【導讀】內(nèi)容摘要前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1. 第一節(jié)控制系統(tǒng)PLC程序流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6. 主要涉及PLC的定位控制系統(tǒng)的控制方案、控制設(shè)備選型及軟件設(shè)計。情況，確定控制方案為PLC控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)可靠性高、抗干擾能力強；該系統(tǒng)占用45個點數(shù)字量I/O，它最大具有256. 單，易于現(xiàn)場操作人員學習、使用、及維護。

　　

【正文】 的變 頻電機等選擇設(shè)定不同梯度的運行頻率，根據(jù)堆垛機的具體運行和控制要求由 PLC根據(jù)外部環(huán)境的輸入輸出信號進行程序控制切換和設(shè)定，如用控制用行程開關(guān)、光電接近開關(guān)等作為信號輸入控制單元等，以達到調(diào)速、定位停準的目的；但該變頻調(diào)速手段的輸出偏差或位置控制的誤差分布范圍大，特別是當自動化立體倉庫巷道堆垛機的運行速度較高時，會造成速度轉(zhuǎn)換后的加、減速距離的增加，加、減速平穩(wěn)性控制難度的增加以及控制單元敏感性下降、故障率上升等，其應用具有很大的應用局限性 。 2） 當運行控制速度、控制定位精度較高時，一般選用閉環(huán)無級運行控制 模式，電氣工程系畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 31 即：對堆垛機的運行速度、運行位移量或位置定位點實現(xiàn)閉環(huán)無級運行控制模式，從而從根本上實現(xiàn)到達目的地址時的制動停準和根據(jù)運行距離實現(xiàn)的平穩(wěn)換速、適時調(diào)整變頻器的運行控制頻率，以實現(xiàn)最佳平穩(wěn)運行速度的要求，并能縮短作業(yè)周期，提高作業(yè)效率；該變頻調(diào)速手段控制精度高，運動控制平穩(wěn)，具體場合的適應性好，系統(tǒng)運行的可靠性高，易調(diào)試，但一次性投資成本較高。主要表現(xiàn)在閉環(huán)反饋信號元件的控制精度選擇與配置（如：激光測距儀及其接口電路或板卡）、 PLC 配置上的高端化、上位機控制軟件及硬件與 PLC的接口電路或板卡等，其軟件編 程的高端和復雜化以及軟件開發(fā)調(diào)試具有一定的難度等。 第七節(jié) 變頻調(diào)速系統(tǒng)控制 堆垛機沿巷道運行，行程長，為了提高出入庫的數(shù)率和精確定位，完成小車的多檔速度控制采用變頻調(diào)速控制，小車電機變頻調(diào)速采用臺達公司 VFDA 型變頻器 [6]，變頻調(diào)速的硬件電路見圖 314 所示。 圖 314 變頻調(diào)速控制 手動操作時，中間繼電器 KA 常開觸電閉合，萬能轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2 的操作手柄在位置 1 時，變頻器 DCM 與 REV 端連通，變頻器輸出正相序電源，三相交流異步電動機 M1 正轉(zhuǎn)， SA2 在位置 2 時， DCM 與 FWD 連通，變頻器輸出反向 序電源，電動機 M1 反轉(zhuǎn)。 SA2 在位置 0 時 REV 與 FWD 均無效，電動機 M1處于停止狀態(tài)。 自動操作時， KA 常開觸電斷開， SA2 在位置 0，當 PLC 的輸出點 有效時， DCM 與 REV 端連通， M1 正轉(zhuǎn)； 有效時， DCM 與 FWD 連通， M1反轉(zhuǎn)。 電氣工程系畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 32 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 本章主要論述定位控制程序調(diào)試。調(diào)試采用 S7200PLC 仿真器，進行分階段分部分的調(diào)試。 第一節(jié) 仿真系統(tǒng)簡介及使用 S7200仿真軟件的介面如下： 停止狀態(tài) 電氣工程系畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 33 運行狀態(tài)： 第二節(jié) 軟件調(diào)試 軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計，這樣給我們調(diào)試帶來極大的方便。進行系統(tǒng)調(diào)試，就是按照程序流程進行的。 按下設(shè)備的“啟運”（ START）按鈕開始運行，首先調(diào)用子程序檢測位置信號，取得當前位置記數(shù)，然后將位置計數(shù)存入在變量 VD100（行記數(shù)）、 VD120（列記數(shù)）中，以便程序判斷是否已經(jīng)到達指定的位置。 電氣工程系畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 34 程序初始化由網(wǎng)絡 1 和網(wǎng)絡 2 完成。（網(wǎng)絡是 PLC 梯形圖的一個基本單位，通?？梢岳斫鉃橐粋€程序行。）這是一段簡單的初始化過程程序， S7200 只讀特殊內(nèi)存 ，只有在首次掃描循環(huán)時打開， 所以這段初始化程序只在程序開始運行的時候執(zhí)行一次。這里執(zhí)行的兩條指令對變更 VW102以及 VW132進行初始化，這兩個變量分別為小車運行中所經(jīng)過的行計數(shù)以及列計數(shù)。 由于要涉及到小車完成任務的過程以及完成任務以后返回的過程，所以程序在執(zhí)行的過程中必須要明確其運動方式和目的，是前進或后退運動、升降運動或者是機械手臂的伸縮運動等。因此，在以下的程序中，每一個運動過程都必須加上很明確的標志和條件限制來確定其運動的方式和運動的目的，這樣才不至于因為目的不明確而造成錯誤的判斷以及錯誤的動作，造成存取貨物的失敗。 電氣工程系畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 35 程序按照流程在前進過程，抬升過程，存取貨物過程，返回過程中都能按照指定的要求正確執(zhí)行，程序調(diào)試正確。 S7200 的特性 S7200 系列產(chǎn)品具有高性能的中央處理器，因此模塊化的靈活設(shè)計而具有廣泛的適用范圍，同時具有極高的性價比。 S7200 無論單機運行，還是互相或者與其他設(shè)備組成網(wǎng)絡，都具有友誼的表現(xiàn)。 S7200 的主要特性有： ? 快速的中央處理運算能力。 ? 極豐富的編程指令集。 ? 響應快速的數(shù)字量和模擬量輸入 /輸出通道。 ? 操作邊界，易于掌握。 ? 強大的通訊能 力。 ? 豐富的擴展模塊。 S7200CPU繼承了豐富的內(nèi)置功能： ? 高速計數(shù)器輸入。 ? 短暫脈沖捕捉功能。 ? 高速脈沖輸出。 ? I/O 硬件中斷事件。 ? 特殊功能相關(guān)的中斷功能。 ? PID 控制， PID 自整定功能。 ? 支持多種生產(chǎn)工藝配方。 ? 數(shù)據(jù)記錄 (歸檔 )。 此外， S7200 還支持以下功能： ? 用戶自定義的庫指令，便于模塊化編程。 ? 完善的密碼和知識產(chǎn)權(quán)保護功能。 ? 在 RUN(運行 )狀態(tài)下的在線編程能力。 ? 直接讀 /寫實際 I/O。 ? 可調(diào)整的數(shù)字量和模擬量的輸入濾波。 ? 定義數(shù)字量和模擬量在 STOP(停止 )時的狀態(tài)。 ? 多種數(shù)據(jù)保持設(shè) 置。 ? 一個可由用戶定義的 LED 狀態(tài)指示燈。 電氣工程系畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 36 第五章 系統(tǒng)總體設(shè)計 本論文 (設(shè)計 )是以智能立體倉庫的設(shè)計為例，利用 S7200 系統(tǒng)設(shè)計的一個定位控制系統(tǒng)。 第一節(jié) 系統(tǒng)工作過程 根據(jù)設(shè)計要求將整個定位控制的全過程分成多個階段：小車前進到指定貨架列的過程，將貨物抬升到指定貨架行的過程，機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。在各個階段，對象的特性相對穩(wěn)定，并且小車在前進和抬升貨物的過程控制方面是基本一致的。 下面對各個階段進行簡單的介紹。 （ 1）小車前進的過程：在這個過程中， 處于自動或者手動控制狀態(tài)的小車由起始點出發(fā)，經(jīng)過位置的校對，到達預先指定的貨架的列。 （ 2）抬升貨物的過程：在這個過程中，貨物被抬升到預先指定的貨架的行。 （ 3）存取貨物的過程：在這個過程中，通過控制機械手臂的運動，使機械手到達預先指定的位置。然后根據(jù)實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，小車應該返回起始位置。 第二節(jié) 系統(tǒng)軟件的功能 作為一個定位控制系統(tǒng)，必須實現(xiàn)的目標如下： (1) 一般控制系統(tǒng)要求的自動、手動的控制功能。 (2) 能根據(jù)使用者發(fā)出的指令做出相應 的動作。 (3) 能夠根據(jù)實際的情況進行自動的校。正 第三節(jié) 系統(tǒng)硬件功能 智能立體倉庫由貨架、堆垛機、自動控制裝置等部分組成，有自動和手動兩電氣工程系畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 37 種操作方式。立體倉庫中間為巷道，兩側(cè)為雙行貨架，堆垛機在巷道上、固定的天、地導軌之間運行。 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，以便安裝和參觀學習。堆垛機由固定在小車上的門式框架、沿門式框架上導軌提升運動的升降臺以及在升降臺上做伸縮運動的貨叉（機械手）等 3部分組成，堆垛機設(shè)計成一個 3 自由度系統(tǒng)，貨物放在升降臺的貨叉上能實現(xiàn)上下、左右和前后的運動。 水平方向的前后運動，由小車電動機進行驅(qū)動，小車電動機為 220W 的三相交流異步電動機。 堆垛機垂直方向，由提升電機驅(qū)動升降臺沿門式框架結(jié)構(gòu)做升降運動，提升速度小于 5m/min，提升電動機功率為 220W 的錐型轉(zhuǎn)子單相交流異步電動機，具有斷電抱閘制動的功能。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。速度按機械手 5m/min 的速度要求設(shè)定。 電氣工程系畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 38 總 結(jié) 這次我們搞的課題是基于 S7200PLC 的智能倉庫定位自動控制系統(tǒng)設(shè)計，該設(shè)計主要是采用 PLC 來設(shè)計。目前較為 先進的 PLC不僅具有滿足順序控制要求的基本邏輯指令，而且還提供了豐富的功能指令。如果說基本邏輯指令是對繼電器控制原理的一種抽象提高的話，那么功能指令就像是對匯編語言的一種抽象提高。 BCD 碼數(shù)據(jù)撥盤是計算機控制系統(tǒng)中常用到的十進制撥盤數(shù)據(jù)輸入裝置。撥盤共有 0～ 9一共 10個位置，每一位置都有相應的數(shù)字指示。一個撥盤可代表一位十進制數(shù)據(jù)，若需輸入多位數(shù)據(jù)，可以用多片 BCD 碼撥盤并聯(lián)使用。 巷道式堆垛機是立體倉庫中的一種自動裝運設(shè)備。本章給出了一個簡單的定位控制系統(tǒng)的設(shè)計思路，針對設(shè)備自控系統(tǒng)設(shè)計中的幾個問題如堆垛 機信息顯示及作業(yè)地址、作業(yè)指令的輸入方法、位置檢測、定位方法使用等提出自己觀點供大家參考。 選取用 BCD 碼撥盤裝置應用于 PLC 控制的系統(tǒng)，無需再設(shè)計數(shù)碼輸入顯示電路，有效地節(jié)省了 PLC 的輸入點，簡化了硬件電路，并利用先進的功能指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和傳輸，因此能極方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線輸入或修改（如計數(shù)器設(shè)定值的修改等）。若配合簡單的硬件譯碼電路，就可顯示有關(guān)參數(shù)的動態(tài)變化（如電機步數(shù)的遞減變化等）。為避免在系統(tǒng)運行中撥動撥盤可能給系統(tǒng)造成的波動，最好設(shè)置一個輸入鍵，當確認各片撥盤都撥到位后再按該鍵，這時數(shù)據(jù)才被 PLC讀入并處理。 在這次設(shè)計過程中，我收獲良多，獲得了許多珍貴的知識，學到了在許多書本上不可能收錄的東西。 經(jīng)過 3 年 的專業(yè)學習，本專業(yè)的學生已經(jīng)基本掌握了一定的基礎(chǔ)知識，但知識的綜合應用能力仍有待提高。為培養(yǎng)和提高該專業(yè)學生的綜合應用能力，特選擇了“智能立體倉庫定位控制系統(tǒng)設(shè)計”這一課題，作為該專業(yè)部分學生的畢業(yè)設(shè)計題目 。 在這次畢業(yè)設(shè)計中， 培養(yǎng) 了我們 綜合運用所學知識和技能，理論聯(lián)系實際，獨立分析，解決實際問題的能力，使本專業(yè)工作和進行相關(guān)的基本訓練 ， 能夠準確地掌握大學階段所學的專業(yè)基礎(chǔ)知識，基本學會綜合運 用所學知識進行科學研究的方法，對所研究的題目有一定的心得體會 ,我體會到了學習的重要性，在設(shè)計過程中遇到了很多困難，在這里我要感謝我的指導老師 —— 陳剛老師，感謝他給予了我很大的支持，讓我在設(shè)計中面對難題能個個擊破，同時也學習掌握了大量專業(yè)的知識 電氣工程系畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 39 致 謝 經(jīng)過幾個月的忙碌，本次畢業(yè)論文設(shè)計已經(jīng)接近尾聲， 這次畢業(yè)論文設(shè)計可以說是一波三折，之所以能夠得以成功我一定要感謝一個人，他就是我的指導老師 —— 陳剛老師！剛剛開始我抱著應付的態(tài)度，在他的嚴厲批評和指導下 使我對于這次的畢業(yè)設(shè)計工作有了正確的認識 ，從思想上為完成好這次畢業(yè)設(shè)計任務做好了準備。 他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，陳剛老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。陳老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩陳剛老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向陳老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 它的意義在于這不僅僅是完成一個項目，更主要的是對你大學 幾 年來的學習成果的檢驗，在這次設(shè) 計中我所能夠?qū)W到的和所會運用到的知識，都是對我以后的工作和學習有著非常重要的幫助 。 電氣工程系畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 40 [參考文獻 ] 1．王永華 《 現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應用技術(shù) 》 , 北京航空航天大學出版社 2．廖常初 《 可編程序控制器應用技術(shù) 》 , 清華大學出版社 3．汪曉平 《 PLC 可編程控制器系統(tǒng)開發(fā)實例導航 》 ，人民郵電出版社 .P 4. 趙炯 《立體倉庫中堆垛機待命位的動態(tài)確定及應用研究》 5. 丁立言 《倉儲自動化》，北京，清華大學出版社， 2021 年 9 月， P156159 6 秦明森 《實用物流技術(shù)》 ,北京 ,中 國物資出版社， 2021， P7174 7 郝淵曉 《現(xiàn)代物流信息化》，廣州，中山大學出版社， 2021， P107112 8 張鐸 《物流系統(tǒng)工程》，北京，清華大學出版社， 2021， P97104 9 劉志學 《現(xiàn)代物流手冊》，北京，中國物資出版社， 2021， P812