【正文】 數(shù)運(yùn)算．邏輯運(yùn)算 )、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)．如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙，冶金，食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通 信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 PLC 的應(yīng)用前景 PLC 未來的應(yīng)用前景分為以下幾個(gè)方面： （ 1）人機(jī)界面將更加友好 PLC 制造商通過收購或聯(lián)合軟件企業(yè)或發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)，大大提高了其軟件水平，多數(shù) PLC品牌擁有與之相應(yīng)的開發(fā)平臺和組態(tài)軟件，軟件和硬件的結(jié)合，提高了系統(tǒng)的性能，同時(shí)，為用戶的開發(fā)和維護(hù)降低了成本，使更易形人機(jī)友好的控制系統(tǒng)，目前， PLC+網(wǎng)絡(luò) +IPC+CRT 的模式被廣泛應(yīng)用。由于近來數(shù)據(jù)通訊技術(shù)發(fā)展很快，用戶對開放性要求很強(qiáng)烈，現(xiàn)場總線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展。西門子公司在 Pm 脅 us—DP 及 Pmfibus—FMS 網(wǎng)絡(luò)等。各自發(fā)展自己的標(biāo)準(zhǔn)，兼容 性很差，這給用戶使用帶來不便，并增加了維護(hù)成本。雖然 PLC 開發(fā)上各種工具仍不兼容，但基于這些標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)系統(tǒng)，使用戶在應(yīng)用過程中，可以較方便地適應(yīng)不同品牌的產(chǎn)品。目前，多數(shù) PLC軟件產(chǎn)品和相當(dāng)一部分儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其它設(shè)備具有了 OPC 功能。為了使 PLC 更具開放性和執(zhí)行多任務(wù)，可以在一個(gè) PLC 系統(tǒng)中同時(shí)裝幾個(gè) CPU 模塊，每個(gè) CPU 模塊都執(zhí)行某一種任務(wù)。 （ 4）功能的進(jìn)一步增強(qiáng) 隨著應(yīng)用范圍越來越廣泛， PLC 的網(wǎng)絡(luò)能力，模擬量處理能力，運(yùn)算速度，內(nèi)存，復(fù)雜運(yùn)算能力均大大增強(qiáng)，不再局限于邏輯控制的應(yīng)用，而越來越多地應(yīng)用于過程控制方面。 PLC 在相當(dāng)多的應(yīng)用取代了昂貴的 DCS，從而使原來 PLC(順序控制 )+DCS(過程控制 )的模式變成 PLC+IPC 模式。它將推動(dòng)整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，為再次科技革命的到來奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如何對毛坯零件和成品零件進(jìn)行分類管理和倉儲已成為大家熱點(diǎn)研究的內(nèi)容之一。它是把計(jì)算機(jī)與信息管理和設(shè)備控制集成起來，能按照控制指令要求自動(dòng)完成貨物的存取作業(yè)，并能對庫存的貨物進(jìn)行自動(dòng)管理，達(dá)到倉儲技術(shù)的全面自動(dòng)化。近年來，自動(dòng)化倉庫在我國得到快速發(fā)展，高架立體倉庫的需求越來越大。由于這類倉庫 能充分利用空間存儲貨物，故形象的將其稱為 “立體倉庫 ”。 自動(dòng)化高架立體倉庫技術(shù)的特點(diǎn)： (1)高速化。 (2)準(zhǔn)確化。驅(qū)動(dòng)由傳統(tǒng)的調(diào)速技術(shù)發(fā)展為內(nèi)置嵌入式計(jì)算機(jī)的矢量變頻調(diào)速技術(shù)，從而獲得更佳啟動(dòng)停止曲線罔，減少循環(huán)時(shí)間，獲得更佳啟動(dòng)扭矩。貨位虛實(shí)探測技術(shù)已開始應(yīng)用無線攝像傳輸技術(shù)。 高架立體倉庫的發(fā)展及功能 立體倉庫的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。 60 年代初期，日本開始興建立體倉庫，并且發(fā)展速度越來越快，稱為當(dāng)今世界上擁有 共 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 自動(dòng)化立體倉庫最多的國家之一。到 20xx 年為止，我國自動(dòng)化立體倉庫數(shù)量已超過 200 座。 與傳統(tǒng)的貨物倉庫相比，自動(dòng)化倉庫具有許多突出的功能，主要包括以下四個(gè)大方面：大大提高空間利用率，應(yīng)用先進(jìn)物流系統(tǒng)優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)管理，加快貨物存取，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，減少庫存資金積壓。它通過高層貨架存儲，使得存儲區(qū)大幅度向高空發(fā)展，提高了空間利用率。通過自動(dòng)化存 儲系統(tǒng)，加快了運(yùn)行和處理速度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，減低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。計(jì)算機(jī)控制能夠始終確保無誤的對各種信息進(jìn)行存儲和管理，減少了貨物處理和信息處理過程中的差錯(cuò)。自動(dòng)化倉庫的信息系統(tǒng)可以與企業(yè)的生產(chǎn)信息系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理的自動(dòng)化。 共 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 立體倉庫控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 高架立體倉庫的關(guān)鍵技術(shù) 自動(dòng)化倉庫的自動(dòng)尋址 立體倉庫的自動(dòng)尋址就是尋找存放、提取貨物的位置。在同一巷道內(nèi)的貨位地址由三個(gè)參數(shù)組成：第幾排貨架，第幾層貨格，左側(cè)或者右側(cè)，當(dāng)自動(dòng)化倉庫接受到上級管理機(jī)的存取指令和存取地址后，即向指定貨位的方向運(yùn)行，運(yùn)行中，安裝在堆垛機(jī)（或機(jī)械手）上的傳感器不斷檢測位置信息，計(jì) 算判斷是否到位。這些數(shù)據(jù)被采集處理后，能用來確定產(chǎn)品的生產(chǎn)計(jì)劃，運(yùn)輸路線，路程，庫存，存儲地址，銷售生產(chǎn)，庫存控制，運(yùn)輸文件，單據(jù)和記賬等，貨物信息可以通過聲，光，磁，電子等多種介質(zhì)獲取，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，是在生產(chǎn)的關(guān)鍵部位配備自 動(dòng)識別裝置，將每一處所獲取的信息經(jīng)過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸，并經(jīng)行統(tǒng)一處理，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程中對物料的信息跟蹤。 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是自動(dòng)化倉庫運(yùn)行成功的關(guān)鍵，沒有好的控制，系統(tǒng)運(yùn)行成本就會很高，而效率很低，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)化倉庫內(nèi)使用的各種存取設(shè)備和輸送設(shè)備本身必須配備各種控制裝置。所有這些控制器都不許通過各種控制裝置去實(shí)現(xiàn)。堆垛機(jī)的控制現(xiàn)多采用模塊化控制方式，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)議案為交流電機(jī)，無級調(diào)速。在控制系統(tǒng)中，還應(yīng)采取一系列自檢和連鎖保護(hù)措施，確保在 工作人員操作錯(cuò)誤時(shí)不發(fā)生事故?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)能適應(yīng)多種操作方式需要。它在整個(gè)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各個(gè)部分的運(yùn)行。 計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)是自動(dòng)化倉庫的指揮中心，相當(dāng)于人的大腦，它指揮著倉庫中各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行，它主要完成整個(gè)倉庫的作業(yè)管理和賬目，并負(fù)擔(dān)著與上級系統(tǒng)的通信和企業(yè)信息管理系統(tǒng)部分任務(wù)，自動(dòng)化倉庫的信息管理是基于現(xiàn)代信息管理理論和現(xiàn)代控制理論而創(chuàng)立的一個(gè)分支，對于一個(gè)自動(dòng)化倉庫來說，它可以是獨(dú)立的，但對于一個(gè)企業(yè)，它又是其管理信息系統(tǒng)（ MIS）的一個(gè)子系統(tǒng)。自動(dòng)化倉庫管理系統(tǒng)的主要功能是對倉庫所有入，出庫活動(dòng)進(jìn)行最佳登錄和控制，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以便能使決策者及早發(fā)現(xiàn)問題，采取相應(yīng)的措施，最大限度地降低存量，加快貨物流通，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)和社會效益。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， PLC 技術(shù)越來越多地應(yīng)用到各種實(shí)際生產(chǎn)領(lǐng)域。提高了企業(yè)總體效益。由于利用電力線上網(wǎng)，直接使用現(xiàn)有電力網(wǎng)就可以實(shí)現(xiàn)通信，而不需要另外鋪設(shè)電話線、光電纜等，大大地減少了在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上的投資。電力線是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，它的規(guī)模之大，是其他任何網(wǎng)絡(luò)無法比擬的。 共 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ (3)高速 利用電力線上網(wǎng)能夠提供高速傳輸。更高速率的 PLC 產(chǎn)品正在研制之中。目前還未有效解決電力線信號通過變壓器的技術(shù)，因此，電力線通信設(shè)備都是集中在 220V 線路變壓器的用戶端。 PLC 機(jī)械手 同時(shí)，在自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域中，機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的。采用 PLC 控制，具有可靠性高、改變程序靈活等優(yōu)點(diǎn)，無論是進(jìn)行時(shí)間控制還是行程控制或混合控制，都可通過設(shè)定 PLC 程序來實(shí)現(xiàn)，可以根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序修改程序，使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)。在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，是企業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的重要標(biāo)志之一。氣動(dòng)機(jī)械手基本由氣控機(jī)械手、 XY 軸絲杠組、轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)基座等機(jī)械部分組成。 本課題構(gòu)建的三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)械手安裝在一個(gè)四層高架立體倉庫上，其 X、 Z 軸方向的運(yùn)動(dòng)采用電機(jī)控制， Y 軸和手爪的運(yùn)動(dòng)采用氣動(dòng)控制，用于對毛坯零件的定位、抓取和搬運(yùn)工作。 SL“機(jī)電一體化系統(tǒng) 21xx”特性是模塊化，所應(yīng)用的是集成的組件： SL 硬件模塊、 SL 聯(lián)接模塊和 SL 軟件模塊。 圖 SL 系統(tǒng)一覽表 SL 系統(tǒng)可以通過仿真的教學(xué)過程來演示復(fù)雜的系統(tǒng)，對自動(dòng)化技術(shù) /控制技術(shù) /機(jī)電一體化的教學(xué)極有幫助。 MSM軟件模塊簡介 共 頁 第 16 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 使用機(jī)電一體化系統(tǒng) “SLMSK 2100”中 MSM 軟件模 塊 “SL? MSM21xx”進(jìn)行工作，既可在屏幕上仿真構(gòu)造簡單的部件，也可構(gòu)建復(fù)雜的、 PC 支撐的自動(dòng)化裝置。在模擬時(shí)，也可對在真實(shí)硬件環(huán)境運(yùn)行時(shí)會產(chǎn)生干擾的過程情況進(jìn)行評價(jià)。所有屬于該培訓(xùn)系統(tǒng)的執(zhí)行元件和傳感器均可從庫中進(jìn)行 調(diào)用，以解決自動(dòng)化、控制技術(shù)和機(jī)電一體化的任務(wù)。相對于基本配置 (SL? MSM2100)，其擴(kuò)展配置包括 6 軸關(guān)節(jié)機(jī)器人、 6 軸門式機(jī)器人、 6 軸 Scara機(jī)器人，不同的機(jī)器人手爪、輸送帶、存儲、刀庫、機(jī)床、擴(kuò)展傳感器、信號燈和開關(guān)元件等元件。該軟件的典型特征是使用幾何的準(zhǔn)確 描述和使用原始語言進(jìn)行編程，來結(jié)合工業(yè)機(jī)器人。 圖 MSM2102 工作界面 MSM軟件操作步驟 用 MSM 軟件仿真模擬一項(xiàng)操作任務(wù)時(shí)，一般的操作步驟如下： (1)新建一個(gè)計(jì)劃 打開軟件后，使用界面上下拉菜單 “計(jì)劃 (Z)”下的子項(xiàng) “新建 ...”可新建一個(gè)計(jì)劃。類似地，可使用該菜單子項(xiàng)打開一個(gè)已有的計(jì)劃。計(jì)劃的擴(kuò)展名必須為 “.BCI”(自動(dòng)添加 )。使用視區(qū)窗口可優(yōu)化調(diào)整裝入對象的視圖。使用按鈕 “對象 (O)”可在模擬窗口中展開下拉菜單 “對象 (O)”： 圖 下拉菜單 “對象 (O)” 菜單包括下列子項(xiàng)： ① 接受：從展開的列表中添加對象。 ③ 清除 ...：從計(jì)劃中清除添加的對象。在對象復(fù)制前，必須選擇一個(gè)已存在的對象，以免產(chǎn)生對象垃圾 (即相同的對象多次放置在相同的地方 )。 ⑥ 刪除 ...：從所有軟件中刪除對象，而不是僅從計(jì)劃中刪除！ 使用子項(xiàng) “接受 ”將打開一個(gè)下拉菜單，其包含所有可裝入的對象組。 (3)在對象間建立 信號聯(lián)接 在接受了模擬所需的所有對象后，必須在可編程控制器與執(zhí)行元件和傳感器的輸入和輸出間建立聯(lián)接。打開信號聯(lián)接窗口后，使用回車健或使用菜單 “聯(lián)接 ”下的子項(xiàng) “新建 ...”可新建一個(gè)聯(lián)接。 圖 一個(gè)信號聯(lián)接結(jié)構(gòu)的空 對話框 (4)硬件信號連線的調(diào)試 在完成計(jì)劃的結(jié)構(gòu)和形式，產(chǎn)生信號聯(lián)接列表后，為了檢查連線和硬件結(jié)構(gòu)，以免發(fā)生接錯(cuò)線、硬件移動(dòng)時(shí)碰撞等問題，可不用可編程控制器程序開始模擬調(diào)試。通過直接給輸入、輸出端信號，檢查各硬件之間運(yùn)動(dòng)及連線。 為清晰顯示模擬，建議同時(shí)打開模擬窗口、帶視區(qū)控制的可編程控制器的信號窗口。 (5)產(chǎn)生 可編程控制器程序 在完成了硬件搭建，建立信號和 PLC 的聯(lián)接列表后，可在 PLC 編輯器中編寫 PLC 程序，隨后使用模擬進(jìn)行測試。 PLC 程序必須包含一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊 Ob_1，也可對功能模塊 Fc_1 進(jìn)行調(diào)用。通過模擬運(yùn)行，操作者可以檢查與調(diào)試所編寫的程序，并對各硬件再次進(jìn)行檢查與調(diào)試。該搬運(yùn)系統(tǒng)采用德國西門子 S7 可編程控制器進(jìn)行控制。 系統(tǒng)硬件的選擇和搭建 硬件搭建要求 本課題的具體要求是：搭建一個(gè)能存放 20 個(gè)毛坯零件的高架立體倉庫，一個(gè)能三軸運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，一個(gè)帶 緊停按鈕的操作面板，一個(gè)毛坯零件等組成的毛坯零件搬運(yùn)系統(tǒng)。 圖 毛坯零件搬運(yùn)系統(tǒng) 系統(tǒng)硬件的選擇和搭建 共 頁 第 20 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊