【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文）48參考文獻[1] 運動控制實例及解析[M].；[2] 應(yīng)用開發(fā)實用子程序[M].北京：人民郵電出版社．20218；[3] S7200 PLC 工程應(yīng)用技術(shù)教程[M]. 機械工業(yè)出版社，2021； [4] 周天沛，代洪．基于 PLC 的自動化立體倉庫控制系統(tǒng)[J]．起重運輸機械，2021 年 02 期 ； [5] 沈治．基于 S7200 PLC 的堆垛機自動控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].工礦自動化，10 年03 期；[6] 王偉. 可編程控制器的使用和維護[M].化學(xué)工業(yè)出版社， 2021；[7] 尤曉玲，陳宏希，張治軍，段曉燕．PLC 在堆垛機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］ ．蘭州 石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2021 年 01 期；[8] 劉清，韓寶玲，羅慶生等．S7200 可編程控制器在新型智能碼垛機器人的應(yīng)用研究[J]．制造業(yè)自動化，2021 年 07 期； [7] 陳燕，鄭賓．西門子 PLC 在立體倉庫控制中的應(yīng)用[J]．大眾科技，09 年 04 期； 。 對本人來說參加這個項目拓寬了本人的知識面，拓展了視野和思維。今后, 隨著中國企業(yè)規(guī)模的擴大和數(shù)量的增加, 以及重視與合理利用土地這一稀缺資源的意識不斷增強, 具有節(jié)約土地資源優(yōu)勢、提企業(yè)管理水平的自動化立體庫必將得到更廣泛使用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動化立體車庫將逐漸向完整、人工智能化控制系統(tǒng)發(fā)展。 自動化立體倉庫技術(shù)仍舊處于不斷發(fā)展之中，今后將向兩個方向發(fā)展：一是開發(fā)存儲大型物體，如整臺汽車、大型模具之類的自動化倉庫。根據(jù)編寫的 PLC 控制程序，通過計算機與 PLC 之間的串行通信交換信息，用 PLC 來控制“模擬”的立體倉庫。（2）通過對立體倉庫運行原理的分析，探討了用可編程控制器 PLC 實現(xiàn)立體倉庫控制系統(tǒng)的基本方法，實現(xiàn)了對 2*2 模型的控制，用可編程控制器 PLC 編寫立體倉庫控制系統(tǒng)，實現(xiàn)存取功能。圖 最終畫面畢業(yè)設(shè)計（論文）47總結(jié)本文進行了基于 PLC 的立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計與用組態(tài)軟件 MCGS 實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)仿真的設(shè)計，作了以下工作：（1）查閱有關(guān)資料，收集和整理了國內(nèi)外立體倉庫的設(shè)計方案及監(jiān)控管理的研究資料。在運行系統(tǒng)中選擇“畫面\打開”命令，從“打開畫面”窗口選擇“自動化立體車庫”畫面。畢業(yè)設(shè)計（論文）45圖 腳本程序設(shè)計 運行和調(diào)試MCGS工程已經(jīng)初步建立起來，進入到運行和調(diào)試階段。單擊新增策略行末端的小方塊，腳本程序即被添加到該策略。本動畫我們對“庫位顯示” 、 “行顯示” “列顯示”進行了腳本程序編程。如拼寫不正確，檢查程序會提示出錯信息。用比較多的是條件語句。所有的腳本程序都可由這五種語句組成，當需要在一個程序行中包含多條語句時，各條語句之間須用“：”分開，程序行也可以是沒有任何語句的空行。這些事件發(fā)生時，就會觸發(fā)一個腳本程序，執(zhí)行腳本程序中的操作。可以應(yīng)用在運行策略中，把整個腳本程序作為一個策略功能塊執(zhí)行，也可以在菜單組態(tài)中作為菜單的一個輔助功能運行，更常見的用法是應(yīng)用在動畫界面的事件中。它被封裝在一個功能構(gòu)件里（稱為腳本程序功能構(gòu)件） ，在后臺由獨立的線程來運行和處理，能夠避免由于單個腳本程序的錯誤而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓。當某些控制和計算任務(wù)通過常規(guī)組態(tài)方法難以實現(xiàn)時，通過使用腳本語言，能夠增強整個系統(tǒng)的靈活性，解決其常規(guī)組態(tài)方法難以解決的問題。雙擊組態(tài)畫面中的啟動指示燈，選中屬性設(shè)置中的“可見度” ，使其與相應(yīng)數(shù)據(jù)對象進行連接，在“表達式非零時”框中選擇對應(yīng)圖符可見，即表達式=1 時，指示燈可見。特別要注意的是連接已經(jīng)建立好的所需要的數(shù)據(jù)對象。圖 數(shù)據(jù)對象填充顏色設(shè)置2）按鈕的開關(guān)的設(shè)置：添加數(shù)據(jù)對象“啟動\停止”設(shè)置基本屬性，并設(shè)置好操作畢業(yè)設(shè)計（論文）40屬性。在其表達式的“？”中選擇需要的實時數(shù)據(jù)庫作為表達式，并使其與庫位號庫位 1 傳感器建立連接，并添加填充顏色連接。在系統(tǒng)運行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對象的實時采集值驅(qū)動，從而實現(xiàn)了圖形的動畫效果。如下圖所示：畢業(yè)設(shè)計（論文）39圖 PLC 與 MCGS 設(shè)備調(diào)試 監(jiān)視畫面的設(shè)定與動畫的連接由圖形對象搭制而成的圖形畫面是靜止不動的，需要對這些圖形對象進行動畫設(shè)計，真實地描述外界對象的狀態(tài)變化，達到過程實時監(jiān)控的目的。如下圖所示： 畢業(yè)設(shè)計（論文）38 圖 5 PLC 與 MCGS 的通道連接 然后單擊“設(shè)備調(diào)試 ”就可以在線調(diào)試了。MCGS 設(shè)備目錄的分類方法，為了用戶在眾多的設(shè)備驅(qū)動中方便快速的找到需要的設(shè)備驅(qū)動，MCGS 所有的設(shè)備驅(qū)動都是按合理的分類方法排列的，分類方法如下圖所示： 圖 MCGS 設(shè)備驅(qū)動分類方法 在本次設(shè)計中，要進行設(shè)備通信的步驟是：打開“設(shè)備窗口” ，雙擊“設(shè)備窗口” ，選中設(shè)備工具箱，單擊設(shè)備管理，選中本組態(tài)設(shè)計中需要的“通用串口父設(shè)備” 、 “西門子 S7200PPI”，如下圖：畢業(yè)設(shè)計（論文）35 圖 MCGS 中設(shè)備通信的選擇 雙擊“通用串口父設(shè)備”對其設(shè)備屬性進行編輯，其中“最小采集周期”為1000ms， “串口端口號”為“0COM1” ， “數(shù)據(jù)校驗方式”為“2偶校驗” ，如下圖，再點擊確認：畢業(yè)設(shè)計（論文）36圖 通用串口父設(shè)備的設(shè)置 雙擊“PLC{西門子 S7200PPI}”，對 MCGS 數(shù)據(jù)與 PLC 中的數(shù)據(jù)進行連接，由畢業(yè)設(shè)計（論文）37于本次設(shè)計中需要的輸入口、輸出口較多，為滿足通道要求，需要增加輸入輸出口，具體步驟為：在 PLC{西門子 S7200PPI}中選中“設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性” ，選擇“增加通道” ，根據(jù)本次設(shè)計的需要，增加合適的通道值，點擊確認。MCGS 實現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動的基本方法是：在設(shè)備窗口內(nèi)配置不同類型的設(shè)備構(gòu)件，并根據(jù)外部設(shè)備的類型和特征，設(shè)置相關(guān)的屬性，將設(shè)備的操作方法，如硬件參數(shù)配置、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、設(shè)備調(diào)試等都封裝在構(gòu)件之內(nèi)，以對象的形式與外部設(shè)備建立數(shù)據(jù)的傳輸通道連接。 通過對 2*2 立體倉庫工作要求的分析，要實現(xiàn)對倉庫控制系統(tǒng)的仿真我們需要以下實時數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)對象。構(gòu)造實時數(shù)據(jù)庫的過程，就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。 立體倉庫控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造MCGS 中定義的數(shù)據(jù)對象的作用域是全局的，像通常意義的全局變量一樣，數(shù)據(jù)對象的各個屬性在整個運行過程中都保持有效，系統(tǒng)中的其它部分都能對實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象進行操作處理。? 組對象：數(shù)據(jù)組對象是 MCGS 引入的一種特殊類型的數(shù)據(jù)對象，類似于一般編程語言中的數(shù)組和結(jié)構(gòu)體，用于把相關(guān)的多個數(shù)據(jù)對象集合在一起，作為一個整體來定義和處理。 ? 事件型：用來記錄和標識某種事件產(chǎn)生或狀態(tài)改變的時間信息。 畢業(yè)設(shè)計（論文）33? 數(shù)值型：數(shù)值型數(shù)據(jù)對象除了存放數(shù)值及參與數(shù)值運算外，還提供報警信息，與外部設(shè)備的模擬量輸入輸出通道連接。不同類型的數(shù)據(jù)對象，屬性不同，用途也不同。設(shè)備窗口通過設(shè)備構(gòu)件驅(qū)動外部設(shè)備，將采集的數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫；由用戶窗口組成的圖形對象，與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立連接關(guān)系，以動畫形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化；運行策略通過策略構(gòu)件，對數(shù)據(jù)進行操作和處理。我們把用數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理的所有數(shù)據(jù)對象的集合稱為實時數(shù)據(jù)庫。如下圖：圖 畫面建立畢業(yè)設(shè)計（論文）32（6）雙擊“自動化立體倉庫”窗口圖標進入動畫組態(tài)窗口，可以通過在工具欄打開“工具箱”來制作立體倉庫的畫面。（5）將窗口名稱改為：“立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)” ；窗口位置選中“最大化顯示” ，其它不變，單擊“確認” 。它是在用戶窗口中完成，由新建窗口組建。 MCGS 實現(xiàn)立體倉庫工程畫面MCGS 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫窗口和運行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進行不同的組態(tài)設(shè)計，完成不同的工作，具有不同的特性。? 編寫腳本控制流程程序。? 建立設(shè)備管理和構(gòu)造實時數(shù)據(jù)庫。基于 MCGS 組態(tài)軟件設(shè)計的基本步驟可以概括為以下幾點：? 查看資料，組織材料。計算機上實現(xiàn)工程的模擬測試和仿真，用戶可以根據(jù)需要直接修改各種仿真參數(shù)，從而大大降低了開發(fā)費和難度。整體程序見附錄。Z軸的運動則通過計時器來控制，當X軸和Y軸運動完成后順序開始Z軸的正傳，直到碰到Z軸的限位開關(guān)后停止。高速脈沖。? 向 SMD72 (雙字)寫入所希望的脈沖計數(shù)。用這些值設(shè)置控制字節(jié)的目的是：允許PTO/PWM 功能，選擇 PTO 操作，選擇以毫秒為增量單位，設(shè)置更新脈沖計數(shù)和周期值。由于采用了這樣的子程序調(diào)用，后續(xù)掃描不會再調(diào)用這個子程序從而減少了掃描時間也提供了一個結(jié)構(gòu)優(yōu)化的程序。1 = 允許 PTO/PWM 其它 PTO/PWM 寄存器SMW68 SMW78 PTO/PWM 周期值 (范圍2 到 65535)SMW70 SMW80 PWM 脈沖寬度值 (范圍畢業(yè)設(shè)計（論文）240 到 65535)SMD72 SMD82 PTO 脈沖計數(shù)值 (范圍1 到 4294967295)SMB166 SMB176 進行中的段數(shù) (僅用在多段 PTO 操作中)SMW168 SMW178 包絡(luò)表的起始位置用從 V0 開始的字節(jié)偏移表示 (僅用在多段PTO 操作中)執(zhí)行 PLS 指令的結(jié)果控制寄存器(16進制)允許 模式 選擇PTO段操作PWM更新方法時基 脈沖數(shù) 脈沖寬度周期1681 1684Yes PTOYes PTO單段單段1us/周期1us/周期裝入 裝入1685Yes PTO 單段 1us/周期裝入 裝入1689Yes PTO 單段 1ms/周期裝入168CYes PTO 單段 1ms/周期裝入168DYes PTO 單段 1ms/周期裝入 裝入16A0Yes PTO 多段 1us/周期16A8Yes PTO 多段 1ms/周期16D1Yes PWM 同步 1us/周期裝入16D2Yes PWM 同步 1us/周期裝入16D3Yes PWM 同步 1us/周期裝入 裝入16D9Yes PWM 同步 1ms/周期裝入16D Yes PWM 同步 1ms/周 裝入畢業(yè)設(shè)計（論文）259 期16D9Yes PWM 同步 1ms/周期裝入 裝入（1）脈沖輸出指令 (PLS) 檢測為脈沖輸出 ( ) 設(shè)置的特殊存儲器位，然后激活由特殊存儲器位定義的脈沖操作。 PTO /PWM 控制寄存器 PTO/PWM 控制字節(jié) 狀態(tài)字節(jié) PTO 包絡(luò)由于增量計算錯誤而終止0 = 無錯誤 1 = 終止 PTO 包絡(luò)由于用戶命令而終止0 = 無錯誤1 = 終止 PTO 管線上溢/下溢0 = 無上溢 1 = 上溢/下溢 PTO 空閑 0 = 執(zhí)行中1 = PTO 空閑 控制字節(jié) PTO/PWM 更新周期值 0 = 不更新 1 = 更新周期值 PWM 更新脈沖寬度值 0 = 不更新 1 = 脈沖寬度值 PTO 更新脈沖數(shù) 0 = 不更新 1 = 更新脈沖數(shù) PTO/PWM 時間基準選擇 0 = 1 祍/時基。當激活的脈沖串完成時，立即開始新脈沖的輸出。如果使用多段操作，根據(jù)包絡(luò)表的完成調(diào)用中斷程序。狀態(tài)字節(jié)中的 PTO 空閑位 ( 或 ) 用來指示可編程脈沖串完成。如果周期時間少于2個時間單位，就把周期缺省地設(shè)定為2個時間單位。如果設(shè)定的周期是奇數(shù)，會引起占空比的一些失真。 PTO 操作PTO 提供指定脈沖個數(shù)的方波 (50% 占空比) 脈沖串發(fā)生功能。通過修改區(qū)包括控制字節(jié)，然后再執(zhí)行指令，可以改變或輸出波形的特性。這些值全部存儲在指定的特殊寄存器區(qū)，它們被設(shè)置好后，通過執(zhí)行脈沖輸出指令來啟動操作。當不使用 PTO/PWM 發(fā)生器時輸出由映像寄存器控制映像寄存器決定輸出波形的初始和結(jié)束狀態(tài)以高電平或低電平產(chǎn)生波形的起始和結(jié)束。PTO/PWM 發(fā)生器和映像寄存器共同使用 和 。在該立體倉庫控制系統(tǒng)中采用 S7200 CPU226 PLC 作脈沖發(fā)生器進行位置控制，此晶體管輸出電路的 PLC 可以通過高速脈沖指令同時輸出兩路高速脈沖來控制兩臺步進電機的運動。 S7200 高速輸出指令 通過高速脈沖指令輸出的兩路高速脈沖來控制兩臺步進電機的運動。分析系統(tǒng)的入庫操作和出庫操作，都包括8個動作，動作過程是連貫無間斷的，所用Z軸的動作以及次序都是完全一致的，最大的區(qū)別在于取貨和放貨時X軸和Y軸所走的距離不一樣。X、Y軸電機復(fù)位，堆垛機運行至入庫口。取貨：，執(zhí)行取貨指令，然后選擇庫位號，如所選庫位有物品，可執(zhí)行“ 取”操作，然后 X 軸、Y 軸通過步進電機運行到該庫位，Z 軸電機正轉(zhuǎn)將伸桿伸入庫內(nèi),Y 軸電機上升將物體抬起,Z 軸電機反轉(zhuǎn)將物體帶出,X、Y電機運行到裝/卸貨臺，Z 軸電機正轉(zhuǎn)將物體送入卸貨臺，Y軸電機下