòu)建的三軸運動機械手安裝在一個四層高架立體倉庫上，其 X、 Z 軸方向的運動采用電機控制， Y 軸和手爪的運動采用氣動控制，用于對毛坯零件的定位、抓取和搬運工作。 PLC 機械手 同時，在自動化生產(chǎn)領(lǐng)域中，機械手是近幾十年發(fā)展起來的。電力線是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，它的規(guī)模之大，是其他任何網(wǎng)絡(luò)無法比擬的。自動化倉庫管理系統(tǒng)的主要功能是對倉庫所有入，出庫活動進(jìn)行最佳登錄和控制，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，以便能使決策者及早發(fā)現(xiàn)問題，采取相應(yīng)的措施，最大限度地降低存量，加快貨物流通，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)和社會效益。在控制系統(tǒng)中，還應(yīng)采取一系列自檢和連鎖保護(hù)措施，確保在 工作人員操作錯誤時不發(fā)生事故。這些數(shù)據(jù)被采集處理后，能用來確定產(chǎn)品的生產(chǎn)計劃，運輸路線，路程，庫存，存儲地址，銷售生產(chǎn)，庫存控制，運輸文件，單據(jù)和記賬等，貨物信息可以通過聲，光，磁，電子等多種介質(zhì)獲取，具體實現(xiàn)時，是在生產(chǎn)的關(guān)鍵部位配備自 動識別裝置，將每一處所獲取的信息經(jīng)過計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸，并經(jīng)行統(tǒng)一處理，從而實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程中對物料的信息跟蹤。計算機控制能夠始終確保無誤的對各種信息進(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。到 20xx 年為止，我國自動化立體倉庫數(shù)量已超過 200 座。驅(qū)動由傳統(tǒng)的調(diào)速技術(shù)發(fā)展為內(nèi)置嵌入式計算機的矢量變頻調(diào)速技術(shù)，從而獲得更佳啟動停止曲線罔，減少循環(huán)時間，獲得更佳啟動扭矩。近年來，自動化倉庫在我國得到快速發(fā)展，高架立體倉庫的需求越來越大。 PLC 在相當(dāng)多的應(yīng)用取代了昂貴的 DCS，從而使原來 PLC(順序控制 )+DCS(過程控制 )的模式變成 PLC+IPC 模式。雖然 PLC 開發(fā)上各種工具仍不兼容，但基于這些標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)系統(tǒng)，使用戶在應(yīng)用過程中，可以較方便地適應(yīng)不同品牌的產(chǎn)品。 PLC 的應(yīng)用前景 PLC 未來的應(yīng)用前景分為以下幾個方面： （ 1）人機界面將更加友好 PLC 制造商通過收購或聯(lián)合軟件企業(yè)或發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)，大大提高了其軟件水平，多數(shù) PLC品牌擁有與之相應(yīng)的開發(fā)平臺和組態(tài)軟件，軟件和硬件的結(jié)合，提高了系統(tǒng)的性能，同時，為用戶的開發(fā)和維護(hù)降低了成本，使更易形人機友好的控制系統(tǒng)，目前， PLC+網(wǎng)絡(luò) +IPC+CRT 的模式被廣泛應(yīng)用。如可驅(qū)動步進(jìn)電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。 （ 1）開關(guān)邏輯量控制 這是 PLC 最基本最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備控制，也可用于多機群控及自動化流水線。中型 PLC系統(tǒng)有 256—1 023 個 IO 點，主要用于冶金、電力、造紙、化工、加工 /組裝生產(chǎn)流水線、包裝流水線等領(lǐng)域。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的 CF 系列，杭州機床電器廠生產(chǎn)的 DKK 及 D 系列，大連組合機床研究所生產(chǎn)的 S 系列，蘇州電子計算機廠生產(chǎn)的YZ 系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模，并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。 （ 3）近期的 PLC(20 世紀(jì) 80 年代中后期至今 )進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代中后期，由于超大規(guī)模集成電路 技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的 PLC 所采用的微處理器的檔次普遍提高。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式 ——梯形圖。 圖 三相異步電機正反轉(zhuǎn)控制梯形圖 PLC 的特點 PLC 的特點是： ① 可靠性高，抗干擾能力強； ② 配套齊全，功能完善，適用性 強； ③ 操作簡單，易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎； ④ 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便、易于改造；⑤ 體積小、質(zhì)量輕、功耗低。如電機的啟動與停止 ，電磁閥的開閉；工件的位置、速度、加速度等的測定；產(chǎn)品的計數(shù)以及溫度、壓力、流量等物理量的設(shè)定和控制等。用可編程控制器編程語言 STEP7 編制相應(yīng)的 PLC 控制程序，并利用仿真手段對該系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試并最終得出控制程序。這樣一來，通過對實際項目的仿真模擬，操作者簡單形象地了解了 PLC 控制過程，掌握編程方法，培養(yǎng)了工程研究與開發(fā)能力。而實物被控對象一般都有體積大、價格昂貴、維護(hù)困難的特點，所以大部分學(xué)校都因為受資金、場地、設(shè)備等因素的制 約，只購買一些簡單的實驗箱或者功能單一的可編程控制器，或者只配備一套實驗系統(tǒng)。 共 頁 第 1 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 1 緒論 選題背景 20 世紀(jì)后半期，隨著計算機、材料、自動控制等技術(shù)的發(fā)展，制造業(yè)也獲得了蓬勃的發(fā)展，新的加工、制造概念和方法層出不窮，如 CNC、 CAD、 CAM、 FMS、 CIMS、 ERP、并行工程、敏捷制造等等。為了克服這些困難，目前國內(nèi)外部分學(xué)校已經(jīng)開始嘗試采用一種基于計算機仿真技術(shù)的實驗方法，通過計算機仿真軟件模擬其自動控制過程。 研究內(nèi)容 （ 1）熟悉并掌握德國 SL 公司提供的 MSM2102 軟件和可編程控制器編程語言 STEP7。此過程即實驗研究過程。早期的控制系統(tǒng)是用導(dǎo)線將各種繼電器、定時器、接觸器及其觸點按照系統(tǒng)要求的邏輯關(guān)系連結(jié)起來組成的，這就是 60 年代以前在工業(yè)控制領(lǐng)域廣為應(yīng)用的繼電接觸器控制系統(tǒng)。 PLC 國內(nèi)外發(fā)展 雖然 PLC 問世時間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步， PLC 也迅速發(fā)。因此，早期的 PLC 的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置。而且，為了進(jìn)一步提高 PLC 的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片，這樣使得 PLC 軟硬件功能發(fā)生了巨大變化。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司、南京嘉華公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的 PLC 生產(chǎn)廠家。小型 PLC 系統(tǒng)有 64～ 255 個 IO 點，主要用于設(shè)備控制，也有用作小型系統(tǒng)控制器的。如注塑機，印刷機，訂書機械，組合機床，磨床，包裝生產(chǎn)線，電鍍流水線等。世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 （ 2）網(wǎng)絡(luò)通訊能力大大加強 PLC 廠家在原來 CPU 模板上提供物理層 RS232／ 422／ 485 接口的基礎(chǔ)上．逐漸增加了各種通訊接口．而且提供完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。 OPC 基金會推出了 0PC(OLE for Process Contml)標(biāo)準(zhǔn)，這進(jìn)一步增強了軟硬件的互操作性，通過 OPC 一致性測試的產(chǎn)品，可以實現(xiàn)方便的和無縫隙數(shù)據(jù)交換。 綜合以上所述， PLC 以其結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、功能強、速度快、價格低等優(yōu)點不管在現(xiàn)在還是在未來的工業(yè)自動化領(lǐng)域中都將發(fā)揮其不可替代的作用。 高架立體倉庫介紹 高層貨架倉庫簡稱高架倉庫，一般是指采用幾層，幾十層乃至幾十層高的貨架存儲單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運設(shè)備進(jìn)行貨物入庫和出庫作業(yè)的倉庫。 通信方式從有線、電磁感應(yīng)已過渡到紅外無線通信技術(shù)，未來藍(lán)牙技術(shù)有可能成為新的熱點。立體倉庫由于其很高的空間利用率，很強的入出庫能力，采用計算機進(jìn)行控制管理而利于企業(yè)實施 現(xiàn)代化管理特點，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可或缺的倉儲技術(shù)，越來越受到企業(yè)的重視。同時借助于計算機管理還能有效地利用倉庫存儲能力，便于清點和盤庫，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。現(xiàn)代生產(chǎn)物流系統(tǒng)中，廣泛采用條形碼自動識別技術(shù)，這是因為條形碼具有讀取快，精度高，使用方便，成本低，適應(yīng)性好等優(yōu)點。對機械及電器故障進(jìn)行判斷，報警和向主機系統(tǒng)傳遞故障信息。 基于 PLC 的高架立體倉庫 由 PLC 控制的高架立體倉庫工作流程的全過程，充分體現(xiàn)了 PLC 的優(yōu)點。因為家家都有電力線，由此，運營商就可以輕松地把這種網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)滲透到每一個家庭 .因此，這一技術(shù)一旦進(jìn)入商業(yè)化階段，將會促進(jìn) 電信市場的變革，并給互聯(lián)網(wǎng)普及帶來極大的發(fā)展空間。其特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器 各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。 共 頁 第 14 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 共 頁 第 15 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 4 MSM軟件介紹 SL系統(tǒng)概論 機電一體化系統(tǒng) “SLMSK 2100”的思想建立在自動化技術(shù)領(lǐng)域多年的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，并引入了最新的 BIBB發(fā)展方向以滿足機電一體化工程師的需要。 軟件有三個不同的部分： （ 1） MSM2100 軟件包括帶功能部件的模塊庫，其可在機電一體化基本系統(tǒng) TMS20xxB01(機電一體化基本配置 )。它打開一個選擇窗口，可選擇驅(qū)動器和路徑，輸入名稱。 ② 參數(shù)化 ...：添加對象大小和屬性 (修改長度、寬度、高度、 顏色和屬性 )的參數(shù)化。在實際中可將之與可編程控制器的聯(lián)線相比較?？墒褂孟吕藛?“手動 ”下的子項 “信號 ...”中的可編程控制器欄上調(diào)用所裝入 PLC 的信號窗口。 該研究過程按照之前介紹的 MSM 軟件操作步驟，依次進(jìn)行新建計劃、搭建硬件、信號聯(lián)接、硬件信號調(diào)試、編程和軟、硬件調(diào)試，并最終得出符合要求的硬件系統(tǒng)和 PLC 程序。 （ 3） PLC 的選用 西門子 S7 系列的可編程控制器包括 S7200， S7300和 S7400，它們的控制點數(shù)由小到大遞增。此外，機械手 X、 Y、 Z 軸的運動必須有超限位保護(hù)，在機械手 X、 Z 軸的中間位置，以及手爪的開合也都設(shè)有傳感器，用于機械手的定位。 按照之前介紹的連線步驟，首先選擇操作面板的輸出端，依次連接到 PLC 的輸入端，使按動綠色