【正文】 6 月 [2] 現(xiàn)代生產(chǎn)物流作業(yè)系統(tǒng)中 PLC 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 作者 ：常斗南 出版日期： 2021 年 10 月 [3] PLC 運(yùn)動(dòng)控制實(shí)例及分析 機(jī)械工業(yè)出版社 作者 ：常斗南 出版日期： 2021年 1 月 [4] 松下 PLC 編程與應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 作者 ： 張學(xué)銘，邸書(shū)玉 出版日期：2021 年 1 月 [5] 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 東南大學(xué)出版社 作者： 張錦明 出版時(shí)間： 42 2021 年 1 月 [6] PLC 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)踐 機(jī)械工業(yè)出版社 作者 ： 李全利 出版日期： 2021 年 6 月 [7] PLC 控制程序精編 108 電子工業(yè)出版社 作者：王阿根 出版日期： 2021 年 12月 項(xiàng) 目 經(jīng) 理項(xiàng) 目 副 經(jīng) 理 項(xiàng) 目 總 工 質(zhì) 安 總 監(jiān)工程管理部物資管理部技術(shù)管理部檢測(cè)試驗(yàn)室質(zhì)安管理部監(jiān) 督 工 程 管 理部 、 物 資 管 理部 、 檢 測(cè) 試 驗(yàn) 室現(xiàn) 場(chǎng) 質(zhì) 檢 員 、 施 工 員施 工 班 組 9JWKf wvGt YM*Jgamp。 在寫(xiě)論文的過(guò)程中遇到了很多難題，但都在老師和同學(xué)的幫助下順利解決。 系統(tǒng)的梯形圖程序 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 5 結(jié)束語(yǔ) 在論文即將完成之際，首先我要對(duì)我的指導(dǎo)老師陸冬明老師致以最深的感謝， 從剛開(kāi)始論文定題到現(xiàn)在，都離不開(kāi)他的細(xì)心指導(dǎo)和幫助，他認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平使我受益匪淺。然后清除出料控制標(biāo)志繼電器 (R700)，再清除出料臺(tái)標(biāo)志繼電器 (R704)，還要使回零標(biāo)志繼電器 (R500)閉合后出料臺(tái)復(fù)位 (R705 為 OFF)，進(jìn)料控制程序結(jié)束。 （ 6） 出料結(jié)束。 物品到達(dá)出料臺(tái)中轉(zhuǎn)位置 （ R704 為 ON） 后，出料中轉(zhuǎn)定位標(biāo)志繼電器復(fù)位(R703)，然后送入 Y 軸將要移動(dòng)的距離 (DT600)，啟動(dòng)伸叉機(jī)構(gòu)向前伸出驅(qū)動(dòng)繼電器 (Y0)，然后伸叉機(jī)構(gòu)向前 /后運(yùn)行。設(shè)置將物品放置到出料臺(tái)標(biāo)志繼電器 （ R704） 。 X 軸向右運(yùn)行的過(guò)程中， X 軸的光電編碼器發(fā)出來(lái)的脈沖送入 PLC 的高速計(jì)數(shù)器，當(dāng)高速計(jì)數(shù)器的經(jīng)過(guò)值 (DT90044)大于或等于出料臺(tái)中轉(zhuǎn)位置的 X 軸坐標(biāo)(DT208)時(shí)，表示 X 軸到達(dá)中轉(zhuǎn)位置，復(fù)位 X 軸向右運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào) (Y9為 OFF)。 （ 4） 中轉(zhuǎn)定位過(guò)程。 （ 3） 從倉(cāng)庫(kù)中取出物品。 （ 2） 平臺(tái)運(yùn)行到對(duì)應(yīng)倉(cāng)位位置。 給定物品類(lèi)別的工作方式以 A 類(lèi)為例：當(dāng) A 類(lèi)物品不為空 (R R2 R22或 R23 為 ON)，需要取出 A 類(lèi)物品 (R900 為 ON)時(shí)，如果系統(tǒng)處于零位，沒(méi)有任何其他動(dòng)作 （ R60F 為 ON） ，系統(tǒng)將從最大號(hào)碼的倉(cāng)位中取出物品。 系統(tǒng)的取出操作 （ 1） 選定需要取出物品的倉(cāng)位號(hào)碼。 將物品送到對(duì)應(yīng)的倉(cāng)位后，進(jìn)料結(jié)束標(biāo)志繼電器 (R605)閉合，清除所有的倉(cāng)位選定信號(hào)，然后清除進(jìn) 料控制標(biāo)志繼電器 (R600)，最后清除物品送入對(duì)應(yīng)倉(cāng)位 23 標(biāo)志繼電器 (R604)，在使系統(tǒng)回零標(biāo)志繼電器 (R500)閉合后，使自己復(fù)位 (R605為 OFF)，進(jìn)料控制主控程序結(jié)束。對(duì)應(yīng)于后面的倉(cāng)位，貨物要送入倉(cāng)庫(kù)時(shí)，首先是伸叉機(jī)構(gòu)向后伸出 (Y1 為 ON)，到達(dá)對(duì)應(yīng)位置后 Y 軸向下運(yùn)動(dòng)，放下貨物，然后伸叉機(jī)構(gòu)向后退，直到回到零位，完成放下貨物的動(dòng)作。 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)是分布在貨物運(yùn)送機(jī)構(gòu)兩邊的，其中 1～ 12 號(hào)倉(cāng)位位于運(yùn)送機(jī)構(gòu)的后面， 13～ 20 號(hào)倉(cāng)位 位于運(yùn)送機(jī)構(gòu)的前面，所以當(dāng)物品送入倉(cāng)庫(kù)時(shí)，需要選擇不同的子程序。 為了順利將貨物送入倉(cāng)位，首先要將貨物抬高到比對(duì)應(yīng)倉(cāng)位高一定距離的高度，伸叉機(jī)構(gòu)才能將貨物推入倉(cāng)位。 （ 6） 對(duì)應(yīng)倉(cāng)位定位控制。 Y 軸脈沖輸出脈沖完畢 (特殊內(nèi)部繼電器 R903C 為 OFF)后，表示物品已經(jīng)抬起，伸叉機(jī)構(gòu)向前運(yùn)行 (Y0 為 ON)。 伸叉機(jī)構(gòu)運(yùn)行到極限位置時(shí)，復(fù)位伸叉機(jī)構(gòu)向后運(yùn)行。 （ 5） 從進(jìn)料臺(tái)取出物品。當(dāng)高速計(jì)數(shù)器的經(jīng)過(guò)值 (DT90044)大于或等于中轉(zhuǎn)位置的 X 軸坐標(biāo) (DT200)時(shí)，表示 X 軸到達(dá)中轉(zhuǎn)位置，復(fù)位 X 軸向右運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào) (Y9 為 OFF)。將中轉(zhuǎn)位置的 Y 軸坐標(biāo)(DT100)減去一個(gè)數(shù)值 (K200)，然后送入脈沖輸出控制指令的脈沖目標(biāo)值控制寄存器（ DT508）中，然后利用 F171（ SPDH）指令使 PLC 按照規(guī)律輸出脈沖， Y 軸將會(huì)被步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)絲杠帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)進(jìn)料臺(tái)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到位 (X3 為 ON)時(shí)，斷開(kāi)進(jìn)料臺(tái)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器 (Y2)，同時(shí)設(shè)定中轉(zhuǎn)定位標(biāo)志 (R601)，工作平臺(tái)準(zhǔn)備運(yùn)行到中轉(zhuǎn)位置。 （ 4） 伸叉機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到中轉(zhuǎn)位置。如果1 號(hào)倉(cāng)位沒(méi)有物品 (R20 為 OFF)，那 么 1 號(hào)倉(cāng)位選定標(biāo)記繼電器就會(huì)閉合（ R200為 ON） ,物品就會(huì)被送入 1 號(hào)倉(cāng)位；如果 1 號(hào)倉(cāng)位有物品 (R20 為 ON)，那 么 1 號(hào)倉(cāng)位選定標(biāo)記繼電器就會(huì)閉合（ R200 為 OFF） ,物品不會(huì)被送入 1 號(hào)倉(cāng)內(nèi)，同時(shí)PLC 去檢測(cè) 2 號(hào)倉(cāng)位，如果 2 號(hào)倉(cāng)位沒(méi)有物品 (R21 為 OFF)，那 么 ,2 號(hào)倉(cāng)位選定標(biāo)記繼電器就會(huì)閉合（ R201 為 ON） ， 物品就會(huì)被送入 2 號(hào)倉(cāng)位。如果已經(jīng)放滿(mǎn)，就停止送入；如果沒(méi)有放滿(mǎn)，就根據(jù)物品的類(lèi)別自動(dòng)選擇存儲(chǔ)的倉(cāng)位號(hào)碼。 （ 3） 倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)送入選擇。 進(jìn)料到位 (X5 為 ON)后，關(guān)閉進(jìn)料電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器 (Y7)。 如果 進(jìn)料臺(tái)上沒(méi)有物品 (X5 為 OFF)，進(jìn)料臺(tái)在零位 (X4 為 ON)，那么進(jìn)料電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器 (Y7)將閉合，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送鏈條將物品傳送到系統(tǒng)的進(jìn)料臺(tái)上，直到物品到達(dá)指定位置 (X5 為 ON)。物品的自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)包括物品的送入操作和取出操作，兩個(gè)操作的部分動(dòng)作是比較相似的，所以在程序中應(yīng)用了子程序調(diào) 用功能，以用來(lái)減少編程的工作量。同理可以檢測(cè)出其他倉(cāng)位有無(wú)物品的狀態(tài)。 圖 17 倉(cāng)庫(kù) 循環(huán)掃描控制 當(dāng)?shù)讓觽}(cāng)庫(kù)掃描輸出繼電器閉合 (YD)時(shí)，如果第一列倉(cāng)位檢測(cè)輸入繼電器(X20)也閉合，就表示 1 號(hào)倉(cāng)位上有物品存在，是不能夠再放入物品的，但是可以取出；當(dāng)?shù)讓觽}(cāng)位掃描輸出繼電器 (YD)閉合時(shí)，如果第一列倉(cāng)位檢測(cè)輸入繼電器 (X20)沒(méi)有閉合，就表 示 1 號(hào)倉(cāng)位上沒(méi)有物品存在。比較指令用來(lái)監(jiān)測(cè)自動(dòng)復(fù)位 20 定時(shí)器的定時(shí)經(jīng)過(guò)值 (EV10)：當(dāng)定時(shí)經(jīng)過(guò)值既不小于 0 又不大于 30ms 時(shí)，底層倉(cāng)庫(kù)掃描輸出繼電器 (YD)閉合；當(dāng)定時(shí)經(jīng)過(guò)值為 50～ 80ms 時(shí)，中層倉(cāng)庫(kù)掃描輸出繼電器 (YE)閉合；當(dāng)定時(shí)經(jīng)過(guò)值為 100～ 130ms 時(shí)，上層倉(cāng)庫(kù)掃描輸出繼電器(YF)閉合。 檢測(cè)倉(cāng)庫(kù)中有無(wú)物品時(shí)，在軟件上采用矩陣式循環(huán)掃描方式。 因?yàn)樗械膫}(cāng)庫(kù)位置是按照矩陣形式排列的，所以計(jì)算倉(cāng)庫(kù)坐標(biāo)時(shí)，只需要知道中轉(zhuǎn)倉(cāng)庫(kù)的 X 軸、 Y 軸坐標(biāo)，然后加上一定的偏移量，就可以得到倉(cāng)庫(kù)其余的坐標(biāo)位置。 系統(tǒng)就緒后首先關(guān)閉脈沖輸出功能，使脈沖輸出控制經(jīng)過(guò)值寄存器清零，然后打開(kāi)脈沖輸出功能，為 后續(xù)的控制做好準(zhǔn)備，同時(shí)使高速計(jì)數(shù)器經(jīng)過(guò)值清零，為以后的定位控制做好準(zhǔn)備。 在系統(tǒng)回復(fù)零位的過(guò)程中，如果沒(méi)有取出、送入等任何操作，系統(tǒng)將不執(zhí)行其他任何主程序，以減少掃描時(shí)間，同時(shí)，避免系統(tǒng)誤動(dòng)作。進(jìn)料臺(tái)和出料臺(tái)的回復(fù)零位分別由 Y YB 控制。 （ 4）進(jìn) 料臺(tái)和出料臺(tái)回復(fù)零位控制程序。 如果 X軸不在左極限 位置 (X6為 OFF)，那么 X軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的繼電器 (Y8)就會(huì)閉合， X 軸向左運(yùn)行，直到達(dá)到左極限位置 (X6 為 ON)。 當(dāng)選擇由手動(dòng)控制轉(zhuǎn)為自動(dòng)控制 （ R130 為 OFF） 時(shí)，或者是在自動(dòng)模式下自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)通電 (此時(shí) R9013 會(huì)閉合一個(gè)掃描周期 )，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)首先 19 準(zhǔn)備復(fù)位：清除所有的輸入 /輸出信號(hào)，然后使返回零點(diǎn)標(biāo)志繼電器 （ R500） 閉合，系統(tǒng)準(zhǔn)備回復(fù)零位，即進(jìn)料臺(tái)沒(méi)有物品的話(huà)則回到接收物品進(jìn)來(lái)的位置， Y軸回復(fù)到所有的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)均沒(méi)有伸出的狀態(tài)， X 軸回復(fù)到左極限位置， Y 軸回復(fù)到下極限位置，出料臺(tái)沒(méi)有物品的話(huà)回復(fù)到準(zhǔn)備接收物品的位置。 當(dāng)選擇由手動(dòng)控制轉(zhuǎn)為自動(dòng)控制，或者在自動(dòng)模式下自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)通電，脈沖輸出指令控制表將會(huì)被裝載，以后 PLC 的脈沖輸出功能將按照控制表內(nèi)的規(guī)律進(jìn)行控制。 使用 PLC 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，實(shí)際上是使 PLC 發(fā)出一定的脈沖信號(hào)，然后控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和方向。 當(dāng)有貨物要出庫(kù)時(shí)，發(fā)出取貨信號(hào)，啟動(dòng)巷道起重機(jī)到需要取貨的儲(chǔ)備庫(kù)位置，接收取出信號(hào)后巷道起重機(jī)作用 ，將貨物取出，送至 2 號(hào)載貨臺(tái)，然后巷道起重機(jī)返回原點(diǎn) ，系統(tǒng)貨物出庫(kù)結(jié)束。 當(dāng)系統(tǒng) 初始化后， 接收到堆垛信號(hào)有貨物送入， 1 號(hào)載貨臺(tái)工作，啟動(dòng)巷道起重機(jī)，貨物送至相應(yīng)儲(chǔ)備庫(kù)處，發(fā)出取貨信號(hào)，巷道起重機(jī)將貨物送入庫(kù)內(nèi)， 17 入庫(kù)結(jié)束，巷道起重機(jī)返回原點(diǎn) ，貨物入庫(kù)結(jié)束。 3）取出物品 首先確定系統(tǒng)是否在初始位置，如果不在初始位置，要進(jìn)行初始位 置復(fù)位功能；接下來(lái)要對(duì)取出物品的倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行選定，將信號(hào)傳給控制單元，控制單元控制平臺(tái)運(yùn)行到對(duì)應(yīng)的倉(cāng)庫(kù)位置，并將物品從倉(cāng)庫(kù)中取出，然后將物品放到出料臺(tái)上；出料結(jié)束，系統(tǒng)返回零位，為下一個(gè)物品的送入或取出做好準(zhǔn)備工作。當(dāng)物品類(lèi)別信號(hào)傳入到 PLC 后， PLC 對(duì)存放該類(lèi)貨物的倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行掃描，并決定該貨物放入哪一個(gè)倉(cāng)庫(kù)，然后 PLC 發(fā)出信號(hào)控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將貨物放入相應(yīng)的庫(kù)位。 手動(dòng)信號(hào) 手動(dòng) /自動(dòng)切換信號(hào) 傳感器信號(hào) 切換信號(hào) PLC 控制單元 觸摸屏單元 標(biāo)準(zhǔn)接口 直流電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)模塊 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)模塊 直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 直流電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)模塊 1 號(hào)載貨臺(tái) 巷道 起重機(jī) 存取貨物機(jī)構(gòu) 2 號(hào)載貨臺(tái) 14 圖 13 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的整體控制框圖 該系統(tǒng)的控制要求主要包括一下幾個(gè)步驟： 1）系統(tǒng)初始化 接通電源， PLC 自檢后首先進(jìn)行初始化運(yùn)行，使載貨臺(tái)、 X軸、 Y 軸回到零位系統(tǒng)進(jìn)入就緒狀態(tài)，為下一步作準(zhǔn)備。伸叉分為上下兩層，底層裝有絲杠等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，層為貨臺(tái)，可前后伸縮。堆垛機(jī)由水平移動(dòng)、垂直移動(dòng)及伸叉機(jī)構(gòu)等三部分組成。 13 圖 12 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的工作原理框圖 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的整理控制框圖 如圖 13 所示。貨物的運(yùn)行信號(hào)檢測(cè)以及控制系統(tǒng)的保護(hù)措施，通過(guò)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的整體控制流程為：當(dāng)裝置接通電源后，通過(guò)并聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源達(dá)到平衡，給控制系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定的電源輸出。 12 圖 11 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的硬件接線(xiàn) 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的工作原理框圖及控制流程。 I/O 口分配 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù) I/O 口的地址分配見(jiàn)表 1 輸入接口 輸出接口 X2 出料到位檢測(cè) Y0 平臺(tái)向前運(yùn)行 X3 進(jìn)料臺(tái)極限位 Y1 平臺(tái)向后運(yùn)行 X4 進(jìn)料臺(tái)零限位 Y2 進(jìn)料臺(tái)順時(shí)針 X5 進(jìn)料到位檢測(cè) Y6 進(jìn)料臺(tái)逆時(shí)針 11 X6 X 軸左極限位 Y7 進(jìn)料電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) X7 Y 軸下極限位 Y8 X 軸向左運(yùn)行 X8 平臺(tái)前極限位 Y9 X 軸向右運(yùn)行 X9 平臺(tái)后極限位 YA 出料臺(tái)順時(shí)針 XA 平臺(tái)后位檢測(cè) YB 出料臺(tái)逆時(shí)針 XB 平臺(tái)中位檢測(cè) YC 出料電動(dòng)機(jī) XD 出料臺(tái)極限位 YD 底層倉(cāng)庫(kù)掃描 XE 出料臺(tái)零限位 YE 中層倉(cāng)庫(kù)掃描 X20 9 號(hào)倉(cāng)位輸入 YF 上層倉(cāng)庫(kù)掃描 X21 10 號(hào)倉(cāng)位輸入 X22 11 號(hào)倉(cāng)位輸入 X23 12 號(hào)倉(cāng)位輸入 X24 1 17 號(hào)倉(cāng)位輸入 X25 1 18 號(hào)倉(cāng)位輸入 X26 1 19 號(hào)倉(cāng)位輸入 X27 1 20 號(hào)倉(cāng)位輸入 表 1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的 I/O 地址分配 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的硬件接線(xiàn)圖及工作原理框圖。 系統(tǒng)的硬件接線(xiàn)及工作原理 PLC 的選擇以及 I/O 口分配 PLC 的選擇 TVT3000E 系統(tǒng)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)采用日本松下電工生產(chǎn)的 FP∑型 PLC 作為控制核心。 2) 對(duì)射式傳感器的選擇 在該系統(tǒng)中采用 8 個(gè)對(duì)射式傳感器作限位控制。 圖 10 入光時(shí)為 ON 的對(duì)射式傳感器電路 當(dāng)發(fā)光二極管 VL 發(fā)射出的光被擋住時(shí)，光敏二極管 VD 接收不到時(shí)， VD 不導(dǎo)通，晶體管也不導(dǎo)通，輸出為 OFF。 （ 4） 對(duì)射式傳感器 1）對(duì)射式傳感器的工作原理 對(duì)射式傳感器的輸出狀態(tài)一般為 NPN