【文章內(nèi)容簡介】 處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其實質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專用計算機。因而對于使用者來說，變成完全可以不考慮微處理器內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，不必使用各種計算機使用的語言，而把PLC內(nèi)部看做是有許多“軟繼電器”等邏輯部件組成?？删幊炭刂破鞯闹饕攸c有：，抗干擾能力強。這往往是用戶選擇控制裝置的首要條件。PLC生產(chǎn)廠家在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施，使它直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場而穩(wěn)定可靠的工作。目前各廠家生產(chǎn)的PLC，其平均無故障時間都大大超過了IEC規(guī)定的10萬小時。而且為了適應(yīng)特殊場合的需要，有的PLC生產(chǎn)商還采用了冗余設(shè)計和差異設(shè)計(如德國Pilz公司的PLC），進一步提高了可靠性。，應(yīng)用靈活。由于PLC產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，多數(shù)采用模塊式硬件結(jié)構(gòu)，組合和擴展方便，用戶可根據(jù)自己的需要靈活選用，以滿足系統(tǒng)大小不同及功能繁簡各異的控制系統(tǒng)要求。，易于使用。PLC的編程可采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語言，直觀易懂，深受現(xiàn)場電氣技術(shù)人員的歡迎。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樞蛄鞒虉D語言（Sequential Function Chart），也稱功能圖，使編程更簡單方便。、安裝、調(diào)試方便。PLC中含有大量的相當(dāng)于中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等的“軟元件”。又用程序（軟接線）代替硬接線，安裝接線工作量少。設(shè)計人員只要有PLC就可以進行控制系統(tǒng)的設(shè)計并可在實驗室進行模擬調(diào)試。，維修工作量小。PLC有完善的自診斷、履歷情報存儲及監(jiān)視功能。PLC對其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和I/O點的狀態(tài)均有顯示。工作人員通過它可以查出故障原因，便于迅速處理。除了基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運算等功能外，配合特殊功能模塊還可以實現(xiàn)點位控制、PID運算、過程控制、數(shù)字控制等功能，為方便工廠管理又可與上位機通信，通過遠程模塊還可以控制遠方設(shè)備。由于具有以上特點，使得PLC的應(yīng)用范圍極為廣泛，可以說只要有工廠，有控制要求，就會有PLC的應(yīng)用[7]。同樣，可編程控制器控制也有其不足的地方，在性價比上要高于繼電器控制和單片機控制,其開發(fā)潛力要差于單片機，通用性不好，不同廠家的可編程控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。 系統(tǒng)軟件設(shè)計方案可編程控制器是掃描工作方式，能同時對多個模塊進行控制，在整個程序掃描時間里加上不同的輸入檢測信號，就可使程序按所檢測信號判斷進入不同的分支程序。主程序包含有多個分支程序，這樣既提高了編程的靈活性又減少了不必要的代碼重復(fù)，同時也方便以后系統(tǒng)擴展對軟件的修改。系統(tǒng)對堆垛機的控制有手動和自動兩種工作方式，因此程序中采用子程序設(shè)計，初始化復(fù)位，手/自動的選擇主要有主程序完成。主要設(shè)計有如下子程序：自動子程序、手動子程序、步進電機驅(qū)動子程序等。堆垛機的初始位置位于入庫的口，升降臺位于“下位置”，入庫臺車上有貨物，小車上無物。按下控制面板上相應(yīng)的鍵，堆垛機向入庫口伸叉，伸叉到位即取得貨物，然后小車向前運動，到達相應(yīng)的列時停止，升降臺開始上升，同理到達相應(yīng)的層時停止，即到達貨架的指定位置了，這時伸叉電機驅(qū)動貨臺向前伸出可將貨物取出或送入，當(dāng)取到貨物或貨已送入，則鏟叉向后縮回，然后返回準(zhǔn)備下一次作業(yè)。自動過程主要是這樣的。而手動有些差別，手動的前后上下運動主要是通過按動控制面板上按鈕來控制小車、升降臺運動的方向和到達位置的。第3章 定位控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計定位控制方式分為自動控制操作和手動控制操作。其中自動和手動之間互鎖。當(dāng)有存取操作時，PLC會接收和分析操作人員在控制面板按鈕或上位機輸入的指令，做出合理的工控安排：判斷檢測元件的狀態(tài)，讀取倉庫機械驅(qū)動部分的信息；然后，將信息反饋到執(zhí)行元件，實現(xiàn)其位置移動，完成貨物的存取操作。該系統(tǒng)中PLC主要完成對貨叉位置及運行狀態(tài)的檢測和存取的操作。用各種光電開關(guān)、行程開關(guān)檢測位置狀態(tài)，用接觸器、繼電器執(zhí)行對拖動電機的起?？刂啤ω洸妫C械手）的操作就是控制橫移電機（小車電機）和升降電機，使它們在不同時間實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，然后再通過伸縮手臂來抓取貨物。而且升降、橫移動作和機械手的伸縮動作必須是互鎖的，即當(dāng)前進或者升降動作時，機械手不能進行伸縮動作，反之亦然。為了保證安全各控制按鈕之間必須有精確的邏輯互鎖和自鎖。水平方向的前后運動，有小車電機進行驅(qū)動，小車電機為220W的三相交流異步電動機。堆垛機的垂直方向，有提升電機驅(qū)動升降臺做升降運動，提升速度小于5米/分，提升功率也是220W的三相交流異步電動機。固定在升降臺上的機械手可帶動貨物一起做伸縮運動，伸縮量為左右各300mm，用于貨物的存取操作。同時，采用鍵盤來輸入作業(yè)地址、作業(yè)指令，鍵盤按鍵又0AF等鍵可以使用，可以輸入作業(yè)地址（某個倉庫號）、作業(yè)指令（存、?。谳斎胱鳂I(yè)地址、作業(yè)指令時操作面板可以馬上顯示出來，實現(xiàn)了簡單的人機對話，保證了輸入的作業(yè)地址和作業(yè)指令的準(zhǔn)確性，提高了堆垛機運行的可靠性。用數(shù)字和指示燈來顯示各種信息，輸入的數(shù)值和指令馬上可以顯示出來，校對容易，對錯一目了然。另外，為了更好地進行自動或手動操作，在每個倉庫上加一個檢測開關(guān)，這些開關(guān)均接個顯示燈，用以檢測某個倉庫是否有物。 PLC的選型和資源配置根據(jù)本次設(shè)計要求，電機的分類如下（1）控制水平傳送鏈的電機 M1 ,M3, M4 ,M6, M7,M9。（2）控制上下運行的升降臺的電機M2 ,M5 ,M8，在升降臺處裝行程開關(guān)。（3）控制升降臺上水平運行滾筒的電機。LA、LB、LC為三相動力電源，N為零線，在開關(guān)K0前安裝熔斷器FU1～FU3。本設(shè)計中控制傳送鏈水平運行的電機M1，M3，M4，M6，M7,M9,M22需要變頻調(diào)速，所以將變頻器與它們相連。熱繼電器起到保護作用。本次設(shè)計為三級調(diào)速，所以用到變頻器的輸出口2，3，4。電動機M2,M5,M8控制升降臺的運動，因為需要上下運動，不是單相運動，所以用開關(guān)k2,k3,k5,k6,k8,k9控制?？刂粕蹬_水平運動的電機M11,M33只需要控制單向，不需要調(diào)速，所以只用熱繼電器保護。本次設(shè)計采用外部制動器YB，由整流器VC提供電源?？刂扑诫姍C的原理如圖1所示，控制升降臺電機的原理如圖2所示。圖1 控制水平電機的原理圖圖2 控制升降臺電機原理圖 S7200系列PLC概述S7200系列PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的一種超小型PLC,超小型是指其功能具有大、中型PLC的水平，而價格卻和小型PLC的價格一樣。可以單機運行，也可以輸入/輸出擴展。它結(jié)構(gòu)小巧，可靠性高，運行速度快，繼承和發(fā)揮了它在大、中型PLC領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，又極豐富的指令集，具有強大的多種集成功能和實時特性，配有功能豐富的擴展模塊，性能價格比非常高。因此，它一經(jīng)推出，即受到了廣泛的關(guān)注。特別是S7200CPU22*系列PLC(它是21*系列的替代產(chǎn)品），由于它具有多種功能模塊和人機界面可供選擇，可以很容易的組成PLC網(wǎng)絡(luò)。同時具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得S722*系列PLC來完成控制系統(tǒng)的設(shè)計時更加簡單，系統(tǒng)的集成非常方便，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)。S7200硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式，即主機中包含一定數(shù)量的I/O輸入輸出，同時還可以擴展各種功能模塊。 基本單元有時又稱作CPU模塊，也有的稱之為主機或本機。特包括CPU、存儲器、基本輸入輸出點和電源等，使PLC的主要部分。它實際上就是一個完整的控制系統(tǒng)，可以單獨的完成一定的控制任務(wù)。 主機I/O數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可以根據(jù)需要擴展各種I/O模塊，所能連接的擴展單元的數(shù)量和實際所能使用的I/O點數(shù)是多種因素共同決定的。 當(dāng)需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)時，可與SIMATIC S7200主機相連，已完成某種特殊的控制任務(wù)而特制的一種裝置。 相關(guān)設(shè)備是為了充分和方便的利用SIMATIC S7200系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開發(fā)和使用的一些設(shè)備，主要有編程設(shè)備、人際操作界面和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。 工業(yè)軟件是為更好的管理和使用這些設(shè)備而開發(fā)的與之相配套的程序，它主要有標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運行軟件和人機接口等幾大類構(gòu)成[8]。 CPU型號的選擇 SIMATIC S7200的CPU模塊包括一個中央處理單元、電源以及數(shù)字I/O點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設(shè)備中。CPU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序，以便對