【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 地進(jìn)行或被用戶程序或功能塊調(diào)用。結(jié)構(gòu)DIN 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝 只需簡(jiǎn)單地將模塊鉤在 DIN 標(biāo)準(zhǔn)的安裝導(dǎo)軌上，轉(zhuǎn)動(dòng)到位，然后用螺栓鎖緊。（1）集成的背板總線 背板總線集成在模塊上，模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在機(jī)殼的背后。 （2）更換模塊簡(jiǎn)單并且不會(huì)弄錯(cuò) 更換模塊時(shí)，只需松開安裝螺釘。很簡(jiǎn)單地拔下已經(jīng)接線的前連接器。在連接器上的編碼防止將已接線的連接器插到其他的模塊上。 （3）可靠的接線端子 對(duì)于信號(hào)模塊可以使用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子 （4）TOP 連接 采用一個(gè)帶螺釘或夾緊連接的 1 至 3 線系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)接線?；蛘咧苯釉谛盘?hào)模塊上進(jìn)行接線。 （5）確定的安裝深度 所有的端子和連接器都在模塊上的凹槽內(nèi)，并有端蓋保護(hù)，因此所有的模塊都有相同的安裝深度。 （6）沒有槽位的限制，信號(hào)模塊和通訊處理模塊可以不受限制地插到任何一個(gè)槽上，系統(tǒng)自行組態(tài)。 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè)3 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)流程圖 控制系統(tǒng)總體方案作為一個(gè)定位控制系統(tǒng)，必須實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是能滿足一般控制系統(tǒng)要求的自動(dòng)、手動(dòng)的控制功能；能根據(jù)使用者發(fā)出的指令做出相應(yīng)的動(dòng)作；能夠根據(jù)相應(yīng)的情況進(jìn)行自動(dòng)校正。智能立體倉(cāng)庫(kù)由貨架、堆垛機(jī)、自動(dòng)控制裝置等部分組成，有自動(dòng)和手動(dòng)兩種操作方式。立體倉(cāng)庫(kù)之間為巷道，兩側(cè)為雙行貨架，堆垛機(jī)在巷道上、固定的天、地導(dǎo)軌之間運(yùn)行。本系統(tǒng)僅設(shè)置 X 和 Y 層的貨架一行，另一行貨架僅為虛擬行，以便安裝和參觀學(xué)習(xí)。堆垛機(jī)由固定在小車的門式框架、沿門式框架上導(dǎo)軌提升運(yùn)動(dòng)的升降臺(tái)以及在升降臺(tái)上做伸縮運(yùn)動(dòng)的貨叉（機(jī)械手）等 3 部分組成，堆垛機(jī)設(shè)計(jì)成一個(gè) 3 自由度系統(tǒng)，貨物放在升降臺(tái)的貨叉上能實(shí)現(xiàn)上下、左右和前后的運(yùn)動(dòng) [5]。在確定了控制方式、PLC 品牌以后就先來了解一下小車自動(dòng)控制主要的工作過程。見圖 第三行 貨位 1 貨位 2 貨位 3 第二行 貨位 1 貨位 2 貨位 3 第一行 貨位 1 貨位 2 貨位 3 位置 1 位置 2 位置 3圖 小車工作過程圖小車 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè)先來介紹一下小車工作過程，水平方向的前后運(yùn)動(dòng)，由小車電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，小車電動(dòng)機(jī)為 220W 的三相交流異步電動(dòng)機(jī)。堆垛機(jī)垂直方向，由提升電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降臺(tái)沿門式框架結(jié)構(gòu)做升降運(yùn)動(dòng)，提升速度小于 5m/min，提升電動(dòng)機(jī)功率為 220W 的錐型轉(zhuǎn)子單相交流異步電動(dòng)機(jī)，具有斷電抱閘制動(dòng)的功能。固定在升降臺(tái)上的機(jī)械手可帶動(dòng)貨物一起做伸縮運(yùn)動(dòng)，伸縮量為左右各 300mm，用于貨物的存取操作。速度按機(jī)械手 5m/min 的速度要求設(shè)定。堆垛機(jī)的信息顯示、作業(yè)地址及指令的輸入方法有很多種。一種方法是采用發(fā)光二極管來顯示各種信息（如故障診斷代碼等） ，采用撥碼開關(guān)來輸入作業(yè)地址。此種方法原理簡(jiǎn)單，但是一旦原器件有損壞，如某個(gè)發(fā)光二極管損壞，顯示的信息就不準(zhǔn)；會(huì)直接影響撥碼開關(guān)的可靠性，造成撥碼開關(guān)撥的數(shù)值與PLC輸入的數(shù)值不一致，堆垛機(jī)無法運(yùn)行到目的地址。此種方法直接影響了堆垛機(jī)的可靠性，增大了堆垛機(jī)的后期保養(yǎng)、維修工作，因此目前此種方法已經(jīng)很少有人采用。本系統(tǒng)是采用鍵盤來輸入作業(yè)地址、作業(yè)指令、用數(shù)字和符號(hào)來顯示各種信息，輸入的數(shù)值及指令馬上可以顯示出來，校對(duì)容易，對(duì)錯(cuò)一目了然。PLC 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的硬件組成框圖： 圖 硬件組成框圖編程器的顯示器有二行共 32 位 57 的液晶點(diǎn)陣，可以顯示數(shù)字、符號(hào)和字母；鍵盤按鍵有 0~A～F 等鍵可以使用，可以向小車輸入作業(yè)地址（排、列和層） 、作可編程控制器功率驅(qū)動(dòng)器 電 機(jī) 計(jì)算機(jī)鍵盤作為 按鈕輸入 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè)業(yè)指令（存、取最多二個(gè)作業(yè)） 、操作方式（自動(dòng)、手動(dòng)） 。將鍵盤的 0~9 鍵定義為數(shù)字鍵，A～F 定義為功能鍵，在輸入作業(yè)指令、作業(yè)地址時(shí)顯示器能馬上顯示出來，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的人－機(jī)對(duì)話，保證了輸入的作業(yè)地址和作業(yè)指令的準(zhǔn)確性，提高了堆垛機(jī)運(yùn)行的可靠性。這個(gè)方法使堆垛機(jī)的小車每通過一個(gè)位置就記錄一個(gè)數(shù)，一直移動(dòng)到和預(yù)定位置號(hào)一致時(shí)停止移動(dòng)。這個(gè)方法的特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單。另外隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了眾多優(yōu)秀的 PLC，用 PLC 來控制堆垛機(jī)是相當(dāng)靈活方便的，可以在 PLC 的軟件中加保護(hù)，即堆垛機(jī)每走過一個(gè)貨格的時(shí)間超過或少于正常的時(shí)間范圍就報(bào)警。這樣就可以有效地避免記數(shù)出錯(cuò)，本例即采用此方法。智能立體倉(cāng)庫(kù)能實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)存取功能，這就要小車在作水平、升降臺(tái)做垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，能準(zhǔn)確記憶堆垛機(jī)的位置，即堆垛機(jī)的小車和升降臺(tái)所在的列和層數(shù)，以實(shí)現(xiàn)貨物的定位存取，使堆垛機(jī)先以較高的速度運(yùn)行到接近目的地址的位置后將速度平穩(wěn)降到較低的速度下工作，并在目的地址處準(zhǔn)確制動(dòng)停準(zhǔn)，必要時(shí)可采取機(jī)械抱閘系統(tǒng)來輔助快速定位；堆垛機(jī)在工作過程中實(shí)時(shí)采集水平運(yùn)行、貨物升降、貨叉伸縮三個(gè)方向的數(shù)據(jù)，并不斷地與存放在軟件控制數(shù)據(jù)塊里的標(biāo)準(zhǔn)位置參數(shù)進(jìn)行比較和控制決策，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位、快速存儲(chǔ)貨物、提高作業(yè)效率的目的，并與監(jiān)控系統(tǒng)交換工作信息和庫(kù)位狀態(tài)信息等以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全面動(dòng)態(tài)管理。根據(jù)設(shè)計(jì)要求將整個(gè)定位控制的全過程分成多個(gè)階段：小車前進(jìn)到指定貨架列的過程，將貨物抬升到指定貨架行的過程，機(jī)械手放置貨物或者取得貨物的過程，放置或者取得貨物之后返回的過程。在各個(gè)階段，對(duì)象的特性相對(duì)穩(wěn)定，并且小車在前進(jìn)和抬升貨物的過程控制方面是基本一致的。下面對(duì)各個(gè)階段進(jìn)行簡(jiǎn)單地介紹。（1）前進(jìn)的過程：在這個(gè)過程中，處于自動(dòng)或者手動(dòng)控制狀態(tài)的小車由起始點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過位置的校對(duì)，到達(dá)預(yù)先指定的貨架的列。（2）抬升貨物的過程：在這個(gè)過程中，貨物被抬升到預(yù)先指定的貨架的行。（3）存取貨物的過程：在這個(gè)過程中，通過控制機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械手到達(dá)預(yù)先指定的位置，然后根據(jù)實(shí)際的需要完成存放或者取得貨物的操作。（4）返回過程：在完成指定的操作之后，小車應(yīng)該返回起始位置。 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) 小車定位控制工藝流程圖 清楚了小車工作的邏輯關(guān)系后，可設(shè)計(jì)整體工藝流程圖： 否 是 否 是圖 工藝流程圖自動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式初始化過程僅在啟動(dòng)時(shí)完成啟動(dòng)主程序選擇運(yùn)行方式判斷定位程序選擇運(yùn)行方式是否已經(jīng)到位置運(yùn)行到位標(biāo)志結(jié)束主程序 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè)4 小車定位控制 PLC 程序編制在確定了控制方式并且掌握了小車控制系統(tǒng)流程圖和 STEP7 PLC 編程軟件的編程過程后，那么在本章里就可以很好的編制出小車定位控制系統(tǒng)各個(gè)部分流程的 PLC 梯形圖程序。 PLC 選型和資源配置PLC 選型S7300 系列的 PLC，由于其具有緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格及強(qiáng)大的命令，使得 S7300 系列可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求。此外，豐富的 CPU 類型和電壓等級(jí)使其在解決工業(yè)自動(dòng)化問題時(shí)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。S7300 CPU312 系統(tǒng)分別對(duì)小車電機(jī)用變頻器、機(jī)械手電機(jī)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行自動(dòng)控制，并對(duì)檢測(cè)信號(hào)及外部輸入數(shù)據(jù)和控制信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)小車、機(jī)械手驅(qū)動(dòng)、升降臺(tái)提升及保護(hù)等控制的基本要求。表 所示是 CPU312 的技術(shù)參數(shù)。表 CPU312 的技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 說明主存儲(chǔ)器 16K 字節(jié)/5K 語(yǔ)句裝載存儲(chǔ)器 通過 MMC 的 64K 字節(jié)到 8Mbyte 字節(jié)后備 通過 MMC 的所有模塊處理時(shí)間 位操作 ＜200ns位存儲(chǔ)器/定時(shí)器/計(jì)數(shù)器位存儲(chǔ)器 1k 字節(jié)S7 定時(shí)器/ S7 計(jì)數(shù)器 128/128IEC 定時(shí)器/ IEC 計(jì)數(shù)器 有模塊的數(shù)量可裝載的塊的數(shù)量(FC+FB+DB 的總和) 1024數(shù)量的范圍 512FC,512FB,511DB地址范圍I/O 地址區(qū) 1024/1024 字節(jié)I/O 過程映象 128/128 字節(jié)數(shù)字量通道(中央) 256模擬量通道(中央) 64I/O 資源配置系統(tǒng)資源分配如表 所示。 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè)表 PLC I/O 地址分配表位號(hào)名 數(shù)據(jù)類型 說明 BOOL START BOOL STOP BOOL 自動(dòng)選擇輸入 BOOL 手動(dòng)選擇輸入 BOOL 前后運(yùn)動(dòng) BOOL 向前運(yùn)動(dòng) BOOL 向后運(yùn)動(dòng) BOOL 升降運(yùn)動(dòng) BOOL 上升運(yùn)動(dòng) BOOL 下降運(yùn)動(dòng) BOOL 伸縮運(yùn)動(dòng) BOOL 前伸運(yùn)動(dòng) BOOL 后縮運(yùn)動(dòng) BOOL 抓取物品 BOOL 放置物品 BOOL 小車向前運(yùn)行 BOOL 小車停止向前運(yùn)行 BOOL 小車向后運(yùn)行 BOOL 小車停止向后運(yùn)行 BOOL 機(jī)械手上升 BOOL 停止上升 BOOL 機(jī)械手下降 BOOL 停止下降 BOOL 機(jī)械手前伸 BOOL 停止前伸 BOOL 機(jī)械手后縮 BOOL 停止后縮 BOOL 放置物品 BOOL 抓取物品 BOOL 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) BOOL 手、自動(dòng)狀態(tài)BOOLBOOLBOOL小車前后運(yùn)動(dòng)使能列到位標(biāo)志升降運(yùn)動(dòng)使能 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè)續(xù)表位號(hào)名數(shù)據(jù)類型BOOL說明行到位標(biāo)志 BOOL 伸縮運(yùn)動(dòng)使能 BOOL 物品到位標(biāo)志 BOOL BOOL 程序運(yùn)行方向標(biāo)志 BOOL 向前運(yùn)行標(biāo)志 BOOL 向后運(yùn)行標(biāo)志 BOOL 上升運(yùn)行標(biāo)志 BOOL 下降運(yùn)行標(biāo)志 BOOL 前伸運(yùn)行標(biāo)志 BOOL 后縮運(yùn)行標(biāo)志 BOOL 小車已經(jīng)完成預(yù)定動(dòng)作，返回 BOOL 機(jī)械手放下貨物標(biāo)志 BOOL 前后電機(jī)運(yùn)行停止 BOOL 機(jī)械手抓取貨物標(biāo)志其他資源配置EM253 位控模塊是 S7300 的特殊功能模塊。能夠產(chǎn)生移動(dòng)控制所需的脈沖串，其組態(tài)信息存儲(chǔ)在 S7300 的 V 存儲(chǔ)區(qū)中，用于步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的速度和位置的開環(huán)控制。位控模塊的特性如下：（1）位控模塊可提供單軸開環(huán)移動(dòng)控制所需要的功能和性能；（2）提供高速控制從每秒 12 個(gè)脈沖至每秒 200 000 個(gè)脈沖；（3）支持急停 S 曲線或線形的加速減速功能；（4）提供可組態(tài)的測(cè)量系統(tǒng)，既可以使用工程單位如英寸或厘米，也可以使用脈沖數(shù)；（5）支持手動(dòng)的位