【正文】 按鈕時， PLC 接到指令，系統(tǒng)運動開始；按動紅色按鈕使之停止；按動緊停按鈕，系統(tǒng)急停。紅色燈在輸送系統(tǒng)暫停時常亮，搬運系統(tǒng)未開始、運行及緊停狀態(tài)下燈滅。當(dāng) Y 方向開始退回動作后，為了防止夾取住工件的機械手與高架立體倉庫發(fā)生碰撞，使用計時器 T2 計時 2S 后， X、 Z 軸方向才開始同時退回。依據(jù)上面所列該三軸運動機械手搬運系統(tǒng)的控制要求，繪制出控制流程圖，如圖 所示。只有設(shè)計出流程圖，才可能順利而便捷地編寫出語句表或梯形圖，最終完成程序的設(shè)計。為了確保工件被安全地夾取，在夾取步驟后使用計時器 T1 計時 2S， Y 軸才開始退回。綠色按鈕用于系統(tǒng)的啟動，紅色按鈕用于暫停系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，緊急按鈕用于發(fā)生故障時緊急停止整個系統(tǒng)。選擇帶緊停、開始和停止按鈕的操作面板，放置在工作臺前方便于操作的位置。 （ 5） 機械手 該軟件構(gòu)建的四層高架立體倉庫上自帶一個三軸運動機械手，搭建 工藝站時即已搭建好機械手。 （ 2） SL參數(shù)工作臺 以 2*2m 的 柵格為坐標(biāo)系，搭建一個支承高架立體倉庫和聯(lián)接平臺的工作臺。 共 頁 第 19 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 5 零件搬運系統(tǒng) 設(shè)計 本課題以研究如何對毛坯零件和成品 零件進行自動化搬運和倉儲為出發(fā)點，現(xiàn)使用上述介紹的 MSM2102 軟件仿真構(gòu)建一套由高架立體倉庫和三軸運動機械手等組成的毛坯零件搬運系統(tǒng)。如果發(fā)現(xiàn)問題，可以對其進行修改和調(diào)試。可使用下列選項進行接受： ① 單元：不同的空間、分割空間的墻和方便定位的網(wǎng)格； ② 倉儲：工作臺、料箱、容器、支架 、刀夾； ③ 可編程控制器：各種帶可變的輸入 /輸出地址的自動化裝置； ④ 工作站：所有部件、功能單元和制造站的對象庫，它們可作為硬件組件使用，因此可直接使用機電一體化聯(lián)接模塊進行控制； ⑤ 附件：操作元件、顯示元件和 “電氣 ”固定板的對象庫； ⑥ 工件：不同的工件組，可用作運輸和運送裝置的材料流； ⑦ 橫向軸：不同的機器人橫向軸 (在軟件 “SLMSM2101”或以上版本 )； ⑧ 機器人：不同的機器人類型 (在軟件 “SLMSM 2101”或以上版本，取決于軟件的擴充程度 )； ⑨ 傳感器：不同的傳感器； ⑩ 其它等等。 共 頁 第 17 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ (2)硬件的選擇和搭建 對象編輯的窗口由三部分組成：對象列表、坐標(biāo)系統(tǒng)和對象定位。為了進行有效的編程，可使用原始操作端作為軟件示教。軟件可將涉及各領(lǐng)域的元部件真實地進行仿真，使用者可方便、有效地建立、測試、控制任意仿真的自動化過程，并進行工程開發(fā)程序的設(shè)計。主要作用是完成機械部件的搬運工作，能放置在各種不同的生產(chǎn)線或物流流水線中，使零件搬運、貨物運輸更快捷、便利。 (7)家庭數(shù)字化 PLC 技術(shù)能夠通過電力線將整個家庭的電器與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)為一體，在室內(nèi)的設(shè)備之間構(gòu)筑起可自由交換信息的局域網(wǎng)，使人們能夠通過網(wǎng)絡(luò)來控制自己家里的電器設(shè)備。 (2)范圍廣 無所不在的電力線網(wǎng)絡(luò)也是這種技術(shù)的優(yōu)勢。它不僅對信息進行處理，也對物流進行管理，集信息流和 物流于一體，是現(xiàn)代化企業(yè)的核心。這種方式技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，既能實現(xiàn)堆垛機的高速運行，又能平穩(wěn)進行停車對位。 自動識別系統(tǒng) AS/RS 的貨物管理基本是技術(shù)是對貨物進行自動識別和跟蹤，自動識別是指在沒有人工干預(yù)的情況下對物料流動過程中的某一活動關(guān)鍵特性的確定，每一關(guān)鍵特性都與生產(chǎn)活動有關(guān)，這些關(guān)鍵特性包括產(chǎn)品的名稱，數(shù)量，設(shè)計，質(zhì)量，物料來源，目的地，體積，重量和運輸路線。采用自動化技術(shù)后，還能較好地適應(yīng)黑暗，低溫，污染，有毒和易爆等特殊場合的物品存儲需要。 表 日本 198920xx 年高架庫銷售概況 表 198920xx 年日本高架庫建設(shè)概況 我國對自動化立體倉庫及其物料搬運設(shè)備的研制并不晚， 1963 年研制成第一胎橋式堆垛起重機（機械部北京起重運輸機械研究所）， 1973 年開始演示我國第一座由計算機控制的自動化立體倉庫（高 15 米，機械起重所負責(zé)），該庫 1980 年投入使用。由認址片加旋轉(zhuǎn)編碼器定位，到部分采用旋轉(zhuǎn)編碼器加激光定位，使定位精度從 +10 毫米，提高到 +3 毫米。因此，高架立體倉庫也是企業(yè)管理現(xiàn)代化的重要手段之一。有人統(tǒng)計，除石化過程等個別領(lǐng)域， PLC 均有成功地應(yīng)用。開放是發(fā)展的趨勢，這已被各廠商所認識，形成了長時期妥協(xié)與競爭的過程，并且這一過程還在繼續(xù)。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量 I／O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。使用情況及分類如下。目前有超過 8 000 個 IO 點的巨型 PLC 系統(tǒng)在電廠運用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程 I／ O 模塊、各種特殊功能模塊，并擴大了存儲器的容 共 頁 第 6 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使 PLC 應(yīng)用范圍得以擴大。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。這個變革是由繼電器控制到計算機控制的飛躍。 由繼電器到 PLC 的變革 在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備及自動化項目中，我們會遇到大量的開關(guān)量、脈沖量以及模擬量等控制裝置。 （ 2）實驗研究 利用德國 SL 公司提供的 MSM2102 軟件，搭建上述的控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備并連接輸入、輸出信號。 研究內(nèi)容和研究方法 共 頁 第 2 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 課題構(gòu)思 本課題要求在了解柔性制造系統(tǒng)（ FMS）中毛坯 零件的倉儲、搬運的特點的基礎(chǔ)上，利用德國 SL 公司開發(fā)的 MSM2102 軟件在計算機上仿真構(gòu)建一套由高架立體倉庫和三軸運動機械手等組成的毛坯零件搬運單元，采用德國西門子 S7 可編程控制器進行控制，編制出相應(yīng)的 PLC 程序，然后對編制的程序進行調(diào)試、模擬運行。 然而，可編程控制器的特點決定了這些課程技術(shù)實踐性非常強，其程序的驗證只有結(jié)合被控制對象才能實現(xiàn)，因此，在教學(xué)過程中，實驗環(huán)節(jié)非常重要。這些先進 的 制造技術(shù)改變了傳統(tǒng)的制造模式，大大提高了企業(yè)的競爭能力。 基于教學(xué)現(xiàn)狀的課題研究目的 基于上述我們在相關(guān)專業(yè)課程里遇到的實際操作困難，本課題利用德國 SL 公司開發(fā)的MSM2102 軟件，在計算機上構(gòu)建一套由高架立體倉庫和三軸運動機械手等組成的毛坯零件搬運單元。 （ 2）了解 柔性制造系統(tǒng)（ FMS）中毛坯零件的倉儲、搬運的特點。 共 頁 第 4 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 2 可編程控制技術(shù) 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC），研制出世上第一臺 PLC， 并在 GM 汽車生產(chǎn)線上應(yīng)用成功。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，易于掌握，價格便宜。其發(fā)展過程大致可分三個階段： （ 1）早期的 PLC(20 世紀 60 年代末一 70 年代中期 )一般稱為可編程邏輯控制器。其優(yōu)點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復(fù)使用等?？缛?21 世紀后，就整體而言，不論是硬件還是系統(tǒng)軟件 (專用操作系統(tǒng)、編程語言 )，以至于聯(lián)網(wǎng)通信， PLC 正在向標(biāo)準化方向發(fā)展，以謀求在 ERP、 MES 和 PCS 的 3 層體系結(jié)構(gòu)中立于不敗之地，更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)。雖然我國在PLC 生產(chǎn)方面 還比較弱，但在 PLC 應(yīng)用方面，我國是很活躍的。微型 PLC 系統(tǒng)的 IO 點少于 64 個，它主要用于單臺設(shè)備的監(jiān)控，在紡織機械、數(shù)控機床、塑料加工機械、小型包裝機械上。 （ 2）工業(yè)過程控制 在工業(yè)生產(chǎn)中．存在一些連續(xù)變化的量 (即模擬量 )如：溫度，壓力，流量，液位，速度等。 （ 4）數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運算 (含矩陣運算，函數(shù)運算．邏輯運算 )、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。由于近來數(shù)據(jù)通訊技術(shù)發(fā)展很快，用戶對開放性要求很強烈，現(xiàn)場總線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展。目前，多數(shù) PLC軟件產(chǎn)品和相當(dāng)一部分儀表、執(zhí)行機構(gòu)及其它設(shè)備具有了 OPC 功能。它將推動整個工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，為再次科技革命的到來奠定堅實的基礎(chǔ)。由于這類倉庫 能充分利用空間存儲貨物，故形象的將其稱為 “立體倉庫 ”。貨位虛實探測技術(shù)已開始應(yīng)用無線攝像傳輸技術(shù)。 與傳統(tǒng)的貨物倉庫相比，自動化倉庫具有許多突出的功能，主要包括以下四個大方面：大大提高空間利用率，應(yīng)用先進物流系統(tǒng)優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)管理，加快貨物存取，減輕勞動強度，提高生產(chǎn)效率，減少庫存資金積壓。自動化倉庫的信息系統(tǒng)可以與企業(yè)的生產(chǎn)信息系統(tǒng)集成，實現(xiàn)企業(yè)信息管理的自動化。 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是自動化倉庫運行成功的關(guān)鍵，沒有好的控制，系統(tǒng)運行成本就會很高，而效率很低，為了實現(xiàn)自動運轉(zhuǎn)，自動化倉庫內(nèi)使用的各種存取設(shè)備和輸送設(shè)備本身必須配備各種控制裝置?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)能適應(yīng)多種操作方式需要。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， PLC 技術(shù)越來越多地應(yīng)用到各種實際生產(chǎn)領(lǐng)域。 共 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ (3)高速 利用電力線上網(wǎng)能夠提供高速傳輸。采用 PLC 控制，具有可靠性高、改變程序靈活等優(yōu)點，無論是進行時間控制還是行程控制或混合控制，都可通過設(shè)定 PLC 程序來實現(xiàn)，可以根據(jù)機械手的動作順序修改程序，使機械手的通用性更強。 SL“機電一體化系統(tǒng) 21xx”特性是模塊化，所應(yīng)用的是集成的組件： SL 硬件模塊、 SL 聯(lián)接模塊和 SL 軟件模塊。所有屬于該培訓(xùn)系統(tǒng)的執(zhí)行元件和傳感器均可從庫中進行 調(diào)用，以解決自動化、控制技術(shù)和機電一體化的任務(wù)。類似地，可使用該菜單子項打開一個已有的計劃。 ③ 清除 ...：從計劃中清除添加的對象。打開信號聯(lián)接窗口后，使用回車健或使用菜單 “聯(lián)接 ”下的子項 “新建 ...”可新建一個聯(lián)接。 (5)產(chǎn)生 可編程控制器程序 在完成了硬件搭建，建立信號和 PLC 的聯(lián)