【正文】 選擇選擇“畫面”，在右側(cè)視圖中雙擊“新建”。圖庫(kù)中的元素稱為“圖庫(kù)精靈”，使用“圖庫(kù)精靈”將極大地加快應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)造。特殊變量類型有報(bào)警窗口變量、報(bào)警組變量、歷史趨勢(shì)曲線變量、時(shí)間變量四種。組態(tài)王定義的各種變量構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)，其中不需要與其它應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)的變量稱為內(nèi)存變量，而與其它應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)的變量稱為I/O變量，從下位機(jī)采集來(lái)的數(shù)據(jù)、發(fā)送給下位機(jī)的指令都需要設(shè)置成“I/O變量。一旦組態(tài)工作完成．運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。組態(tài)王的事件驅(qū)動(dòng)的報(bào)警方式和緊湊高效的結(jié)構(gòu)使得報(bào)警信息可以被完整地記錄，即使突然發(fā)生大量的報(bào)警也不會(huì)遺漏。 總之，通過(guò)組態(tài)王軟件可以對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制，它提供了在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具，用戶可以通過(guò)它很便捷的對(duì)自己的設(shè)計(jì)作出更合理的完善和改進(jìn)。并設(shè)置了相應(yīng)的安全保護(hù)措施。采用了激光測(cè)距傳感器在水平方向認(rèn)址，提高了堆垛機(jī)的認(rèn)址精度及運(yùn)行系統(tǒng)的可靠性，為以后運(yùn)行速度的提升奠定了基礎(chǔ)。除報(bào)警事件外，組態(tài)王還可以記錄應(yīng)用程序事件和操作員操作信息。 在完成設(shè)備配置與連接后，組態(tài)王在開發(fā)環(huán)境中可以對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，即在不啟動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的情況下，完成對(duì)硬件設(shè)備的讀寫操作、先進(jìn)的報(bào)警和事件管理。運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。內(nèi)存字符串型變量、I/O字符串型變量：類似一般程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的字符串變量，用于記錄一些有特定含義的字符串，如名稱、密碼等，該類型變量可以進(jìn)行比較運(yùn)算和賦值運(yùn)算。在運(yùn)行監(jiān)控軟件時(shí)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)狀況要以動(dòng)畫的形式反映在屏幕上，操作者在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，所有這一切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為中介環(huán)節(jié)，所以說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。包含了大量預(yù)先建立好的組合圖形對(duì)象，比如控制按鈕、指示衰、閥門、電機(jī)、泵、管路和其他標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)元件，如圖44。組態(tài)王將在工程路徑下生成初始數(shù)據(jù)文件。圖41 設(shè)備配置 建立工程打開組態(tài)王軟件，進(jìn)入工程瀏覽器，工程瀏覽器是組態(tài)王的集成開發(fā)環(huán)境。其中 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須經(jīng)過(guò)定義設(shè)備、建立工程、設(shè)計(jì)圖形界面、構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)變量、建立動(dòng)畫連接、運(yùn)行和調(diào)試等幾個(gè)步驟。 組態(tài)王的主要功能與實(shí)現(xiàn)：（1）豐富的人機(jī)界面功能，可視化操作界面，真彩顯示圖形、豐富的圖庫(kù) （2）強(qiáng)大的通訊能力 （3）先進(jìn)的報(bào)警和事件管理 （4）大的網(wǎng)絡(luò)和冗余功能 在本系統(tǒng)中控制系統(tǒng)可分為自動(dòng)控制，手動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制。組態(tài)王擁有豐富的工具箱、圖庫(kù)和操作向?qū)?，?jiǎn)單易學(xué)，在工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛。這些優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：PLC技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)技術(shù)已很成熟；由PLC構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對(duì)較低的擁有成本；PLC的軟件資源和硬件資豐富，軟件之間的互操作性強(qiáng)；基于PLC的控制系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)和使用，可以容易地得到技術(shù)方面的支持。如果貨叉是以30m/min的速度運(yùn)動(dòng)，伸縮距離為60cm，定時(shí)器T37以 100ms為基本記時(shí)單位，所以計(jì)算得到貨叉可以到達(dá)預(yù)定位置的時(shí)間為18ms，因此選用100ms定時(shí)器T37進(jìn)行定時(shí)，應(yīng)該設(shè)置計(jì)時(shí)累加為18。如果小車處于已經(jīng)完成了取放貨的動(dòng)作時(shí)，那么判斷小車是否已經(jīng)完成了由貨架上返回的動(dòng)作。 圖35 網(wǎng)絡(luò)1梯形圖 圖36 網(wǎng)絡(luò)2梯形圖 圖37 網(wǎng)絡(luò)3梯形圖 （2）列向運(yùn)行PLC程序?qū)崿F(xiàn)小車列向自動(dòng)運(yùn)行的程序，由網(wǎng)絡(luò)6和網(wǎng)絡(luò)7完成。若出現(xiàn)報(bào)警情況，應(yīng)停止運(yùn)行。到達(dá)原位后，復(fù)位計(jì)數(shù)器；當(dāng)水平與垂直兩個(gè)方向均到達(dá)原位后，歸位動(dòng)作完成。表32 I/O分配輸入部分輸出部分啟動(dòng)貨叉控制脈沖出入庫(kù)選擇貨叉方向改變手動(dòng)/自動(dòng)載貨臺(tái)上升停止載貨臺(tái)下降小車向前運(yùn)行開關(guān)行到位指示燈小車向后運(yùn)行開關(guān)列到位指示燈貨叉到位限位小車向前運(yùn)行貨叉回位限位小車向后運(yùn)行小車向前運(yùn)動(dòng)限位貨叉前伸小車向后運(yùn)動(dòng)限位貨叉后縮貨叉前伸存貨指示燈貨叉后縮取貨指示燈載貨臺(tái)上升貨叉低位置指示燈載貨臺(tái)下降貨叉高位置指示燈貨位虛實(shí)檢測(cè)停止向前運(yùn)行載貨臺(tái)是否有物停止向后運(yùn)行行尋址1載貨臺(tái)停止上升行尋址2載貨臺(tái)停止下降行尋址3警示燈列尋址電動(dòng)機(jī)停機(jī)載貨臺(tái)上限貨叉停止前伸載貨臺(tái)下限貨叉停止后縮開始系統(tǒng)上電執(zhí)行送貨子程序是否否是自動(dòng)方式手動(dòng)方式執(zhí)行手動(dòng)操作子程序執(zhí)行取貨子程序取貨任務(wù)送貨任務(wù)堆垛機(jī)運(yùn)行方式選擇堆垛機(jī)自檢程序向上位機(jī)上傳堆垛機(jī)狀態(tài)圖31 主程序流程圖 堆垛機(jī)運(yùn)行控制 堆垛機(jī)自檢程序堆垛機(jī)自檢程序是在開機(jī)時(shí)運(yùn)行的程序，用于檢測(cè)上次是否安全關(guān)機(jī)，以及各種機(jī)械是否處于初始位置，如果沒(méi)有不安全狀況，才可以運(yùn)行機(jī)械。 PLC 輸入輸出點(diǎn)分配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。（1）梯形邏輯(LAD)梯形邏輯(LAD)是STEP7編程語(yǔ)言的圖形表達(dá)方式。PLC的下端(輸入端)為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計(jì)算機(jī)。 PLC的發(fā)展 PLC是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的[20]。 （12）模擬量輸出：2路(0～20) mA模擬量輸出。 （4）輸出電壓：3相0380V AC可調(diào)。在電壓型變頻器中，由于能量回饋給直流中間電路的電容，并使直流電壓上升，還需要有專用的放電電路，以防止換流器件因電壓過(guò)高而被破壞。控制電路的主要作用是完成對(duì)逆變器的開關(guān)控制，對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)主電路的控制。與傳統(tǒng)的交流拖動(dòng)系統(tǒng)相比，利用變頻器對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，有許多優(yōu)點(diǎn)，如：調(diào)速范圍廣、輸出平滑性好、機(jī)械特性較硬、能很好地 實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速、可實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能、可方便地進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速等尤其當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)較大負(fù)載啟動(dòng)時(shí)，會(huì)有較大的沖擊電流，若采用變頻器控制，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)，減小沖擊電流，從而解決了大負(fù)載的啟動(dòng)問(wèn)題。中、小容量范圍內(nèi)，采用自動(dòng)關(guān)斷器件的全數(shù)字控制PWM變頻器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通用化。當(dāng)要求堆垛機(jī)到達(dá)某一目的地址時(shí)，根據(jù)激光測(cè)距傳感器反饋回來(lái)的堆垛機(jī)距的離信號(hào)與速度信號(hào)，調(diào)整變頻器的頻率值，使堆垛機(jī)先以較高的速度運(yùn)行到接近目的地址的位置，然后平穩(wěn)的減速到較低的速度運(yùn)行，在到達(dá)目的地址的時(shí)候制動(dòng)停準(zhǔn)。圖210 貨物突出檢查傳感器 安全保護(hù) 聯(lián)鎖保護(hù)⑴ 如下情況時(shí)，水平及升降運(yùn)動(dòng)將被鎖定：貨叉沒(méi)在中位；貨叉正在運(yùn)行；貨物尺寸，重量超差。如圖28所示，梯形速度曲線堆垛機(jī)以加速度啟動(dòng)加速，當(dāng)勻加速到最大運(yùn)行速度時(shí)，保持該速度運(yùn)行一段時(shí)間，再以勻減速運(yùn)行，直到零速?？俊? （2）縱向認(rèn)址系統(tǒng)堆垛機(jī)縱向方向的層定位采用光電開關(guān)和認(rèn)址片組合定位，即在堆垛機(jī)的上下安裝兩個(gè)光電開關(guān)，在每層的貨位上安裝認(rèn)址片。堆垛機(jī)的從動(dòng)輪上配有同軸旋轉(zhuǎn)編碼器，從動(dòng)輪與軌道近似純滾動(dòng)，因此通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)換，可以得到堆垛機(jī)的相對(duì)運(yùn)行位置。為此，貨架上的每個(gè)貨位必須具有堆垛機(jī)能識(shí)別的編碼，所以將貨架兩側(cè)編成XX2，沿堆垛機(jī)運(yùn)行方向?qū)⒇浖芫帪?～Y列，垂直方向編為0～Z層。而且Modbus協(xié)議編程簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)。由于PLC帶有串行通信接口，只需用RS485總線分別連接到計(jì)算機(jī)即可，可見系統(tǒng)的構(gòu)建十分簡(jiǎn)單當(dāng)需要增加新設(shè)備時(shí)，只需要將新設(shè)備也連接到計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)的擴(kuò)展也較容易。串行通信中最常用的物理層協(xié)議為RS232C和RS485。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖24所示。2個(gè)RS485通訊/編程口、具有即PID通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。 （4）模擬電位器：CPU226有兩個(gè)模擬電位器，用來(lái)改變特殊寄存器中的數(shù)值，以改變程序運(yùn)行的參數(shù)，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的預(yù)設(shè)值，過(guò)程量的控制參數(shù)。非常適合小點(diǎn)數(shù)的控制系統(tǒng)。 CPU型號(hào)選擇 西門子CPU的介紹 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。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。因此，S7200系列具有極高的性價(jià)比。同時(shí)將運(yùn)行系統(tǒng)的狀態(tài)反饋到監(jiān)控計(jì)算機(jī)。對(duì)堆垛機(jī)的故障分析和診斷十分重要。按照自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的實(shí)際形式、行走方向的地址數(shù)和高度方向的貨位數(shù)，選擇恰當(dāng)?shù)男凶咚俣群蜕邓俣葮O其重要的。同時(shí)運(yùn)動(dòng)速度也可以手動(dòng)選擇。按現(xiàn)行機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有軌巷道式堆垛機(jī)分類方式很多，如按支承方式、用途、控制方式、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行軌跡等分類。每排貨架又分若干列，若干層，形成大量貨格，用以存儲(chǔ)貨物。⑷在監(jiān)控系統(tǒng)中，研究的內(nèi)容包括：組態(tài)軟件監(jiān)控界面的建立；實(shí)時(shí)反映執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況及貨位的儲(chǔ)存情況；對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)控制。相信通過(guò)我們的不懈努力，在使用堆垛機(jī)具有更高定位精度的同時(shí)，提高運(yùn)行速度，以獲得很短的操作和更大的生產(chǎn)能力。 課題研究的意義隨著我國(guó)加入WTO，加快了經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程，近一步促進(jìn)了物資流通；貨物儲(chǔ)運(yùn)發(fā)送量越來(lái)越大。近些年我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)發(fā)展很快，已實(shí)現(xiàn)了與其它信息決策系統(tǒng)的集成，并正在做智能控制和模糊控制的研究所工作。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，美國(guó)有各種類型的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)20000多座；日本有38000多座；德國(guó)有10000多座；英國(guó)有4000多座；前蘇聯(lián)有1500多座。我國(guó)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)起步比較晚，于七十年代后期開始建立自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)；但在當(dāng)時(shí)的發(fā)展卻相當(dāng)緩慢?，F(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展水平是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志，正日益受到各國(guó)的重視。采用光電傳感器檢測(cè)堆垛機(jī)位置，分析了堆垛機(jī)的工作過(guò)程，并研究了堆垛機(jī)運(yùn)動(dòng)制、認(rèn)址檢測(cè)方式，實(shí)現(xiàn)了堆垛機(jī)的定位方案。而堆垛機(jī)性能的優(yōu)劣，對(duì)整個(gè)立體庫(kù)的正常運(yùn)行起著重要的作用。該系統(tǒng)能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，管理人員只要通過(guò)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)就可以實(shí)時(shí)監(jiān)控立體倉(cāng)庫(kù)的工作狀態(tài)，保證了正常運(yùn)作，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題作出及時(shí)的判斷和處理。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)因?yàn)樗牧髢?yōu)點(diǎn)：（1）儲(chǔ)存量大，占地面積??；（2）可迅速方便的進(jìn)行貨物的入、出庫(kù)作業(yè)；（3）便于實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的機(jī)械化、自動(dòng)化，已而可以節(jié)約勞動(dòng)力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高入、出庫(kù)的作業(yè)效率和倉(cāng)庫(kù)周轉(zhuǎn)能力；（4）提高了倉(cāng)庫(kù)管理的準(zhǔn)確性和快速性，從而相對(duì)減少了貨物庫(kù)存量，減少了庫(kù)存占有資金；（5）縮短了交貨時(shí)間，增加了操作的安全性，減少了貨物的損壞率，提高了服務(wù)質(zhì)量；（6）提高了整個(gè)工廠管理和生產(chǎn)效率，正在逐步替代面積利用率極低且陳舊落后的平面?zhèn)}庫(kù)，這種替代促使倉(cāng)庫(kù)物流業(yè)的水平提高[2]。因此大力發(fā)展我國(guó)的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)是提高企業(yè)生產(chǎn)能力，發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要方面。我國(guó)對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)及其物資搬運(yùn)設(shè)備的研制開始并不晚，1963年研制成第一臺(tái)橋式堆垛機(jī)起重機(jī)。1960年左右在美國(guó)出現(xiàn)了巷道式堆垛機(jī)，隨后巷道式堆垛機(jī)逐漸替代了受重量和跨度限制的橋式堆垛機(jī)。在減小輸送系統(tǒng)的“瓶頸”效應(yīng)提高自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的整體運(yùn)行效率有重要的意義[8]。 研究的主要內(nèi)容將基于未來(lái)立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的要求，立足于工作循環(huán)周期短、換速平穩(wěn)、停準(zhǔn)精確，結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制等技術(shù)，著重研究立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)行走系統(tǒng)的自動(dòng)尋址、精確定位、速度調(diào)節(jié)及控制。 立體倉(cāng)庫(kù)的概況本設(shè)計(jì)系統(tǒng)為立體倉(cāng)庫(kù)取送貨系統(tǒng)。圖21為堆垛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)圖，展現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)的情況。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的技術(shù)水平和倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械設(shè)備的動(dòng)態(tài)性能也在不斷提高。界面操作時(shí)，應(yīng)具備對(duì)貨物的單送、單取操作。當(dāng)貨物較輕且不易傾倒是采用高速。 立體倉(cāng)庫(kù)的電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)主要有由貨架、巷道堆垛機(jī)、周邊出入庫(kù)配套機(jī)械設(shè)施和倉(cāng)儲(chǔ)管理控制系統(tǒng)等幾部分組成。圖23 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的選擇 PLC的選擇PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)?？梢詥螜C(jī)運(yùn)行，也可以輸入/輸出擴(kuò)展。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)。西門子第二代產(chǎn)品的CPU模塊位CPU 22*，是在本世紀(jì)初投放市場(chǎng)的。 （4）CPU 226：這種模塊在CPU 224的基礎(chǔ)上功能又進(jìn)一步增強(qiáng)，主機(jī)輸入和輸出點(diǎn)增加到40點(diǎn)，最大可擴(kuò)展為248點(diǎn)數(shù)字量和35點(diǎn)模擬量；增加了通訊口的數(shù)量，通訊能力大大增強(qiáng)；它可用于點(diǎn)數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。 （7） CPU226有6個(gè)30KHZ的高速計(jì)數(shù)器，用于捕捉比CPU掃描頻率更高的脈沖信號(hào)。完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。堆垛機(jī)的信息傳遞順序是：堆垛機(jī)首先接受的作業(yè)信息是從什么地方取貨，之后把它存入什么貨位。RS485允許平衡電纜上連接32個(gè)發(fā)送器/接收器。Modbus通訊協(xié)議是Modicon公司設(shè)計(jì)的一種適用于工業(yè)控制的主從結(jié)構(gòu)式串口通訊協(xié)議，已經(jīng)成為通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[11]。要完成對(duì)堆垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先要保證堆垛機(jī)能夠準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)位置，所以在設(shè)計(jì)堆垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，關(guān)鍵在于準(zhǔn)確可靠的認(rèn)址和定位保證堆垛機(jī)準(zhǔn)確無(wú)誤的定位在目標(biāo)貨位。 認(rèn)址檢測(cè)方式主要的認(rèn)址檢測(cè)方式有以下幾種：（1）絕對(duì)認(rèn)址：絕對(duì)認(rèn)