【文章內(nèi)容簡介】 ，如熱電阻、熱電偶、高速計(jì)算器、位置控制、以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、溫度控制、中斷控制、聲音輸出、打印機(jī)等專用 型或智 能型模塊，用以滿足各種特殊功能的控制要求。智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的 CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器及與 PLC 系統(tǒng)總線相連接的接口。 4． 編程裝置 編程器作用是將用戶編寫的程序下載至 PLC 的用戶程序存儲(chǔ)器，并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過程，顯示 PLC 狀態(tài)、內(nèi)部器件 及系統(tǒng)的參數(shù)等。常見的編程器有簡易手持編程器、智能圖形編程器和基于 PC 的專用編程軟件。目前 PLC 制造廠家大都開發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助 PLC 編程支持軟件， 當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)安裝了 PLC 編程支持軟件后，可用作圖形編程 器，進(jìn)行用戶程序的編輯、修改，并通過個(gè)人計(jì)算機(jī)和 PLC 之間的通信接口實(shí)現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控 PLC 運(yùn)行狀態(tài)等。 5． 電源 PLC 的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供 CPU、存儲(chǔ)器等所需的直流電，是整個(gè)PLC 的能源供給中心。 PLC 大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng) 的開關(guān)穩(wěn)壓電源，許多 PLC 電源還可向外部提供直流 24V 穩(wěn)壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡化外圍配置。 6． 通信接口 為了實(shí)現(xiàn) “人 機(jī) ”或 “機(jī) 機(jī) ”之間的對(duì)話， PLC 配有多種通信接口。 PLC 通過這些通信接口可以 與監(jiān)視器、打印機(jī)以及其他的 PLC 或計(jì)算機(jī)相連。 8 MCGS 組態(tài)軟件 MCGS 全中文工業(yè)自動(dòng)化控制組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS 工控組態(tài)軟件或 MCGS）為用戶建立全新的過程測(cè)控系統(tǒng)提供了一整套解決方案。 MCGS 工控組態(tài)軟件是一套32 位工控組態(tài)軟件，它基于 Windows 平臺(tái)，可穩(wěn)定運(yùn)行于 Windows95/98/NT 操作系統(tǒng)。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng) 數(shù)據(jù)的采集處理， 以 動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案，它充分利用了 Windows 圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)，比以往 使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。 MCGS 的主要特點(diǎn)和基本功能 ⑴ 簡單靈活的可視化操作界面。 ⑵ 實(shí)時(shí)性強(qiáng)、良好的并行處理性能。 ⑶ 豐富、生動(dòng)的多媒體畫面。 ⑷ 開放式結(jié)構(gòu)，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。 ⑸ 完善的安全機(jī)制。 ⑹ 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。 ⑺ 多樣化的報(bào)警功能。 ⑻ 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為用戶分部組態(tài)提供極大方便。 ⑼ 支持多種硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn) “設(shè)備無關(guān) ”。 ⑽ 方便控制復(fù)雜的運(yùn)行流程。 ⑾ 良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性。 ⑿ 用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，系統(tǒng)可靠性高。 ⒀ 設(shè)立對(duì)象元件庫，組態(tài)工作簡單方便。 ⒂ 實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng)的分布式控制和管理。 總之， MCGS 組態(tài)軟件功能強(qiáng)大，操作簡單，易學(xué)易用，普通工程人員經(jīng)過短時(shí)間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。同時(shí)使用 MCGS 組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。 MCGS 的構(gòu)成 MCGS 組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS）由 “MCGS 組態(tài)環(huán)境 ”和 “MCGS 運(yùn)行環(huán)境 ”兩個(gè)系統(tǒng)組成，如圖 22 所示。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。 9 圖 22 MCGS 組態(tài)軟件系統(tǒng)構(gòu)成 用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。 運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。運(yùn)行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫一起作為一個(gè)整體，才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成，運(yùn)行 環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。 組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫完成了 MCGS 系統(tǒng)從組態(tài)環(huán)境向運(yùn)行環(huán)境的過渡，它們之間的關(guān)系如圖 23 所示。 圖 23 MCGS 組態(tài)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境的關(guān)系 MCGS 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成 ，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性，如圖 24 所示。 10 圖 24 MCGS 五大組成部分 ① 主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動(dòng)啟動(dòng)的窗口，設(shè)定動(dòng)畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時(shí)間等。 ② 設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。 ③ 用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動(dòng)畫顯示畫面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。 ④ 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫：是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將 MCGS 工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。 ⑤ 運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫控制程序（ if…then腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時(shí)器、配方操作、多媒體輸出等。 窗口是屏幕中的一塊空間，是一個(gè) “容器 ”，直接提供給 用戶使用。在窗口內(nèi)，用戶可以放置不同的構(gòu)件，創(chuàng)建圖形對(duì)象并調(diào)整畫面的布局，組態(tài)配置不同的參數(shù)以完成不同的功能。 在 MCGS 的單機(jī)版中，每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)只能有一個(gè)主控窗口和一個(gè)設(shè)備窗口，但可以有多個(gè)用戶窗口和多個(gè)運(yùn)行策略，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中也可以有多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象。 MCGS 用主控窗口、設(shè)備窗口和用戶窗口來構(gòu)成一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)交互圖形界面，組態(tài)配置各種不同類型和功能的對(duì)象或構(gòu)件，同時(shí)可以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。 11 MCGS 組態(tài)軟件的工作方式 如何對(duì)工程運(yùn)行流程實(shí)施有效控制： MCGS 開辟了專用的 MCGS 如何與設(shè) 備進(jìn)行通訊： MCGS 通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設(shè)備指令。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是由 VB 程序設(shè)計(jì)語言編寫的 DLL（動(dòng)態(tài)連接庫）文件，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中包含符合各種設(shè)備通訊協(xié)議的處理程序，將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)采集進(jìn)來或發(fā)送出去。 MCGS 負(fù)責(zé)在運(yùn)行環(huán)境中調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中各個(gè)部分，完成整個(gè)系統(tǒng)的通訊過程。每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序獨(dú)占一個(gè)線程，達(dá)到互不干擾的目的。 MCGS 如何產(chǎn)生動(dòng)畫效果： MCGS 為每一種基本圖形元素定義了不同的動(dòng)畫屬性，如：一個(gè)長方形的動(dòng)畫屬性有可見度，大小變化 ，水平移動(dòng)等，每一種動(dòng)畫屬性都會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)畫效果。所謂動(dòng)畫屬性，實(shí)際上是反映圖形大小、顏色、位置、可見度、閃爍性等狀態(tài)的特征參數(shù)。我們?cè)诮M態(tài)環(huán)境中生成的畫面都是靜止的，在工程運(yùn)行中產(chǎn)生動(dòng)畫效果的方法是：圖形的每一種動(dòng)畫屬性中都有一個(gè) “表達(dá)式 ”設(shè)定欄，在該欄中設(shè)定一個(gè)與圖形狀態(tài)相聯(lián)系的數(shù)據(jù)變量，連接到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中，以此建立相應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，MCGS 稱之為動(dòng)畫連接。 MCGS 如何實(shí)施遠(yuǎn)程多機(jī)監(jiān)控： MCGS 提供了一套完善的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，可通過 TCP/IP網(wǎng)、 Modem 網(wǎng)和串口網(wǎng)將多臺(tái)計(jì)算機(jī)連接在一起，構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)測(cè) 控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步和網(wǎng)絡(luò)事件的快速傳遞。同時(shí)，可利用 MCGS 提供的網(wǎng)絡(luò)功能，在工作站上直接對(duì)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀寫操作。分布式網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)都要安裝一套 MCGS 工控組態(tài)軟件。 MCGS 把各種網(wǎng)絡(luò)形式，以父設(shè)備構(gòu)件和子設(shè)備構(gòu)件的形式，供用戶調(diào)用，并進(jìn)行工作狀態(tài)、端口號(hào)、工作站地址等屬性參數(shù)的設(shè)置。 “運(yùn)行策略 ”窗口，建立用戶運(yùn)行策略。 MCGS 提供了豐富的功能構(gòu)件，供用戶選用，通過構(gòu)件配置和屬性設(shè)置兩項(xiàng)組態(tài)操作，生成各種功能模塊（稱為 “用戶策略 ”），使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順 序和條件，操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)畫窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的運(yùn)行流程和設(shè)備的工作狀態(tài)。所有的操作均采用面向?qū)ο蟮闹庇^方式，避免了煩瑣的編程工作。 12 第 3 章 基于 PLC 的立體倉庫控制系統(tǒng)的應(yīng)用 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 在立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮以下幾點(diǎn)： 。 I/O 設(shè)備。 I/O 點(diǎn)數(shù)選擇合適的 PLC 類型。 I/O 點(diǎn)，分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。 程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖程序，這是整個(gè)立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。 PLC 進(jìn)行軟件測(cè)試，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)程序更加完善。 ，在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題要逐一排除，直至調(diào)試成功。 立體倉庫結(jié)構(gòu)組成與控制要求 結(jié)構(gòu)與組成 本設(shè)計(jì)的立體倉庫主體由底盤、 2 列 2 層 4 倉 位庫體、巷道堆垛機(jī)、檢測(cè)元件及電氣控制元件等組成。堆垛機(jī)是立體倉庫的關(guān)鍵部件，負(fù)責(zé)全部貨物的入庫、出庫承運(yùn)作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度 （ X、 Y、 Z 軸）的運(yùn)動(dòng)。 X 軸方向與 Y 軸方向即堆垛機(jī)的水平運(yùn)動(dòng)與垂直運(yùn)動(dòng)采用滾珠絲杠、滑杠作為傳動(dòng)與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，由步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)； Z 軸方向即 貨叉伸縮 機(jī)構(gòu)的前后運(yùn)動(dòng)采用普通絲杠傳動(dòng)，由直流電機(jī)拖動(dòng)。 該立體倉庫控制系統(tǒng)的要求是實(shí)現(xiàn)基本的存取貨物功能。 系統(tǒng)控制要求 立體倉庫的入貨口與出貨口為同一位置，稱為 裝 /卸貨臺(tái) 。 存貨操作 時(shí)，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到 裝 /卸貨臺(tái) 有貨物時(shí)，啟動(dòng)堆垛機(jī)，將 裝 /卸貨臺(tái) 上的貨物 取出 放置到指定 庫 位 號(hào)上； 取貨操作 時(shí)，啟動(dòng)堆垛機(jī)將指定 庫 位 號(hào) 上的貨物取出 送 到 裝 /卸貨臺(tái) ；堆垛機(jī)在執(zhí)行完每次取 存 任務(wù)后 自動(dòng)返回到 初始位置 ，等待下一運(yùn)行指令 。 為了有效準(zhǔn)確控制 堆垛機(jī)的三個(gè)自由度 X、 Y、 Z 軸）的運(yùn)動(dòng)定位 ，安裝有 限位保護(hù) 或 時(shí)間 控制電機(jī)的運(yùn)行到位（本設(shè)計(jì)采用定時(shí) 器 來控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng) ）； 每個(gè) 庫 位 安裝 檢測(cè)裝置 (微動(dòng)開關(guān) )，判斷 庫位是否已有貨物，禁止雙重入庫與空取貨操作；整個(gè)電氣控制系統(tǒng)設(shè)置有急停按鈕，以防發(fā)生意外。 存 /取貨是由控制臺(tái)發(fā)出指令的。 13 PLC 的 I/O 地址分配 根據(jù)本課題 PLC 輸入輸出的控制要求，得出 PLC 輸入輸出 I/O 分配，如表 31 所示。 表 31 PLC 輸入輸出 I/O 分配 輸入 與輸出 選擇庫位 1按鈕 取貨按鈕 選擇庫位 2按鈕 存貨按鈕 選擇庫位 3按鈕 庫位 1傳感器 選擇庫位 4按鈕 庫位 2傳感器 啟動(dòng)按鈕 庫位 3傳感器 停止按鈕 庫位 4傳感器 X軸電機(jī)左行 取貨指示燈 X軸電機(jī)右行 存貨指示燈 Y軸電機(jī)上行 取有物指示燈 Y軸電機(jī)下行 存有物指示燈 Z軸電機(jī)伸叉 啟動(dòng)指示燈 Z軸電機(jī)縮叉 立體倉庫的 控制 流程圖 以及編程說明 本次設(shè)計(jì)采用西門子 S7200系列 PLC，選用 CPU226 CN。然后按照上述原理，根據(jù)表一對(duì) PLC在四庫位立體倉庫中的應(yīng)用進(jìn)行連線，具體連線步驟如下。 四庫位立體倉庫的 PLC連線步驟： ① 開關(guān)給定量及指示燈里的 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 CPU226的輸入、輸出端口里的 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、。 ② 庫位傳感器 、 、 、 分別與 CPU226 輸入端口里的 、 、 、 相連；指示燈 、 、 分別與 CPU226 的輸出端口里的 、 、 相連。 14 立體倉庫的工作流程圖 立體倉庫的工作控制流程圖如圖 32 所示： 開 始 工 作選 擇 存 指 令選 擇 庫 位 號(hào)選 擇 庫 位 號(hào)所 選 庫 位 號(hào) 有 無 物 品 ？選 擇 取 指 令所 選 庫 位 號(hào) 有 無 物 品 ？X , Y 軸 電 機(jī) 運(yùn) 行 至所 選 庫 位 號(hào) ， Z 軸電 機(jī) 正 轉(zhuǎn) 伸 叉 伸 入庫 內(nèi)X , Y 軸 電 機(jī) 運(yùn) 行 至裝 貨 臺(tái) ， Z 軸 電 機(jī)正 轉(zhuǎn) 伸 叉 伸 入 裝 貨臺(tái) 內(nèi)Y 軸 電 機(jī) 上