【正文】 元件。它可以接收很寬的電源電壓范圍，輸出信號(hào)方式為線性驅(qū)動(dòng)輸出。 E6B2 編碼器的分辨率比較高，可以保證較精確的測(cè)量。變 9 調(diào)光式與直流光式相比具有的優(yōu)點(diǎn)有：不易受外來(lái)光的干擾，電源電 壓為DC524V 的大量程電壓輸出 型，帶有容易調(diào)整的光軸標(biāo)志，帶有便于調(diào)整、動(dòng)作確認(rèn)的入光顯示燈。 圖 8 反射式傳感器的結(jié)構(gòu) 工作原理 當(dāng)物體對(duì)于傳感器移動(dòng)時(shí)，反射回來(lái)的信號(hào)與原先的信號(hào)相比較，產(chǎn)生頻移，集成電路再把微弱的頻移信號(hào)進(jìn)行放大，再經(jīng)多普勒檢測(cè)、放大、限幅等措施，最后取得和物體移動(dòng)信號(hào)相關(guān)的直流信號(hào)并輸出電平。 圖 9 反射式傳感器的時(shí)間圖和輸出電路 a) 時(shí)間圖 b）輸出電路 它有三根連接線（紅、藍(lán)、黑），紅線 接電源的正極，黑線接電源的負(fù)極，藍(lán)線為輸出信號(hào)，當(dāng)與擋塊接近時(shí)輸出電平為低電平，否則為高電平。 如圖 10 所示。當(dāng) 24V 電壓加到發(fā)光二級(jí)管 VL 時(shí)，它將光發(fā)射給光敏二極管 VD， VD 接收到光導(dǎo)通，晶體管導(dǎo)通，輸出為 ON。其中， 4 個(gè)對(duì)射式傳感器分別作為 X、 Y 軸的限位控制，入光時(shí)輸出晶體管為 ON；2個(gè)對(duì)射式傳感器分別作為貨架在 X和 Y軸的到位檢測(cè)，遮光時(shí)輸出晶體管為 ON，如果貨架未到達(dá)正確位置， Z 軸電動(dòng)機(jī)將不能運(yùn)行，以確保 PLC 程序出錯(cuò)時(shí)不至于損壞設(shè)備； 2 個(gè)對(duì)射式傳感器作為 Z 軸的限位控制，遮光時(shí)，輸出晶體管為 ON，其信號(hào)對(duì)應(yīng) PLC 的輸入點(diǎn)的 X9（后限位）和 X8（前限位）。 FP∑體積小，功能強(qiáng)大，擁有一個(gè)中型的 PLC 所具有的所有功能。 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的硬件接線圖 及工作原理框圖 如圖 11 所示。 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的工作原理框圖 如圖 12 所示。 PLC 控制單元根據(jù)控制要求向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)出控制命令，同時(shí)向步進(jìn)電機(jī)發(fā)出脈沖信號(hào) ；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器對(duì)控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)進(jìn)行采集、處理，最終將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移，形成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械位移，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行。傳感器將檢測(cè)到信號(hào)反饋給 PLC，從而可以進(jìn)行貨物限位。 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)模型將滾珠絲杠、滑桿和普通絲杠作為主要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)作為 拖動(dòng)部件。其水平移動(dòng)用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，位置檢測(cè)采用了旋轉(zhuǎn)編碼器；垂直移動(dòng)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，由 PLC 發(fā)出控制脈沖和方向控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來(lái)完成；伸叉機(jī)構(gòu)由一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)控制。當(dāng)堆垛機(jī)平臺(tái)移動(dòng)到貨架的指定位置時(shí)，伸叉電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)載貨臺(tái)向前伸出可將貨物取出或送人，當(dāng)取到貨物或貨已送入，則載貨臺(tái)后退至原位 。 2）送入貨品 首先區(qū)分是哪一類物品 ，將貨物送入貨臺(tái)， 并將信號(hào)傳入到PLC 控制系統(tǒng)中，以便 PLC 決定將貨物放到哪一個(gè)貨倉(cāng)中。載貨臺(tái)自動(dòng)回復(fù)初始位置等待下一次命令的到來(lái)。 倉(cāng)庫(kù)分類 整個(gè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)共有 20 個(gè)庫(kù)位，用來(lái)存入 5 類貨物，分別為 A、 B、 C、D、 E 五類，它們對(duì)應(yīng)的倉(cāng)位號(hào)如下所示： A 類物品： 1 號(hào)、 2 號(hào)、 3 號(hào)、 4 號(hào)倉(cāng)位 15 B 類物品： 5 號(hào)、 6 號(hào)、 7 號(hào)、 8 號(hào)倉(cāng)位 C 類物品： 9 號(hào)、 10 號(hào)、 11 號(hào)、 12 號(hào)倉(cāng)位 D 類物品： 13 號(hào)、 14 號(hào)、 15 號(hào)、 16 號(hào) 倉(cāng)位 E 類物品： 17 號(hào)、 18 號(hào)、 19 號(hào)、 20 號(hào)倉(cāng)位 操作控制 （ 1） 操作面板 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的操作面板如圖 14 所示 . 圖 14 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模擬控制面板 （ 2） 控制單元 1） 自動(dòng)控制初始化單元： R130/R901 R500、 XF 2） X 軸、 Y 軸回復(fù)零位單元： X X XB、 Y R500、 R9010 3） 進(jìn)料臺(tái)、出料臺(tái)回復(fù)零位控制： X X X X XB、 XD、 XE、 Y YB、YC、 R500、 R50 R600、 R700、 R800、 R801 4） 系統(tǒng)就緒狀態(tài)控制： R50 R600、 R700、 R60F 5） 倉(cāng)庫(kù)的循環(huán)掃描： T YD、 YE、 YF、 X20～ X2 R20～ R2 R30～ R3R40～ R43 6）物品類別： A 類 (R50)： 1 號(hào) (R20)、 2 號(hào) (R21)、 3 號(hào) (R22)、 4 號(hào) (R23) B 類（ R51）： 5 號(hào) (R30)、 6 號(hào) (R31)、 6 號(hào) (R32)、 7 號(hào) (R33) 16 C 類 (R52)： 9 號(hào) (R40)、 10 號(hào) (R41)、 11 號(hào) (R42)、 12 號(hào) (R43) D 類（ R53）： 13 號(hào) (R27)、 14 號(hào) (R26)、 15 號(hào) (R25)、 16 號(hào) (R24) E 類（ R51）： 17 號(hào) (R37)、 18 號(hào) (R36)、 19 號(hào) (R35)、 20 號(hào) (R34) 7） 送入貨物控制 ： 進(jìn)料臺(tái)控制： X X Y Y R50 R600、 R60F、 R280、 R281 伸叉機(jī)構(gòu)控制： X X Y0、 Y Y Y R600、 R60 R60 R903A 取物控制： X XB、 Y0、 Y R60 R60 R60 R60 R60 R70R70 R903C 倉(cāng)位定位控制： X Y Y R200、 R20 R20 R20 R20 R20R20 R20 R300、 R400、 R60 R60 R60 R70 R70 R903C 貨物送入倉(cāng)庫(kù)： Y0、 Y R200、 R20 R20 R20 R20 R20 R20R20 R300、 R30 R30 R30 R30 R30 R30 R30 R400、 R40R40 R40 R604 返回零點(diǎn)： R500、 R600、 R60 R60 R606 8） 取出貨物控制 ： 平臺(tái)運(yùn)行控制： R700、 R70 R70 R70 R70 R705 取出物品： R200、 R20 R20 R20 R20 R20 R20 R20 R300、R30 R30 R30 R30 R30 R30 R30 R400、 R40 R40 R403 、R702 中轉(zhuǎn)定位控制： Y R70 R70 R70 R903C 出料臺(tái)放物控制： Y0、 R70 R704 出料臺(tái)旋轉(zhuǎn)： XD、 YA、 R705 返回零點(diǎn)： R500、 R700、 R70 R705 4 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù) PLC 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù) 系統(tǒng)的工作流程圖 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的入庫(kù)流程圖 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的入庫(kù)流程圖 如圖 15 所示。 圖 15 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的入庫(kù)流程 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的出庫(kù)流程圖 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的出庫(kù)流程圖 如圖 16 所示。 18 圖 16 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的出庫(kù)流程 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 立體倉(cāng)庫(kù)控制的初始化設(shè)定， X、 Y、 Z 軸復(fù)位 （ 1） 脈沖輸出控制和物品類別控制的控制程序。為了使 PLC 能夠發(fā)出脈沖信號(hào)，首先要選擇具有脈沖輸出功能的 PLC，并且在程序內(nèi)設(shè)定脈沖輸出的規(guī)律。 （ 2） 自動(dòng)控制初始化設(shè)定程序。 （ 3） X 軸、 Y 軸回復(fù)零位控制程序。 X 軸回復(fù)到零位的同時(shí)，如果 Y 軸不在下極限位置 (X7 為 OFF)，那么 F171(SPDH)指令就會(huì)控制 PLC發(fā)出一定規(guī)律的脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng) Y 軸向下運(yùn)動(dòng)，直到達(dá)到下極限位置 (X7 為 ON)，然后向特殊數(shù)據(jù)寄存器 DT90052 中送入十六進(jìn)制數(shù)據(jù) H2021 停止當(dāng)前的脈沖輸出，再送入 H2021 給下一次的脈沖輸出控制做好準(zhǔn)備。 當(dāng) X 軸、 Y 軸均回復(fù)零位后，進(jìn)料臺(tái)和出料臺(tái)就 可以回復(fù)零位。當(dāng) X 軸、 Y 軸、進(jìn)料臺(tái)均回復(fù)零位 (X XXB、 X4 均為 ON)時(shí)，系統(tǒng)回復(fù)零位控制結(jié)束，這個(gè)時(shí)候應(yīng)當(dāng)復(fù)位系統(tǒng)回零標(biāo)志繼電器（ R500），同時(shí)系統(tǒng)繼續(xù)標(biāo)志 (R501)閉合，可以進(jìn)行物品的取出、送入等操作。 （ 5） 統(tǒng)就緒狀態(tài)控制程序。 （ 6） 庫(kù)坐標(biāo)計(jì)算程序。 （ 7） 循環(huán)掃描控制程序。定時(shí)器 (T10)采用自動(dòng)復(fù)位方式定時(shí)，每過(guò) 150ms 重新開始定時(shí)。循環(huán)掃描控制 過(guò)程如圖 17 所示。 當(dāng)中層倉(cāng)位掃描輸出繼電器 (YE)閉合時(shí)，如果第一列倉(cāng)位檢測(cè)輸入繼電器(X20)也閉合，就表示第 5 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)中層倉(cāng)位掃描輸出繼電器 (YE)閉合時(shí)，如果第一列倉(cāng)位檢測(cè)輸入繼電器 (X20)沒有閉合，就表示 5 號(hào)倉(cāng)位上沒有物品存在。 當(dāng)系統(tǒng)回復(fù)零位，每個(gè)倉(cāng)位的狀態(tài)都檢測(cè)完畢，就可以進(jìn)行物品的自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)控制。 系統(tǒng)的送入操作 （ 1） 物體從前一個(gè)單元送到進(jìn)料臺(tái)。 1 12 1 1 1 20 1 1 1 16 上層 (YF) 中層 (YE) 底層 (YD) 100～ 130ms 50～ 80ms 0～ 30ms 21 （ 2） 進(jìn)料臺(tái)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。如果此時(shí) X 軸、 Y軸均在零位 (R501 為 ON)，同時(shí)系統(tǒng)沒有進(jìn)行任何送入或取出操作 (R60F 為 ON)，那么進(jìn)料臺(tái)順時(shí)針旋 轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器將會(huì)閉合 (Y2 為 ON)，進(jìn)料臺(tái)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)物品送入物品標(biāo)志繼電器 (R600)閉合，表示物品將要送入倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，準(zhǔn)備啟動(dòng)物品送入系統(tǒng)主控程序 (MC1)。 如果系統(tǒng)送入標(biāo)志繼電器閉合 (R600 為 ON)，那么 PLC 首先檢測(cè)每一類物品是否已經(jīng)放滿。以 A類物品為例：如果 A類物品沒有放滿 (R50為 OFF)，有需要存入 A 類物品 (R250 為 ON)，那么首先去檢測(cè) 1 號(hào)倉(cāng)位有沒有物品。以此類推，物品就會(huì)被送入對(duì)應(yīng)類別號(hào)碼最小的倉(cāng)位中進(jìn)行存放。 這是送入物品主控程序 (MC1)的 一部分。 中轉(zhuǎn)定位過(guò)程： X 軸向右運(yùn)行 (Y9 為 ON)到中轉(zhuǎn)位置， Y 軸向上運(yùn)行到離中轉(zhuǎn)位置稍低一點(diǎn)的位置，（為了避免伸叉機(jī)構(gòu)碰到貨物）。在 X 軸 向右運(yùn)行的過(guò)程中， X 軸的直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)通過(guò)剛性連接的光電編碼旋轉(zhuǎn)，光電編碼器發(fā)出來(lái)的脈沖送入 PLC 的高速計(jì)數(shù)器。到達(dá)中轉(zhuǎn)位置后，中轉(zhuǎn)位置定位標(biāo)志復(fù)位 （ R601） ， 22 設(shè)立伸叉機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)并從進(jìn)料臺(tái)上取出物品控制標(biāo)志 （ R602） 。 首先伸叉機(jī)構(gòu)向后伸出，到達(dá)一定位置后伸叉機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動(dòng)， Y 軸向上運(yùn)動(dòng)一段距離將貨物托起，然后伸叉機(jī) 構(gòu)回復(fù)零位，將貨物從進(jìn)料臺(tái)上取出（在調(diào)用平臺(tái)向后再向前運(yùn)行控制子程序前，必須將 Y 軸需要運(yùn)動(dòng)的距離（ DT700）送入脈沖輸出控制指令表的脈沖控制目標(biāo)值寄存器（ DT508）內(nèi)）。伸叉機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行后，Y 軸由 F171（ SPDH）脈沖輸出控制指令控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，使伸叉機(jī)構(gòu)向上運(yùn)行，抬起物品。伸叉機(jī)構(gòu)回到零位后 (XB 為 ON)，設(shè)立下階一段倉(cāng)位標(biāo)志 (R603)，為物品送入對(duì)應(yīng)倉(cāng)位作準(zhǔn)備。 貨物從進(jìn)料臺(tái)取走以后，如果伸叉機(jī)構(gòu)已經(jīng)回到零位，那么倉(cāng)位定為標(biāo)志(R603)就會(huì)有效，首先復(fù)位中轉(zhuǎn)位置 (R602)，然后進(jìn)料臺(tái)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)繼電器(Y6)閉合，直到進(jìn)料臺(tái)回復(fù)到零位 (X4 為 ON),為下一次接受前面單元送來(lái)的貨物做準(zhǔn)備。 （ 7） 貨物送入對(duì)應(yīng)倉(cāng)位。 對(duì)應(yīng)于前面的倉(cāng)位，貨物要送入倉(cāng)庫(kù)時(shí)，首先是伸叉機(jī)構(gòu)向前伸出 (Y0 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，直到回復(fù)零位，完成放下貨物的動(dòng)作。 （ 8）返回零點(diǎn)。此后，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)在系統(tǒng)回零標(biāo)志繼電器 (R500)的控制下，重新開始回復(fù)零位，為下一代物品的送入或取出做好準(zhǔn)備工作。 取出物品時(shí)，可以是給定物品的類別，由系統(tǒng)自動(dòng)選擇倉(cāng)位取出物品，也可以是直接選定倉(cāng)位號(hào)碼，然后從倉(cāng)位中取出物品。 直接選定倉(cāng)位號(hào)碼取出物品是利用觸摸屏輸入欲取出物品的倉(cāng)位號(hào)碼，通過(guò)F90 解碼指令，將選定的倉(cāng)位號(hào)碼算出來(lái)。 為了順利從倉(cāng)庫(kù)中取出貨物，首先要使伸叉機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到比倉(cāng)位低一定距離的高度，然后伸叉機(jī)構(gòu)才能順利地進(jìn)入倉(cāng)位。 如果從 1～ 12 號(hào)倉(cāng)位中取出物品，伸叉機(jī)構(gòu)應(yīng)該先向右運(yùn) 行，達(dá)到一定位置后 Y 軸向上運(yùn)動(dòng)托起物品，伸叉機(jī)構(gòu)再向前運(yùn)行；如果從 13～ 20 號(hào)倉(cāng)位中取出物品，伸叉機(jī)構(gòu)應(yīng)該先向前運(yùn)行，達(dá)到一定位置后 Y 軸向上運(yùn)動(dòng)托起物品，伸叉機(jī)構(gòu)再向后運(yùn)行。 從對(duì)應(yīng)的倉(cāng)位中取出物品后，中轉(zhuǎn)定位標(biāo)志繼電器 (R703)閉合，首次清除所有的倉(cāng)位選定信號(hào)，然后 X 軸向右運(yùn)行 (Y9 為 ON)到出料臺(tái)中轉(zhuǎn)位置， Y 軸向上運(yùn)行到比出料臺(tái)中轉(zhuǎn)位置稍高一點(diǎn) (K800)的位置。如果 Y 軸也完成動(dòng)作 （特殊內(nèi)部繼電器 R903C 為 OFF） ，表示物品已經(jīng) 24 到達(dá)出料臺(tái)中轉(zhuǎn)位置。 （ 5） 將物品放置到出料臺(tái)上。將物品放置到出 料臺(tái)上后，出料結(jié)束標(biāo)志繼電器復(fù)位 (R705)。 將物品放置到出料臺(tái)上并且 Z 軸回復(fù)到零位 (R705 為 ON)后，出料臺(tái)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)繼電器 （ YA） 閉合，出料臺(tái)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，直到限位開關(guān) (XD)閉合。 此后，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)在系統(tǒng)回零標(biāo)志繼電器 (R500)的控制下重新開始回復(fù)零位，為下一個(gè)物品的送入或取出做準(zhǔn)備。 三年的大學(xué)生活在悄然中接近尾聲，借此機(jī)會(huì) 感謝三年來(lái)給我?guī)椭乃欣蠋熀屯瑢W(xué)，因?yàn)橛辛四銈兾业拇髮W(xué)生活變的格外豐富多彩，我們的校園生活即將畫上句號(hào)，心中充滿不舍和眷戀。從剛開始迷茫的狀態(tài)到論文慢慢成形，這也讓我了解到只有不斷經(jīng)歷考驗(yàn)、挫折才能更接近 目標(biāo)，也 體會(huì)到要做好一個(gè)完整的事情，需要有 系統(tǒng)的思維