【正文】 1. IntroductionAt present, the service function of vocation education for the area business and social development is being more and more obvious. It is purpose with service, guide with * Corresponding author. Tel. : +8618970072212Email address: hliang1972.18777058 169。當(dāng)問(wèn)題解決的那一刻，我特別開(kāi)心，特別有成就感。以后有時(shí)間，要將以上不足加以改善。結(jié)束語(yǔ)本文根據(jù)要求完成了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的總體方案設(shè)計(jì)和詳細(xì)的控制設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)控制系統(tǒng)中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究分析。重復(fù)輸出放到主程序里。具體計(jì)算過(guò)程會(huì)在程序清單中列出。 判斷有無(wú)貨子程序2 手動(dòng)子程序 在實(shí)際操作過(guò)程中，有時(shí)需要手動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，下面給出手動(dòng)程序的部分梯形圖。 判斷有無(wú)貨子程序用到移位指令和計(jì)數(shù)器指令，由于移位寄存器（SFT）指令的操作數(shù)不可以為D，所以在圖中需要用MOV指令將D500中的數(shù)據(jù)傳送到W100中，然后再將W100中的數(shù)據(jù)進(jìn)行移位，、P_1s脈沖觸點(diǎn)由OFF→ON（上升沿）時(shí)，SFT指令執(zhí)行，將W100中的數(shù)據(jù)左移一位， 由計(jì)數(shù)器C0001控制，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)次數(shù)為貨格確定后的位地址。首先將運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)化為目標(biāo)頻率，將加速度轉(zhuǎn)化為加速比率，具體轉(zhuǎn)化公式在第四章已經(jīng)給出，只需把相應(yīng)數(shù)據(jù)放到地址中進(jìn)行PLC的四則運(yùn)算就可以實(shí)現(xiàn)頻率的轉(zhuǎn)化；脈沖當(dāng)前值讀取指令PRV表示的是把當(dāng)前脈沖值讀出來(lái)放到D7100中，方便進(jìn)行實(shí)時(shí)位移計(jì)算，比較指令（CMP）是為了進(jìn)行水平實(shí)時(shí)位移與計(jì)算位移進(jìn)行比較，進(jìn)行ACC減速。豎直子程序和返回豎直子程序的流程圖、順序功能圖、PLC程序都和水平子程序的類似，這里不再重復(fù)。將貨格地址與移位后地址D501進(jìn)行邏輯或運(yùn)算，就可以將存貨位置1，其余位狀態(tài)不變。與后的數(shù)據(jù)仍放到地址D106中。當(dāng)進(jìn)入取貨子程序時(shí)，取貨確認(rèn)后，開(kāi)始調(diào)用判斷有無(wú)貨子程序，然后開(kāi)始計(jì)算位地址，位地址公式為，每一個(gè)數(shù)字都有對(duì)應(yīng)的地址，因?yàn)閕、j是由觸摸屏上獲得的數(shù)據(jù)，為浮點(diǎn)型，所以在運(yùn)算過(guò)程中用浮點(diǎn)指令的四則運(yùn)算，+F、F、*F、/F,運(yùn)算后將浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)化為BIN數(shù)。當(dāng)按下取貨確認(rèn)鍵時(shí)，開(kāi)始取貨。 取貨子程序流程圖存貨與取貨類似，最主要的差別就是將存貨位置1。KEEP指令的功能為當(dāng)置位端（上端）輸入為1時(shí)，讓指定位置1且保持；當(dāng)復(fù)位端下端輸入為1時(shí)，讓指定位置0且保持。 主程序順序圖，當(dāng)?shù)谝淮窝h(huán)標(biāo)志位P_First Cycle執(zhí)行時(shí)，當(dāng)按下伺服啟動(dòng)按鈕（)時(shí)，伺服1 ON、伺服2 ON，啟動(dòng)兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)完成，伺服1 RDY、伺服2 RDY接通。 PLC程序設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì)根據(jù)分析設(shè)計(jì)【15】了主程序流程圖，主程序包括存貨子程序、取貨子程序、手動(dòng)子程序。操作數(shù)說(shuō)明C1：端口指定 0000 Hex:脈沖輸出0 0001 Hex:脈沖輸出1 0002 Hex:脈沖輸出2 0003 Hex:脈沖輸出3C2：控制數(shù)據(jù) 0000 Hex: 比較開(kāi)始 0001 Hex: 比較停止 0002 Hex: 變更當(dāng)前讀取值 0003 Hex：停止脈沖輸出 由于手動(dòng)控制速度要求比較低，只需指定一個(gè)頻率讓堆垛機(jī)一直以這個(gè)速度運(yùn)行即可，這就用到了頻率設(shè)定指令(SPED),。在每個(gè)脈沖控制周期（4ms)中，按照由S指定的加減速比率，在到達(dá)由S+2，S+1指定的目標(biāo)頻率之前，進(jìn)行頻率的加減速。計(jì)數(shù)器結(jié)束后如果不使用復(fù)位輸入ON或CNR/CNRX指令進(jìn)行計(jì)數(shù)器復(fù)位，將不能進(jìn)行重啟。 子程序指令介紹指令名稱、格式與符號(hào)功能說(shuō)明操作數(shù)子程序調(diào)用SBS NSBSN調(diào)用編號(hào)為N的子程序。下面介紹這兩種指令。在本課題中，一共涉及到八個(gè)子程序，分別為取貨子程序、存貨子程序、水平子程序、返回水平子程序、豎直子程序、豎直返回子程序、判斷有無(wú)貨子程序、手動(dòng)子程序。 PLC指令系統(tǒng)CP1系列PLC具有較豐富的指令集【14】，按功能大致可分為兩大類：基本指令和特殊指令。，取貨數(shù)值輸入后和存貨界面類似，此處不再重復(fù)。當(dāng)按下設(shè)置豎直參數(shù)或返回主菜單按鈕時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)界面。修改標(biāo)簽狀態(tài)為0時(shí)對(duì)應(yīng)無(wú)貨，狀態(tài)為1時(shí)對(duì)應(yīng)有貨?！肮δ苕I”元件提供窗口切換、調(diào)用其它窗口、關(guān)閉窗口等功能，也可用來(lái)設(shè)計(jì)鍵盤(pán)的按鍵。圖 PC與HMI間的通訊連接PC也可以利用控制HMI上的系統(tǒng)保留寄存器（LB與LW），直接控制HMI。 同理，豎直運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)建模與水平運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)建模計(jì)算過(guò)程相同，這里不再重復(fù)。、fn1=i12C1260V1P1 （） fa1=i1C1a1250Pm1加速度轉(zhuǎn)化頻率時(shí)，對(duì)應(yīng)為每4ms的頻率增量，：（） 式中 a1—水平加速度（mm/s2）。圖 水平運(yùn)動(dòng)和返回水平運(yùn)動(dòng)速度曲線示意圖LOB=Lj10V122aOB段長(zhǎng)度為減速點(diǎn)位移，：（）LOH=2Lj10V122： （）因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不是固定的，設(shè)伺服電動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)速為n1，由于有傳動(dòng)比i1的存在，所以經(jīng)過(guò)齒輪后的轉(zhuǎn)速為n1i1,齒輪1直徑為d1 ,齒輪齒數(shù)為Z1,齒輪模數(shù)為m1,、： C1=πd1 （） 式中 C1—齒輪1周長(zhǎng)（mm）；v1=n1C1i160d1—齒輪1直徑（mm）。水平運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)建模與豎直運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)建模類似，下面詳細(xì)說(shuō)明水平運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)建模。當(dāng)左轉(zhuǎn)到位時(shí)，左轉(zhuǎn)停止，接著執(zhí)行下一步命令，當(dāng)右轉(zhuǎn)按鈕接通時(shí)，KM2線圈得電，其主觸點(diǎn)閉合，繼電器KA3得電，電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)貨叉右轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)到右限位時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。同理，當(dāng)微降按鈕接通時(shí)，3YA得電，缸4活塞先向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞上的擋塊壓下SQ4后，微降停止，當(dāng)貨叉微抬按鈕接通時(shí)，4YA得電，缸4活塞退回，當(dāng)活塞上的擋塊壓下SQ3，微抬停止。 3—溢流閥；4—液壓缸。圖 PLC與觸摸屏的連接 PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器的連接 堆垛機(jī)的水平運(yùn)動(dòng)和豎直運(yùn)動(dòng)都是由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)的，伺服驅(qū)動(dòng)器與PLC連接高速脈沖輸出端接口是固定的，本課題需要兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)控制，即需要兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器，,；,。普通電動(dòng)機(jī)控制貨叉正反轉(zhuǎn)，與380V外接電源連接。 CP1H系列PLC的輸入、輸出繼電器的數(shù)量類型類型名稱電源電壓型號(hào)通用內(nèi)置輸入通用內(nèi)置輸出X型基本型AC100240VCP1HX40DRADC輸入24點(diǎn)繼電器輸出16點(diǎn)DC24VCP1HX40DTA晶體管（漏型）輸出16點(diǎn)CP1HX40DT1A晶體管（源型）輸出16點(diǎn)XA型帶內(nèi)置模擬輸入輸出端子型AC100240VCP1HXA40DRA繼電器輸出16點(diǎn)DC24VCP1HXA40DTD晶體管（漏型）輸出16點(diǎn)CP1HXA40DT1D晶體管（源型）輸出16點(diǎn)Y型帶脈沖輸入輸出專用端子型DC24VCP1HY20DTDDC輸入12點(diǎn)晶體管（漏型）輸出8點(diǎn) CPM1A 擴(kuò)展單元的連接占有通道數(shù)拓展I/O單元單元名稱單元型號(hào)消耗電流（mA）占有CH數(shù)DC5VDC24V輸入輸出輸入輸出40點(diǎn)單元CPM1A40EDR80902CH2CHCPM1A40EDT160CPM1A40EDT1160輸入輸出20點(diǎn)單元CPM1A20EDR103441CH1CHCPM1A2EDT130CPM1A20EDT1130輸出16點(diǎn)單元CMP1A16ER42902CH輸入8點(diǎn)單元CMP1A8ED181CH輸出8點(diǎn)單元CMP1A8ER26441CHCMP1A8ET75CMP1A8ETI75 伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)的選型由于伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)必須要配合使用，不同的工況條件下，所選擇的伺服驅(qū)動(dòng)器型號(hào)和伺服電機(jī)型號(hào)都不一樣。 一般（旋轉(zhuǎn)變壓器型可耐振動(dòng)） 溫升 運(yùn)行溫度高 一般 維護(hù)性 基本可以免維護(hù) 較好 價(jià)格 低 高 硬件設(shè)備選型 PLC選型堆垛機(jī)和出入庫(kù)的控制系統(tǒng)采用歐姆龍系列可編程控制器（PLC）作為控制核心通過(guò)分析控制要求可知，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)需要23個(gè)輸入，13個(gè)輸出，不同廠家，不同系列的PLC，其內(nèi)部的軟繼電器（編程元件）的功能和編號(hào)各不相同，因此在編程時(shí)，必須按照課題要求選擇PLC型號(hào)【6】，并且熟悉所選用的PLC的每條指令涉及編程元件的功能和編號(hào)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)沒(méi)有檢測(cè)裝置，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般為步進(jìn)電機(jī)，閉環(huán)控制系統(tǒng)多采用直流或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩種系統(tǒng)都有各自的特點(diǎn)。CP1H/CP1L、CJ1和CS1系列分別是歐姆龍的小、中、大型PLC。歐姆龍公司的PLC產(chǎn)品分為大、中和小型機(jī)，大、中型機(jī)采用模塊式結(jié)構(gòu)，小型機(jī)采用整體式結(jié)構(gòu)。 歐姆龍PLC簡(jiǎn)介PLC（Programmable Logic Controller）【5】,中文全稱為可編程邏輯控制器，是一種以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的專用控制裝置，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè)計(jì)。 工控計(jì)算機(jī)IPC(Industry personal puter)簡(jiǎn)稱工控機(jī)，伴隨著PC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，工控機(jī)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。 堆垛機(jī)的伺服控制本課題堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)主要有堆垛機(jī)的水平和豎直驅(qū)動(dòng)，這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)均采用交流伺服系統(tǒng)控制，由PLC作為核心控制器，根據(jù)要求選擇位置控制模式，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。本控制系統(tǒng)的核心控制器采用歐姆龍PLC，相關(guān)參數(shù)由觸摸屏傳送給PLC，各伺服系統(tǒng)均由一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)伺服電機(jī)組成，其中水平進(jìn)給和豎直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都帶有一個(gè)減速裝置，且PLC向驅(qū)動(dòng)器發(fā)出脈沖和方向信號(hào)，經(jīng)由伺服控制系統(tǒng)控制伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)堆垛機(jī)運(yùn)動(dòng)，把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為堆垛機(jī)的往返移動(dòng)，分別帶動(dòng)堆垛機(jī)水平前進(jìn)、返回和豎直前進(jìn)、返回，貨叉的旋轉(zhuǎn)是采用普通電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。，伺服電機(jī)1控制堆垛機(jī)水平進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，伺服電機(jī)2控制堆垛機(jī)豎直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。取貨或存貨結(jié)束后，堆垛機(jī)先豎直返回，然后水平返回。存貨過(guò)程和取貨過(guò)程方式類似。圖 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)總體布局圖通過(guò)對(duì)本課題的分析，堆垛機(jī)需要水平運(yùn)動(dòng)、垂直運(yùn)動(dòng)，而且均要求位置控制和速度控制，所以采用兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器分別控制兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)；貨叉的左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)用普通電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)來(lái)控制；貨叉的伸出、縮回和微抬、微降用液壓系統(tǒng)來(lái)控制。在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的不同特點(diǎn)，以及其他諸多因素，設(shè)計(jì)出入庫(kù)流程。此課題的控制系統(tǒng)主要由PLC來(lái)控制，目前PLC生產(chǎn)廠商較多，易于購(gòu)買，且使用壽命長(zhǎng)和低故障率是世人所公認(rèn)的。貨架一般為鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體，貨架內(nèi)部空間作為貨位存放位置，堆垛機(jī)穿行于貨架之間的巷道中，可由入庫(kù)站臺(tái)取貨并根據(jù)管理調(diào)度任務(wù)將貨位存儲(chǔ)到指定貨位，或到指定貨位取出貨物并送至出庫(kù)站臺(tái)。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)正處于不斷發(fā)展和完善的階段，大型自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)已經(jīng)不是發(fā)展方向，而規(guī)模小、反應(yīng)速度更快、用途更廣泛的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)是未來(lái)的發(fā)展方向。2） 倉(cāng)庫(kù)形式和設(shè)備的品種、規(guī)格少，還不能滿足各方面的需求。近年來(lái)我國(guó)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)【3】發(fā)展很快，已實(shí)現(xiàn)了與其它信息決策系統(tǒng)的集成，并正在做智能控制和模糊控制的研究工作。這些立體倉(cāng)庫(kù)廣泛使用在機(jī)械制造業(yè)、電器制造業(yè)、航空巷、輕工和化工企業(yè)、商儲(chǔ)業(yè)、軍需部門等各個(gè)行業(yè)。此外美國(guó)、德國(guó)、瑞士、意大利、英國(guó)和法國(guó)等國(guó)家也建造了許多自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)。搬運(yùn)設(shè)備是自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中的重要設(shè)備，它們一般由電力驅(qū)動(dòng)，通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)把貨物從一處搬到另一處。目前，這類倉(cāng)庫(kù)最大高度達(dá)到40多米，最大庫(kù)存可大至數(shù)萬(wàn)甚至十多萬(wàn)個(gè)貨物單位，可以做到無(wú)人操作，按計(jì)劃入庫(kù)和出庫(kù)的全自動(dòng)控制，并且可以實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化管理。沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用畢業(yè)論文目 錄1 緒 論 1 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)介紹 1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 本設(shè)計(jì)的研究意義和可行性 22 總體方案設(shè)計(jì) 4 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及主要思路 4 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的控制原理 5 堆垛機(jī)的伺服控制 63 系統(tǒng)的組成及硬件連接設(shè)計(jì) 7 工控器件簡(jiǎn)介 7 工控計(jì)算機(jī) 7 歐姆龍PLC簡(jiǎn)介 7 伺服控制系統(tǒng) 8 硬件設(shè)備選型 9 PLC選