【正文】 選擇選擇“畫面”，在右側(cè)視圖中雙擊“新建”。圖庫中的元素稱為“圖庫精靈”，使用“圖庫精靈”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，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)警也不會遺漏。 總之，通過組態(tài)王軟件可以對立體倉庫系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與過程控制，它提供了在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(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，用戶可以通過它很便捷的對自己的設(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)境中可以對硬件設(shè)備進(jìn)行測試，即在不啟動運(yùn)行系統(tǒng)的情況下，完成對硬件設(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)場的生產(chǎn)狀況要以動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，所有這一切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)，所以說數(shù)據(jù)庫是聯(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)庫變量、建立動畫連接、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 （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)可分為自動控制，手動控制和遠(yuǎn)程控制。組態(tài)王擁有豐富的工具箱、圖庫和操作向?qū)?，簡單易學(xué)，在工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛。這些優(yōu)勢主要體現(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，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，歸位動作完成。表32 I/O分配輸入部分輸出部分啟動貨叉控制脈沖出入庫選擇貨叉方向改變手動/自動載貨臺上升停止載貨臺下降小車向前運(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)動限位貨叉前伸小車向后運(yùn)動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上升貨叉低位置指示燈載貨臺下降貨叉高位置指示燈貨位虛實(shí)檢測停止向前運(yùn)行載貨臺是否有物停止向后運(yùn)行行尋址1載貨臺停止上升行尋址2載貨臺停止下降行尋址3警示燈列尋址電動機(jī)停機(jī)載貨臺上限貨叉停止前伸載貨臺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方式手動方式執(zhí)行手動操作子程序執(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信號（所經(jīng)的列、行），控制電機(jī)的起停，選擇自動或是手動控制狀態(tài)，前后列向運(yùn)動、升降行向運(yùn)動、機(jī)械手的伸縮運(yùn)動、貨物的抓取、存放等。（1）梯形邏輯(LAD)梯形邏輯(LAD)是STEP7編程語言的圖形表達(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高而被破壞。控制電路的主要作用是完成對逆變器的開關(guān)控制，對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)對主電路的控制。與傳統(tǒng)的交流拖動系統(tǒng)相比，利用變頻器對交流電動機(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)異步電動機(jī)的無級調(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)帶動較大負(fù)載啟動時(shí)，會有較大的沖擊電流，若采用變頻器控制，可以實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的軟啟動，減小沖擊電流，從而解決了大負(fù)載的啟動問題。中、小容量范圍內(nèi)，采用自動關(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)激光測距傳感器反饋回來的堆垛機(jī)距的離信號與速度信號，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)動將被鎖定：貨叉沒在中位；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)的從動輪上配有同軸旋轉(zhuǎn)編碼器，從動輪與軌道近似純滾動，因此通過對旋轉(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)。對堆垛機(jī)的故障分析和診斷十分重要。按照自動化立體倉庫的實(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)動速度也可以手動選擇。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)行情況及貨位的儲存情況；對執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)控制。相信通過我們的不懈努力，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；貨物儲運(yùn)發(fā)送量越來越大。近些年我國自動化立體倉庫技術(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)，美國有各種類型的自動化立體倉庫20000多座；日本有38000多座；德國有10000多座；英國有4000多座；前蘇聯(lián)有1500多座。我國自動化倉庫起步比較晚，于七十年代后期開始建立自動化倉庫；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)國家綜合國力的重要標(biāo)志，正日益受到各國的重視。采用光電傳感器檢測堆垛機(jī)位置，分析了堆垛機(jī)的工作過程，并研究了堆垛機(jī)運(yùn)動制、認(rèn)址檢測方式，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，對整個(gè)立體庫的正常運(yùn)行起著重要的作用。該系統(tǒng)能對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，管理人員只要通過運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)就可以實(shí)時(shí)監(jiān)控立體倉庫的工作狀態(tài)，保證了正常運(yùn)作，對出現(xiàn)的問題作出及時(shí)的判斷和處理。自動化立體倉庫因?yàn)樗牧髢?yōu)點(diǎn)：（1）儲存量大，占地面積小；（2）可迅速方便的進(jìn)行貨物的入、出庫作業(yè)；（3）便于實(shí)現(xiàn)倉庫的機(jī)械化、自動化，已而可以節(jié)約勞動力，減輕勞動強(qiáng)度，提高入、出庫的作業(yè)效率和倉庫周轉(zhuǎn)能力；（4）提高了倉庫管理的準(zhǔn)確性和快速性，從而相對減少了貨物庫存量，減少了庫存占有資金；（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，這種替代促使倉庫物流業(yè)的水平提高[2]。因此大力發(fā)展我國的自動化倉庫是提高企業(yè)生產(chǎn)能力，發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要方面。我國對自動化立體倉庫及其物資搬運(yùn)設(shè)備的研制開始并不晚，1963年研制成第一臺橋式堆垛機(jī)起重機(jī)。1960年左右在美國出現(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)提高自動化立體倉庫的整體運(yùn)行效率有重要的意義[8]。 研究的主要內(nèi)容將基于未來立體倉庫發(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)、自動控制等技術(shù)，著重研究立體倉庫堆垛機(jī)行走系統(tǒng)的自動尋址、精確定位、速度調(diào)節(jié)及控制。 立體倉庫的概況本設(shè)計(jì)系統(tǒng)為立體倉庫取送貨系統(tǒng)。圖21為堆垛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)圖，展現(xiàn)了倉庫的情況。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，自動化立體倉庫的技術(shù)水平和倉儲機(jī)械設(shè)備的動態(tài)性能也在不斷提高。界面操作時(shí)，應(yīng)具備對貨物的單送、單取操作。當(dāng)貨物較輕且不易傾倒是采用高速。 立體倉庫的電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖自動化立體倉庫主要有由貨架、巷道堆垛機(jī)、周邊出入庫配套機(jī)械設(shè)施和倉儲管理控制系統(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。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]。要完成對堆垛機(jī)自動控制系統(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)確無誤的定位在目標(biāo)貨位。 認(rèn)址檢測方式主要的認(rèn)址檢測方式有以下幾種：（1）絕對認(rèn)址：絕對認(rèn)