【正文】 降使物體放在卸貨臺上，Z 軸電機反轉出庫，X、Y軸電機復位，堆垛機運行至入庫口；如果所選庫位內無物品，此時不執(zhí)行取貨操作。、向控制端。堆垛機的二維位置定位采用了控制脈沖個數(shù)的定位方式，該方式是以水平、垂直方向步進電動機每轉輸出的脈沖數(shù)為基礎，對立體倉庫每個貨格都予以確定相應的脈沖個數(shù)。本系統(tǒng)先用兩路脈沖控制X軸、Y軸步進電動機，完成堆垛機的二維定位任務。水平、垂直部分運動分別由X軸、Y軸步進電動機驅動絲杠完成，伸叉機構由上層的鏟叉和底層的絲杠傳動畢業(yè)設計（論文）19機構組成，鏟叉可前后伸縮，其運動由Z軸直流電動機正反轉控制。畢業(yè)設計（論文）18圖 步進電機驅動系統(tǒng)的組成 將 PLC 的輸出端口 和 接在步進電機驅動器的 X 軸和 Y 軸脈沖端口，用于給步進電機發(fā)送高速脈沖，通過改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進電動機轉子機械位移的大小，將 PLC 的 和 接在步進電機驅動器 X 軸和 Y 軸方向端口，通過改變輸入脈沖的通電相序，就能控制步進電動機轉子機械位移的方向，實現(xiàn)位置的控制。表 PLC 輸入輸出 I/O 分配輸入與輸出 選擇庫位1按鈕 X軸限位 選擇庫位2按鈕 X軸原點 選擇庫位3按鈕 Y軸限位 選擇庫位4按鈕 Y軸原點 啟動按鈕 Z軸原點 停止按鈕 Z軸限位 取貨按鈕 X軸CP 存貨按鈕 Y軸CP 庫位1傳感器 X軸方向 庫位2傳感器 Y軸方向 庫位3傳感器 Z軸前伸 庫位4傳感器 Z軸回縮 手動控制開關 步進電機的控制與交直流電動機不同，僅僅接上供電電源，步進電機不會運行的。下圖顯示計算機連接到 S7200。 雙擊上圖中“雙擊刷新”旁邊的藍色箭頭組成的圖標，編程軟件將會自動搜索連接在網絡上的 S7200，并用圖標顯示搜索到的 S7200。畢業(yè)設計（論文）16 PC/PPI的通訊 在STEP7Micro/WIN中雙擊瀏覽欄或指令樹中的 “通信”圖標，或執(zhí)行菜單命令“檢視”→“元件”→“通信”，將出現(xiàn)“通信”的對話框。此外還應該為 S7200 設置波特率和站地址，在 STEP7Micro/WIN 中選擇菜單命令“檢視”→“元件”→“系統(tǒng)塊”或雙擊指令樹中的系統(tǒng)塊文件夾下面的“通信端口”圖標，將打開設置的通信參數(shù)的選項卡如圖 。 在編程軟件中設置通信接口的參數(shù) 在STEP7Micro/WIN中選擇菜單命令“檢視”→“元件”→“設置PG/PC接口”或雙擊瀏覽或指令數(shù)中的“設置PG/PC接口”圖標，都可以進入設置接口對話框如下圖。這些協(xié)議基于7層開放系統(tǒng)互連模型（OSI），通過一個令牌環(huán)網來實現(xiàn)，令牌環(huán)網遵循標準（IEC61185）和歐洲標準（EN50170），它們都是基于字符的異步通信協(xié)議，帶有起始位、8位數(shù)據、偶校驗和1個停止位。（7）兩個或兩個以上的線圈可以并聯(lián)輸出。（5）梯形圖程序必須符合順序執(zhí)行的原則，即從左到右，從上到下地執(zhí)行，如不符合順序執(zhí)行的電路就不能直接編程。（4）同一編號的線圈在一個程序中使用兩次稱為雙線圈輸出。（3）線圈不能直接與左母線相連。（2）梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈接在右邊。通過調制解調器可以實現(xiàn)遠程編程，可以用單次掃描和強制輸出等方式來調試程序和進行故障。用戶可以用語句表、梯形圖和功能塊圖編程，不同的編程語言編制的程序可以相互轉換，可以用符號表來定義程序中使用變量地址對應的符號，例如指定符號啟動按鈕對應，使程序便于設計和理解。通過PC/PPI電纜，可以在Windows下實現(xiàn)多主站通信方式。畢業(yè)設計（論文）13第 4 章 軟件部分 STEP7Micro/WIN 編程軟件STEP7Micro/WIN是專門為S7200設計的，在個人計算機Windows操作系統(tǒng)下運行的編程軟件，它的功能強大，使用方便，簡單易學。 S7200 的可靠性高，可以用梯形圖、語句表和功能圖三種語言來編程。 S7200 PLC 的介紹西門子公司的SIMATIC S7200系列屬于小型PLC,用于代替繼電器的簡單控制場合，也可用于復雜的自動化控制系統(tǒng)。 ? 而在控制比較復雜，控制功能要求比較高的工程項目中（如要實現(xiàn) PID 運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網等） ，可視控制規(guī)模及復雜程度來選用中檔或高檔機。 ? 在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較小）的場合，建議選用整體式結構的 PLC；其它情況則最好選用模塊式結構的 PLC。 PLC 型號的選擇本課題根據 I/O 的信號數(shù)量，類型及控制要求，同時考慮到維護和保養(yǎng)，改造和經濟等諸多因素，根據以上分析已知應選用 S7200 CPU226。在確定好 I/O 點數(shù)后，還要注意它的性質，類型和參數(shù)。 PLC 的選擇 PLC I/O 點的選擇根據控制要求，將各輸入設備和被控設備詳細列表，準確的統(tǒng)計出被控設備對數(shù)需求量，然后在實際統(tǒng)計的 I/O 點數(shù)的基礎上增加 15%～20%的備用量，以便以后調整和擴充。（2）對射式傳感器的工作原理：當 24V 電壓加到發(fā)光二極管 LED1 時，它將光發(fā)射給發(fā)光二極管 LED2，LED2 接收到光導通，三極管導通，輸出為 ON；當發(fā)光二極管 LED1 發(fā)射出的光被物體擋住使發(fā)光二極管 LED2 接收不到時，LED2 不導通，三極管也不導通，輸出為 OFF。 傳感器的工作原理和應用（1）反射式傳感器的工作原理：當物體相對于傳感器移動時，反射回來的信號與原先的信號相比較，產生頻移，集成電路再把微弱的頻移信號進行放大，再經多普勒檢測、放大、限幅等措施，最后取得和物體移動信號相關的直流信號輸出電平。步進電機驅動器是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉化為步進電機的角位移，或者說：控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號，通過驅動器就使步進電機旋轉一步距角。因此，改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進電動機畢業(yè)設計（論文）11轉子機械位移的大??；改變輸入脈沖的通電相序，就能控制步進電動機轉子機械位移的方向，實現(xiàn)位置的控制，實現(xiàn)寬廣范圍內速度的無級平滑控制。 (3)PLC 控制單元 PLC 控制單元采用西門子公司生產的 S7200 CPU226 型 PLC,型號為 CPU226CN DC/DC/DC,所有操作控制指令都是由 PLC 發(fā)出的。：復位到初始位置 水平移動到載貨臺位置 取貨 水平、垂直移動指定倉位 放貨 復位到初始位。 (2)巷道起重機 巷道起重機由二軸行走機構、貨臺、驅動器等組成。儲貨區(qū)由 4 個倉位組成，分為 2 行 2 列，主要用于存儲不同的貨物。自動化立體倉庫系統(tǒng)主要有三部分組成： (1)倉庫庫體 倉庫本體分為兩個區(qū)，分別為轉貨區(qū)和存貨區(qū)。第 3 章 硬件部分 立體倉庫的基本結構該立體倉庫主體由底盤、二層四倉位庫體、運動機械及電氣控制等四部分組成。MCGS 提供了豐富的功能構件，供用戶選用，通過構件配置和屬性設置兩項組態(tài)操作，生成各種功能模塊（稱為“用戶策略” ） ，使系統(tǒng)能夠按照設定的順序和條件，操作實時數(shù)據庫，實現(xiàn)對動畫窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的運行流程和設備的工作狀態(tài)。MCGS 把各種網絡形式，以父設備構件和子設備構件的形式，供用戶調用，并進行工作狀態(tài)、端口號、工作站地址等屬性參數(shù)的設置。同時，可利用MCGS 提供的網絡功能，在工作站上直接對服務器中的數(shù)據庫進行讀寫操作。我們在組態(tài)環(huán)境中生成的畫面都是靜止的，在工程運行中產生動畫效果的方法是：圖形的每一種動畫屬性中都有一個“表達式”設定欄，在該欄中設定一個與圖形狀態(tài)相聯(lián)系的數(shù)據變量，連接到實時數(shù)據庫中，以此建立相應的對應關系，MCGS 稱之為動畫連接。MCGS 如何產生動畫效果：MCGS 為每一種基本圖形元素定義了不同的動畫屬性，如：一個長方形的動畫屬性有可見度，大小變化，水平移動等，每一種動畫屬性都會產生一定的動畫效果。MCGS 負責在運行環(huán)境中調用相應的設備驅動程序，將數(shù)據傳送到工程中各個部分，完成整個系統(tǒng)的通訊過程。包括數(shù)據采集和發(fā)送設備指令。MCGS用主控窗口、設備窗口和用戶窗口來構成一個應用系統(tǒng)的人機交互圖形界面，組態(tài)配置各種不同類型和功能的對象或構件，同時可以對實時數(shù)據進行可視化處理。 圖 MCGS 組態(tài)環(huán)境與運行環(huán)境的關系MCGS 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據庫和畢業(yè)設計（論文）9運行策略五部分構成，每一部分分別進行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。一旦組態(tài)工作完成，運行環(huán)境和組態(tài)結果數(shù)據庫就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨立運行在監(jiān)控計算機上。運行環(huán)境是一個獨立的運行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結果數(shù)據庫中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態(tài)設計的目標和功能。用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進行，組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設計和構造自己的應用系統(tǒng)。同時使用 MCGS 組態(tài)軟件能夠避開復雜的計算機軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身，根據工程作業(yè)的需要和特點，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。通過對現(xiàn)場數(shù)據的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案，它充分利用了 Windows 圖形功能完備、界面一致性好、易學易用的特點，比以往使用專用機開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動化領域有著更廣泛的應用。 MCGS 組態(tài)軟件MCGS 全中文工業(yè)自動化控制組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS 工控組態(tài)軟件或 MCGS）為用戶建立全新的過程測控系統(tǒng)提供了一整套解決方案。整體式 PLC 一般由 CPU、I/O 單元、存儲器、電源、通訊端口、I/O 擴展端口組成，其特點是結構緊湊、體積小。? 體積小，重量輕，易于實現(xiàn)機電一體化。? LC 控制系統(tǒng)設計、安裝、調試方便。? 編程方便，易于使用。畢業(yè)設計（論文）7 PLC 的特點? 可靠性高，抗干擾能力強。到 1971 年，PLC 已經成功地應用于食品、飲料、冶金、造紙等工業(yè)中并很快受到了世界其他國家的高度重視。隨著生產的發(fā)展，汽車型號更新的周期愈來愈短，顯然，繼電器控制裝置十分費時、費工、費料，延長了更新周期。 PLC 的產生和發(fā)展20 世紀 60 年代，汽車生產流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置占據主導地位。PLC 可以通過它的外設或通信接口與外界交換信息。而 PLC 則要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的實際使用。PLC 基于電子計算機，但并不等同于普通計算機。它源于繼電器控制技術，但基于電子計算機。畢業(yè)設計（論文）6第 2 章 可編程控制器與 MCGS 的概述 可編程控制器定義和組成 PLC 的定義可編程控制器，英文稱 Programmable Controller，簡稱 PLC，本課題中用 PLC作為它的簡稱。 本文的結構本文以自動化立體倉庫的研發(fā)工程項目作為應用背景，對立體倉庫技術進行了研究。? 從立體倉庫的基本結構和所實現(xiàn)的功能入手，通過分析 I/O 地址的分配和利用PLC 完成位置控制及順序控制的要求，再根據實際應用的情形進行 PLC 程序的編制，以達到對自動化立體倉庫所要求實現(xiàn)的功能。(1)立體倉庫的具備的功能主要有幾下幾點：? 開機時首先要回零位操作，這樣的目的就是給堆垛機有個工作參考點；畢業(yè)設計（論文）5? 堆垛機（機械手）要有三個自由度，即：前進、后退；上、下；左、右；? 堆垛機的運動由步進電機驅動，伸縮由直流電機控制（Z 方向） ；? 堆垛機前進（或后退）運動和上（或下）運動依次進行；? 堆垛機前進、后退和上、下運動時必須有超限位保護；? 每個倉位必須有檢測裝置（微動開關） ，當操作有誤時停止運動；? 倉位共有 4 個，2 行 2 列；? 整個電氣控制系統(tǒng)必須設置急停按鈕，以防發(fā)生意外。 此課題的設計內容及主要思路 該立體倉庫主體由底盤、二層四倉位庫體、運動機械及電氣控制等四部分組成。 ，所以對儲存貨物的種類有一定的局限性。 “神經中樞”。（2)當然，立體倉庫也存在一些缺點：，配套設備多，需要大量的基建和設備投資。這就要求生產過程中各環(huán)節(jié)緊密相連，成為一個有機整體；要求生產管理科學實用，做到決策科學化。高架庫系統(tǒng)是解決這一問題的最有效的手段之一。這樣庫存積壓就成為一個較大的問題。這一特點是普通平庫所不能達到的。企業(yè)外購件和自制生產件進入自動化倉庫儲存是整個生產的一個環(huán)節(jié)，短時儲存是為了在指定的時間自動輸出到下一道工序進行生產，從而形成一個自動化的物流系統(tǒng)，這是一畢業(yè)設計（論文）4種“動態(tài)儲存” ，也是當今自動化倉庫發(fā)展的一個明顯的技術趨勢。 ，提高企業(yè)生產管理水平傳統(tǒng)倉庫只是貨物儲存的場所，保存貨物是其唯一的功能，是一種“靜態(tài)儲存”。一般來說，自動化高架倉庫其空間利用率為普通平庫的 25 倍。有些甚至把空間的利用率作為系統(tǒng)合理性和先進性考核的重要指標來對待。這些新技術集中有以下幾種:? 自動導向小車系統(tǒng)(Automated Guided Vehicle)? 磁性導軌裝置? 激光掃描儀(Laser Scanner)? 條形碼識別(Barcode Labels)? 命令揀選系統(tǒng)(OrderPicking System )? 儲運機器人? 機械手? 智能卡車（1)立體倉庫之所以受到青睞，是由于它具有以下優(yōu)點：早期立體倉庫的構想，其基本出發(fā)點就是提高空間利用率，充分節(jié)約有限且寶貴的土地。隨著科學技術的發(fā)展，自動化立體倉庫將逐步向完整、人工智能化控制系統(tǒng)發(fā)展。 國內外