【正文】 每4ms的頻率增量，：（） 式中 a1—水平加速度（mm/s2）。水平運動數(shù)學建模與豎直運動數(shù)學建模類似，下面詳細說明水平運動的數(shù)學建模。同理，當微降按鈕接通時，3YA得電，缸4活塞先向右運動，當活塞上的擋塊壓下SQ4后，微降停止，當貨叉微抬按鈕接通時，4YA得電，缸4活塞退回，當活塞上的擋塊壓下SQ3，微抬停止。圖 PLC與觸摸屏的連接 PLC與伺服驅(qū)動器的連接 堆垛機的水平運動和豎直運動都是由伺服電動機驅(qū)動器實現(xiàn)的，伺服驅(qū)動器與PLC連接高速脈沖輸出端接口是固定的，本課題需要兩個伺服電動機來控制，即需要兩個伺服驅(qū)動器，,；,。 CP1H系列PLC的輸入、輸出繼電器的數(shù)量類型類型名稱電源電壓型號通用內(nèi)置輸入通用內(nèi)置輸出X型基本型AC100240VCP1HX40DRADC輸入24點繼電器輸出16點DC24VCP1HX40DTA晶體管（漏型）輸出16點CP1HX40DT1A晶體管（源型）輸出16點XA型帶內(nèi)置模擬輸入輸出端子型AC100240VCP1HXA40DRA繼電器輸出16點DC24VCP1HXA40DTD晶體管（漏型）輸出16點CP1HXA40DT1D晶體管（源型）輸出16點Y型帶脈沖輸入輸出專用端子型DC24VCP1HY20DTDDC輸入12點晶體管（漏型）輸出8點 CPM1A 擴展單元的連接占有通道數(shù)拓展I/O單元單元名稱單元型號消耗電流（mA）占有CH數(shù)DC5VDC24V輸入輸出輸入輸出40點單元CPM1A40EDR80902CH2CHCPM1A40EDT160CPM1A40EDT1160輸入輸出20點單元CPM1A20EDR103441CH1CHCPM1A2EDT130CPM1A20EDT1130輸出16點單元CMP1A16ER42902CH輸入8點單元CMP1A8ED181CH輸出8點單元CMP1A8ER26441CHCMP1A8ET75CMP1A8ETI75 伺服驅(qū)動器和伺服電機的選型由于伺服驅(qū)動器和伺服電機必須要配合使用，不同的工況條件下，所選擇的伺服驅(qū)動器型號和伺服電機型號都不一樣。開環(huán)控制系統(tǒng)沒有檢測裝置，其驅(qū)動電機一般為步進電機，閉環(huán)控制系統(tǒng)多采用直流或交流伺服電機驅(qū)動，兩種系統(tǒng)都有各自的特點。歐姆龍公司的PLC產(chǎn)品分為大、中和小型機，大、中型機采用模塊式結(jié)構，小型機采用整體式結(jié)構。 工控計算機IPC(Industry personal puter)簡稱工控機，伴隨著PC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，工控機得到了長足的發(fā)展。本控制系統(tǒng)的核心控制器采用歐姆龍PLC，相關參數(shù)由觸摸屏傳送給PLC，各伺服系統(tǒng)均由一個伺服驅(qū)動器和一個伺服電機組成，其中水平進給和豎直進給運動都帶有一個減速裝置，且PLC向驅(qū)動器發(fā)出脈沖和方向信號，經(jīng)由伺服控制系統(tǒng)控制伺服電機，驅(qū)動齒輪帶動堆垛機運動，把電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為堆垛機的往返移動，分別帶動堆垛機水平前進、返回和豎直前進、返回，貨叉的旋轉(zhuǎn)是采用普通電動機正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)實現(xiàn)的。取貨或存貨結(jié)束后，堆垛機先豎直返回，然后水平返回。圖 自動化立體倉庫總體布局圖通過對本課題的分析，堆垛機需要水平運動、垂直運動，而且均要求位置控制和速度控制，所以采用兩個伺服驅(qū)動器分別控制兩個伺服電動機實現(xiàn)；貨叉的左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)用普通電動機正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)來控制；貨叉的伸出、縮回和微抬、微降用液壓系統(tǒng)來控制。此課題的控制系統(tǒng)主要由PLC來控制，目前PLC生產(chǎn)廠商較多，易于購買，且使用壽命長和低故障率是世人所公認的。自動化立體倉庫正處于不斷發(fā)展和完善的階段，大型自動化立體倉庫已經(jīng)不是發(fā)展方向，而規(guī)模小、反應速度更快、用途更廣泛的自動化倉庫是未來的發(fā)展方向。近年來我國自動化倉庫技術【3】發(fā)展很快，已實現(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工作。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。目前，這類倉庫最大高度達到40多米，最大庫存可大至數(shù)萬甚至十多萬個貨物單位，可以做到無人操作，按計劃入庫和出庫的全自動控制，并且可以實現(xiàn)倉庫的計算機網(wǎng)絡化管理。倉庫一般由高層貨架、倉儲機械設備、建筑物及控制和管理設施等部分組成。發(fā)展至今，自動化倉庫在設計、制造、自動化控制和計算機管理方面的技術也日趨成熟。盡管如此，至今在我國已建成的集成化倉儲系統(tǒng)還不多，我國的自動化立體倉庫與發(fā)達國家相比，無論從數(shù)量上還是建設水平上都有比較大的差距。它結(jié)合先進的控制技術，應用到分段輸送和按預定線路輸送方面，保持了高度的柔性和高生產(chǎn)率，滿足了工業(yè)庫存搬運的需要。又因PLC控制程序能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化，降低物流系統(tǒng)的故障率，提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。貨格的長度、高度，以及堆垛機的水平速度、豎直速度、水平加速度、豎直加速度，還有存取貨物的行、列等信息的輸入和顯示都由人機交互系統(tǒng)實現(xiàn)，系統(tǒng)共設計了兩種工作模式：自動運行模式、手動運行模式。在實際操作中，堆垛機的運動控制可通過人機界面向PLC傳送數(shù)據(jù)，PLC對其輸入的數(shù)據(jù)進行處理，然后向各個伺服驅(qū)動器發(fā)出脈沖控制信號讓伺服電機旋轉(zhuǎn)，再通過各電機軸自帶的光電編碼器進行采樣，將位置與速度反饋給伺服驅(qū)動器。圖 自動化立體倉庫控制系統(tǒng)原理圖MINASA4系列驅(qū)動器有三種基本的控制方式：位置控制模式、速度控制模式、扭矩控制模式。工控機多在惡劣的環(huán)境下使用，易維護、散熱、防塵性能好，尺寸限制嚴格。小型機：我國早期使用較多的歐姆龍小型PLC主要有CPM1A、CPM2A系列，其性價比高、社會擁有量大，現(xiàn)在已逐漸被功能更為強大的的升級產(chǎn)品CP1H、CP1L系列小型PLC取代。綜合比較，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。為了滿足本課題的要求，選擇驅(qū)動器型號為C型三相220V(MCDDT3520)，因為伺服電機1和伺服電機2分別控制堆垛機的水平運動和豎直運動，這兩個運動均需要有減速裝置，所以均選擇型號MSMDO42S1*。圖 PLC與伺服驅(qū)動器1的連接 貨叉的控制 貨叉的液壓控制由實際分析可知，當堆垛機運動到指定貨格位置時，貨叉需要微抬、微降，伸出、縮回實現(xiàn)貨物的進出，在本課題中，由液壓系統(tǒng)【11】實現(xiàn)這些過程。 貨叉的轉(zhuǎn)動控制立體倉庫需要控制貨叉的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，以便進行取貨和存貨。，當程序調(diào)用水平子程序時，堆垛機開始水平運動，OA為水平加速階段，AB為水平勻速階段，BC為減速階段，BD為低速階段，DE為運動停止階段。因為水平實時位移等于累計脈沖與脈沖當量的乘積，即L=Q1Pm1 （）式中 Q1—伺服電動機1累計脈沖個數(shù)。相對的，HMI也可以直接控制PC的行為表現(xiàn)，例如要求PC儲存HMI或PLC上的數(shù)據(jù)。, , 。圖 存貨界面 圖 取貨界面圖 存貨界面參數(shù)設置后 手動參數(shù)界面設置，由于在水平界面和豎直界面中，兩個伺服電動機和齒輪參數(shù)已經(jīng)設置了地址，在手動程序中可以直接利用，而手動速度要求比較低，不能利用水平界面和豎直界面中的速度，所以在手動界面中只需設置手動速度就可以，手動速度地址為D450，當按下返回主菜單時返回主界面。其中取貨子程序、存貨子程序、手動子程序是主程序里的子程序，其余的五個子程序是取貨和存貨程序中的子程序。在子程序中在調(diào)用其他的子程序稱為嵌套，子程序調(diào)用指令的嵌套最多為16層0 ~ 255（十進制）子程序進入SBN NSBNN 開始編號為N的子程序0 ~ 255（十進制）子程序返回RETRET 子程序結(jié)束，并返回調(diào)用指令的下一條指令無操作數(shù) 數(shù)據(jù)傳送（MOV）指令指令名稱、 格式與符號功能說明操作數(shù)使用舉例SD傳送MOV S DMOVSD將S通道中的16位數(shù)據(jù)送入D通道CIO、W、H、A、T、C、D、D、*D、DR和常數(shù)CIO、W、H、A、T、C、D、D、*D、DR 1000CHMOVD100 S D，MOV指令執(zhí)行，將1000CH中的數(shù)據(jù)送入D100中 數(shù)據(jù)移位指令（SFT）指令名稱、格式與符號功能說明操作數(shù)DD2移位寄存器SFT D1 D2移位信號輸入數(shù)據(jù)輸入SFT復位輸入D1D2 當移位信號輸入上升沿時，D1到D2所有通道中的數(shù)據(jù)都往左移一位（即低位往高位移一位），數(shù)據(jù)輸送端送來的數(shù)據(jù)移入D1通道的最低位，D2通道的最高位數(shù)據(jù)被移出而刪除，具體如下圖所示： 當復位輸入為ON時，將D1到D2所有通道位復位清零。操作數(shù)說明C1：端口指定 0000 Hex:脈沖輸出0 0001 Hex:脈沖輸出1 0002 Hex:脈沖輸出2 0003 Hex:脈沖輸出3C2：模式指定 S:設定表低位CH編號 （PRV)指令名稱、格式與符號操作數(shù)功能說明PRVC1C2D C1：端口設定 C2：控制數(shù)據(jù) D:當前值保存低位CH編號 在C1指定的端口讀取由C2指定的數(shù)據(jù)。當轉(zhuǎn)換自動開關時，判斷取貨還是存貨，如果轉(zhuǎn)換手動開關時，進入手動子程序。（伺服1 ON）置1且保持,當伺服停止（）按鈕接通時，（伺服1 ON）被復位，伺服1 ON 斷開。圖中計算運動參數(shù)有水平運動位移和豎直運動位移。再將取反后地址D501與觸摸屏上貨物指示燈地址W300進行與運算，就可以將取出貨物的小燈位變?yōu)?，其余位不變，指示燈熄滅，表示無貨。 水平子程序、返回水平子程序流程圖 根據(jù)水平子程序、返回水平子程序流程圖畫出相應的順序功能圖，水平子程序順序功能圖（左),返回水平子程序順序功能圖（右)，減速點位移存放在D7028，水平運動實時位移1放到D7016，水平計算位移存放在D5028，水平運動實時位移2放到D7124，當水平實時位移1等于計算減速點位移時（D7028=D7016），ACC減速進給，當水平實時位移2等于計算位移時（D5028=D7124），水平運動停止返回程序。在程序初始階段，當計數(shù)器到達計數(shù)次數(shù)時，移位停止，移位次數(shù)即為計數(shù)器次數(shù)。當按下左行按鈕時，開始勻速運動，由頻率指定(SPED)實現(xiàn)，下降沿（DIFU）的作用是當出現(xiàn)一個下降沿時接通，在本程序中，從而動作控制模式（INI）指令執(zhí)行，使左行運動停止，同理右行和上升下降過程也是如此，此處程序沒有體現(xiàn)，具體程序見程序清單。主要完成了以下幾方面內(nèi)容： 完成了自動化立體倉庫的總體方案設計，庫體為4行4列共16個貨格，堆垛機的運動包括左行、右行、上升、下降，貨叉的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、伸出、縮回、微抬、微降，其中堆垛機的左行、右行、上升、下降要求伺服控制，其余為開關量控制，控制器選用PLC，人機交互采用觸摸屏； 完成了自動化立體倉庫的詳細設計，包括PLC外電路連接設計、相關數(shù)學建模建立、人機交互界面各種功能和頁面設計以及控制程序設計。在此，我再次感謝我的指導教師。 2011 Published by Elsevier Ltd. Selection and/or peerreview under responsibility of [CEIS 2011]Keywords：electromechanical control, workintegrated learning, training, teaching。因時間倉促，本設計有許多不足之處： 立體倉庫的動作只有取、存動作，而沒有換（從這個倉位直接換到另一個倉位）； 在取和存兩個動作之間，貨叉必須返回原點處，才可以執(zhí)行下一動作，在這過程中控制系統(tǒng)沒有記憶功能，這就使得系統(tǒng)在執(zhí)行動作時運行時間較長，程序上編寫不太合理等； 本設計觸摸屏界面設計的不太美觀。 手動子程序 重復輸出程序在程序的編程中，比如說取貨、存貨中都有貨叉的伸出、縮回、微抬、微降、堆垛機的左行、右行、上升、下降等等都不止一次出現(xiàn)，所以需要將這些重復輸出編寫到一起，否則會出現(xiàn)程序編譯錯誤。從而實現(xiàn)了判斷該貨格有無貨的目的。程序中FIX指令是把運算后的浮點數(shù)轉(zhuǎn)化為BIN數(shù)；頻率加減速控制ACC表示水平運動加速階段，第一個0000表示脈沖輸出0，第二個0000表示CW/CWW輸出方向CW，D7062表示加速比率，目標比率放到D7063地址中。 取貨子程序同理，存貨程序與取貨程序類似，但存貨位置1是用邏輯或ORW來實現(xiàn)的。根據(jù)取貨子程序的順序功能圖編寫出取貨PLC程序。 主程序 取貨子程序設計根據(jù)本課題。上電第一次運行程序時候執(zhí)行