【文章內容簡介】 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內部增加了解釋程序，增加了程序執(zhí)行時間，但對大多數(shù)機電控制設備來說，這種時耗是微不足道的。4. 易于安裝、調試、維修在安裝時，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、計時器、計數(shù)器等一些器件，所以硬件安裝上的工作量相應減少。PLC的調試可先在實驗室模擬完成，模擬調試完成后再現(xiàn)場安裝和調試。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，而且由于模塊化設計，因此只需要對出錯的模塊進行更換即可。5. PLC的功能強、功能等擴展能力強其一，PLC利用程序進行定時、計數(shù)、順序、步進等控制十分準確可靠。其二，PLC還具有周D和D/A轉換、數(shù)據(jù)運算和數(shù)據(jù)處理、運動控制等功能。因此它既可對開關量進行控制，又可對模擬量進行控制。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、一條牛產(chǎn)線，還可以控制一個機群、多條生產(chǎn)線，它既可現(xiàn)場控制，也可遠距離對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控。PLC的功能擴展極為方便，硬件配置相當靈活，根據(jù)控制要求的改變可以隨時變動特殊功能單元的種類和個數(shù)，再相應修改用戶程序就可以達到變換和增加控制功能的目的。6. 網(wǎng)絡功能強大 PLC具有強大的網(wǎng)絡功能。PLC不僅能做到遠程控制、進行PLC內部通信與上位機進行通信，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，整個工廠，甚至整個系統(tǒng)都可以實現(xiàn)自動化，從而提高生產(chǎn)的效率。7. PLC體積小、重量輕、易于實現(xiàn)機電一體化由于PLC內部電路主要采用半導體微電子集成電路，具有結構緊湊、體積小、重量輕、功耗低的特點。更由于它具有很強的抗干擾能力，能適應各種惡劣的環(huán)境，因而它已成為實現(xiàn)機電一體化十分理想的控制裝置。隨著PLC技術的不斷發(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串聯(lián)、并聯(lián)及其他各種邏輯連接，進行開關控制。⑵ 定時/計數(shù)控制功能定時/計數(shù)控制功能就是用PLC提供的定時器、計數(shù)器指令實現(xiàn)對某種操作的定時或計數(shù)控制，以取代時間繼電器和計數(shù)繼電器。⑶ 步進控制功能步進控制功能就是用步進指令來實現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能進行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構成的步進控制器。⑷ 數(shù)據(jù)處理功能數(shù)據(jù)處理功能是指PLC能進行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉換、算術運算與邏輯運算以及編碼和譯碼等操作。⑸ A/D與D/A轉換功能A/D與D/A轉換功能就是通過A/D、D/A模塊完成對模擬量和數(shù)字量之間的轉換。⑹ 運動控制功能運動控制功能是指通過高速計數(shù)模塊和位置控制模塊等進行單軸或多軸控制。⑺ 過程控制功能過程控制功能是指通過PLC的PID控制模塊實現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)進行閉環(huán)控制。⑻ 擴展功能擴展功能是指通過連接輸入/輸出擴展單元(即I/O擴展單元)模塊來增加輸入輸出點數(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 遠程I/O功能遠程I/O功能是指通過遠程I/O單元將分散在遠跟離的各種輸入、輸出設備與PLC主機相連接，進行遠程控制，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與上位計算機的鏈接等，實現(xiàn)遠程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)各部分運行狀態(tài)和進程，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進行報警和記錄，甚至自動終止運行。也可在線調整、修改控制程序中的定時器、計數(shù)器等設定值或強制I/O狀態(tài)[4]。 本課題研究的意義和內容 本課題研究的意義隨著我國加入WTO，加快了經(jīng)濟全球化進程，進一步促進了物資流通，物儲運發(fā)送量越來越大?？梢灶A測，今后市場對倉儲物流設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，從一定程度上促進了現(xiàn)代物流的發(fā)展。隨著現(xiàn)代化物資存儲、運送、管理及城市現(xiàn)代化建設的不斷發(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，堆垛機是自動化立體倉庫中最主要的作業(yè)機械設備，是輸送系統(tǒng)的核心設備，決定著整個出入庫是否能流暢運行的關鍵，它的合理的速度控制、精確的定位設計以及優(yōu)良的故障診斷系統(tǒng)是實現(xiàn)堆垛機高效率、高準確度、高度安全性運行的重要因素。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!同時還降低了人力資源成本的支出,自動化倉庫的控制涉及計算機通信和控制等多門學科,而現(xiàn)場總線技術也正是在這樣的背景下順勢發(fā)展起來的技術!可以對立體倉庫做到實時有效的控制[6]。此次設計采用西門子PLC控制技術來實現(xiàn)自動化立體倉庫的控制，對立體倉庫的全方面和先進化都具有良好的促進作用。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，對步進電機和直流電機進行較復雜的位置控制及時序邏輯控制，實現(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）。))。此設計的主要內容有：1. 掌握 PLC 控制的基本原理、步進電機及驅動、直流電機、傳感器等器件的原理及使用。2. 掌握位置控制技術。3. 掌握機械傳動原理及應用。4. 理解 PLC 的脈沖輸出控制。 本章小結在本章節(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。并介紹了本次設計立體倉庫的內容及其意義。 沈陽化工大學學士學位論文 第二章 自動化立體倉庫的系統(tǒng)構成第二章 自動化立體倉庫的系統(tǒng)構成 立體倉庫的構成立體倉庫模型是用來儲存、分類貨物的模型。送貨時，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，根據(jù)需求從指定的倉位中取出貨物，它由12個倉位組成，采用滾珠絲杠、直線導軌、普通絲杠作為傳動裝置，由PLC編程實現(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。該裝置的機構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構(1) 立體倉庫本體單元該單元由l2個倉位和巷道式堆垛起重機（以下簡稱巷道起重機）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，能同時實現(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，由學生自行完成電路的連接設計。不同性質的節(jié)點采用不同的顏色進行標識，并且每個單元自身的電路具有獨立性，具備擴展功能。(4) 電源單元電源單元是由開關電源提供系統(tǒng)工作的DC 24V電壓。該系統(tǒng)在設計上設置了各種保護功能，包括短路保護、反向保護、限位保護、定位保護。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，分別在機械手臂運行的橫軸和縱軸上設置了倉庫的定位孔，當機械手臂運行時，位于移動模塊下方的光電傳感器分別檢測運行X軸、Y軸的定位點，當且僅當機械手臂停止于定位孔點時，對應的Z軸才能進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區(qū)，分別為轉貨區(qū)和儲貸區(qū)。轉貨區(qū)主要是由載貨臺組成的，用來周轉貨物，當貨物入庫以及貨物出庫時，都是通過轉貨區(qū)來完成的。儲貨區(qū)由12個倉位組成，分成4行、3列，主要用于儲存不同的貨物。在轉貨區(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) 巷道起重機巷道起重機由二軸行走機構、貨臺、驅動器等組成，巷道起重機總共具有3個自由度，能實現(xiàn)水平移動、垂直移動、前后移動等操作，貨物的轉移主要是由它完成操作的。如圖22所示。圖22 巷道起重機(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、步進電動機及其驅動電源模塊、直流電動機、開關電源、位置傳感器等組成。立體倉庫的運動機械機構部分由滾珠絲杠、滑軌、普通絲杠等組成，采用步進電動機和直流電動機作為拖動元件。其關鍵部分是巷道起重機，由水平移動、垂直移動及伸叉機構三部分組成。其水平和垂直移動分別用兩臺步進電動機驅動滾珠絲杠來完成，伸叉機構由一臺直流電動機來控制。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構。當堆垛機平臺移動到貨架的指定位置時，伸叉電動機驅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，可實現(xiàn)對步進電動機和直流電動機較復雜的速度與位置控制及時序邏輯控制功能。 系統(tǒng)的工作流程系統(tǒng)在電氣設計上，電動機主要采用步進電動機和直流電動機，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，用于完成貨物的檢測和限位保護等。系統(tǒng)在機構設計上采用滾珠絲杠、滑軌和普通絲杠作為主要傳動機構。當堆垛機平臺移動到貨架的指定位置時，貨臺向前伸出可將貨物取出或送人，當取到貨物或貨已送人，則鏟叉向后縮回。整個系統(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，人位要準確，并注意到倉位底部檢測開關已動作。⑸ 執(zhí)行取指令。① 選擇欲取倉位號（如10號），按動倉位號對應按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示倉位號。