【正文】 按下降按鈕，碼跺機(jī)下降到庫(kù)臺(tái)所在層。祝愿他們永遠(yuǎn)健康 ！ 最后祝愿自己在以后的生活和工作中一切順利，在未來(lái)的道路上走的更高更遠(yuǎn)！ PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 32 附錄一 碼跺機(jī)水平、垂直運(yùn)動(dòng)在手動(dòng)運(yùn)行方式下的操作順序如下圖 所示，按前進(jìn)按鈕，碼跺機(jī) 運(yùn)動(dòng)到目標(biāo) 。他一絲不茍的治學(xué)態(tài)度和寬 厚的待人作風(fēng)都深深的影響了我，給即將離開(kāi)大學(xué)步入社會(huì)的我樹(shù)立了榜樣！ 感謝我的同學(xué)和朋友在論文寫(xiě)作過(guò)程中給予我的支持和幫助，是他們無(wú)私的愛(ài)和關(guān)懷有效的保證了我項(xiàng)目的進(jìn)度和課題的順利完成。從我進(jìn)入河南工院季老師就一直是我們的任課老師，從專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課到專(zhuān)業(yè)課、實(shí)踐課，每一步都體現(xiàn)著季老師愛(ài)崗敬業(yè)、服務(wù)學(xué)生、忠于教學(xué)事業(yè)的精神。 但是盡管如此本設(shè)計(jì)系統(tǒng)還是存在很多需要改進(jìn)的地方，比如監(jiān)控系統(tǒng)還需要進(jìn)一 步的完善充實(shí)，碼垛機(jī)運(yùn)行的速度和位置精度還有待提高，出入庫(kù)作業(yè)優(yōu)化調(diào)度方面需要做進(jìn)一步的研究，這些對(duì)提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率有非常重要的作用。 （ 2）設(shè)計(jì)運(yùn)行了系統(tǒng)在不同工作方式下的控制流程，應(yīng)用 Step7 編程軟件編寫(xiě)了主要運(yùn)行動(dòng)作的 PLC 程序。同時(shí)在水平和垂直方向采用閉環(huán)控制方式，實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行、換速平穩(wěn)、低速停準(zhǔn)的控制要求。同時(shí)本文主要完成了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： （ 1）依據(jù)設(shè)計(jì)立體倉(cāng)庫(kù)的有關(guān)參數(shù)，對(duì)碼垛機(jī)電氣控制的硬件系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 30 第四章 總 結(jié) 碼垛機(jī)是立體倉(cāng)庫(kù)的主要輸送設(shè)備，同時(shí)也是提高整個(gè)倉(cāng)庫(kù)運(yùn)行效率的關(guān)鍵所在。用STEP 7Micro／ WIN 32 軟件設(shè)計(jì)了 PLC 某些主要功能塊的程序，實(shí)現(xiàn)在西門(mén)子s7— 200PLC 對(duì)碼垛機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)的控制。 當(dāng)動(dòng)作完成時(shí)，完成標(biāo)志 置 1，然后返回起點(diǎn)。 手動(dòng)狀態(tài)堆垛機(jī)到位且允許貨叉動(dòng)作 ？控制按鈕被按下 ？貨叉動(dòng)作貨叉動(dòng)作到位 ？貨叉動(dòng)作結(jié)束YNYNNY 圖 手動(dòng)方式貨叉運(yùn)行程序圖 PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 29 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序 將 1685 送給 SMB67 是設(shè)置 PTO 的控制字節(jié)，選擇 PTO 方式，時(shí)基為 1us。 PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 28 手動(dòng)方式下的貨叉運(yùn) 行控制 手動(dòng)方式下貨叉的運(yùn)行控制是分步進(jìn)行的，貨叉的任何兩個(gè)動(dòng)作均不聯(lián)動(dòng)。 是取 /放完成標(biāo)志，當(dāng)取放完成時(shí)，手臂縮回（如網(wǎng)絡(luò) 14），并置動(dòng)作完成標(biāo)志 。 PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 26 網(wǎng)絡(luò) 12， C3 中的計(jì)數(shù)脈沖數(shù)和 VW102 中輸入的倉(cāng)庫(kù)的層數(shù)進(jìn)行比較，相等時(shí) 說(shuō)明已經(jīng)到達(dá)層，升降臺(tái)停止上升，到達(dá)層標(biāo)志 。 自動(dòng)控制中的尋址定位 自動(dòng)控制子程序中的網(wǎng)絡(luò)，采用兩對(duì)光電開(kāi)關(guān)來(lái)定位，當(dāng)兩對(duì)同時(shí)閉合時(shí)，說(shuō)明已經(jīng)到達(dá)所到的列或?qū)印? 網(wǎng)絡(luò) 3 中 VW100,VW102 分別放置輸入的列數(shù)和層數(shù)， VB100 中放置鍵盤(pán)的十六進(jìn)制輸入值。 初始化程序設(shè)計(jì) 這段程序主要是對(duì)所需的計(jì)數(shù)器、寄存器進(jìn)行初始化復(fù)位。于是碼垛機(jī)向入庫(kù)口的貨位伸叉 ,伸叉到位后貨叉向上托起，托到貨物后碼垛機(jī)收叉，然后貨叉托著貨物回到貨叉中位，貨叉停止，載著貨物的碼垛機(jī)向目的貨位移動(dòng)，到達(dá)目的貨位之后檢測(cè)目標(biāo)貨位是否有貨，如無(wú)貨碼垛機(jī)向入庫(kù)目標(biāo)貨位伸叉，伸叉到位后貨叉下降， 將貨物放到貨位上后碼垛機(jī)收叉，然后貨叉回到貨叉中位，貨叉停止，碼垛機(jī)返回到入庫(kù)口位置待命，準(zhǔn)備下一次作業(yè)。 N Y Y N N Y 圖 復(fù)位程序流程圖 自 動(dòng)方式下的碼垛機(jī)運(yùn)行控制 歸位按鈕按下 重啟信號(hào) 計(jì)時(shí)時(shí)間到？ 重啟信號(hào)定時(shí)到？ 返回原位 到達(dá)原位 /重啟按鈕按下？ 結(jié)束 啟動(dòng)初化、歸位程序 PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 24 碼垛機(jī)執(zhí)行自動(dòng)入庫(kù)作業(yè)的初始條件為碼垛機(jī)位于入庫(kù)口，升降臺(tái)位于最下位置，入庫(kù)臺(tái)車(chē)在碼垛機(jī)前進(jìn)方向的右邊，車(chē)上有貨物，碼垛機(jī)貨叉上無(wú)貨物。到達(dá)原位后，復(fù)位計(jì)數(shù)器；當(dāng)水平與垂直兩個(gè)方向均到達(dá)原位后，歸位動(dòng)作完成。當(dāng)按下歸位按鈕超過(guò) 3s 碼跺機(jī)開(kāi)始在水平與垂直兩個(gè)方向同時(shí)以中速返回原位。根據(jù)不同錯(cuò)誤的嚴(yán)重情況，設(shè)立系統(tǒng)歸位和系統(tǒng)復(fù)位兩種方式。在自動(dòng)模式下，則由碼垛機(jī)機(jī)載控制柜上的觸摸屏操作下發(fā)作業(yè)任務(wù)。如果正常關(guān)機(jī)，則判斷碼垛機(jī)工作模式。PLC 系統(tǒng)上電后，首先執(zhí)行圖 碼垛機(jī)自檢程序。圖 是系統(tǒng)主程序流程圖。系統(tǒng)采用中間信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)具體運(yùn)行動(dòng)作的控制，從而更準(zhǔn)確更安全的完成作業(yè) 。 （ 2）手動(dòng)：由操作員親自駕駛碼跺機(jī)進(jìn)行取貨和放貨操作，其中可以操作貨叉的升降、伸縮，碼跺機(jī)的上升下降，前進(jìn)，后退操作，來(lái)完成貨單任務(wù)。 PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 20 本文設(shè)計(jì)的碼垛機(jī)控制系統(tǒng)采用手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作方式，其中自動(dòng)又有自動(dòng)入庫(kù)和自動(dòng)出庫(kù)兩種工作狀態(tài)。用任何一種程序編寫(xiě)程序，都可以用另外一種程序編輯 器來(lái)瀏覽和編輯，但要遵守一些輸入規(guī)則。 STEP7Micro/WIN 32 編程軟件是基于 Windows 的應(yīng)用軟件，由西門(mén)子公司專(zhuān)為 SIMATIC S7200 系列可編程控制器設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，功能強(qiáng)大，主要由用戶(hù)用來(lái)開(kāi)發(fā)控制程序，同時(shí)也可以實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶(hù)程序執(zhí)行狀態(tài)。包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，碼垛機(jī)的控制方式、通訊方案及認(rèn)址方式的選擇，并設(shè)置了相應(yīng) 的安全保護(hù)措施。擴(kuò)展模塊 EM235 是模擬量 4 輸入 /1 輸出模塊，在本文所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中，只用到兩個(gè)擴(kuò)展模塊 EM235 的輸出通道MO、 VO，接變頻器 MM440 的端口 3 和 4。為了利用計(jì)算機(jī)帶有的 RS232 接口與下層的各個(gè)模塊通信，在計(jì)算機(jī)上需要安裝 232485 轉(zhuǎn)換器。 由于 PLC 帶有串行通信接口，只需用 RS485 總線分別連接到計(jì)算機(jī)即可，可見(jiàn)系統(tǒng)的構(gòu)建十分簡(jiǎn)單。立體倉(cāng)庫(kù)的工作環(huán)境較惡劣，熱、電、磁等干擾信號(hào)較多，要求通信網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力較強(qiáng)，才能保證數(shù)據(jù)的正確接收。立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)要 求監(jiān)控系統(tǒng)和 3 臺(tái)碼垛機(jī)控制系統(tǒng)連接，要求物理層的協(xié)議必須支持一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。主要基于以下兩點(diǎn)考慮： （ 1） RS232C 接口標(biāo)準(zhǔn)只能用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，而 RS485 能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。 串行通信中最常用的物理層協(xié)議為 RS232C 和 RS485。作業(yè)完了之后，向地面發(fā)出“作業(yè)結(jié)束”信息。碼垛機(jī)控制盤(pán)在收到作業(yè)信息之后向地面控制盤(pán)發(fā)出響應(yīng)信息。一個(gè)指令執(zhí)行完了之后，必須從碼垛機(jī)向地面發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，即確認(rèn)信號(hào)，之后才能執(zhí)行下一個(gè)指令。在碼垛機(jī)垂直軌道上頂端安裝長(zhǎng)距離光電傳感器可以監(jiān)視貨物突出，一旦有突出，向上位機(jī)報(bào)警，控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)致碼垛機(jī)停止運(yùn)行。 （ 2）貨物突出貨架檢測(cè) 貨物存放在貨架上，可能由于異常的情況導(dǎo)致貨物突出貨架的情況。入庫(kù)操作時(shí)，當(dāng)碼垛機(jī)到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)，先檢測(cè)貨位是否有貨物，若沒(méi)有貨物，則進(jìn)行伸叉作業(yè)，否則發(fā)出信號(hào)使碼垛機(jī)動(dòng)作停止；出庫(kù)時(shí)，若檢測(cè)出相應(yīng)貨位無(wú)貨物，則發(fā)出信號(hào)致碼垛機(jī)動(dòng)作停止。 PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 16 PLCMA +A B +B 脈沖信號(hào)貨叉方向改變信號(hào)24 VDC公共端1 K 1 K42 BYG步進(jìn)電機(jī)SH 20403 驅(qū)動(dòng)器 圖 步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器接線圖 安全檢測(cè)傳感器的應(yīng)用 （ 1）貨架占有情況檢測(cè) 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)需要知道貨物是否存放在貨架，或者貨物在貨架的位置信息。本文選用 PTO 控制方式，所以 PLC 的輸出端 用做高頻脈沖輸出端，電機(jī)選用兩相混合式電動(dòng)機(jī) 42BYG，步距角為? ? ? ?1 .8 0 .9整 步 半 步,該電機(jī)使用配套的 SH20403 兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器 。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上均勻的分布著許多小齒，相鄰的兩個(gè)小齒的中心線間的角度稱(chēng)為齒距角?( 360? ? 轉(zhuǎn) 動(dòng) 齒 數(shù))。 PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 15 變頻調(diào)速器R S U V W單相電容式運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電容AC 220 圖 變頻器與單相電容 式運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的接線圖 碼垛機(jī)貨叉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。串聯(lián)的電感要有足夠的電感量和通過(guò)電流的流量，電感的磁性材料應(yīng)與變頻器的載波率相匹配。輸出單相變頻調(diào)速電源在輸出端上串上一個(gè)足夠電感量的電 感，用于隔離電動(dòng)機(jī)電容對(duì)變頻器的危害作用（同時(shí)對(duì)變頻器的高載波率起到一定的濾波作用），并保護(hù)電動(dòng)機(jī)電容，此電路只適用于小功率單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式和罩極式電動(dòng)機(jī)，不適用于帶離心開(kāi)關(guān)的單相電動(dòng)機(jī)。為此要設(shè)置啟動(dòng)裝置，以及電機(jī)中產(chǎn)生一個(gè)與主磁場(chǎng)在空間和時(shí)間上不同相得磁場(chǎng)，從而形成一定大小的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。圖 是電容分組式單相異步電動(dòng)機(jī)原理圖。 從結(jié)構(gòu)上看單相異步電動(dòng)機(jī)與三相籠型異步電動(dòng)機(jī)相似，其轉(zhuǎn)子也為籠型，只是釘子繞組為單相工作繞組，但通常為起動(dòng)的需要，定子上除了工作繞組外，還設(shè)有起動(dòng)繞組，它的作用是產(chǎn)生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，一般只在起動(dòng)時(shí)接入，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到70%~80%的同步轉(zhuǎn)速時(shí)，由離心開(kāi)關(guān)將其從電源自動(dòng)切除，所以正常工作時(shí)只有工作繞組在電源上運(yùn)行。 PLC 控制器 （ PID 算法） 變頻器 主電路 （ IGBT逆變器） 三相異步電動(dòng)機(jī)（負(fù)載系統(tǒng)） 光電編碼器反饋 PLC 在倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 13 表 23 變頻器參數(shù)設(shè)定 參數(shù)號(hào) 設(shè)定值 功能說(shuō)明 P0003 3 專(zhuān)家模式，使能讀 /寫(xiě)所有參數(shù) P0004 0 全參數(shù) P0700 2 外部按鈕或上位機(jī)啟動(dòng) /停止系統(tǒng) P1000 2 上位機(jī)或 PLC 程序給定設(shè)定 P1300 1 帶磁通電流的 V/f 控制方式 P2021 6 通訊波特率設(shè)為 9600 P2021 0 MM440 變頻器通訊地址 垂直方向變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 垂直運(yùn)行電動(dòng)機(jī)采用 200W 的單向交流異步電動(dòng)機(jī)，運(yùn)行速度要求為2m/min~80m/min。由于碼垛機(jī)在工作過(guò)程中是頻繁啟動(dòng)和停車(chē)的，在高速運(yùn)行的狀態(tài)下還要求碼垛機(jī)能夠快速精準(zhǔn)地停在目的地，因此在制動(dòng)方面采用了動(dòng)能制動(dòng)，將電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)下所回饋的能量消耗在制動(dòng)電阻中，從而達(dá)到快速停車(chē)的目的。 （ 4）采用模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出控制程序，包括主程序、子程序和中斷程序。 （ 2）運(yùn)用指令系統(tǒng)中的 HDEF、 HSC 指令，進(jìn)行高速計(jì)數(shù)中斷程序設(shè)計(jì)，高速計(jì)數(shù)器設(shè)為 HSC0 和模式 9，增計(jì)數(shù)，實(shí)時(shí)采集并存儲(chǔ)光電編碼器反饋的 A、B 兩相正交脈沖數(shù)。系統(tǒng)方框圖如圖 所示，