【正文】 有 CPU 221 的功能外，其不同在于：它有 8 輸入/6 輸出，共計 14 點 I/O，可以擴(kuò)展 8 路模擬量和最多 64 個 I/O,因此使更廣泛的全功能控制器。還具有 4 個獨立的 30kHz 高數(shù)計數(shù)器， 2 路獨立的 20kHz高數(shù)脈沖輸出端，一 個 RS485 通訊 /編程端口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由通訊方式。它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的 CPU 單元。 第二代產(chǎn)品的 CPU 模塊位 CPU 22*，是在本世紀(jì)初投放市場的。輸入部分則輸出控制信號，控制工業(yè)過程中的設(shè)備。 CPU 型號的選擇 SIMATIC S7200 的 CPU 模塊包括一個中央處理單元、電源以及數(shù)字 I/O 點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設(shè)備中。 相關(guān)設(shè)備是為了充分和方便的利用 SIMATIC S7200 系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開發(fā)和使用的一些設(shè)備，主要有編程設(shè)備、人際操作界面和 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。 主機(jī) I/O 數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可以根據(jù)需要擴(kuò)展各種 I/O 模塊，所能連接的擴(kuò)展單元的數(shù)量和實際所能使用的 I/O 點數(shù)是多種因素共同決 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 14 定的。特包括CPU、存儲器、基本輸入輸出點和電源等，使 PLC 的主要部分。 S7200 硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式，即主機(jī)中包含一定數(shù)量的 I/O 輸入輸出，同時還可以擴(kuò)展各種功能模塊。特別是S7200CPU22*系列 PLC(它 是 21*系列的替代產(chǎn)品），由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，可以很容易的組成 PLC 網(wǎng)絡(luò)。它結(jié)構(gòu)小巧，可靠性高，運(yùn)行速度快，繼承和發(fā)揮了它在大、中型 PLC 領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，又極豐富的指令集，具有強(qiáng)大的多種集成功能和實時特性，配有功能豐富的擴(kuò)展模塊，性能價格比非常高。 C M 1 2 3 4 6 R S TU V WEM 1L A 2L B 2L C 2F V V 3L A 4L B 4 L C 4Y B 1L AL BL CNL A 3 L B 3 L C 3K 3 1V C 1F R 1L A 5L B 5 L C 5F U 1F U 2F U 3 圖 1 控制水平電機(jī)的原理圖 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 C M 1 2 3 4 6 R S TU V WEM 3L A 1 0L B 1 0L C 1 0F V V 3L A 1 2L B 1 2 L C 1 2Y B 3L AL BL CNL A 1 1 L B 1 1 L C 1 1F R 3L A 1 3L B 1 3 L C 1 3V C 3 圖 2 控制升降臺電機(jī)原理圖 S7200 系列 PLC 概述 S7200 系列 PLC 是德國西門子公司生產(chǎn)的一種超小型 PLC,超小型是指其功能具有大、中型 PLC 的水平，而價格卻和小型 PLC 的價格一樣。 本次設(shè)計采用外部制動器 YB，由整流器 VC 提供電源。 電動機(jī) M2,M5,M8 控制升降臺的運(yùn)動，因為需要上下運(yùn)動，不是單相運(yùn)動，所以用 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 12 開關(guān) k2,k3,k5,k6,k8,k9 控制。熱繼電器起到保護(hù)作用。 LA、 LB、 LC 為三相動力電源， N 為零線，在開 關(guān) K0 前安裝熔斷器 FU1～ FU3。 （ 2）控制上下運(yùn)行的升降臺的電機(jī) M2 ,M5 ,M8，在升降臺處裝行程開關(guān)。另外，為了更好地進(jìn)行自動或手動操作，在每個倉庫上加一個檢測開關(guān)，這些開關(guān)均接個顯示燈，用以 檢測某個倉庫是否有物。 同時，采用鍵盤來輸入作業(yè)地址、作業(yè)指令，鍵盤按鍵又 0 AF 等鍵可以使用，可以輸入作業(yè)地址（某個倉庫號）、作業(yè)指令（存、取），在輸入作業(yè)地址、作業(yè)指令時操作面板可以馬上顯示出來，實現(xiàn)了簡單的人機(jī)對話，保證了輸入的作業(yè)地址和作業(yè)指令的準(zhǔn)確性，提高了堆垛機(jī)運(yùn)行的可靠性。堆垛機(jī)的垂直方向，有提升電機(jī)驅(qū)動升降臺做升降運(yùn)動，提升速度小于 5 米 /分，提升功率也是 220W 的三相交流異步電動機(jī)。為了保證安全各控制按鈕之間必須有精確的邏輯互鎖和自鎖。對貨叉（機(jī)械手）的操作就是控制橫移電機(jī)（小車電機(jī)）和升降電機(jī)，使它們在不同時間實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，然后再通過伸縮手臂來抓取貨物。 該系統(tǒng)中 PLC 主要完成對貨叉位置及運(yùn)行狀態(tài)的檢測和存取的操作。其中自動和手動之間互鎖。而手動有些差別，手動的前后上下運(yùn)動主要是通過按動控制面板上按鈕來控制小車、升降臺 運(yùn)動的方向和到達(dá)位置的。按下控制面板上相應(yīng)的鍵，堆垛機(jī)向入庫口伸叉，伸叉到位即取得貨物，然后小車向前運(yùn)動，到達(dá)相應(yīng)的列時停止，升降臺開始上升，同理到達(dá)相應(yīng)的層時停止，即到達(dá)貨架的指定位置了，這時伸叉電機(jī)驅(qū)動貨臺向前伸出可將貨物取出或送入，當(dāng)取到貨物或貨已送入，則鏟叉向后縮回，然后返回準(zhǔn)備下一次作業(yè)。主要設(shè)計有如下子程 序：自動子程序、手動子程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動子程序等。主程序包含有多個分支程序，這樣既提高了編程的靈活性又減少了不必要的代碼重復(fù)，同時也方便以后系統(tǒng)擴(kuò)展對軟件的修改。 同樣，可編程控制器控制也有其不足的地方，在性價比上要高于繼電器控制和單片機(jī)控 制 ,其開發(fā)潛力要差于單片機(jī)，通用性不好，不同廠家的可編程控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。除了基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能外，配合特殊功能模塊還可以實現(xiàn)點位控制、 PID 運(yùn)算、過程控制、數(shù)字控制等功能，為方便工廠管理又可與上位機(jī)通信，通過遠(yuǎn)程模塊還可以控制遠(yuǎn)方設(shè)備。工作人員通過它可以查出故障原因，便于迅速處理。 PLC 有完善的自診斷、履歷情報存儲及 監(jiān)視功能。設(shè)計人員只要有 PLC 就可以進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計并可在實驗室進(jìn)行模擬調(diào)試。 PLC 中含有大量的相當(dāng)于中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等的“軟元件”。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樞蛄鞒虉D語言（ Sequential Function Chart），也稱功能圖，使編程更簡單方便。 ，易 于使用。 ，應(yīng)用靈活。目前各廠家生產(chǎn)的 PLC，其平均無故障時間都大大超過了 IEC 規(guī)定的 10 萬小時。這往往是用戶選擇 控制裝置的首要條件。因而對于使用者來說，變成完全可以不考慮微處理器內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，不必使用各種計算機(jī)使用的語言，而把 PLC 內(nèi)部看做是有許多“軟繼電器”等邏輯部件組成。 PLC 的特點 堆垛機(jī)位置控制系統(tǒng)主要由 PLC 組成。它對環(huán)境要求不高，抗干擾性強(qiáng)，對操作人員以及維護(hù)人員的要求也不高，安裝、調(diào)試相對簡單且設(shè)備數(shù)量少，因此 PLC 是定位控制單元的 首選。具有應(yīng)用靈活、操作方便、容易維修、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點，其技術(shù)成熟，性價比高在工業(yè)控制領(lǐng)域以基本取代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制和順序控制 [6]。 PLC 是一種數(shù)字式的電子裝置，它使用可編程序的存儲器以及存儲指令，完成邏輯、定時、計數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能，并 通過數(shù)字或模擬的輸入、輸出接口控制各種機(jī)械和生產(chǎn)過程。最值得一提的是單片機(jī)具有強(qiáng)大的存儲擴(kuò)展能力，有能力滿足不同的存儲需要。 單片機(jī)就是在一塊硅片上集成了中央處理器，隨機(jī)存儲器，程序存儲器，定時器和各種 I/O 接口的計算機(jī)。它具有價格低廉、維護(hù)技術(shù)要求不高的優(yōu)點，但功能不易擴(kuò)展、布線連接不易更新、可靠性不高，該控制方式只適用于工作模式固定、控制要求簡單的場合。 繼電器控制最早出現(xiàn)于 1863 年電磁繼電器發(fā)明以后，在早期的立體倉庫中繼電器控制形式比較常用。 ：在完成制定的操作之后，應(yīng)該返回到起始的位置。 ：在這個過程中，貨物被抬升到指定的行。 下面對各個階段進(jìn)行簡單的介紹。 根據(jù)設(shè)計要求將整個定位控制的全過程分成多個階段：小車前進(jìn)到指定的貨架列的過程，將貨物抬升到指定的行的過程，機(jī)械手放置或取回貨物的過程，放置或取回貨物 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 8 之后返回的過程。堆垛機(jī)是可以三維運(yùn)動的門框式巷道堆垛機(jī)，它由固定在小車上的門式框架、沿門式框架上的垂直導(dǎo)軌作上下運(yùn)動的升降臺和在升降臺上作伸縮運(yùn)動的貨叉（機(jī)械手）等三部分組成。 作為一個定位控制系統(tǒng)，必須實現(xiàn)的目標(biāo)如下： （ 1）能滿足一般控制系統(tǒng)要求的自動、手動的控制功能； （ 2）能根據(jù)使用者發(fā)出的指令做出相應(yīng)的動作； （ 3）能夠根據(jù)實際的情況進(jìn)行自動的校正。自動化立體倉庫為現(xiàn)代物流系統(tǒng)的主要設(shè)備，是一種多層存放貨物的高層倉庫系統(tǒng)。立體倉庫正以它最小的占地面積和最佳的空間利用率，逐漸代替面積利 用極低且陳舊落后的平面?zhèn)}庫，這種替代逐漸促使倉儲物流業(yè)水平的提高。 . 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 圖 21 堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu) 1. 上橫梁 2. 松繩及過載保護(hù)裝置 3. 立柱 4. 起升結(jié)構(gòu) 5. 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 8. 電氣柜 9. 下橫梁 而本文設(shè)計的智能立體倉庫比較簡單，相同堆剁機(jī)的結(jié)構(gòu)也沒有這么復(fù)雜，后面有具體的介紹。升降鏈條與載貨臺相連接，與升降鏈輪，上下橫梁的鏈輪及載貨臺組成封閉結(jié)構(gòu)。在下橫梁下有行走輪，其側(cè)面有導(dǎo)向輪，保證堆垛機(jī)能正常行駛。框架沿天地軌運(yùn)行，為防止框架傾倒，在橫梁上都裝有導(dǎo)向輪。 巷道堆垛機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu) 如圖 21 所示，目前所用的堆垛機(jī)基本結(jié)構(gòu)主要由機(jī)架、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、載貨臺、貨叉、電