【導讀】自動化立體倉庫是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分，是一種多層存放。庫、自動出庫、計算機管理控制系統(tǒng)以及其他輔助設備組成。本倉庫模型控制系統(tǒng)是根據自動化立體倉庫運行的基本原理而設計的。以步進電機每轉輸出的脈沖數(shù)為基礎，通過鍵盤對每個倉位予以地址編碼，另外，為了保證整個控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，我們還采用了限位。開關對其進行限位保護。

　　

【正文】 被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設計稱為編程。 PLC 梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器），每一軟繼電器與 PLC 存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應。該存儲單元如果為“ 1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點接通，常閉觸點斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“ 1” 或“ ON”狀態(tài)。如果該存儲單元為“ 0”狀態(tài)，對應軟繼電器的線圈和觸點的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“ 0”或“ OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。 開關量：按電壓水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 模擬量：按其精 度可分為 12bit、 14bit 、 16bit 等；按信 號類型可分 為電流型(420mA,020mA)、電壓型 (010V,05V,1010V)等。 除了上述通用 I/O 外，還有特殊 I/O 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊 。 梯形圖兩側的垂直公共線稱為母線 (Bus bar)。在分析梯形圖的邏輯關系時，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側母線（左母線和右母線）之間有一個左正右負的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動。右母線可以不畫出。 根據梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關系，求出與圖中各線圈對應的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進行的。解算的結果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據輸入映像寄存器中的值，而不是根據解算瞬時外部輸入觸點的狀態(tài)來進行的。 PLC 與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（ I/O）完成的。 I/O 模塊集成了 PLC 的I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。 I/O 分為開關量輸入（ DI），開關量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。 開關量：按電壓水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 模擬量：按其精 度可分為 12bit、 14bit 、 16bit 等；按信 號類型可分 為電流型(420mA,020mA)、電壓型 (010V,05V,1010V)等。 除了上述通用 I/O 外，還有特殊 I/O 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 三菱 編程軟件的特點 本設計的梯形圖編程是運用三菱公司的 GX Developer 編程軟 件完成的。 制作程序 對可編程控制器 CPU 的寫入 /讀出 監(jiān)視功能，監(jiān)視功能包括回路監(jiān)視，軟元件同時監(jiān)視，軟元件登陸監(jiān)視機能。此功能對于自動門的控制系統(tǒng)在查找故障的時候是非常重要的。 第 24 頁 共 41 頁 模擬調試功能，把制作好的可編程控制器程序模擬寫入可編程控制器的 CPU 內，測試此程序能否正常運轉。次功能對于在完成自動門程序的時候進行程序的檢查是很重要的。 PC 診斷功能，因為會見現(xiàn)在的錯誤狀態(tài)或是故障履歷表示出來，可以在短時間內恢復作業(yè)。對于自動門系統(tǒng)以后的故障查找是很重要的一項功能。 GX Developer 軟件的特長： 軟件的共通化 GX Developer 能夠制作 Q 系列， QnA 系列， A 系列（包括運動控制（ SCPU）） ,FX 系列的數(shù)據 ,能夠轉換成 GPPQ,GPPA 格式的文檔。 此外，選擇 FX 系列情況下，還能變換成 FXGP(DOS),FXGP(WIN)格 式的文檔。 利用 Windows 的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升，能夠將 Excel,Word 等作成的說明數(shù)據進行復制，粘貼，并有效利用。 程序的標準化 (1) 標號編程 用標號編程制作可編程控制器程序的話，就不需要認識軟元件的號碼而能夠根據標示制作成標準程序。 用標號編程做成的程序能夠依據匯編從而作為實際的程序來使用。 (2) 功能塊 FB 是以提高順序程序的開發(fā)效率為目的而開發(fā)的一種功能。把開發(fā)順序程序時反復使用的順序程序回路塊零件化，使得順序程序的開發(fā)變得容易。 此外，零件化后，能夠防止將其運用到別的 順序程序時的順序輸入錯誤。 (3) 宏 只要在任意的回路模式上加上名字（宏定義名）登錄（宏登錄）到文檔，然后輸入簡單的命令就能夠讀出登錄過的回路模式，變更軟元件就能夠靈活利用了。 能夠簡單設定和其他站點的鏈接 由于連接對象的指定被圖形化而構筑成復雜的系統(tǒng)的情況下也能夠簡單的設定 。 系統(tǒng)流程圖 根據系統(tǒng)工作過程的分析得出，示意圖 41 所示 第 25 頁 共 41 頁 堆垛機初始化 (各軸向復位 ) 詢問是否有要貨單 有貨單 發(fā)送貨單 (貨物倉位號 ) 堆垛機得到貨單 確定貨物倉位號開始執(zhí)行貨單 貨物送到頂層 蹭層頂層 倉內有無貨物 伸叉到取放貨物 完成貨單記錄序號 結束 N Y Y Y 圖 41 系統(tǒng)流程圖 第 26 頁 共 41 頁 梯形圖的設計 本系統(tǒng)運用 SWOPCFXGP/WINC 編程軟件進行梯形圖順控程序編寫 ，在編寫梯形圖的過程中遵循以下編程規(guī)則： 1．每個繼電器的線圈和它的觸點均用同一編號，每個元件的觸點使用時沒有數(shù)量限制。 2．梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有觸點）。 3．線圈不能直接接在左邊母線上。 4．在一個程序中，同一編號的線圈如果使用兩次，稱為雙線圈輸出，它很容易引起誤操作，應避免 。 5．在梯形圖中沒有真實的電流流動，為了便于分析 PLC 的周期掃描原理和邏輯上的因果關系，假定在梯形圖中有“電流”流動，這個“電流”只能在梯形圖中單方向流動 —— 即從左向右流動，層次的改變只能從 上向下。 具體梯形圖見附錄 I。 梯形圖程序的下載（傳送） 1．傳輸設置 要將 GX 中已編制好的程序下載到 PLC，必須先進行網絡傳輸設置。先將 PLC 與計算機的串口互連，然后單擊 [在線 ][傳輸設置 ]，可以進入 [傳輸設置 ]對話框，進行 FX2n PLC 設備與網絡傳輸參數(shù)設定，可以進行 PLC 和計算機的串口通信口及通信方式的設定，可以進行其他網絡站點的設定，還可以實現(xiàn)通信測試。 2．梯形圖寫入 PLC 單擊 [在線 ][PLC 寫入 ]， 就可以打開“ PLC 寫入”對話框，進行相關設置并執(zhí)行，就可將 GX Developer 中已編好的程序寫入 PLC，如 圖 所示。 選中要下載到 PLC 的內容，單擊 [執(zhí)行 ]就可以將寫好的梯形圖程序下載到 PLC 的 CPU中。 第 27 頁 共 41 頁 圖 51 程序運行過程記錄 待程序全部寫入 PLC 之后，首先運用 PLC 的編程軟件進行模擬調試，模擬調試成功以后，接上外部接線進行現(xiàn)場調試，現(xiàn)場調試的具體情況如下表所示： 表 51 程序運行過程記錄 PLC 元件 狀態(tài) 運行結果 X0 ON 啟 動 X1 ON 手動 /自動 X2 ON 取 出 X3 ON 送 進 X4 ON 取 消 X5 ON 急 停 X6 ON 1 號倉庫的鍵 X7 ON 2 號倉庫的鍵 X10 ON 3 號倉庫的鍵 X11 ON 4 號倉庫的鍵 X12 ON 5 號倉庫的鍵 X13 ON 6 號倉庫的鍵 X14 ON 7 號倉庫的鍵 第 28 頁 共 41 頁 X15 ON 8 號倉庫的鍵 X16 ON 9 號倉庫的鍵 X17 ON 10 號倉庫的鍵 X20 ON 11 號倉庫的鍵 X21 ON 12 號倉庫的鍵 X22 ON 檢驗 0 號倉庫 X23 ON 檢驗 1 號倉庫 X24 ON 檢驗 2 號倉庫 X25 ON 檢驗 3 號倉庫 X26 ON 檢驗 4 號倉庫 X27 ON 檢驗 5 號倉庫 X30 ON 檢驗 6 號倉庫 X31 ON 檢驗 7 號倉庫 X32 ON 檢驗 8 號倉庫 X33 ON 檢驗 9 號倉庫 X34 ON 檢驗 10 號倉庫 X35 ON 檢驗 11 號倉庫 X36 ON 檢驗 12 號倉庫 X37 ON 前進限制 X40 ON 后退限制 X41 ON 后退超過 X42 ON 向上限制 X43 ON 向下限制 X44 ON 向下超過 X45 ON 前時限制 X46 ON 取出限制 X47 ON 取出超過 結論 本系統(tǒng)主要以 PLC 為核心，利用 PLC 的強大的控制功能，實現(xiàn)了利用可編程控制器控制 立體倉庫的功能 ，具有接線簡單、編程直觀、擴展容易等特點。當 機械手的功能增加 時，硬件接線上只需增加 行程開關 輸入信號。原來的接線不需改變，軟件上只需增加相應 程序以及輸出 的功能，要改動的地方也較少。調試結果表明，在適應性、精確性和可靠性方面，到達到了設計的要求，表明該設計方案是可行的。 通過本設計，我學習到了很多東西，在工作的細心上也得到了提高。并且，更 了解了有關可編程控制器的功能。我選擇這個設計，也是為了彌補以前學習上的不足。這次設計，使我了解到老師的用心良苦，并且從老師那學到了很多寶貴的東西。 第 29 頁 共 41 頁 附錄 I PLC 設計的梯形圖 第 30 頁 共 41 頁 第 31 頁 共 41 頁 第 32 頁 共 41 頁 第 33 頁 共 41 頁 第 34 頁 共 41 頁 第 35 頁 共 41 頁 第 36 頁 共 41 頁 第 37 頁 共 41 頁 第 38 頁 共 41 頁 第 39 頁 共 41 頁 參考文獻 [1]湯自春主編 . PLC 原理及應用技術 [M]. 高等教育出版社 , 2020 [2]吳明亮、蔡夕忠主編 . 可編程控制器實訓教程 [M]. 化學工業(yè)出版社 , 2020 [3]賈德勝等編著 . PLC 應用開發(fā)實用自程序 [M]. 人民郵電出版社 , 2020 [4]嚴盈富主編 . PLC 入門 [M]. 人民郵電出版社 , 2020 [5]孫政順、曹京生主編 . PLC 技術 [M]. 高等教育出版社 , 2020 [6]周伯英主編 .工業(yè)機器人設計 [M].機械工業(yè)出版社， . [7]龔振幫編主編 .機器人機械設計 [M].電子工業(yè)出版社， 1995. 第 40 頁 共 41 頁 [8]成大光編 .機械設計圖冊（５） [M].化學工業(yè)出版社， 1999. [9]何存興編 .液壓傳動與氣壓傳動 [M].華工科技大學出版社， 2020 [10]沈鴻主編 .機械工程手冊 (10)[M].機械工業(yè)出版社， 2020 [11]馬振福主編 .液壓與氣動傳動 [M] 機械工業(yè)出版社， 2020 [12] 余雷聲編著．電氣控制與 PLC 應用．北京：機械工業(yè)出版社， 1996 [13] 洪忠渝編著．可編程序控制器的原理及應用．青島：青島海洋大學， 1988 [14] 朱紹祥編著 .可編程控制器原理及應用 .上海：上海交通大學出版社， 1988 [15] 王兆義編著 .可編程控制器教程 .可編程控制器教程 .北京：機械工業(yè)出版社， 2020