【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 采用 13 個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)作為貨物的檢測(cè)裝置，當(dāng)有貨物時(shí)相應(yīng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作；為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，在 X 軸的左限位和 Y 軸的下限位處還安裝了 1 個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)作限位保護(hù)，以確保立體倉(cāng)庫(kù)的安全。 直流電動(dòng)機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)采用直流電機(jī)作為 Z 軸的拖動(dòng)元件。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)性能，且能在寬廣的范圍內(nèi)平滑、均勻地調(diào)速。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，小功率直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用也很廣泛。本系統(tǒng)采用的直流電動(dòng)機(jī)的輸入電壓為 1224V。輸入信號(hào)由 PLC 提供，輸入電源由電源模塊提供，輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)。 并聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源并聯(lián)式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出功率大、體積小、重量輕、可靠性高、適應(yīng)變動(dòng)寬范圍的輸入電壓，具有完備的過(guò)電壓過(guò)電流保護(hù)功能，內(nèi)置輸入 EMI 濾波器，具有較高的抗干擾能力。在該立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)中，考慮到 PLC 和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器都要求DC24V 電源，綜合考慮系統(tǒng)的用電量、系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的規(guī)整性，我們選用并聯(lián)式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。 PLC 輸入輸出分配根據(jù)系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)的 I/O 分配見(jiàn)下表所示。 第 13 頁(yè) 共 43頁(yè) 表 系統(tǒng)的 I/O 分配輸入接口 輸出接口PLC 端 單元板端口 注釋 PLC 端 單元板接口 注釋 D0 矩陣掃描第 1 列 X 軸cp 平移電動(dòng)機(jī)脈沖信號(hào) D1 矩陣掃描第 2 列 Y 軸cp 升降電動(dòng)機(jī)脈沖信號(hào) D2 矩陣掃描第 3 列 X 軸DIR 平移電動(dòng)機(jī)方向信號(hào) D3 矩陣掃描第 4 列 Y 軸DIR 升降電動(dòng)機(jī)方向信號(hào) D4 矩陣掃描第 5 列 H0 矩陣掃描第1 行 D5 矩陣掃描第 6 列 H1 矩陣掃描第2 行 D6 矩陣掃描第 7 列 H2 矩陣掃描第3 行 D7 矩陣掃描第 8 列 H3 矩陣掃描第4 行 SQ5(ZLMT) Z 軸原點(diǎn) SQ6(ZLMT+) Z 軸限位 Z 軸F 貨物前伸 SN 檢測(cè)貨臺(tái)上是否有貨物 Z 軸R 貨物回縮 SW0 手動(dòng)控制開(kāi)關(guān) SQ2(XLMT+) X 軸限位 B00 數(shù)碼顯示區(qū)第 0 位 SQ1(XLMT) X 軸原點(diǎn) B01 數(shù)碼顯示區(qū)第 1 位 SQ4(YLMT+) Y 軸限位 B02 數(shù)碼顯示區(qū)第 2 位 SQ3(YLMT) Y 軸原點(diǎn) B03 數(shù)碼顯示區(qū)第 3 位 第 14 頁(yè) 共 43頁(yè) 4. 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)中，電動(dòng)機(jī)主要采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)，分別控制水平移動(dòng)、垂直移動(dòng)及貨臺(tái)的動(dòng)作（即 X 軸 Y 軸 Z 軸）。傳感器采用對(duì)射式和反射式傳感器以及微動(dòng)開(kāi)關(guān)，用于完成貨物的檢測(cè)和限位保護(hù)等。系統(tǒng)在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用滾珠絲杠、滑軌和普通絲杠作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)堆垛機(jī)平臺(tái)移動(dòng)到貨架的指定位置時(shí)，貨臺(tái)向前伸出可將貨物取出或取入，當(dāng)取到貨物或貨已經(jīng)送入時(shí)，鏟叉縮回。整個(gè)系統(tǒng)流程如圖 所示其工作流程如下：1) 接通電源。2) 系統(tǒng)自檢。3) 將功能開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)位置。4) 執(zhí)行送貨指令。a) 選擇欲送庫(kù)位號(hào)，按動(dòng)庫(kù)位好對(duì)應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示庫(kù)位號(hào)。b) 按動(dòng)送指令按鈕，若被選擇的庫(kù)位已有貨物，則該指令不被執(zhí)行。c) 指令完成后，系統(tǒng)自動(dòng)返回。d) 如果執(zhí)行送入指令前，載貨臺(tái)上沒(méi)有貨物，則送指令也不被執(zhí)行。5) 執(zhí)行取貨指令。a) 選擇欲取的庫(kù)位，按動(dòng)庫(kù)位號(hào)對(duì)應(yīng)的按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示庫(kù)位號(hào)。b) 按動(dòng)“取”按鈕，執(zhí)行取操作。如果載貨臺(tái)上有貨物，則取指令不被執(zhí)行。c) 指令完成后，系統(tǒng)自動(dòng)返回。d) 如執(zhí)行取出指令前，被選庫(kù)位無(wú)貨物，則取指令不被執(zhí)行。因此，該立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況可歸納為：當(dāng)按下起動(dòng)按鈕后，允許進(jìn)行立體倉(cāng)庫(kù)允許的控制。在正常的情況下，按下某一庫(kù)位的按鈕以及“取”或“送”按鈕，系統(tǒng)將進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，此時(shí)控制面板上的數(shù)碼管顯示相應(yīng)的庫(kù)位號(hào)。而在緊急情況下，按下緊急按鈕，貨物送回原來(lái)的位置，只有當(dāng)故障排除之后，才能重新運(yùn)行。 第 15 頁(yè) 共 43頁(yè) 圖 系統(tǒng)流程圖 第 16 頁(yè) 共 43頁(yè) 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)1. 系統(tǒng)的控制要求：1) 當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)位置時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位到初始位置，各個(gè)軸回到原點(diǎn)。2) 執(zhí)行入庫(kù)指令。① 選擇欲入庫(kù)的庫(kù)位號(hào)，按動(dòng)庫(kù)位號(hào)對(duì)應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示庫(kù)位號(hào)。② 按動(dòng) K8 按鈕，起動(dòng)入庫(kù)操作，當(dāng)載貨臺(tái)有貨物時(shí)，起重機(jī)自動(dòng)將貨物送到指定的庫(kù)位。③ 若被選擇庫(kù)位內(nèi)已有貨物時(shí)，則該入庫(kù)操作不被執(zhí)行。④ 完成入庫(kù)操作之后，機(jī)械自動(dòng)返回初始位置。⑤ 載貨臺(tái)若無(wú)貨物，則下一個(gè)入庫(kù)操作將不被執(zhí)行。3) 執(zhí)行出庫(kù)指令① 選擇要出庫(kù)的庫(kù)位號(hào)，按動(dòng)庫(kù)位號(hào)對(duì)應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示庫(kù)位號(hào)。② 按動(dòng) K8 按鈕，當(dāng)載貨臺(tái)上有貨物時(shí)，起重機(jī)不執(zhí)行任何操作。③ 如果被選擇的庫(kù)位內(nèi)無(wú)貨物時(shí)，則該出庫(kù)操作不被執(zhí)行。④ 當(dāng)按下 K8 按鈕時(shí)，載物臺(tái)上沒(méi)有貨物，且該庫(kù)位內(nèi)有貨物時(shí)，起重機(jī)自動(dòng)將貨物從指定的庫(kù)位轉(zhuǎn)移到載貨臺(tái)上。⑤ 完成出庫(kù)操作后，機(jī)械手自動(dòng)返回到初始位置。2. 程序設(shè)計(jì)如下：主程序如下： 第 17 頁(yè) 共 43頁(yè) 第 18 頁(yè) 共 43頁(yè) 第 19 頁(yè) 共 43頁(yè) 3. 各部分程序分析：（1） 初始化程序，讓各個(gè)軸回到初始位置。子程序 SBR0 如下： 第 20 頁(yè) 共 43頁(yè) （2） 當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中達(dá)到某個(gè)軸的限位時(shí)，應(yīng)當(dāng)停止當(dāng)前軸的動(dòng)作。子程序 SBR1 如下： 第 21 頁(yè) 共 43頁(yè) （3） 倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)位坐標(biāo)定位計(jì)算程序設(shè)計(jì)。在倉(cāng)庫(kù)的管理中，各個(gè)庫(kù)位坐標(biāo)的一個(gè)基本參數(shù)。本程序采用子程序的方法進(jìn)行編寫。子程序的入口參數(shù)為指定的庫(kù)位號(hào)（012），輸出的參數(shù)為庫(kù)位的 X 軸和 Y 軸的坐標(biāo)。倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)位編號(hào)下圖所示： 圖 倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)位編號(hào)子程序 SBR2 如下所示： 第 22 頁(yè) 共 43頁(yè) 第 23 頁(yè) 共 43頁(yè) 程序中的第一段用來(lái)計(jì)算 0 號(hào)庫(kù)位、1 號(hào)庫(kù)位、2 號(hào)庫(kù)位、3 號(hào)庫(kù)位的 X 軸坐標(biāo)值。第二段是用于計(jì)算第 1 號(hào)庫(kù)位、4 號(hào)庫(kù)位、7 號(hào)庫(kù)位、10 號(hào)庫(kù)位的 Y軸坐標(biāo)。程序中的第三段到第十段中分別計(jì)算各個(gè)庫(kù)位的 X、Y 軸的坐標(biāo)。其中各個(gè)庫(kù)位的坐標(biāo)值均可以用 0、 3 號(hào)庫(kù)位的 X 軸坐標(biāo)和 10 號(hào)庫(kù)位的 Y 軸坐標(biāo)來(lái)表示。最后一段是用于給其他的程序送出坐標(biāo)值。（4） 立體倉(cāng)庫(kù)的出入庫(kù)控制的程序設(shè)計(jì)。入庫(kù)的操作順序?yàn)椋篨 軸電動(dòng)機(jī)右行→Z 軸電動(dòng)機(jī)前伸→Y 軸電動(dòng)機(jī)上升→Z 軸電動(dòng)機(jī)回縮→X 軸電動(dòng)機(jī)右行、Y 軸電動(dòng)機(jī)上升→Z 軸電動(dòng)機(jī)前伸→Y軸電動(dòng)機(jī)下降→Z 軸電動(dòng)機(jī)回縮→復(fù)位。出庫(kù)的操作順序?yàn)椋篨 軸電動(dòng)機(jī)右行、Y 軸電動(dòng)機(jī)上升→Z 軸電動(dòng)機(jī)前伸→Y 軸電動(dòng)機(jī)上升→Z 軸電動(dòng)機(jī)回縮→X 軸電動(dòng)機(jī)左行、Y 軸電動(dòng)機(jī)下降→Z軸電動(dòng)機(jī)前伸→Y 軸電動(dòng)機(jī)下降→Z 軸電動(dòng)機(jī)回縮→復(fù)位。程序設(shè)計(jì)時(shí)，可以安排入庫(kù)操作和出庫(kù)操作在一個(gè)程序中，通過(guò)完成順序指令，完成上述的連續(xù)動(dòng)作。程序中網(wǎng)絡(luò)一是對(duì)程序的初始化以及傳送 Y 軸行走的偏差值。程序中的網(wǎng)絡(luò) 28 是 X、 Y 軸的第一次位移，到達(dá)指定位置準(zhǔn)備取貨。網(wǎng)絡(luò) 914 是控制貨臺(tái)前伸到位，準(zhǔn)備提貨。網(wǎng)絡(luò) 1519 是控制貨臺(tái)的回縮，完成貨物從庫(kù)位到貨臺(tái)的轉(zhuǎn)移。網(wǎng)絡(luò) 2428 是控制起重機(jī)的第二次位移，到達(dá)指定的位置準(zhǔn)備放下貨物。網(wǎng)絡(luò) 2933 是控制貨臺(tái)前伸到位，準(zhǔn)備放物。網(wǎng)絡(luò) 3438 是控制 Y 軸下降，放下貨物到指定的位置。網(wǎng)絡(luò) 3943 是送貨回縮，完成從貨臺(tái)到庫(kù)位的轉(zhuǎn)移。網(wǎng)絡(luò) 4450 是控制起重機(jī)復(fù)位，使其回到待命的狀態(tài)，準(zhǔn)備下一動(dòng)作。這里采用的是 PLC 中的順序控制。子程序 SBR3 如下所示： 第 24 頁(yè) 共 43頁(yè) 第 25 頁(yè) 共 43頁(yè) 第 26 頁(yè) 共 43頁(yè) （5） 鍵盤裝置掃描檢測(cè)及顯示系統(tǒng)的 PLC 程序設(shè)計(jì)。通過(guò)掃描H0、HHH3 端口來(lái)判斷當(dāng)前的按鈕的狀態(tài)。當(dāng)按下 K5 時(shí) H1 觸發(fā)，4 號(hào)輸入信號(hào)有效。子程序 SBR4 如下所示： 程序網(wǎng)絡(luò)一是用來(lái)初始化程序的，對(duì)寄存器進(jìn)行清零。使用 ，是指接通了從 STOP 到 RUN 的那個(gè)掃描周期。網(wǎng)絡(luò) 2 中產(chǎn)生周期為 的時(shí)序脈沖。網(wǎng)絡(luò)三中用脈沖發(fā)生器掃描輸出端口 ,，接通周期和掃描的周期是一致的。網(wǎng)絡(luò)四將狀態(tài)信號(hào)傳送至主程序。（6） 在倉(cāng)庫(kù)的控制中，機(jī)械手運(yùn)行于各個(gè)庫(kù)位之間，每個(gè)庫(kù)位的坐標(biāo)是定位，所以要求系統(tǒng)在絕對(duì)系統(tǒng)下工作。這樣，通過(guò)輸入不同的庫(kù)位坐標(biāo)值系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的位置控制。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)根據(jù)系統(tǒng)提供的脈沖做標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行移動(dòng)，當(dāng)目標(biāo)值大于當(dāng)前值時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；反之，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)目標(biāo)值與當(dāng)前值相同，則不轉(zhuǎn)。 子程序 SBR5 控制脈沖發(fā)生器 PT0 的程序如下： 第 27 頁(yè) 共 43頁(yè) 第 28 頁(yè) 共 43頁(yè) 第 29 頁(yè) 共 43頁(yè) 子程序 SBR7 控制脈沖發(fā)生器 PT1 的程序如下： 第 30 頁(yè) 共 43頁(yè) 以脈沖發(fā)生器 1 為例，網(wǎng)絡(luò) 2 中，將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的當(dāng)前脈沖存儲(chǔ)于VD4200 中，通過(guò)運(yùn)算得出設(shè)定值與當(dāng)前脈沖值的差值 AC0，即為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的將要行走的路程距離。網(wǎng)絡(luò)三將實(shí)際需要行走的距離轉(zhuǎn)換為脈沖數(shù)量。網(wǎng)絡(luò)四中實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)， 的值為正時(shí)，電動(dòng)機(jī)向左運(yùn)行，同時(shí)將它所行走的距離給 AC2。反之，則向右運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò) 9 是用于將數(shù)據(jù)傳送給相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)。網(wǎng)絡(luò) 10 是為了避免距離過(guò)短而導(dǎo)致錯(cuò)誤而設(shè)計(jì)的。當(dāng)恒速區(qū)的脈沖值為負(fù)時(shí)，采用單段 PTO 輸出方式，速度恒為 1000HZ。網(wǎng)絡(luò) 11 調(diào)用指令。（7） 控制脈沖發(fā)生器 PT0 和 PT1 停止輸出脈沖?？刂泼}沖發(fā)生器 PTO 的子程序 SBR6 和控制脈沖發(fā)生器 PT1 的子程序 SBR8分別如下： 第 31 頁(yè) 共 43頁(yè) 第 32 頁(yè) 共 43頁(yè) 5. 程序的仿真與調(diào)試 程序的仿真下面簡(jiǎn)單介紹一下西門子 S7200 仿真軟件。首先在西門子編程軟件中將所編的程序?qū)С觯?格式。圖 程序?qū)С龅玫轿募?，存?chǔ)于文件夾中。圖 程序?qū)С龊蟠鎯?chǔ) 第 33 頁(yè) 共 43頁(yè) 打開(kāi)仿真軟件，裝載程序。根據(jù) I/O 的分配選擇 CPU 型號(hào)，同時(shí)按照 I/O分配表，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，對(duì)程序進(jìn)行仿真。在仿真時(shí)各觸點(diǎn)的接通與斷開(kāi)是用小燈的亮和滅來(lái)表示的。圖 程序仿真軟件經(jīng)過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明，此程序是可行的，裝載程序之后，點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，可以得到正確的指示燈顯示。 第 34 頁(yè) 共 43頁(yè)