【文章內(nèi)容簡介】 控制方面的知識即可。這種面向控制過程的編程方式，雖然在PLC內(nèi)部增加了解釋程序，增加了程序執(zhí)行時(shí)間，但對大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來說，這種時(shí)耗是微不足道的。4. 易于安裝、調(diào)試、維修在安裝時(shí)，由于PLC的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，因此可以直接和外部設(shè)備相連，而不再需要專門的接口電路。而且PLC的軟件功能取代了原來的繼電器控制中的中間繼電器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等一些器件，所以硬件安裝上的工作量相應(yīng)減少。PLC的調(diào)試可先在實(shí)驗(yàn)室模擬完成，模擬調(diào)試完成后再現(xiàn)場安裝和調(diào)試。這樣就可以避免可能在現(xiàn)場會出現(xiàn)的一些問題，從而縮短調(diào)試周期:在維修方面，PLC完善的診斷和顯示功能，可以通過模塊上的顯示或者編程器等很容易地找出故障的模塊，而且由于模塊化設(shè)計(jì)，因此只需要對出錯(cuò)的模塊進(jìn)行更換即可。5. PLC的功能強(qiáng)、功能等擴(kuò)展能力強(qiáng)其一，PLC利用程序進(jìn)行定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序、步進(jìn)等控制十分準(zhǔn)確可靠。其二，PLC還具有周D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理、運(yùn)動控制等功能。因此它既可對開關(guān)量進(jìn)行控制，又可對模擬量進(jìn)行控制。其三，PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，因此，它不僅可以控制一臺單機(jī)、一條牛產(chǎn)線，還可以控制一個(gè)機(jī)群、多條生產(chǎn)線，它既可現(xiàn)場控制，也可遠(yuǎn)距離對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控。PLC的功能擴(kuò)展極為方便，硬件配置相當(dāng)靈活，根據(jù)控制要求的改變可以隨時(shí)變動特殊功能單元的種類和個(gè)數(shù)，再相應(yīng)修改用戶程序就可以達(dá)到變換和增加控制功能的目的。6. 網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大 PLC具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。PLC不僅能做到遠(yuǎn)程控制、進(jìn)行PLC內(nèi)部通信與上位機(jī)進(jìn)行通信，還具備專線上網(wǎng)、無線上網(wǎng)等功能。這樣，PLC就可以組成范圍很大的控制網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)工廠，甚至整個(gè)系統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)自動化，從而提高生產(chǎn)的效率。7. PLC體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化由于PLC內(nèi)部電路主要采用半導(dǎo)體微電子集成電路，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)。更由于它具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，因而它已成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制裝置。隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已能完成以下控制功能:⑴ 條件控制功能條件控制(或稱邏輯控制或順序控制)功能是指用PLC的與、或、非指令取代電器觸點(diǎn)串聯(lián)、并聯(lián)及其他各種邏輯連接，進(jìn)行開關(guān)控制。⑵ 定時(shí)/計(jì)數(shù)控制功能定時(shí)/計(jì)數(shù)控制功能就是用PLC提供的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器指令實(shí)現(xiàn)對某種操作的定時(shí)或計(jì)數(shù)控制，以取代時(shí)間繼電器和計(jì)數(shù)繼電器。⑶ 步進(jìn)控制功能步進(jìn)控制功能就是用步進(jìn)指令來實(shí)現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能進(jìn)行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進(jìn)控制器。⑷ 數(shù)據(jù)處理功能數(shù)據(jù)處理功能是指PLC能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。⑸ A/D與D/A轉(zhuǎn)換功能A/D與D/A轉(zhuǎn)換功能就是通過A/D、D/A模塊完成對模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。⑹ 運(yùn)動控制功能運(yùn)動控制功能是指通過高速計(jì)數(shù)模塊和位置控制模塊等進(jìn)行單軸或多軸控制。⑺ 過程控制功能過程控制功能是指通過PLC的PID控制模塊實(shí)現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)進(jìn)行閉環(huán)控制。⑻ 擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能是指通過連接輸入/輸出擴(kuò)展單元(即I/O擴(kuò)展單元)模塊來增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高PLC的控制能力。⑼ 遠(yuǎn)程I/O功能遠(yuǎn)程I/O功能是指通過遠(yuǎn)程I/O單元將分散在遠(yuǎn)跟離的各種輸入、輸出設(shè)備與PLC主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接收輸入信號、傳出輸出信號。⑽ 通信聯(lián)網(wǎng)功能通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過PLC之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC與上位計(jì)算機(jī)的鏈接等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O控制或數(shù)據(jù)交換，以完成系統(tǒng)規(guī)模較大的復(fù)雜控制。⑾ 監(jiān)控功能監(jiān)控功能是指PLC能監(jiān)視系統(tǒng)各部分運(yùn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警和記錄，甚至自動終止運(yùn)行。也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等設(shè)定值或強(qiáng)制I/O狀態(tài)[4]。 本課題研究的意義和內(nèi)容 本課題研究的意義隨著我國加入WTO，加快了經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程，進(jìn)一步促進(jìn)了物資流通，物儲運(yùn)發(fā)送量越來越大。可以預(yù)測，今后市場對倉儲物流設(shè)備的需求量將有更大幅度的增長，而且將在存取率、自動化程度、信息化程度等方面提出更高的要求。自動化立體倉庫的出現(xiàn)極大的滿足了現(xiàn)代物流的發(fā)展，從一定程度上促進(jìn)了現(xiàn)代物流的發(fā)展。隨著現(xiàn)代化物資存儲、運(yùn)送、管理及城市現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，對自動化倉庫的需求將越來越大，對其各方面功能、性能的要求也越來越高[5]。在立體倉庫中，堆垛機(jī)是自動化立體倉庫中最主要的作業(yè)機(jī)械設(shè)備，是輸送系統(tǒng)的核心設(shè)備，決定著整個(gè)出入庫是否能流暢運(yùn)行的關(guān)鍵，它的合理的速度控制、精確的定位設(shè)計(jì)以及優(yōu)良的故障診斷系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)高效率、高準(zhǔn)確度、高度安全性運(yùn)行的重要因素。相對傳統(tǒng)的倉庫而言!自動化倉庫有著明顯的優(yōu)勢!包括貨物分揀速度快!可靠性高!易于精確管理!而且占地資源少空間利用率高!同時(shí)還降低了人力資源成本的支出,自動化倉庫的控制涉及計(jì)算機(jī)通信和控制等多門學(xué)科,而現(xiàn)場總線技術(shù)也正是在這樣的背景下順勢發(fā)展起來的技術(shù)!可以對立體倉庫做到實(shí)時(shí)有效的控制[6]。此次設(shè)計(jì)采用西門子PLC控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)自動化立體倉庫的控制，對立體倉庫的全方面和先進(jìn)化都具有良好的促進(jìn)作用。本課題立足于目前市面上比較流行的各類晶體管輸出的PLC (如西門子、三菱或歐姆龍等)采集各種傳感 器信號，對步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行較復(fù)雜的位置控制及時(shí)序邏輯控制，實(shí)現(xiàn)倉位定位和送/取動作（X/Y 軸完成倉位定位，Z軸完成送/取動作）。))。此設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：1. 掌握 PLC 控制的基本原理、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動、直流電機(jī)、傳感器等器件的原理及使用。2. 掌握位置控制技術(shù)。3. 掌握機(jī)械傳動原理及應(yīng)用。4. 理解 PLC 的脈沖輸出控制。 本章小結(jié)在本章節(jié)中通過論述簡要的的介紹了立體倉庫和可編程控制器的基本概況。并介紹了本次設(shè)計(jì)立體倉庫的內(nèi)容及其意義。 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 自動化立體倉庫的系統(tǒng)構(gòu)成第二章 自動化立體倉庫的系統(tǒng)構(gòu)成 立體倉庫的構(gòu)成立體倉庫模型是用來儲存、分類貨物的模型。送貨時(shí)，根據(jù)貨物的屬性將不同的物體送人到指定的倉位中去；取貸時(shí)，根據(jù)需求從指定的倉位中取出貨物，它由12個(gè)倉位組成，采用滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌、普通絲杠作為傳動裝置，由PLC編程實(shí)現(xiàn)X、Y、Z軸的位置控制，可完成倉庫汽車模型的自動或手動存取。該裝置的機(jī)構(gòu)由立體倉庫本體單元、PLC控制單元、接口單元、電源單元等組成。如圖21所示。圖21立體倉庫模型的外形結(jié)構(gòu)(1) 立體倉庫本體單元該單元由l2個(gè)倉位和巷道式堆垛起重機(jī)（以下簡稱巷道起重機(jī)）等組成。(2) PLC控制單元該單元可分別選用松下PLC、西門子PLC、歐姆龍PLC、三菱PLC等。PLC主體具有脈沖輸出功能，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩軸定位功能。(3) 接口單元該單元將系統(tǒng)中所有控制單元、執(zhí)行單元、檢測單元、輸入／輸出單元的信號都引到面板上，由學(xué)生自行完成電路的連接設(shè)計(jì)。不同性質(zhì)的節(jié)點(diǎn)采用不同的顏色進(jìn)行標(biāo)識，并且每個(gè)單元自身的電路具有獨(dú)立性，具備擴(kuò)展功能。(4) 電源單元電源單元是由開關(guān)電源提供系統(tǒng)工作的DC 24V電壓。該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上設(shè)置了各種保護(hù)功能，包括短路保護(hù)、反向保護(hù)、限位保護(hù)、定位保護(hù)。TVT99C立體倉庫系統(tǒng)中為了防止不確定因素對系統(tǒng)硬件的損壞，分別在機(jī)械手臂運(yùn)行的橫軸和縱軸上設(shè)置了倉庫的定位孔，當(dāng)機(jī)械手臂運(yùn)行時(shí)，位于移動模塊下方的光電傳感器分別檢測運(yùn)行X軸、Y軸的定位點(diǎn)，當(dāng)且僅當(dāng)機(jī)械手臂停止于定位孔點(diǎn)時(shí)，對應(yīng)的Z軸才能進(jìn)行取貨和移貨的動作[7]。 各部分的組成系統(tǒng)介紹 (1) 倉庫庫體倉庫本體分為兩個(gè)區(qū)，分別為轉(zhuǎn)貨區(qū)和儲貸區(qū)。轉(zhuǎn)貨區(qū)主要是由載貨臺組成的，用來周轉(zhuǎn)貨物，當(dāng)貨物入庫以及貨物出庫時(shí)，都是通過轉(zhuǎn)貨區(qū)來完成的。儲貨區(qū)由12個(gè)倉位組成，分成4行、3列，主要用于儲存不同的貨物。在轉(zhuǎn)貨區(qū)、儲貨區(qū)都分別安裝了檢測傳感器，用于檢測對貨物的定位。 (2) 巷道起重機(jī)巷道起重機(jī)由二軸行走機(jī)構(gòu)、貨臺、驅(qū)動器等組成，巷道起重機(jī)總共具有3個(gè)自由度，能實(shí)現(xiàn)水平移動、垂直移動、前后移動等操作，貨物的轉(zhuǎn)移主要是由它完成操作的。如圖22所示。圖22 巷道起重機(jī)(3) PLC控制單元PLC控制單元采用西門子公司生產(chǎn)的S7200 CPU226型PLC，型號為CPU226 DC/DC/DC，所有操作控制指令都是由PLC發(fā)出的。(4) 電源單元電源單元是用于給系統(tǒng)提供DC24V的直流電源，輸出功率為150W。 立體倉庫模型的主要功能及工作流程 系統(tǒng)的主要功能立體倉庫的電氣控制系統(tǒng)是由西門子PLC、步進(jìn)電動機(jī)及其驅(qū)動電源模塊、直流電動機(jī)、開關(guān)電源、位置傳感器等組成。立體倉庫的運(yùn)動機(jī)械機(jī)構(gòu)部分由滾珠絲杠、滑軌、普通絲杠等組成，采用步進(jìn)電動機(jī)和直流電動機(jī)作為拖動元件。其關(guān)鍵部分是巷道起重機(jī)，由水平移動、垂直移動及伸叉機(jī)構(gòu)三部分組成。其水平和垂直移動分別用兩臺步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠來完成，伸叉機(jī)構(gòu)由一臺直流電動機(jī)來控制。它分為上下兩層，上層為貨臺，可前后伸縮，下層裝有絲杠等傳動機(jī)構(gòu)。當(dāng)堆垛機(jī)平臺移動到貨架的指定位置時(shí)，伸叉電動機(jī)驅(qū)動貨臺向前伸出可將貨物取出或送人，然后鏟叉向后縮回。整個(gè)系統(tǒng)需要三維的位置控制[8]。該系統(tǒng)通過傳感器采集信號，PLC控制程序，可實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電動機(jī)和直流電動機(jī)較復(fù)雜的速度與位置控制及時(shí)序邏輯控制功能。 系統(tǒng)的工作流程系統(tǒng)在電氣設(shè)計(jì)上，電動機(jī)主要采用步進(jìn)電動機(jī)和直流電動機(jī)，分別控制水平移動、垂直移動及貨臺的動作。傳感器采用對射式和反射式傳感器以及微動開關(guān)，用于完成貨物的檢測和限位保護(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主要傳動機(jī)構(gòu)。當(dāng)堆垛機(jī)平臺移動到貨架的指定位置時(shí)，貨臺向前伸出可將貨物取出或送人，當(dāng)取到貨物或貨已送人，則鏟叉向后縮回。整個(gè)系統(tǒng)需要三維的位置控制。[9]系統(tǒng)流程如圖22所示。其工作流程如下：⑴ 接通電源。⑵ 系統(tǒng)自檢。⑶ 將功能開關(guān)置于自動位置。⑷ 將一帶托盤的汽車模型置于10號倉位，放置模型時(shí)，人位要準(zhǔn)確，并注意到倉位底部檢測開關(guān)已動作。⑸ 執(zhí)行取指令。① 選擇欲取倉位號（如10號），按動倉位號對應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示倉位號。