【文章內(nèi)容簡介】 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。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 10 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，當取到貨物或貨已送入，則鏟叉向后縮回，然后返回準備下一次作業(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。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 11 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?。對貨叉（機械手）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 0 AF 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、?。?，在輸入作業(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 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 12 開關(guān) k2,k3,k5,k6,k8,k9 控制。 控制升降臺水平運動的電機 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。 控制水平電機的原理如圖 1 所示， 控制升降臺電機的原理如圖 2 所示。 C M 1 2 3 4 6 R S TU V WEM 1L A 2L B 2L C 2F V V 3L A 4L B 4 L C 4Y B 1L AL BL CNL A 3 L B 3 L C 3K 3 1V C 1F R 1L A 5L B 5 L C 5F U 1F U 2F U 3 圖 1 控制水平電機的原理圖 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 C M 1 2 3 4 6 R S TU V WEM 3L A 1 0L B 1 0L C 1 0F V V 3L A 1 2L B 1 2 L C 1 2Y B 3L AL BL CNL A 1 1 L B 1 1 L C 1 1F R 3L A 1 3L B 1 3 L C 1 3V C 3 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?？梢詥螜C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 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 14 定的。 當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，它主要有標準工具、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 負責(zé)執(zhí)行程序，以便對工業(yè)自動化控制任務(wù)或過程進行控制。輸入部分則輸出控制信號，控制工業(yè)過程中的設(shè)備。 從 CPU 的模塊來看， S7200 系列小型可編程控制器發(fā)展至今，經(jīng)歷了兩代： 第一代產(chǎn)品的 CPU 模塊為 CPU 21*,主機都可進行擴展，它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的 CPU 單元，既 CPU 212,CPU 214,CPU 215 和 CPU 216，這里對第一代 PLC 產(chǎn)品不再具體介紹。 第二代產(chǎn)品的 CPU 模塊位 CPU 22*，是在本世紀初投放市場的。其速度快，具有極強的通訊能力。它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的 CPU 單元。 （ 1） CPU 221 CPU 221 具有 6 輸入 /4 輸出，共計 10 個點的 I/O，無擴展能力，有 6KB 程序和數(shù)據(jù)存儲空間。還具有 4 個獨立的 30kHz 高數(shù)計數(shù)器， 2 路獨立的 20kHz高數(shù)脈沖輸出端，一 個 RS485 通訊 /編程端口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由通訊方式。非常適合小點數(shù)的控制系統(tǒng)。 （ 2） CPU 222 CPU 222 除了具有 CPU 221 的功能外，其不同在于：它有 8 輸入/6 輸出，共計 14 點 I/O，可以擴展 8 路模擬量和最多 64 個 I/O,因此使更廣泛的全功能控制器。 （ 3） CPU 224 它在 CPU 222 的基礎(chǔ)上使主機的輸入輸出點數(shù)增為 24 點，最大可擴展為 168 點數(shù)字量或者