【文章內容簡介】 比較具有代表性的微型 PLC，有以下特點： 1. 先進美觀的外部結 構。 FX 系列 PLC 的基本單元、擴展單元和擴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整齊的長方體。其體積小，很適于在機電一體化產(chǎn)品中使用。 2. 提供多種系列機型供用戶選用。不同的 FX 系列 PLC 可供不同的用戶系統(tǒng)使用，避免了浪費，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的 FX 系列 PLC 之外，還可以選用各種擴展單元和擴展模塊，組成不同 I/O 點和不同功能的控制系統(tǒng)。 本設計中主要采用三菱 FX2N 系列 PLC 可編程控制器，通過 PLC 可編程控制器接入堆垛機、升降臺、傳送帶、電動機，使系統(tǒng)按操作員的指令正常運行。 揚州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 9 電氣控制系統(tǒng)的方案設計 系統(tǒng)的 I/O 端口分配 系統(tǒng)的輸入 輸出點 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 手動開關 X013 B 巷道存 X011 自動開關 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 X030 B2 有貨檢測 X024 A1 有貨檢測 X031 B3 有貨檢測 X025 A2 有貨檢測 X032 C1 有貨檢測 X026 A3 有貨檢測 X033 C2 有貨檢測 X027 B1 有貨檢測 X034 C3 有貨檢測 表 32 PLC 輸出分配表 輸出 說明 輸出 說明 Y000 左右移動電機正轉 Y003 上下移動電機 反 轉 Y001 左右移動電機反轉 Y004 前后 移 動電機 正 轉 Y002 上下 移動電機正轉 Y005 前后移動電機反轉 揚州大學本科生畢業(yè)設計（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 開 關自 動 開 關向 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 測左 右 移 動 電 機 正 轉區(qū) 域 有 貨 檢 測上 下 移 動 電 機 正 轉前 后 移 動 電 機 正 轉左 右 移 動 電 機 反 轉上 下 移 動 電 機 反 轉前 后 移 動 電 機 反 轉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 控制程序的設計 控制流程圖 PLC 自動控制 主程序的控制流程圖如下： 揚州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 11 開 始存 貨貨 物 放 好 ？選 擇 位 置運 行 存 放 子 程序結 束選 擇 位 置位 置 上 有貨 ？取 貨 NYNYYN自 動 ？YN控 制 升 降 臺 運 動 圖 32 PLC 主程序控制流程圖 PLC 功能程序設計 以 A1 存貨為例， 程序如下： 揚州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 12 圖 33 A1 存貨子程序梯形圖 設置 左右平移 從初始位置到 A、 B、 C 巷道的時間 分別為 9 秒，上下平移從底到 3 層的時間分別為 9 秒，前后平移的時間為 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，升降臺后移2 秒，下移 2 秒，最后左移 3 秒回到初始位置，存貨動作完成。 以 A1 取貨為例，程序如下： 揚州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 13 圖 34 A1 取貨子程序梯形圖 設置同存貨一樣，按下 A 取和 1， 如果 X24 通，即 A1 有貨，則 執(zhí)行 M16 段程序。升降臺右移 3 秒，然后上移 2 秒，前移 2 秒，上移 1 秒，貨物隨升降臺上升，升降臺帶著貨物后移 2 秒，下移 3 秒，最后左移 3 秒回到初始位置，取貨動作完成。 揚州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 14 組態(tài)軟件的主要特點 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 控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應用領域很廣，可以應用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng) (RTU System,Remote Terminal Unit)。 “ 組態(tài) (Configure)” 的含義是 “ 配置 ” 、 “ 設定 ” 、 “ 設置 ” 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，而不需要編寫計算機程序，也 就是所謂的 “ 組態(tài) ” 。 “ 監(jiān)控（ Supervisory Control） ” ，即“ 監(jiān)視和控制 ” ，是指通過計算機信號對自動化設備或過程進行監(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： 。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應用程序，當現(xiàn)場（包括硬件設備或系統(tǒng)結構）或用戶需求發(fā)生改變時，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級； （易學易用），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，對于用戶，不需掌握太多的編程語言技術（甚至不需 要編程技術），就能很好地完成一個復雜工程所要求的所有功能； ，每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設備（ 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，就能完成一個具有動畫效果、實時數(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)絡功能的工程，不受行業(yè)限制。 揚州大學本科生畢業(yè)設計（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，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(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。其預設置的各種軟件模塊可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和 I/O 產(chǎn)品，與高可靠的工控計算機和網(wǎng)絡系統(tǒng)結合，可向控制層和管理層提供軟硬件的全部接口，進行系統(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，可視化的風格界面、豐富的 工具欄 ，操作人員可以直接進人開發(fā)狀態(tài)，節(jié)省時間。豐富的圖形控件和工況圖庫，既提供所需的組件，又是界面制作向導。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，豐富的動畫連接方式，如隱含、閃爍、移動等等，使界面生動、直觀。 。開放性是指組態(tài)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬件設備。開放性是衡量一個組態(tài)軟件好壞的重要指標。 組態(tài)軟件向下應能與低層的數(shù)據(jù)采集設備通信，向上能與管理層通信，實現(xiàn)上 位機與下位機的雙向通信。 。提供豐富的功能庫，滿足用戶的測控要求和現(xiàn)場需求。利用各種功能模塊，完成實時監(jiān)控 ， 產(chǎn)生功能報表 ，顯 示歷史曲線、實時曲線 ， 提供報警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機界面，易于操作，系統(tǒng)既適用于單機集中式控制、 DCS 分布式控制，也可以是帶遠程遇信能力的遠程測控系統(tǒng)． 。配有實時數(shù)據(jù)庫，可存儲各種數(shù)據(jù)，如模擬量、離散量、字符型等，實現(xiàn)與外部設備的數(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，增強圖形界面 的系統(tǒng)安全防范，對不同的操作者，賦予不同的操作權限，保證整個系統(tǒng)的安全可靠運行。 7． 仿真功能．提供強大的仿真功能使系統(tǒng)并行設計，從而縮短開發(fā)周期。 揚州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 16 組態(tài)軟件的應用 隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，計算機在工業(yè)領域的廣泛應用，人們對工業(yè)自動化的要求越來越高，種類繁多的控制設備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領域的應用，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，當工業(yè)被控對象一旦有變動，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同 而使其重復使用率很低，導致它的價格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時，倘若原來的編程人員因工作變動而離去時，則必須同其他人員或新手進行源程序的修改，因而更是相當困難。通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程 。 揚州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 17 王 模擬自動化立體倉庫 倉庫 中的主要組成部分 本設計中 ,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)具有以下幾個特點 :(1)實驗全部用軟件來實現(xiàn) ,只需利用現(xiàn)有的計算機就可完成自動控制系統(tǒng)課程的實驗 ,從而大大減少購置儀器的經(jīng)費。 (2)該系統(tǒng)是中文界面 ,具有人機界面友好、結果可視化的優(yōu)點。對用戶而言 ,操作簡單易學且編程簡單 ,參數(shù)輸入與修改靈活 ,具有多次或重復仿真運行的控制能力 ,可以實時地顯示參數(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)的實時趨勢曲線 ,這些很強的交互能力使其在自動控制系統(tǒng)的實驗中可以發(fā)揮理想的效果。 在本設計中主要通過組態(tài)王來實現(xiàn)自動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代表各個巷道的位置 ,來確定堆垛機的行走路線 ,從而達到堆垛機的位置控制。 3 代表層貨架的層次數(shù) ,來控制堆垛機上升降臺上下位置 ,使之可以準確地行駛到預定的貨位前。 、 關閉按鈕 來控制整個系統(tǒng)的開啟與關閉 ,當啟動時 ,各個部件待命 ,準備執(zhí)行預定任務 .當系統(tǒng)關閉時 ,堆垛機復位 ,系統(tǒng)停止運動 ，按鈕區(qū)如圖所示。 圖 51 按鈕區(qū) 畫面中有三個電動機，分別控制堆垛機、升降臺、傳送帶的運行。在實際中 通過按鈕控制三個電動機 正反轉 使堆垛機、升降臺、傳動帶運動達 到指定的庫位。 揚州大學本科生畢業(yè)設計（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。 它是自動化立體倉庫系統(tǒng)實現(xiàn)貨物立體存放的主要支撐結構，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，而用在自動化立體倉庫的貨架一般有：橫梁式貨架、牛腿式貨架、流動式貨架等。可根據(jù)貨物單元的外形尺寸、重量及其它相關因素來合理選取。 在本設計中 倉庫貨架為框架式，通過托盤將貨物放入指定庫位。 用一個貨物來 模擬入庫作業(yè)流程。 堆垛機是整個自動化立體倉庫的核 心設備，通過手動操作、半自動操作或全自動操作實現(xiàn)把貨物從一處搬運到另一處。它由機架（上橫梁、下橫梁、立柱）、水平行走機構、提升機構、載貨臺、貨叉及 電氣控制系統(tǒng) 構成。 1） 堆垛機形式的確定：堆垛機形式多種多樣，包括單軌巷道式堆垛機、雙軌巷道式堆垛機、轉巷道式堆株機、單立柱型堆垛機、雙立柱型堆垛機等等。 2） 堆垛機速度的確定：根據(jù)倉庫的流量要求，計算出堆垛機的水平速度、提升速度及貨叉速度。 3） 其它參數(shù)及配置：據(jù)倉庫現(xiàn)場情況及用戶的要求選定堆垛機的定位方式、通訊方式等。堆垛機的配置可高可低，視具體情況而定。 在 本設計中 由堆垛 機、升降臺、傳送帶、兩個電動機組成，用來將貨物放至指定的貨位內 。 輸送系統(tǒng)是立體庫的主要外圍設備，負責將貨物運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、鏈條輸送機、升降臺、分配車、提升機、皮帶機等。根據(jù)物流圖，合理選擇輸送機的類型 。 同時，還要根據(jù)倉庫的瞬時流量合理確定輸送系統(tǒng)的速度。 在本設計中使用傳送帶帶動升降臺水平位移，升降臺帶動貨物垂直位移，實現(xiàn)輸送的模擬。 揚州大學本科生畢業(yè)設計（