【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器。b)為便于對(duì)升降機(jī)上的貨物跟蹤，單獨(dú)在升降機(jī)上布置傳感器。 電機(jī)的布置運(yùn)動(dòng)與水平傳送鏈上的運(yùn)動(dòng)相一致，理論上來說也是可以的，但這種方法使升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)必須與水平傳送鏈的運(yùn)動(dòng)一致，效率太低，故在此布置電機(jī)。M11 M22 M33（電機(jī)布置見下圖）根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，電機(jī)的分類如下1）控制水平傳送鏈的電機(jī) M1 M3 M4 M6 M7 M92）控制上下運(yùn)行的升降臺(tái)的電機(jī)M2 M5 M8 為能夠控制升降臺(tái)的高度，一般有下述方法a) 在升降臺(tái)的兩側(cè)安裝“光電傳感器”b) 行程開關(guān)比較下來覺得行程開關(guān)較簡(jiǎn)便，故在升降臺(tái)處裝行程開關(guān)3)控制升降臺(tái)上水平運(yùn)行滾筒的電機(jī)。如果此段不布置電機(jī)，使升降臺(tái)上的水平運(yùn)動(dòng)與水平傳送鏈上的運(yùn)動(dòng)相一致，理論上來說也是可以的，但這種方法使升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)必須與水平傳送鏈的運(yùn)動(dòng)一致，效率太低，故在此布置電機(jī)。M11 M22 M33（電機(jī)布置見下圖）（電機(jī)的布置圖） 控制方式的選用 控制方式的簡(jiǎn)介在此先介紹一下立體倉(cāng)庫(kù)的控制方式，一般有三種：DCS，PLC和FCS。A) DCS或TDCS`分散控制系統(tǒng)DCS與集散控制系統(tǒng)TDCS是集4C（Comunication，Computer，Control，CRT）技術(shù)于一身的監(jiān)控技術(shù)。 從上到下的樹狀拓?fù)浯笙到y(tǒng)，其中通信（Comunication）是關(guān)鍵。 PID在中繼站中，中繼站連接計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表與控制裝置。 是樹狀拓?fù)浜筒⑿羞B線的鏈路結(jié)構(gòu)，也有大量電纜從中繼站并行到現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表。模擬信號(hào)、A/DD/A、帶微處理器的混合。 一臺(tái)儀表一對(duì)線接到I/O，由控制站掛到局域網(wǎng)LAN。 DCS是控制（工程師站）、操作（操作員站）、現(xiàn)場(chǎng)儀表（現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站）的3級(jí)結(jié)構(gòu)。 用于大規(guī)模的連續(xù)過程控制，如石化等。B) PLC 從開關(guān)量控制發(fā)展到順序控制、運(yùn)送處理，是從下往上的。 連續(xù)PID控制等功能，PID在中繼站中?？捎靡慌_(tái)PC 機(jī)為主站，多臺(tái)同型PLC為從站。 也可以一臺(tái)PLC 為主站，多臺(tái)同型PLC為從站，構(gòu)成PLC網(wǎng)絡(luò)。與用PC機(jī)作主站相比，方便之處是：在用戶編程時(shí)，不必知道通信協(xié)議，只要按說明書格式寫就行。 PLC網(wǎng)絡(luò)既可作為獨(dú)立的DCS/TDCS，也可作為DCS/TDCS的子系統(tǒng)。 大系統(tǒng)同DCS/TDCS， 如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD3000。 PLC網(wǎng)絡(luò)如sienmens公司的SINECLSINECHSSSS7等，GE公司的GENET、三菱公司的MELSECNET、MELSECNET/MINI。主要用于工業(yè)過程中的順序控制，新型PLC也兼有閉環(huán)控制功能。C) FCS基本任務(wù)是：本質(zhì)(本征)安全，危險(xiǎn)區(qū)域，易變過程，難于對(duì)付的非常環(huán)境。全數(shù)字化、智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀表、控制裝置。 用兩根線聯(lián)接分散的現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表、控制裝置、PID與控制中心，取代每臺(tái)儀器兩根線。 在總線上PID與儀器、儀表、控制裝置都是平等的。 多變量、多節(jié)點(diǎn)、串行、數(shù)字通信系統(tǒng)取代單變量、單點(diǎn)、并行、模擬系統(tǒng)。 是互聯(lián)的、雙向的、開放的取代單向的、封閉的。 用分散的虛擬控制站取代集中的控制站。 由現(xiàn)場(chǎng)電腦操縱，還可掛上位機(jī)，接同總線的上一級(jí)計(jì)算機(jī)。 局域網(wǎng)，再可與internet相同。 改變傳統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)入企業(yè)管理網(wǎng)。 控制方式的最終選定對(duì)于本次設(shè)計(jì)來說對(duì)于傳送帶的控制為順序控制，需要與貨物檢測(cè)系統(tǒng)連網(wǎng)。通信協(xié)議不想復(fù)雜化，兼容性要好，DCS雖然控制器功能強(qiáng)，數(shù)據(jù)通訊能力強(qiáng)、具有靈活性和安全性，但是成本高，兼容性差各公司產(chǎn)品成不能互換，不能互操作，所以不選用。FCS是全數(shù)字化，智能、多功能性控制、特別適合危險(xiǎn)區(qū)域、易變過程和非常環(huán)境。核心是總線協(xié)議，基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置，本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化。FCS的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)行閉環(huán)控制，但是總線協(xié)議、相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備是相互關(guān)聯(lián)的比較復(fù)雜。PLC是模塊化結(jié)構(gòu)、開關(guān)量順序控制、10ms巡檢周期、 擁有多種通訊模式。具有高可靠性、擁有很高的電磁兼容性和抗沖擊、耐振動(dòng)性能，是理想 的現(xiàn)場(chǎng)控 制器, 通過和上位機(jī)通訊可以實(shí)現(xiàn)多種控制功能。同時(shí)對(duì)PLC進(jìn)行編程可以使用“梯形圖”，這是一種圖形化了的編程語(yǔ)言。它使用各種圖形表示條件以及命令，這樣可以使用戶的編程界面更加友好；由于采用了按功能分段, 既壓縮了程序長(zhǎng)度, 又便于根據(jù)用戶不同要求進(jìn)行編寫,這樣也使得程序的編制更加方便。用PLC做從站，與出入庫(kù)系統(tǒng)的PLC夠成PLC網(wǎng)絡(luò)較為容易：編程的時(shí)候不需知道通信協(xié)議只要按照說明書格式寫就可以了。由于傳感器布置的點(diǎn)較多，用PLC的I/O可以滿足。而且由于PLC技術(shù)較為成熟，編程也較為簡(jiǎn)單直觀，介紹PLC的書籍較多，最終決定選用PLC控制。根據(jù)前文傳感器的布置，本次設(shè)計(jì)PLC要滿足的要求見下圖PLC輸入輸出跟蹤調(diào)速啟停計(jì)數(shù)調(diào)速啟停升降（PLC的要求流程圖）第三章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) PLC的發(fā)展概況 PLC的定義PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。” PLC的特點(diǎn)1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。4）統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。5）體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類： 1）開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 2）模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 3）運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 4）過程控制過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 5）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 6）通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 PLC的分類與選擇PLC種類較多，主要有西門子、三菱、OMRON、FANAC、東芝等，但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要是西門子、三菱、OMRON的PLC。根據(jù)前面確定的PLC點(diǎn)數(shù)：實(shí)際輸入點(diǎn)28點(diǎn)，實(shí)際輸出點(diǎn)12點(diǎn)，綜合對(duì)比三菱FX系列（包括FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N等）、西門子系列、OMRON系列中I/O點(diǎn)數(shù)為48點(diǎn)各型號(hào)的PLC的價(jià)格、性能、實(shí)用場(chǎng)合等各方面。本系統(tǒng)可選擇PLC型號(hào)為：FX2N—64MR—001，合計(jì)總數(shù)64點(diǎn)—32點(diǎn)輸入，DC24V，32點(diǎn)繼電器輸出；尺寸（mm）：2208790，其性能、價(jià)格都優(yōu)于其他PLC。FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列，它能最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充通訊功能，適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動(dòng)化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。該型號(hào)PLC有32個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，32個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，能夠滿足系統(tǒng)要求并留有一定的余量。 機(jī)械手的概況工業(yè)機(jī)械手是人類創(chuàng)造的一種機(jī)器,更是人類創(chuàng)造的一項(xiàng)偉大奇跡,其研究、七五科技攻關(guān)開始起步,在國(guó)家的支持下,通過七五,八五科技攻關(guān),目前已經(jīng)基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù),控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù),運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆，孤焊，點(diǎn)焊，裝配，搬運(yùn)等機(jī)器人。世界工業(yè)機(jī)械手的數(shù)目雖然每年在遞增