【文章內(nèi)容簡介】 比較具有代表性的微型 PLC，有以下特點(diǎn)： 1. 先進(jìn)美觀的外部結(jié) 構(gòu)。 FX 系列 PLC 的基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊的高度和寬度相同。他們 的相互連接不用基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個(gè)整齊的長方體。其體積小，很適于在機(jī)電一體化產(chǎn)品中使用。 2. 提供多種系列機(jī)型供用戶選用。不同的 FX 系列 PLC 可供不同的用戶系統(tǒng)使用，避免了浪費(fèi)，使用戶能用最少的投資來滿足系統(tǒng)的要求。 3. FX 系列 PLC 的系統(tǒng)配置靈活，用戶除了可以選用不同型號(hào)的 FX 系列 PLC 之外，還可以選用各種擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊，組成不同 I/O 點(diǎn)和不同功能的控制系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)中主要采用三菱 FX2N 系列 PLC 可編程控制器，通過 PLC 可編程控制器接入堆垛機(jī)、升降臺(tái)、傳送帶、電動(dòng)機(jī)，使系統(tǒng)按操作員的指令正常運(yùn)行。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 電氣控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的 I/O 端口分配 系統(tǒng)的輸入 輸出點(diǎn) 如下列兩表 ： 表 31 PLC 輸入分配表 輸入 說明 輸入 說明 X001 停止按鈕 X012 A 巷道存 X002 手動(dòng)開關(guān) X013 B 巷道存 X011 自動(dòng)開關(guān) X014 C 巷道存 X003 向左 X020 A 巷道取 X004 向右 X021 B 巷道取 X005 向上 X022 C 巷道取 X006 向下 X015 1 層存取 X007 向前 X016 2 層存取 X008 向后 X017 3 層存取 X023 貨物放好檢測(cè) X030 B2 有貨檢測(cè) X024 A1 有貨檢測(cè) X031 B3 有貨檢測(cè) X025 A2 有貨檢測(cè) X032 C1 有貨檢測(cè) X026 A3 有貨檢測(cè) X033 C2 有貨檢測(cè) X027 B1 有貨檢測(cè) X034 C3 有貨檢測(cè) 表 32 PLC 輸出分配表 輸出 說明 輸出 說明 Y000 左右移動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn) Y003 上下移動(dòng)電機(jī) 反 轉(zhuǎn) Y001 左右移動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn) Y004 前后 移 動(dòng)電機(jī) 正 轉(zhuǎn) Y002 上下 移動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn) Y005 前后移動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn) 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 系統(tǒng)的端口接線圖 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求和 I/O 分配表，系統(tǒng)的端口接線圖如下： 停 止 按 鈕手 動(dòng) 開 關(guān)自 動(dòng) 開 關(guān)向 左向 右向 上向 下向 前向 后A 巷 道 存B 巷 道 存C 巷 道 存A 巷 道 取B 巷 道 取C 巷 道 取1 層 存 取2 層 存 取3 層 存 取貨 物 放 好 檢 測(cè)左 右 移 動(dòng) 電 機(jī) 正 轉(zhuǎn)區(qū) 域 有 貨 檢 測(cè)上 下 移 動(dòng) 電 機(jī) 正 轉(zhuǎn)前 后 移 動(dòng) 電 機(jī) 正 轉(zhuǎn)左 右 移 動(dòng) 電 機(jī) 反 轉(zhuǎn)上 下 移 動(dòng) 電 機(jī) 反 轉(zhuǎn)前 后 移 動(dòng) 電 機(jī) 反 轉(zhuǎn)Y 0 0 0Y 0 0 1Y 0 0 2Y 0 0 3Y 0 0 4Y 0 0 5X 圖 31 系統(tǒng)端口接線圖 PLC 控制程序的設(shè)計(jì) 控制流程圖 PLC 自動(dòng)控制 主程序的控制流程圖如下： 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 開 始存 貨貨 物 放 好 ？選 擇 位 置運(yùn) 行 存 放 子 程序結(jié) 束選 擇 位 置位 置 上 有貨 ？取 貨 NYNYYN自 動(dòng) ？YN控 制 升 降 臺(tái) 運(yùn) 動(dòng) 圖 32 PLC 主程序控制流程圖 PLC 功能程序設(shè)計(jì) 以 A1 存貨為例， 程序如下： 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 33 A1 存貨子程序梯形圖 設(shè)置 左右平移 從初始位置到 A、 B、 C 巷道的時(shí)間 分別為 9 秒，上下平移從底到 3 層的時(shí)間分別為 9 秒，前后平移的時(shí)間為 2 秒，存取貨物留的裕量為 1 秒。則上面這段程序的意思如下： 按下 A 存和 1， 如果 X023 通，即貨物放好，則 執(zhí)行 M6 段 程序 。升降臺(tái)和貨物右移 3 秒，然后上移 3 秒，前移 2 秒，下移 1 秒，貨物自然落在 A1 貨架上，升降臺(tái)后移2 秒，下移 2 秒，最后左移 3 秒回到初始位置，存貨動(dòng)作完成。 以 A1 取貨為例，程序如下： 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 34 A1 取貨子程序梯形圖 設(shè)置同存貨一樣，按下 A 取和 1， 如果 X24 通，即 A1 有貨，則 執(zhí)行 M16 段程序。升降臺(tái)右移 3 秒，然后上移 2 秒，前移 2 秒，上移 1 秒，貨物隨升降臺(tái)上升，升降臺(tái)帶著貨物后移 2 秒，下移 3 秒，最后左移 3 秒回到初始位置，取貨動(dòng)作完成。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 組態(tài)軟件的主要特點(diǎn) 組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。譯自英文 SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制 )。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動(dòng) 控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)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(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng) (RTU System,Remote Terminal Unit)。 “ 組態(tài) (Configure)” 的含義是 “ 配置 ” 、 “ 設(shè)定 ” 、 “ 設(shè)置 ” 等意思，是指用戶通過類似 “ 搭積木 ” 的簡單方式來完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫計(jì)算機(jī)程序，也 就是所謂的 “ 組態(tài) ” 。 “ 監(jiān)控（ Supervisory Control） ” ，即“ 監(jiān)視和控制 ” ，是指通過計(jì)算機(jī)信號(hào)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備或過程進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理 。 組態(tài)（ Configuration）為模塊化任意組合。組態(tài)軟 件主要特點(diǎn)： 。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí)； （易學(xué)易用），通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對(duì)于用戶，不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需 要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能； ，每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（ PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的 I/O Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 組態(tài)軟件的主要功能 組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供 良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，它解決了控制系統(tǒng)通用性問題。其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，并能同時(shí)支持各種硬件廠家的計(jì)算機(jī)和 I/O 產(chǎn)品，與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。 組態(tài)軟件通常有以下幾方面的功能： 。 目前，工控組態(tài)軟件大都運(yùn)行于 Windows 環(huán)境下，充分利用 Windows 的圖形功能完善界面美觀的特點(diǎn)，可視化的風(fēng)格界面、豐富的 工具欄 ，操作人員可以直接進(jìn)人開發(fā)狀態(tài)，節(jié)省時(shí)間。豐富的圖形控件和工況圖庫，既提供所需的組件，又是界面制作向?qū)?。提供給用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲地繪制出各種工業(yè)界面，并可任意編輯，豐富的動(dòng)畫連接方式，如隱含、閃爍、移動(dòng)等等，使界面生動(dòng)、直觀。 。開放性是指組態(tài)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬件設(shè)備。開放性是衡量一個(gè)組態(tài)軟件好壞的重要指標(biāo)。 組態(tài)軟件向下應(yīng)能與低層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，向上能與管理層通信，實(shí)現(xiàn)上 位機(jī)與下位機(jī)的雙向通信。 。提供豐富的功能庫，滿足用戶的測(cè)控要求和現(xiàn)場(chǎng)需求。利用各種功能模塊，完成實(shí)時(shí)監(jiān)控 ， 產(chǎn)生功能報(bào)表 ，顯 示歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線 ， 提供報(bào)警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，易于操作，系統(tǒng)既適用于單機(jī)集中式控制、 DCS 分布式控制，也可以是帶遠(yuǎn)程遇信能力的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)． 。配有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，可存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)，如模擬量、離散量、字符型等，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。 。有可編程的命令語言，使用戶可根據(jù)自己的需要編撰程序，增強(qiáng)圖形界面 的系統(tǒng)安全防范，對(duì)不同的操作者，賦予不同的操作權(quán)限，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。 7． 仿真功能．提供強(qiáng)大的仿真功能使系統(tǒng)并行設(shè)計(jì)，從而縮短開發(fā)周期。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 組態(tài)軟件的應(yīng)用 隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來越高，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時(shí)，當(dāng)工業(yè)被控對(duì)象一旦有變動(dòng)，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個(gè)控制項(xiàng)目的不同 而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的價(jià)格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時(shí)，倘若原來的編程人員因工作變動(dòng)而離去時(shí)，則必須同其他人員或新手進(jìn)行源程序的修改，因而更是相當(dāng)困難。通用工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實(shí)際工程問題提供了一種嶄新的方法，因?yàn)樗軌蚝芎玫亟鉀Q傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對(duì)象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動(dòng)化控制工程 。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 王 模擬自動(dòng)化立體倉庫 倉庫 中的主要組成部分 本設(shè)計(jì)中 ,組態(tài)軟件 —— 組態(tài)王 為重要組成部分 。 使用組態(tài)王軟件開發(fā)具有以下幾個(gè)特點(diǎn) :(1)實(shí)驗(yàn)全部用軟件來實(shí)現(xiàn) ,只需利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)就可完成自動(dòng)控制系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn) ,從而大大減少購置儀器的經(jīng)費(fèi)。 (2)該系統(tǒng)是中文界面 ,具有人機(jī)界面友好、結(jié)果可視化的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)用戶而言 ,操作簡單易學(xué)且編程簡單 ,參數(shù)輸入與修改靈活 ,具有多次或重復(fù)仿真運(yùn)行的控制能力 ,可以實(shí)時(shí)地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線 ,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線 ,這些很強(qiáng)的交互能力使其在自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)揮理想的效果。 在本設(shè)計(jì)中主要通過組態(tài)王來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化立體倉庫的工作原理及作業(yè)流程。 其中組態(tài)軟件中的主要組成元件為 A、 B、 C 按鈕 A、 B、 C代表各個(gè)巷道的位置 ,來確定堆垛機(jī)的行走路線 ,從而達(dá)到堆垛機(jī)的位置控制。 3 代表層貨架的層次數(shù) ,來控制堆垛機(jī)上升降臺(tái)上下位置 ,使之可以準(zhǔn)確地行駛到預(yù)定的貨位前。 、 關(guān)閉按鈕 來控制整個(gè)系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉 ,當(dāng)啟動(dòng)時(shí) ,各個(gè)部件待命 ,準(zhǔn)備執(zhí)行預(yù)定任務(wù) .當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉時(shí) ,堆垛機(jī)復(fù)位 ,系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng) ，按鈕區(qū)如圖所示。 圖 51 按鈕區(qū) 畫面中有三個(gè)電動(dòng)機(jī)，分別控制堆垛機(jī)、升降臺(tái)、傳送帶的運(yùn)行。在實(shí)際中 通過按鈕控制三個(gè)電動(dòng)機(jī) 正反轉(zhuǎn) 使堆垛機(jī)、升降臺(tái)、傳動(dòng)帶運(yùn)動(dòng)達(dá) 到指定的庫位。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 用來存放貨物的工具，通過傳送帶將其移至指定的庫位內(nèi)。 它是自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)貨物立體存放的主要支撐結(jié)構(gòu)，作為倉庫不可或缺的組成部分，其性能直接影響 貨到立體倉庫面積和空間的利用率 。貨 架的形式有很多，而用在自動(dòng)化立體倉庫的貨架一般有：橫梁式貨架、牛腿式貨架、流動(dòng)式貨架等。可根據(jù)貨物單元的外形尺寸、重量及其它相關(guān)因素來合理選取。 在本設(shè)計(jì)中 倉庫貨架為框架式，通過托盤將貨物放入指定庫位。 用一個(gè)貨物來 模擬入庫作業(yè)流程。 堆垛機(jī)是整個(gè)自動(dòng)化立體倉庫的核 心設(shè)備，通過手動(dòng)操作、半自動(dòng)操作或全自動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)把貨物從一處搬運(yùn)到另一處。它由機(jī)架（上橫梁、下橫梁、立柱）、水平行走機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)、貨叉及 電氣控制系統(tǒng) 構(gòu)成。 1） 堆垛機(jī)形式的確定：堆垛機(jī)形式多種多樣，包括單軌巷道式堆垛機(jī)、雙軌巷道式堆垛機(jī)、轉(zhuǎn)巷道式堆株機(jī)、單立柱型堆垛機(jī)、雙立柱型堆垛機(jī)等等。 2） 堆垛機(jī)速度的確定：根據(jù)倉庫的流量要求，計(jì)算出堆垛機(jī)的水平速度、提升速度及貨叉速度。 3） 其它參數(shù)及配置：據(jù)倉庫現(xiàn)場(chǎng)情況及用戶的要求選定堆垛機(jī)的定位方式、通訊方式等。堆垛機(jī)的配置可高可低，視具體情況而定。 在 本設(shè)計(jì)中 由堆垛 機(jī)、升降臺(tái)、傳送帶、兩個(gè)電動(dòng)機(jī)組成，用來將貨物放至指定的貨位內(nèi) 。 輸送系統(tǒng)是立體庫的主要外圍設(shè)備，負(fù)責(zé)將貨物運(yùn)送到巷道端口或從巷道端口將貨物移走。常見的 類型 有輥道輸送機(jī)、鏈條輸送機(jī)、升降臺(tái)、分配車、提升機(jī)、皮帶機(jī)等。根據(jù)物流圖，合理選擇輸送機(jī)的類型 。 同時(shí)，還要根據(jù)倉庫的瞬時(shí)流量合理確定輸送系統(tǒng)的速度。 在本設(shè)計(jì)中使用傳送帶帶動(dòng)升降臺(tái)水平位移，升降臺(tái)帶動(dòng)貨物垂直位移，實(shí)現(xiàn)輸送的模擬。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（