【正文】 amp。amp。出庫完畢39。未執(zhí)行39。+\\本站點\當(dāng)前作業(yè)+39。+\\本站點\條碼+39。amp。amp。amp。amp。amp。amp。在設(shè)計的過程中最重要的步驟是進(jìn)行PLC控制梯形圖的設(shè)計，這部分內(nèi)容本人們綜合了很多資料的內(nèi)容經(jīng)過多次修改最終確定了設(shè)計圖。堆垛機作為核心部件，其最重要的控制功能就是定位控制，即實現(xiàn)精確定位和速度控制。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動化立體倉庫在物流工業(yè)中的優(yōu)越性日益突出。 (3)為了進(jìn)一步的提高立體倉庫堆垛機工作效率，采用半閉環(huán)控制原理，使用變頻控制技術(shù)，實現(xiàn)堆垛機的高速運行，準(zhǔn)確停準(zhǔn)。本論文完成的主要任務(wù)如下: (l)分析了國內(nèi)外堆垛機的發(fā)展?fàn)顩r，針對目前國內(nèi)立體倉庫貨位使用率低、堆垛機認(rèn)址精度差等不足，提出了一套以西門子PLC為核心的控制方案，給出系統(tǒng)硬件配置的具體配置。然后通過計算機，進(jìn)行PLC程序與組態(tài)界面的聯(lián)機、調(diào)試和運行，完成本次設(shè)計。俯視的場景可以較為清晰的展現(xiàn)立體倉庫中行和列的布局。構(gòu)建數(shù)據(jù)詞典，并編寫好組態(tài)界面的動作程序。單擊“畫面/打開”命令，從“打開畫面”窗口中選擇“Test”畫面。 運行和調(diào)試.在堆垛機運行監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計完成后，就可以進(jìn)入運行和調(diào)試階段。命令語言利用C語言編寫。單擊“確認(rèn)”，及“確定”回到開發(fā)系統(tǒng)。單擊“命令語言...”按鈕，彈出畫面命令語言對話框。組態(tài)王提供了21中動畫連接方式。單擊“變量名”輸入變量名，在“變量類型”中選擇變量類型，在“連接設(shè)備”中選擇先前定義好的I/O設(shè)備：PLC；定義“寄存器”，定義“數(shù)據(jù)類型”。數(shù)據(jù)庫中變量的集合稱作“數(shù)據(jù)詞典”，用戶可使用的所有的數(shù)據(jù)變量都存儲在數(shù)據(jù)詞典中。在畫面運行系統(tǒng)運行時，它包含所有數(shù)據(jù)變量的當(dāng)前值。操作者根據(jù)屏幕上顯示的動態(tài)畫面來掌握工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)情況，用計算機發(fā)布指令控制生產(chǎn)現(xiàn)場。設(shè)置通訊故障恢復(fù)參數(shù)，默認(rèn)，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А保O(shè)備定義完成。本文使用西門子仿真PLC和組態(tài)王進(jìn)行通訊，仿真PLC可以模擬PLC為模擬現(xiàn)場提供數(shù)據(jù)，假設(shè)仿真PLC與計算機的COM1口相連接。外部設(shè)備包括：儀表、PLC、變頻器、板卡、模塊等下位機，據(jù)。第二步：在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中從“工具箱”中選擇工具進(jìn)行立體倉庫堆垛機監(jiān)控畫面設(shè)計。組態(tài)王采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，用戶可以利用繪圖工具繪制能夠模擬現(xiàn)場的圖形界面。單擊“完成”，工程“堆垛機運行監(jiān)控系統(tǒng)”創(chuàng)建完成。在工程路徑文本框中輸入一個有效的工程路徑。單擊“下一步”繼續(xù)。 制作監(jiān)控系統(tǒng)的步驟建立新組態(tài)王工程的一般過程是：1） 設(shè)計圖形界面（定義畫面）；2） 定義設(shè)備；3） 構(gòu)建數(shù)據(jù)庫（定義變量）4） 建立動畫連接；5） 運行和調(diào)試。當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展趨勢是實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。5 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 “組態(tài)”這一概念，是伴隨這集散型控制系統(tǒng)的出現(xiàn)而被人們所熟知的。當(dāng)變量為OFF時，表明堆垛機還沒有完成該動作，為ON時，表明已完成該動作。所以，程序中必須要能夠?qū)⑦@3種不同的運動區(qū)分開來。工作過程中，要區(qū)別小車是處于前進(jìn)或者是存放貨物，還是完成了預(yù)定任務(wù)返回的過程。貨臺到達(dá)預(yù)定位置后，計時并微降，計時到，貨臺縮回，堆垛機返回初始位置，入庫操作完成。根據(jù)目標(biāo)地址與當(dāng)前地址的差值確定運動速度：高速、中速、低速。此時開始計時，貨臺微升，計時到，貨臺縮回。 運行過程如下：堆垛機根據(jù)事先輸入計算機的狀態(tài)。運動過程中碰到左叉限位、中叉限位和右叉限位的霍爾開關(guān)時，叉伸報站裝置動作。到達(dá)指定層后松開按鈕或者超過運行極限碰到限位開關(guān)LBLB4，堆垛機升降抱閘裝置啟動，堆垛機到位停準(zhǔn)。到達(dá)指定地點松開按鈕或者到運行極限超過限位開關(guān)LBLB2，堆垛機行走抱閘裝置啟動，堆垛機到位停準(zhǔn)。 工作方式為手動運行時，按下相應(yīng)的動作按鈕，堆垛機將執(zhí)行按鈕控制的動作，直到該動作完成。堆垛機存、 所示。貨叉伸縮運動：載貨臺到達(dá)目標(biāo)位置后,進(jìn)行伸縮運動以完成貨物的存取任務(wù)。當(dāng)堆垛機準(zhǔn)備離開倉庫時,通過比較當(dāng)前層與源層的值來精確定位。垂直層向運動：當(dāng)堆垛機準(zhǔn)備進(jìn)入倉庫時,通過對比目標(biāo)層與當(dāng)前層的值來準(zhǔn)確定位。當(dāng)堆垛機準(zhǔn)備離開倉庫時,通過對比源列與當(dāng)前列的值進(jìn)行精確定位。水平列向運動：當(dāng)堆垛機準(zhǔn)備進(jìn)入倉庫時，通過對比目標(biāo)列與當(dāng)前列的值來精確定位。出庫運行程序則相反。 運行方式的選擇網(wǎng)絡(luò)2和網(wǎng)絡(luò)3是手/自動的選擇，選擇自動方式，然后調(diào)用自動子程序（SBR_0），選擇手動運行方式，然后調(diào)用手動子程序（SBR_1）。VW103決定堆垛機執(zhí)行入庫還是出庫程序。PLC輸入/輸出端子分配輸入電氣輸入端子輸出電氣輸出端子限位1行走貨叉變頻器正向手/自動旋鈕行走貨叉變頻器反向手動行走按鈕行走叉伸速度1手動升降按鈕行走叉伸速度2手動正向按鈕升降變頻器向上手動反向按鈕升降變頻器向下手動左右按鈕升降速度1變頻器故障升降速度2認(rèn)址片上址叉伸電機認(rèn)址片中址行走電機認(rèn)址片下址行走抱閘認(rèn)址片前址升降抱閘認(rèn)址片后址叉伸抱閘左叉限位升降變頻器速度3右叉限位行走叉伸變頻器速度3中叉限位限位2限位3限位4庫位光電1庫位光電2貨叉探測光電 I/O分配 PLC主程序設(shè)計 程序初始化這段程序主要是對所需的計數(shù)器、寄存器進(jìn)行初始化復(fù)位。分配1/0點時，將相同設(shè)備、相似功能的輸入輸出點集中在一起，以方便線路的連接、記憶。作業(yè)任務(wù)信息包括目標(biāo)位置及當(dāng)前貨物存、取動作的識別。(3) 貨叉回位后,堆垛機行走、升降機構(gòu)再次運行,返回初始位置后準(zhǔn)確停車。通過定位系統(tǒng),堆垛機到達(dá)目標(biāo)位置后準(zhǔn)確停車。自動和手動運行都包含入庫和出庫操作、位置控制和速度控制。 控制電路設(shè)計、。若實際制作還需要對原理圖上所有元件選擇具體型號。 進(jìn)一步完善電路，增加必要的聯(lián)鎖，保護(hù)等輔助環(huán)節(jié)，檢查電路是否符合原控制要求，有無寄生回路，是否存在競爭現(xiàn)象等。 列寫中間記憶元件邏輯函數(shù)式及執(zhí)行元件邏輯函數(shù)式。 按工作循環(huán)圖做執(zhí)行元件節(jié)拍表及檢測元件狀態(tài)表。 采用邏輯設(shè)計法能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的方案，所用元件數(shù)量少，各元件能充分發(fā)揮作用，當(dāng)給定條件變化時，能指出電路相應(yīng)變化的內(nèi)在規(guī)律，在設(shè)計復(fù)雜控制線路時，更能顯示出它的優(yōu)點。在條件允許的情況下，進(jìn)行模擬試驗，直至電路動作準(zhǔn)確無誤，并逐步完善整個電器控制電路設(shè)計。主要考慮如何完善整個電路的設(shè)計、包括短路、過載、零壓、聯(lián)鎖、照明、信號、充電測試等各種保護(hù)環(huán)節(jié)。主要考慮如何滿足電動機的各種運轉(zhuǎn)功能及生產(chǎn)工藝要求，包括實現(xiàn)加工過程自動或半自動的控制。主要考慮電動機的起動、電動、正反轉(zhuǎn)、制動及多速電動機的調(diào)速。其缺點是設(shè)計方案不一定是最佳方案，當(dāng)經(jīng)驗不足或考慮不周時會影響線路工作的可靠性。由于這種設(shè)計方法是以熟練掌握各種電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)和具備一定的閱讀分析電氣控制線路的經(jīng)驗為基礎(chǔ)，所以又稱為經(jīng)驗設(shè)計法。當(dāng)找不到現(xiàn)成的典型環(huán)節(jié)時，可根據(jù)控制要求邊分析邊設(shè)計，將主令信號經(jīng)過適當(dāng)?shù)慕M合與變換，在一定條件下得到執(zhí)行元件所需要的工作信號。只有各個獨立部分都達(dá)到技術(shù)要求，才能保證總體技術(shù)要求的實現(xiàn)，保證總裝調(diào)試的順利進(jìn)行。 對于比較簡單的控制線路，例如普通機床的電氣配套設(shè)計，可以省略前兩步，直接進(jìn)行原理圖設(shè)計和選用電器元件。按系統(tǒng)框圖結(jié)構(gòu)將各部分聯(lián)成一個整體。對于每一部分的設(shè)計總是按主電路→控制電路→輔助電路→聯(lián)鎖與保護(hù)→總體檢查→反復(fù)修改與完善的步驟進(jìn)行。1)根據(jù)選定的拖動方案及控制方式設(shè)計系統(tǒng)的原理框圖，擬訂出各部分的主要技術(shù)要求和主要技術(shù)參數(shù)。(4) 堆垛機的入口和出口是危險區(qū)域,可在該區(qū)域安裝多光束安全光柵防護(hù)人體的侵入。(2) 使用用條碼閱讀器讀取貨物信息。 （10）若干接線端:用于控制柜內(nèi)電氣線路的連接。 （8）用于保護(hù)及控制220 V 交流電源輸入的強電電路。 （6）手動操作按鈕:用于手動控制堆垛機自動控制系統(tǒng)的啟停,便于調(diào)試。行走和升降運動按照控制要求有高、中、低三檔速度，叉伸運動只有低檔速度。 （4）變頻器選型：按照變頻器總電流不超過額定電流的基本原則,本人選用西門子司生產(chǎn)的MM440 變頻器作為行走電動機、貨叉電動機和升降電動機的變頻器。 （3）PLC的選型：選用西門子公司生產(chǎn)的S7 200 6ES7 CPU224 DC/DC/DC,14輸入/10輸出型作為堆垛機自動控制系統(tǒng)的核心。 （1）1個電源:使用帶有聲光報警系統(tǒng)的交流380V三相三線電源。有時設(shè)有合閘、正常工作、事故、分閘等指示信號。電氣控制線路應(yīng)具有完善的保護(hù)環(huán)節(jié)，用以保護(hù)電網(wǎng)、電動機、控制電器以及其他電器元件，消除不正常工作時的有害影響，避免因誤操作而發(fā)生故事。選用的電器元件要可靠、牢固、動作時間少、抗干擾能力強；正確連接電器元件的線圈；正確連接電器的觸點；在控制線路中，采用小容量繼電器的觸點來斷開或接通大容量接觸器的線圈時，要計算繼電器觸點斷開或接通容量是否足夠；在頻繁操作的可逆線路中，正反向接觸器應(yīng)加重型的接觸器，且應(yīng)有電氣和機械的聯(lián)鎖；防止觸點競爭現(xiàn)象；防止寄生電路。盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、常用的或經(jīng)過實際考驗過的環(huán)節(jié)和線路；盡量縮短連接導(dǎo)線的數(shù)量和長度；盡量減少電氣的數(shù)量采用標(biāo)準(zhǔn)件；盡量減少不必要的觸點，簡化電路；線路在使用過程中除必要的電路必須通電以達(dá)到工作要求外，其余的盡量處于斷電狀態(tài)以節(jié)約電能，并延長電路的使用使命。從而作為設(shè)計電氣控制線路的依據(jù)。一般在設(shè)計時應(yīng)該遵循以下原則：1) 最大限度地實現(xiàn)生產(chǎn)機械和工藝對電氣控制線路的要求。一般，電氣控制系統(tǒng)應(yīng)滿足工業(yè)生產(chǎn)的加工工藝要求，線路以安全為先，可靠為主，操作簡單，維護(hù)方便，節(jié)約成本等。變頻器的電路一般由4個部分組成：整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制。它結(jié)構(gòu)小巧，可靠性高，運行速度快，擁有媲美大型和中型PLC的技術(shù)優(yōu)勢，又有豐富的指令集，具有很強的實時特性和集成功能，配備有多種功能的擴展模塊，性價比非常高。S7200系列PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的一種超小型PLC,大型和中型的PLC的功能應(yīng)有盡有，而價格卻和小型PLC的價格一樣。 　堆垛機控制系統(tǒng)半閉環(huán)控制原理3 控制系統(tǒng)硬件部分設(shè)計 核心元件簡介可編程控制器（Programmable Logic Controller,PLC)是以微處理器為核心，綜合計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置。當(dāng)堆垛機距離目標(biāo)位置較遠(yuǎn)時，先用較高的速度使堆垛機接近目標(biāo)位置,然后平穩(wěn)地過渡到較低的速度運行,在到達(dá)目標(biāo)位置時采取抱閘停準(zhǔn)。由于堆垛機水平行走、載貨臺的垂直升降、貨叉的左右伸縮三個運動的距離和運行速度不同，貨叉的左右伸縮運行的距離較短，可采用固定速度低速運行，堆垛機水平行走速度、載貨臺垂直升降速度與目標(biāo)位置和當(dāng)前位置間的距離的相關(guān)，N為實時狀態(tài)下堆垛機的位置與目標(biāo)位置相差的層數(shù)或列數(shù)。 速度曲線的設(shè)計、中速、低速三檔，根據(jù)光電傳感器反饋的信息判斷與目標(biāo)位置距離遠(yuǎn)近進(jìn)行速度控制。由電機學(xué)原理可知變頻器的變頻原理可表示為： （）式中:f是電源頻率，p是電動機定子繞組的極對數(shù)，s是轉(zhuǎn)差率。采用這種技術(shù)的交流異步電動機，其性能可以超過現(xiàn)有任何一種交流調(diào)速方式，比如變極、調(diào)壓、串極等，也能和直流調(diào)速一較長短，而且不需要經(jīng)常換碳刷，能夠節(jié)省費用，并且驅(qū)動裝置簡單，不必使用電動機的啟動與減速附加裝置，是交流調(diào)速的最佳方案。在保證精確定位的情況下，最大限度的提高堆垛機的運行速度，提高整體的運行效率。系統(tǒng)通過光電傳感器確定運行過程中堆垛機的位置。 堆垛機垂直方向認(rèn)址傳感器分布圖 堆垛機速度控制堆垛機運行效率的高低關(guān)系著整個立體倉庫的運行效率以及生產(chǎn)計劃的完成。所以要在堆垛機的貨臺下面安裝三個光電開關(guān)，與升降臺一起上升下降，中間的一個共用，其他兩個分別為上位置和下位置。低位為取貨開始伸叉或放貨完畢收叉的位置，高位為放貨開始伸叉或取貨完畢收叉的位置。PLC的計數(shù)器可實現(xiàn)這種運算，而且定位用的光電開關(guān)也可用于停準(zhǔn)檢測。具體如下：1）水平認(rèn)址系統(tǒng)在堆垛機的水平軌道上，對應(yīng)貨架的每一列均要安裝一個認(rèn)址片，在堆垛機沿軌道上安裝前、后兩個光電開關(guān)。 為完成對堆垛機的速度控制，必須要檢測出堆垛機運行時的當(dāng)前位置，本文設(shè)計的堆垛機電氣控制系統(tǒng)采用相對認(rèn)址方式。相對認(rèn)址是通過對光電開關(guān)在經(jīng)過每一列或每一層的認(rèn)址片時，通電狀態(tài)翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電脈沖對地址編碼進(jìn)行加、減1的操作，產(chǎn)生堆垛機當(dāng)前地址編碼的一種方式()。行走和升降機構(gòu)分別用一組光電開關(guān)和認(rèn)址裝置（認(rèn)址片和光電開關(guān)視層數(shù)、列數(shù)而定）來獲取堆垛機的當(dāng)前地址（），認(rèn)址裝置上的認(rèn)址片和每個地址編碼一一對應(yīng)。對此，可以采用2種方式：絕對認(rèn)址或相對認(rèn)址。現(xiàn)在科技含量較高的檢測元件是光電開關(guān)，它是利用安裝于軌道上對應(yīng)貨架每一列的行走認(rèn)址片及安裝在堆垛機立柱上對應(yīng)貨架每一層的升降認(rèn)址片，相應(yīng)光電開關(guān)在每次通過認(rèn)址片時會進(jìn)行透光或擋光，使光電開關(guān)的狀態(tài)發(fā)生變化，利用計算機對此變化狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計，根據(jù)相應(yīng)算法可得到堆垛機的Y和Z方向的坐標(biāo)，從而獲知堆垛機當(dāng)前所在的列數(shù)和層數(shù)。其中X方向即排數(shù)，對于堆垛機的貨叉來說只有左和右2個運動方向，因此只需要檢測Z坐標(biāo)即層數(shù)與Y坐標(biāo)即列數(shù)。把排、列、層比作空間直角坐標(biāo)系X、Y、Z方向，就能確定每一個貨位的編號。為此．貨架上的每一個貨位必須具有堆垛機能識別的編碼。 堆垛機認(rèn)址方式堆垛機進(jìn)行