【正文】 程語言 22 PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計 23 PLC 輸入輸出點分配 23 堆垛機控制程序設(shè)計 23 堆垛機運行控制 26 本章小結(jié) 33第4章 立體倉庫組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 34 組態(tài)王軟件的設(shè)概述 34 組態(tài)和組態(tài)軟件 34 34 組態(tài)王的主要功能與實現(xiàn) 35 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 35 定義設(shè)備 36 建立工程 36 畫面設(shè)計 38 構(gòu)建數(shù)據(jù)庫變量 40 建立動畫連接 41 監(jiān)控系統(tǒng)的完善 42 本章小結(jié) 43結(jié)論 44致謝 45主要參考文獻 46 第1章 緒論 研究背景 隨著經(jīng)濟和現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，物流已由最初概念的形成，發(fā)展和不斷完善；在全球迅速成長為具有無限潛力和發(fā)展的新型服務行業(yè)。本文所述系統(tǒng)采用先進的PLC控制器控制，變頻器驅(qū)動的閉環(huán)交流伺服系統(tǒng)。在自動化立體倉庫中設(shè)計出造價低廉、工作可靠的堆垛機替代原有倉庫的控制和管理，能更加適應某些中小企業(yè)要求投資少見效快的目標。 關(guān)鍵字：自動化立體倉庫； 堆垛機； PLC ； 組態(tài)Abstract In modem logistics warehousing systems，automated storage is increasingly widespread．Performance of the stacker plays an important role．New stacker which is low cost and reliable replace the original control and management of the automated storage．The new stacker can be better adapted to the requirements of low investment and some small or mediumsized quick goals．This paper elaborated on the design of the system of control,as well as the implementation of the system,s hardware and the design of the software.In this paper it is used that the modem closedloop AC servosystem controlled by PLC and sensors are used to measure displacement of the hay stacker．They are analyzed，which include work process，the way of recognizing the site and the running control in the hay stacker S7200 PLC is used to the microcontroller in the automated storage,and gives a key part of the program. In order to monitor and manage the operation of tridimensional warehouse status，with the input of configuration software for the operation of tridimensional warehouse has a real．time monitoring system．The system is capable of onsite data collection and processing，the operator could launch the monitoring system to get arealtime updates of the working status of the warehouse，to ensure a safe operation and immediate error shooting and correction treatment． Key Words: the automation stereoscopic warehouse。自動化立體倉庫無論在運轉(zhuǎn)，還是在管理上都顯示出高效性、計劃性和便利性，庫容庫貌也得到改善，因此，自動化立體倉庫目前正被越來越多的企業(yè)所重視。為滿足現(xiàn)代生產(chǎn)與物流的需要，就必須采用計算機控制技術(shù)為主要手段組成的自動化立體倉庫。1973年開始研制我國第一座有計算機控制的自動化立體倉庫（高15米，機械部起重所負責），該庫1980年投入運行，由北京機械工業(yè)自動化研究所等單位研制成我國第一座自動化立體倉庫，并在北京汽車制造廠投產(chǎn)[4]。1967年日本安裝了高度20～25米的高層堆垛機，1969年出現(xiàn)了聯(lián)機全自動化倉庫，1973年建成了世界上第一座40℃的極低溫用于貯藏生鮮食品的自動化冷藏庫，解決了低溫條件下堆垛機的可靠性和技術(shù)方面的問題，巷道式堆垛機隨之逐漸的取代了橋式起重機[5,6]。根據(jù)市場預測，傳統(tǒng)技術(shù)制造的20世紀70年代水平的堆垛機逐步將被淘汰，而高速度、高科技含量的新型堆垛機將迅速占據(jù)市場?；诮M態(tài)軟件的監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)，包括以下主要內(nèi)容：配合使用較為成熟的中低檔型PLC－S7 200，使整個堆垛機的控制即在性能上滿足設(shè)計要求，又符合企業(yè)低造價的要求：⑴根據(jù)立體自動倉庫的控制要求與相關(guān)參數(shù)，從可靠性、停準精度、系統(tǒng)成本等方面出發(fā)，得出適應立體倉庫的電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)有3個巷道，每巷道分左右兩排架，每架30列，10層。 圖21 倉庫實物圖堆垛機是自動化立體倉庫系統(tǒng)的重要組成部分，它是整個系統(tǒng)的執(zhí)行部件，存貨時將貨物從出入貨臺準確的存放到貨位里，取貨時將貨物從貨位中取回到出入貨臺。例如，堆垛機的運行驅(qū)動己由20世紀70年代的子母電動機改為變頻調(diào)速，速度由5～50m/min提升至4～160m/min，國外小載重量的堆垛機最高可達300m/min；提升驅(qū)動己由20世紀70年代的雙速電動機改進為變頻調(diào)速，速度由4～16m/min提升至0～25m/min；貨叉運行也由單速電動機驅(qū)動改進為變頻調(diào)速，速度由8m/min提升至4～35m/min；在堆垛機自動控制方面還采用閉環(huán)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)、Profibus總線控制等先進技術(shù)。人機界面應具備實時顯示設(shè)備運送工況、故障及歷史故障查詢等功能。（4）控制信息的接收:計算機對堆垛機和輸送機等搬運機械發(fā)送出入庫指令的同時，控制和監(jiān)視出入庫作業(yè)是否正確進行。貨架長度大、排列數(shù)多、巷道窄，因此倉庫密度高。長期以來，可編程控制器PLC始終是工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的核心控制系統(tǒng)，為工業(yè)自動化生產(chǎn)提供了非?？煽康膽每刂疲瑥V泛應用于冶金、輕工業(yè)、機械制造等各個領(lǐng)域，極大的推進機電一體化的進程，提高了生產(chǎn)效率。它結(jié)構(gòu)小巧，可靠性高，運行速度快，繼承和發(fā)揮了它在大、中型PLC領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，又極豐富的指令集，具有強大的多種集成功能和實時特性，配有功能豐富的擴展模塊，性能價格比非常高。⑵ 擴展單元：主機I/O數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可以根據(jù)需要擴展各種I/O模塊，所能連接的擴展單元的數(shù)量和實際所能使用的I/O點數(shù)是多種因素共同決定的。其速度快，具有極強的通訊能力。 CPU型號的選擇 根據(jù)控制點數(shù)來計算，可以選用CPU226這個型號的CPU，CPU226有24輸入/16輸出，最大可以擴展為248點數(shù)字量或35點模擬量。 PLC模塊選型 ，40個數(shù)字量I/O點。由于S7200CPU226的集成24輸入/16輸出不能滿足設(shè)計的要求，所以又選用了EM221擴展模塊和EM235擴展模塊，正好滿足設(shè)計的需要。堆垛機控制盤在收到作業(yè)信息之后向地面控制盤發(fā)出響應信息。立體倉庫控制系統(tǒng)要求監(jiān)控系統(tǒng)和3臺堆垛機控制系統(tǒng)連接，要求物理層的協(xié)議必須支持一點對多點的通信。Modbus串行鏈路協(xié)議是一個主從協(xié)議，采用請求響應方式，主站發(fā)出帶有從站地址的請求報文，具有該地址的從站收到后發(fā)出響應報文進行應答。另外為了提高存取效率和保證堆垛機的穩(wěn)定性，必須對堆垛機三個機構(gòu)的速度進行合理有效的控制，其中速度位置檢測是堆垛機自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。（2）相對認址：相對認址：相對認址時每個貨位的認址片結(jié)構(gòu)相同。激光測距傳感器安裝在堆垛機上，目標放射板安裝在巷道末端。存貨開始或取貨結(jié)束時，升降臺貨叉停在高位置，下面兩個光電開關(guān)處于認址片內(nèi)；取貨開始或存貨結(jié)束時，貨叉停在低位置，此時上面兩個光電開關(guān)處于認址片內(nèi)，如圖27所示。傳感器安裝示意圖如圖29所示。 堆垛機閉環(huán)控制系統(tǒng) 如圖211所示的控制系統(tǒng)中，為了有效的提升巷道堆垛機的作業(yè)效率和停準精度，采用“激光測距傳感器+變頻器”的閉環(huán)控制方式。用減速器進行調(diào)速，調(diào)速設(shè)備不僅體積大，調(diào)速效率低，而且容易發(fā)生機械故障。變頻器傳動具有固有的優(yōu)勢，應用在不同生產(chǎn)機械設(shè)備上體現(xiàn)不同的功能，總體來說，變頻器傳動具有以下幾個效能。 變頻器的基本結(jié)構(gòu) 變頻器是把工頻電流(50Hz或60HZ)變換成各種頻率的交流電流，以實現(xiàn)電機變速運行的設(shè)備。 圖212 變頻器的構(gòu)成 變頻器的選型 1 變頻器的分類 按照主電路工作方式進行分類，變頻器可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器。2 變頻器的選型 本文根據(jù)綜合考慮選擇西門子MM440變頻器，MM440型使用PID控制器，具PID微調(diào)等功能，MM440可用于矢量控制，可以實現(xiàn)高性能的應用，帶內(nèi)置制動單元，可以快速制動。 （8）控制作用：V/F，矢量—轉(zhuǎn)矩、光電編碼器反饋的速度控制等。包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，堆垛機的控制方式、通訊方案、認址方式及變頻器的選擇，并設(shè)置了相應的安全保護措施。目前，PLC在小型化、大型化、大容量、強功能等方面有了質(zhì)的飛躍，使早期的PLC從最初的邏輯控制、順序控制，發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及PID回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代PLC。使用SIMATIC指令集，可以用梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD)和語句表（STL)編程語言編程。（3）功能塊圖(FBD)功能塊圖(FBD)是STEP7編程語言的圖形表達方式，使用與布爾代數(shù)相類似的邏輯框來表達邏輯。程序采用模塊化的方式進行編寫，最后再將程序的各個部分集成為能完成完整功能的完整的程序。根據(jù)不同錯誤的嚴重情況，設(shè)立系統(tǒng)歸位和系統(tǒng)復位兩種方式。于是堆垛機向入庫口的貨位伸叉,伸叉到位后貨叉向上托起，托到貨物后堆垛機收叉，然后貨叉托著貨物回到貨叉中位，貨叉停止，載著貨物的堆垛機向目的貨位移動，到達目的貨位之后檢測目標貨位是否有貨，如無貨堆垛機向入庫目標貨位伸叉，伸叉到位后貨叉下降，將貨物放到貨位上后堆垛機收叉，然后貨叉回到貨叉中位，貨叉停止，堆垛機返回到入庫口位置待命，準備下一次作業(yè)。網(wǎng)絡1和2是對兩個計數(shù)器進行復位，其中計數(shù)器C2是對輸入的倉庫號的列數(shù)進行計數(shù)，C1是對輸入倉庫號的行數(shù)進行計數(shù)。當變量為ON時，表示已完成該項動作，為OFF時表明小車還沒有完成動作。行向定位原理與列向定位原理相似，區(qū)別在于，存貨開始或是取貨結(jié)束時，升降臺貨叉停在高位置，下面兩個光電開關(guān)處于認址片內(nèi)；取貨開始或存貨結(jié)束時，貨叉停在低位置，此時上面兩個光電開關(guān)處于起升認址片內(nèi)，在定位停準后，存在貨叉的上浮和下移動作。 圖312 網(wǎng)絡16梯形圖 本章小結(jié) 用STEP 7Micro/WIN 32軟件設(shè)計了PLC某些功能塊的程序，實現(xiàn)在西門子S7200 PLC對堆垛機運行系統(tǒng)的控制。組態(tài)王配有加密鎖，支持工程加密；驅(qū)動程序較為豐富，如支持DDE、板卡、OPC服務器、PLC、智能儀表、智能模塊等；支持ActiveX控件、配方管理、數(shù)據(jù)庫訪問、網(wǎng)絡功能、冗余功能，其擴展性強，可與管理計算機或控制計算機聯(lián)網(wǎng)通信[24]。組態(tài)王把第一臺下位機看作是外部設(shè)備，在開發(fā)過程中可以根據(jù)“設(shè)備配置向?qū)А钡奶崾疽徊讲酵瓿蛇B接過程。 組態(tài)王軟件包由工程瀏覽器為開發(fā)環(huán)境，它的功能是開發(fā)監(jiān)控畫面，將所需監(jiān)控的工藝流程模擬于開發(fā)平臺上，并將各自的屬性進行設(shè)置和將其相應的數(shù)據(jù)動態(tài)連接。外部設(shè)備包括：下位機(PLC、儀表、模塊、板卡、變頻器等)，它們一般通過串行口和上位機交換數(shù)據(jù)；其他Windows應用程序，它們之間一般通過DDE交換數(shù)據(jù)；外部設(shè)備還包括網(wǎng)絡上的其他計算機。在每個工程路徑下，組態(tài)王為此項目生成了一些重要的數(shù)據(jù)文件，這些數(shù)據(jù)文件一般是不允許修改的。在“新畫面”對話框中設(shè)置，在對話框中單擊“確定”。建立立體倉庫的監(jiān)控畫面，是為了達到實時監(jiān)控的目的，因為在剛進入運行環(huán)境后，立體倉庫可能處在任意狀態(tài)，所以應先繪制好各個界面圖，在開始進入運行環(huán)境后，只須根據(jù)具體的條件調(diào)用畫面即可。 基礎(chǔ)類型中最常用的是“內(nèi)存變量”和“I/O變量”兩種。 （2）內(nèi)存和I/O實型變量的區(qū)別同樣在于是否與外部設(shè)備連接，其他設(shè)置基本相同。把開發(fā)系統(tǒng)畫面切換到View狀態(tài)，在PLC硬件平臺調(diào)試，觀察動畫畫面顯示，如圖48，圖49所示。組態(tài)王報警系統(tǒng)具有方便、靈活、可靠、易于擴展的特點。首先介紹了采用的組態(tài)王軟件，然后介紹了控制系統(tǒng)的功能與編制步驟，最后是整個監(jiān)控介紹的具體實現(xiàn)，從而完整地展示監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計過程。 (3) 運用組態(tài)軟件開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)，使得系統(tǒng)開發(fā)變。本文設(shè)計了堆垛機的電控系統(tǒng)，針對堆垛機運行速度與認址精度的要求，圍繞堆垛機運行系統(tǒng)的性能提升展開一系列的工作。包括：豐富的報警方式、基于事件的報警、報警分組管理、報警優(yōu)先級、報警過濾、死區(qū)和延時，系統(tǒng)運行過程中報警功能動態(tài)使能控制，以及通過網(wǎng)絡的遠程報警管理等功能。