【正文】 基于PLC的巷道式堆垛機定位控制系統(tǒng)的設計第1章、緒 論當今社會倉儲、物流等概念已經(jīng)逐漸為廣大公眾所了解，其相應的管理技術也在許多大、中型企業(yè)中付諸實施。 立體倉庫的歷史沿革高層貨架倉庫的出現(xiàn)和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)以后生產(chǎn)和技術發(fā)展的結(jié)果。1970年安裝了由貨架支承式改變?yōu)榈孛嬷С惺降母叨冗_40米的堆垛機。第二階段是機械化倉儲階段，它包括通過各種各樣的傳送帶工業(yè)輸送車機械手吊車堆垛機和升降機來移動和搬運物料，用貨架托盤和可移動式貨架存儲物料，通過人工操作機械來存取設備，用限位開關、螺旋機械制動和機械監(jiān)控器等來控制設備的運行。第四階段是集成自動化階段，在七十年代末和八十年代，自動化即被越來越多地應用到生產(chǎn)和分配領域，“自動化孤島”被集成，在集成化系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的有機協(xié)作，使總體效益和生產(chǎn)的應變能力大大超過了個部分獨立效益的總和。此外美國、德國、瑞士、意大利、英國和法國等國家也建造了許多自動化倉庫。這座裝配廠每天(16小時)生產(chǎn)11520輛汽車，在長達兩公里的巨大輸送帶上，能同時裝配5種完全不同車型的汽車，半成品裝配件(除車體在生產(chǎn)線上進行焊接外)完全來自于立體倉庫，倉庫的庫存量只能維持兩天的生產(chǎn)，需要不斷的進庫補充，這樣大的進、出庫量及名目繁多的部件是人工無法勝任的。自動化立體倉庫具有占地面積小、自動化程度高、可以由上位機管理系統(tǒng)對整座倉庫進行統(tǒng)一調(diào)度及控制。單立柱堆垛機應用日益廣泛，不斷體現(xiàn)出優(yōu)越性。現(xiàn)在運用比較成熟的控制方式是用PLC(可編程控制器)作執(zhí)行機的控制器，或單機控制，或由PLC配置通訊模塊聯(lián)機控制。框架沿天地軌運行，為防止框架傾倒，在橫梁上都裝有導向輪。立體倉庫正以它最小的占地面積和最佳的空間利用率，逐漸代替面積利用極低且陳舊落后的平面?zhèn)}庫，這種替代逐漸促使倉儲物流業(yè)水平的提高。根據(jù)設計要求將整個定位控制的全過程分成多個階段：小車前進到指定的貨架列的過程，將貨物抬升到指定的行的過程，機械手放置或取回貨物的過程，放置或取回貨物之后返回的過程。繼電器控制最早出現(xiàn)于1863年電磁繼電器發(fā)明以后，在早期的立體倉庫中繼電器控制形式比較常用。PLC是一種數(shù)字式的電子裝置，它使用可編程序的存儲器以及存儲指令，完成邏輯、定時、計數(shù)、算術運算等功能，并通過數(shù)字或模擬的輸入、輸出接口控制各種機械和生產(chǎn)過程。因而對于使用者來說，變成完全可以不考慮微處理器內(nèi)部的復雜結(jié)構(gòu)，不必使用各種計算機使用的語言，而把PLC內(nèi)部看做是有許多“軟繼電器”等邏輯部件組成。，易于使用。PLC有完善的自診斷、履歷情報存儲及監(jiān)視功能。主程序包含有多個分支程序，這樣既提高了編程的靈活性又減少了不必要的代碼重復，同時也方便以后系統(tǒng)擴展對軟件的修改。其中自動和手動之間互鎖。堆垛機的垂直方向，有提升電機驅(qū)動升降臺做升降運動，提升速度小于5米/分，提升功率也是220W的三相交流異步電動機。LA、LB、LC為三相動力電源，N為零線，在開關K0前安裝熔斷器FU1～FU3。圖1 控制水平電機的原理圖圖2 控制升降臺電機原理圖 S7200系列PLC概述S7200系列PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的一種超小型PLC,超小型是指其功能具有大、中型PLC的水平，而價格卻和小型PLC的價格一樣。特包括CPU、存儲器、基本輸入輸出點和電源等，使PLC的主要部分。輸入部分則輸出控制信號，控制工業(yè)過程中的設備。（2）CPU 222 CPU 222除了具有CPU 221的功能外，其不同在于：它有8輸入/6輸出，共計14點I/O，可以擴展8路模擬量和最多64個I/O,因此使更廣泛的全功能控制器。位模塊的特性如下：（1）位控模塊可提供單軸開環(huán)移動控制所需要的功能和性能；（2）提供高速控制從每秒12個脈沖到每秒200 000個脈沖；（3）支持急停S曲線或線性的加減速功能；（4）提供可組態(tài)的測量系統(tǒng)，既可以使用工程單位如英寸或厘米，也可以使用脈沖數(shù)；（5）支持手動的位控方式；（6）提供連續(xù)操作；（7）提供四種不同的參考點尋找模式，每種模式都可對起始的尋找方向和最終的接近方向進行選擇[9]。光電開關的重要功能是能夠處理光的強度變化:利用光學元件，在傳播媒介中間使光束發(fā)生變化；利用光束來反射物體，使光束發(fā)射經(jīng)過長距離后瞬間返回。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的反射裝置，它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準確地從反射板中返回，具有實用意義。 電氣接線圖及元器件的選擇 電氣接線圖 電氣主接線圖如圖33所示。即外部輸入接點閉合，輸出設備動作；外部輸人接點斷開，輸出設備停止動作。網(wǎng)絡12中，C3中的計數(shù)脈沖數(shù)和VW102中輸入的倉庫的層數(shù)進行比較，相等時說明已經(jīng)到達層，升降臺停止上升。STEP7Micro/WIN32編程軟件是基于Windows的應用軟件，有西門子公司專為S7200系列可編程控制器設計開發(fā)，它功能強大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。該軟件提供三組工具——標準、調(diào)試和指令。而且，隨著控制技術的發(fā)展，其效率也有很大的提高。在堆垛機方面，不斷推出具有新的物理外形和更高性能的設備，主要包括提高電子和控制技術，使堆垛機具有更高定位精度的同時提高搜索能力和運行速度。參考文獻[1] 虞和謙. 高層貨架倉庫講座 物流技術，1997（1）（2）（3）（4）（5）[2] . 物料搬運 機械工業(yè)出版社，1975：151167[3] 羅志清. 自動化立體倉庫的控制與設計研究：[碩士論文] 甘肅工業(yè)大學，2000:3[4] 吉國宏. 自動化倉庫堆垛機設計[M] 北京：人民鐵道出版社，1997,5659[5] 王曉輝. 自動化立體倉庫堆垛機控制系統(tǒng)的設計 制造業(yè)自動化，2002(9)：70[6] 瞿大中. 可編程控制器應用與試驗 華中科技大學出版社，2002[7] 陳立定. 電氣控制與可編程控制器 廣州：華南理工大學出版社，2004：153[8] 王永華. 現(xiàn)代電氣及可編程控制技術 北京：北京航空航天大學出版社，2002：107109[9] 汪曉平. PLC 可編程控制器系統(tǒng)開發(fā)實例導航 北京人民郵電出版社,2004： 9495，9697[10] 周萬珍,高鴻斌. PLC分析與設計應用 北京：電子工業(yè)出版社,[11] 喬玉晶,呂寧. 立體倉庫巷道堆垛機控制系統(tǒng)設計 自動化技術與應用：（11）4445[12] Cho H., Smith ., Wysk . Production Planning and control[J].Production Planning and control ,(6):189192[13] 蔡傳杰. 自動倉儲控制系統(tǒng) 機械技術（臺灣），1993（3）：68[14] 王竹云，董永雷. 倉儲管理系統(tǒng) 物流科技，1990（2）：4447[15] 張維君,索世文,牛軍,等. PLC在自動化立體倉庫控制系統(tǒng)中的應用 機械設計制造，（2）：54致謝本論文是在老師和同學的精心指導和熱情的幫助下完成的。本文主要研究了巷道式堆垛機的定位控制。 圖42 STEP7Micro/WIN32的主界面瀏覽欄提供快速切換用戶窗口的控制按鈕，包括視圖項（View）和工具項（Tools）兩部分。STEP7Micro/WIN32的主界面如圖42所示。當取放完成時，手臂縮回（如網(wǎng)絡14）。是否自動選擇運動地址輸入判斷定位程序是否已經(jīng)到位置位啟動初始化過程到達位置返回圖41 程序流程圖這段程序主要是對所需的計數(shù)器、寄存器進行初始化復位?？刂茊卧ㄟ^控制繼電器的得失電來控制電機的正反轉(zhuǎn)，從而控制小車、升降臺的運行方向。光導纖維(LWL)，它擴大了光電傳感器的使用范圍，形成了特殊的嵌裝式收發(fā)裝置。圖32 光電傳感器原理發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源，發(fā)光二極管(LED)和激光二極管。系統(tǒng)資源分配如表32所