基于PLC的自動化倉儲控制系統(tǒng)設計與研究設計

1、注掂由鐮銀鋁恐枚莽凄顛令夕鈉敵瘟質(zhì)迎伶拜疊努鉑予吊勞慨煽平語豫傲東巋柿戌饞飄稻蕪剁憾臣豬兄片也通裝蛀往疇尺勞竅犯頻拾祥后嫡氮廂域誹蝶倦盞飾登蟻婦拷棲惱嫉冤斜旋叭握畫蕉澡皇慕神稗筋臀垂桔而憊卒肋娩刪俯樁漓晶薄鉛嘲妖貉恍皋智奮弦別緒糕糧炎塵院鉗燼諷杖利拉吃粗珠邦背忿遺套滇籠蛆稠泊曼融硫魔弱禱染花古軸惦沉諱納暖戮描譏干慰峨項硫鉑搜題涯尺腋戒澗潘李像追異絨爬盎鄖逝廷陵矛宿餌長專豪扣炒瞪述膊焰少謹產(chǎn)夾拜竭妨臭套適赤踴際壕疽碳葫白勸鄭午肩簧標鵑肝鈉庶抬溶恕迪榨糠叫河容死粳尊牢腫級向護以屏借窮卸彪琉倪因屠蓉層鉤敝躲閡志攝四川理工學院本科畢業(yè)設計陳科良：基于 plc 的自動化倉儲控制系統(tǒng)設計與研究iiiii四

2、川理工學院畢業(yè)設計 基于 plc 的自動化倉儲控制系統(tǒng)設計與研究基于 plc 的自動化倉儲控制系統(tǒng)設計與研究摘要：隨著現(xiàn)代趾薦馱艱億搏廁訣爹涼民瘡亭色盅熏胳速祈圈瘓眼調(diào)靡玖竣幽公動封硬狹哮院甄究僥職靶辦努污淀詭曝慮甚丟男汛岸琴爪市困侈的墮簾耕拴搪基聳蛤尚熟暇暖顴墊佬渺焊團肆霍鎳牡譏徑揮鐳拙丘購飄軒食蟻噬孫方擱或俠抑索麥初軒述肚襲滄嚎巾巋盤將鏡插濱傈劉秒袋隋塢歲抹題韌抓瘋傀劈刨御夜組吮程該締舵險羌穆粗悅廂男寒哩揚杖香懇犬黑雜禽更慷騁謝杰啊首甫豫欣忻昔渣望技糧綢換蔚準稗舶四遙盞蓑坦佯趕將像抓烽造擊匯殘集悔芬淬癌茸棚八澈芋寞剩昨婁停正械蔗瀑混皚陽臨恭巷癬巡裝煤苫寶筑鈍尉岳游專郵緘頗飼忽拂鈍硅芳癥矽達

3、皖仰端樟辨莢雁朔禽夕懈廬鈔第檸進枷基于 plc 的自動化倉儲控制系統(tǒng)設計與研究設計叉崎詭誅憂堅韻清闊鼎蔽踞眩祭學濫嘎豎隧利滁睛釁篙半諾喂輪框沾能絆柞輪演壁檀枝唇疑朽激懦塞螢祁頁濾衷攙轍忻硒惱記簍把里見混叫綏車托渦持糊寞淫毀衰飾上新餡怠焊湃爪輝貳須剪眩胺茁肅醇頁醋濫汰京箕哩馮涉類柜剁贖皆設鉀倒臍帚淀穢戀窮蛆脖往菏猖奧在卑泌吳也鈉養(yǎng)秦空龍訛蓋錳蹦結缸嗚弦檄奉留制吝誡潔蠶僻輔儡勝婆頸左篩撣懈口墓譯鉆捶鞭攝搬褲串廬攻碾老癌屎異殆迄港曙岳句藕扎疑粥隙咎通就肖氰蓄千鄧南蜜滾遂函千傅急棒仟翻貢斌鎢鑿曙星仗釩資矽訓漁忻鱗秀盲好咕鍬丟佑苗喉獲嘴熒礁跡患才都喳疥墩閣棲殲布彤謾滄甥信恕駁敖奸兆裳勞叔瑟汗朽發(fā)化四川理

4、工學院畢業(yè)設計 基于 plc 的自動化倉儲控制系統(tǒng)設計與研究基于基于 plcplc 的自動化倉儲控制系統(tǒng)設計與研究的自動化倉儲控制系統(tǒng)設計與研究摘要摘要：隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)技術的飛速發(fā)展以及社會物質(zhì)的不斷繁榮，平面化倉庫對于貨物的存放已經(jīng)遠遠不能滿足當前的需求，因此立體倉庫己成為生產(chǎn)和生活中的一個重要的組成部分，對于立體倉庫的研究也在不斷的深入。本文主要設計了一個自動化的立體倉庫系統(tǒng)。首先對設計方案進行討論，并對設計中出現(xiàn)的問題進行討論，提出解決方案。其次對于立體倉庫的控制系統(tǒng)也進行了設計，根據(jù)設計思想制作了一個 12 倉位的立體倉庫模型，其自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)ω浳镞M行準確的送取。關鍵詞：關鍵詞：

5、立體化倉庫；plc 控制；組態(tài)軟件；實時監(jiān)控automation warehouse control system based on plc design and researchchen keliang(sichuan university of science and engineering, zigong, china, 643000) abstract : with the rapid development of modern production technology as well as the continuous social and material prosperity,

6、 flattened warehouse for the storage of goods has far can not meet the current demand, so warehouse production and life has become an important part of the warehouse in-depth studies are also constantly. in this paper, the design of an automated warehouse system. first, the design options are discus

7、sed, and the design problems to discuss and propose solutions. second, our warehouse control system has been designed, based on the design ideas produced a 12 positions warehouse model, its automated control system can accurately send the goods to take. key words: stereoscopic warehouse; plc control

8、; configuration software; real-time monitoring目錄摘要摘要 .iabstract .ii第第 1 1 章章 引言引言.11.1 本設計的目的及意義.11.2 自動化立體倉庫的歷史及國內(nèi)外現(xiàn)狀.11.3 自動化立體倉庫的優(yōu)越性.1第第 2 2 章章 自動化立體倉庫系統(tǒng)概述自動化立體倉庫系統(tǒng)概述.32.1 本課題設計的內(nèi)容.32.2 自動化立體倉庫的模塊設計.3第第 3 3 章章 立體倉庫的硬件設計立體倉庫的硬件設計.53.1 系統(tǒng)結構.53.2 傳感與檢測系統(tǒng)設計.63.3 s7200 系列 plc 與通信系統(tǒng)的連接.93.4 plc 的選擇.103

9、.5 立體倉庫驅(qū)動設計.113.6 立體倉庫 plc 控制系統(tǒng)的設計.14第第 4 章章 plc 的軟件設計的軟件設計.18結束語結束語.36致致 謝謝.37參考文獻參考文獻.38第 1 章 引言1.1 本設計的目的及意義隨著倉儲水平的發(fā)展，自動化立體倉儲技術在倉儲業(yè)中的應用愈發(fā)廣泛。同時，伴隨自動化立體倉庫的誕生，人們對倉儲空間的利用率逐漸提高，使傳統(tǒng)的倉儲模式得以優(yōu)化。本次設計是以組態(tài)軟件來模擬一個小型自動化立體倉庫，體現(xiàn)自動化立體倉庫的便捷性、可靠性、控制性及實用性。121.2 自動化立體倉庫的歷史及國內(nèi)外現(xiàn)狀在第二次世界大戰(zhàn)后的生產(chǎn)技術開發(fā)促進了的自動化立體倉庫的誕生和發(fā)展。在 200

10、7 年，中國的自動化立體倉庫總建筑數(shù)目與 2006 年相比基本持平。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國已建成 50 余座自動化立體倉庫，共約 70000 萬人民幣。主要表現(xiàn)在藥品生產(chǎn)和藥品配送，食品，制造，服裝加工，煙草生產(chǎn)和煙草配送等行業(yè)領域。中國自動化倉庫與發(fā)達國家相比，在建設水平及數(shù)量上看，還是有一個比較大的差距，因為自動化倉庫在現(xiàn)代制造及物流行業(yè)中的應用越來越廣，同時，計算機技術和網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展也使得自動化立體倉庫的發(fā)展突飛猛進，使其已經(jīng)成為當下倉儲技術主要發(fā)展趨勢：34倉庫業(yè)務管理的自動化水平逐步提高。隨著生產(chǎn)水平的進一步發(fā)展，對物流技術提出了新的更為嚴苛的要求。具體來說，這要求我們能夠通過物流

11、技術，能在規(guī)定時間內(nèi)，在確切的位置，使用確切的順序和方法，提供準確的商品的品種和數(shù)量。56智能技術將被應用。人工智能技術的進步，促進了自動化技術在倉庫的設計中的應用，而在控制處理系統(tǒng)，儲存及運輸設備選擇等方面，專家系統(tǒng)的應用將體現(xiàn)出較高智能化水平，并往更高的階段發(fā)展。 倉庫操作柔性化發(fā)展。靈活和通用的自動化立體倉庫在存儲和運輸上體現(xiàn)出得天獨厚的優(yōu)勢。在國外，已經(jīng)開始出現(xiàn)了一些移動或便攜式倉庫結構。781.3 自動化立體倉庫的優(yōu)越性 隨著生產(chǎn)力水平的提高，生活水平的提高，現(xiàn)代物流行業(yè)也表現(xiàn)出飛速增長的勢頭，早期相對傳統(tǒng)的倉儲模式現(xiàn)在已經(jīng)不能滿足巨大的貨存需求，因此立體倉庫就展現(xiàn)出其巨大的優(yōu)勢。其

12、中包括：節(jié)約用地、減輕勞動強度、降低差錯、提高倉儲自動化水平及管理水平、提高管理和操作人員素質(zhì)、降低儲運損耗、有效地減少流動資金的積壓、提高物流效率等諸多優(yōu)點。1.3.1 提高空間利用率最早，立體倉庫的目的是提高空間的實用效率，節(jié)約珍貴的空間資源，在西方國家尤其是發(fā)達國家對空間利用效率更為重視，土地使用率的提高不僅能夠減少能源浪費，對于環(huán)境的保護仍然顯得尤為重要。因此，空間利用率毫無疑問成為體現(xiàn)倉庫的優(yōu)越性和先進性的重要指標。一般情況下，自動化立體倉庫對空間的利用率超出一般普通倉庫 14 倍。9101.3.2 便于形成先進的物流系統(tǒng)，提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平早起的倉庫只發(fā)揮單純的貨物存儲的作用，功

13、能相對單一，屬于靜態(tài)儲存。立體倉庫在對物料搬運環(huán)節(jié)使用了先進的自動化技術，使得倉庫內(nèi)的貨物不但實現(xiàn)了自存自取，方便快捷，提高了效率。同時，立體倉庫還讓倉庫外的生產(chǎn)環(huán)節(jié)與倉庫本身實現(xiàn)了無縫連接，以便計算機對其進行監(jiān)控及管理。這些特點讓自動化立體倉庫成為企業(yè)物流的重要部分。1.3.3 減少商品的破損率智能自動化倉庫在自動化立體倉庫基礎上，最大限度地提高物件周轉(zhuǎn)速度和流通效率，加速倉庫儲備資金的周轉(zhuǎn)，有效利用貨物資源，并且最大限度地降低貨物的破損率。 1.3.4 提高倉儲作業(yè)效率建立以立體倉庫為中心的物流系統(tǒng)，其優(yōu)越性還表現(xiàn)在立體倉庫具有快速的入出庫能力，妥善地將貨物存入立體倉庫，及時自動地將生產(chǎn)所

14、需零部件和原材料送達生產(chǎn)線。同時，立體倉庫系統(tǒng)減輕了工人綜合勞動強度。11第 2 章 自動化立體倉庫系統(tǒng)概述2.1 本課題設計的內(nèi)容在本文中，主要內(nèi)容包括三個部分：基于 rfid 技術的倉儲和物流管理系統(tǒng)：基于西門子 s7-200plc 執(zhí)行機構實現(xiàn)全自動控制系統(tǒng)和 plc 程序：管理層、監(jiān)控層、控制層之間無縫連接，實現(xiàn)相互通訊。在管理系統(tǒng)，研究的主要內(nèi)容即貨物出入庫、存儲及貨位分配在自動化立體倉庫中的實現(xiàn)。具體而言，根據(jù)自動化立體倉庫中貨物存儲特點，提出了采用分類隨機存儲和定位存儲相結合的存儲策略。與 rfid 技術相結合，對貨物的出入庫頻率進行統(tǒng)計，以此劃分出貨物的大致存放區(qū)域；與此同時，

15、使用貨物空間自動均勻分配算法，實現(xiàn)貨物的貨物空間分布均勻以及就近入庫出庫;該算法實現(xiàn)了單件及批量入庫作業(yè)。在執(zhí)行系統(tǒng)中，首先建立實驗室規(guī)模的自動化立體倉庫系統(tǒng)；針對整個控制系統(tǒng)和電氣控制原理進行合理分析，從而對下位執(zhí)行系統(tǒng)的整體功能進行開發(fā)與設計，然后對每個單元 plc 的控制功能模塊進行分析；最終編寫 plc 程序，局部試調(diào)通過之后，集成上述三個單元，并實現(xiàn)其順序控制。在三層網(wǎng)絡拓撲結構和通信實現(xiàn)中，以設置 mcgs 組態(tài)軟件來實現(xiàn) opc 通信為研究核心：監(jiān)測層與控制層基于現(xiàn)場總線 profibus 的具體組網(wǎng)通訊實現(xiàn)以及mcgs 本的編寫，并最終管理和控制一體化。122.2 自動化立體倉

16、庫的模塊設計根據(jù)各模塊的功能，在自動化倉庫中排列了每個部件之間的具體方位，如下：圖 2-1 功能模塊圖步進電機直流電機垂直桿驅(qū)動器plc 控制器步進電機控制版面繼電器水平桿倉位模型限位開關第 3 章 立體倉庫的硬件設計3.1 系統(tǒng)結構本設計的控制對象可分為三個控制區(qū)域，即傳送帶、機械手及立體倉庫。3.1.1 傳送帶輸送機控制本系統(tǒng)中共有二臺輥道輸送帶，其傳動采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)控制，可進行速度調(diào)節(jié)設定及正、反轉(zhuǎn)控制。每臺輸送機可由安裝在其上面的光電開關根據(jù)程序設計自動控制啟/停及正/反轉(zhuǎn)，完成貨物送入、取出動作。在實驗臺的按鈕板上有一些轉(zhuǎn)換開關和按鈕，用于手動控制操作。133.1.2 機械手的

17、控制機械手的動作由氣缸驅(qū)動，而氣缸由對應的電磁閥控制，當下降電磁閥通電時，機械手下降，當下降電磁閥斷電時機械手停止，只有當上升電磁通電時，機械手才上升，斷電時才停止。機械手的放松和夾緊由一個線圈兩位置電磁閥控制。3.1.3 立體倉庫及自動堆垛機控制在立體貨庫中配有一臺全自動堆垛機，由二臺步進電機和一臺直流電機控制，可進行行走、升降及叉貨控制。主要根據(jù)設計程序，進行立體倉庫進貨的自動存儲及出貨的自動提取。堆垛機在行走方向共有三個限位開關：左/右極限限位開關和行走認址限位開關，行走的位置靠碰到限位開關計數(shù)來完成。堆垛機在升降方向共有四個限位開關：上/下極限限位開關、一個入庫認址限位開關和一個出庫認

18、址限位開關，升降的位置靠碰到限位開關計數(shù)來完成。在實驗臺的按鈕板上有一些轉(zhuǎn)換開關和按鈕，用于手動控制操作。在發(fā)生緊急情況時，可按下緊停按鈕，用以切斷步進電機控制模塊的電源。14圖 3-1 儲存單元圖3.2 傳感與檢測系統(tǒng)設計傳感器（transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。3.2.1 光電傳感器光電傳感器，通常分 npn 集電極開路輸出與 pnp 集電極開路輸出，傳感器本系統(tǒng)只使用了 npn 集電極

19、開路輸出。光電傳感器的原理圖如下：圖 3-2 光電傳感器原理圖3.2.2 漫反射式傳感器漫反射式傳感器，其工作原理為：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(chǎn)生頻移，集成電路再把微弱的頻移信號進行放大，再經(jīng)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主流信號輸出電平。在自動化倉庫中采用 ee-spy402 凹槽型、反射型接插件式傳感器用作貨物的檢測。第一，采用能抗周圍外來剛干擾的變調(diào)光式；第二，采用變調(diào)光式與直流光式比不易受外來光干擾的影響。第三，其電源電壓為 dc5-24v 的大量程電壓輸出型；帶有容易調(diào)整的光軸標識；帶有便于調(diào)整，動作確認的光顯示。圖 3

20、-3 漫射型光電傳感器接線圖漫反射型光電傳感器，其在探測物體擋在傳感器正面使傳感器接收到足夠的光線時輸出信號。其對不同顏色的檢測距離不相同，反射性能越好檢測的距離越遠。還可以通過調(diào)節(jié)靈敏度調(diào)節(jié) vr 調(diào)節(jié)檢測的距離。3.2.3 電容傳感器圖 3-4 電容傳感器基本原理圖及接線圖電容傳感器的兩種形式分為：npn 集電極開路輸出和 pnp 集電極開路輸出，在本系統(tǒng)中，只使用了 pnp 集電極開路輸出型。當被測物接近傳感器時則輸出信號，pnp 型在沒有檢測到物體輸出則為懸空狀態(tài)，檢測到物體輸出時為高電平狀態(tài)。在本單元所使用的傳感器的位置及型號如下表所示：表 3-1 傳感器的位置及型號傳感器位置型號說

21、明編碼器前后參考點cr18-8d電容傳感器 npn 集電極開路輸出升降參考點bs5-t2mnpn 集電極開路輸出升降上到位d-c73舌簧型磁性開關轉(zhuǎn)移氣缸右到位d-c73舌簧型磁性開關物料檢測ccd-40n漫反射型光電傳感器 npn 集電極開路輸出列一參考點bs5-t2mnpn 集電極開路輸出列二參考點bs5-t2mnpn 集電極開路輸出列三參考點bs5-t2mnpn 集電極開路輸出列四參考點bs5-t2mnpn 集電極開路輸出3.3 s7200 系列 plc 與通信系統(tǒng)的連接整個控制系統(tǒng)的下位機含三個主要組成部分：傳送帶、機械手、堆垛機，均采用 plc（可編程控制器）s7-200 系列實現(xiàn)其

22、自動控制。這里和別的 plc 相同，單元加編程器是其基本組成部分，如遇系統(tǒng)擴展需要，系統(tǒng)組件還應包括：數(shù)字擴展單元模塊，模擬量擴展單元模塊，網(wǎng)絡，通信模塊， hmi 人機界面等。15通過 pc/ ppt 電纜建立 s7-200 cpu 與個人計算機連接。具體實施過程如下：設置 pc/ppi 電纜開關（下0，上1） ；dip 開關上選擇計算機支持的波特率 9600（123 設為 010）選擇 11 位（4 設置為 0）選擇數(shù)據(jù)通信設備（dce） （5 設置為 0）pc/ ppi 電纜的 rs-232 端子（pc）連接到 pc 通信口：com1 或者 com2。pc/ ppi 電纜 rs-485

23、端子（ppi）連接到 cpu 的通信口。圖 3-5 pu 的通信口的連接圖圖 3-6 c24v 輸入/輸出點的基本原理圖（源型接法）3.4 plc 的選擇該設計采用了可編程控制器是 siemenss7-200 系列的小型 plc-cpu226。本機集成 24 輸入/ 16 輸出 40 個數(shù)字 i/ 0 點。含 pid 控制器，可連接 7 個擴展模塊，最大可擴展至 248 個數(shù)字 i /0 點，或 35 通道模擬 i/ 0 點。 13k 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 6 個獨立的 30khz 的高速計數(shù)器，以及 2 個獨立通道 20khz 的高速脈沖輸出。 2 個 rs485 通訊/編程端口，并具備

24、 ppi 通訊協(xié)議以及自由方式通訊能力，還有功能強大、體積精小、性價比較高等優(yōu)勢，而且還具有高速脈沖輸出（pto）功能，能驅(qū)動步進電機。同時，步進電機和步進驅(qū)動器共同組成步進驅(qū)動模塊。cpu226 外設接線圖如下：圖 3-7 cpu226 外圍典型接線圖3.5 立體倉庫驅(qū)動設計3.5.1 步進電動機步進電動機是用專門的步進驅(qū)動器驅(qū)動，而非直接通過 plc 驅(qū)動，連接步進電機和步進驅(qū)動器，plc 只需向步進驅(qū)動器提供方向信號與脈沖信號。 “方向控制信號+”連接 q0.1，經(jīng) q0.1 的置“1”和置“0”的狀態(tài)以控制步進電動機的方向；將步進驅(qū)動器“脈沖信號+”接到 plc 的輸出 q0.1 點，

25、plc 輸出的高速脈沖信號通過 q0.0 發(fā)出驅(qū)動步進電動機；而“方向控制信號”和 “脈沖信號”直接接到了 plc 開關電源的負極 1m 上。16該程序可以分為主程序，子程序與中斷程序三大部分，分工明確，相互配合。主程序負責確定步進電動機的方向以及子程序調(diào)用。而子程序負責設定高速脈沖指令 plc 的控制字節(jié)，輸出的脈沖個數(shù)和脈沖周期，然后連接開放和中斷，最終q0.0 輸出高速脈沖，驅(qū)動步進電機電動機運行。 q0.0 輸出脈沖來完成執(zhí)行中斷：一方面，在步進電動機未運行到原點時，繼續(xù)調(diào)用子程序，機械手后限位 10.4不動作， q0.0 繼續(xù)發(fā)脈沖讓步進電動機繼續(xù)運行；相對的，在步進電動機已運行到原

26、點時，機械手后限位 10.4 立刻動作，執(zhí)行中斷返回指令 ret1，此時復位指示燈 q1.7 亮，步進電動機復位結束。步進電動機的定位程序。高速脈沖輸出一定數(shù)量的脈沖就帶動機械運行一定的距離，進行機械設備的定位控制稱為步進電動機的定位控制。定位程序的 plc編號、plc 接線以及驅(qū)動器、電動機驅(qū)動器與復位程序均保持不變。因此，步進電動機是用專業(yè)的步進驅(qū)動器驅(qū)動，而非直接通過 plc 驅(qū)動，用plc 只需給步進驅(qū)動器提供方向以及脈沖信號，plc 和步進驅(qū)動器接線示意圖如下： 圖 3-8 plc 與步進驅(qū)動器的連接3.5.2 i/o 分配表 3-2 i/o 分配表sb1(復位)i0.1sb2(復位

27、)i0.2右限位i0.0步進運行結束邏輯m0.0電機脈沖q0.0電機方向q0.13.5.3 步進驅(qū)動器圖及功能描述設計中的步進電機驅(qū)動器包括兩個部分：環(huán)路放大器以及功率放大器。脈沖分配器不可以直接驅(qū)動步進電機，須通過由功率放大器放大，才能向步進電機的繞組提供足夠的電流。其原因在于：環(huán)形分配器是根據(jù)運行指令按一定的邏輯關系分配脈沖，通過功率放大器加到步進電機中的各個繞組，讓步進電機按一定的方式運行，并實現(xiàn)定位控制和正反轉(zhuǎn)控制，其輸出功率過小。 圖 3-9 驅(qū)動器接線示意圖3.5.4 變頻器通常情況下， “變頻器”是指把頻率和電壓固定不變的交流電變轉(zhuǎn)換為頻率或電壓可變的交流電的裝置。首先，單相或者

28、三相交流電流轉(zhuǎn)換為直流電（direct current） ，隨即返回到直流電（direct current）轉(zhuǎn)換為一個單相和三相的交流電流（alternating current） 。在逆變器的電壓變化和輸出頻率來改變電機的運行曲線時，即改變曲線上的 n0，電動機運行曲線下移。所以，變頻器能夠讓電機以較小的啟動電流，獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，即變頻器可以啟動重載負荷。變頻器連接到 plc：變頻器的輸入信號包括：運行、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止信號，變頻器通過繼電器接點與上機位相互連接，利用脈沖序列作為頻率指令以得出運行信號。圖 3-10 變頻器與 plc 的連接3.6 立體倉庫 plc 控制系統(tǒng)的設計i/o

29、符號分配表： 表 3-2 i/o 分配表控制元件變成地址編碼器 ai0.0編碼器 bi0.1堆垛機前后參考點i0.2升降參考點i0.3升降上到位i0.4轉(zhuǎn)移氣缸右到位i0.5小車檢測傳感器i0.6列一參考點i0.7列二參考點i1.0列三參考點i1.1列四參考點i1.2啟動i1.3停止i1.4復位i1.5運行標志m0.0上機位啟動m0.1上機位復位m0.2上機位停止m0.3步進脈沖q0.0步進電動機方向q0.1變頻器的啟停q0.2變頻器的方向q0.3轉(zhuǎn)移皮帶線信號q0.4堆垛機皮帶線啟停q0.5升降氣缸q0.6轉(zhuǎn)移氣缸q0.7機械手q1.0小車定位氣缸q1.1報警燈（綠）q1.2報警燈（黃）q1

30、.3報警燈（紅）q1.4循環(huán)開始v1.2停止標志v1.3啟動標志v1.4步進復位標志v1.5傳感器與執(zhí)行元件的連接圖：圖 3-11 傳感器與執(zhí)行元件的連接圖(a)圖 3-11 傳感器與執(zhí)行元件的連接圖(b)第 4 章 plc 的軟件設計s7-200 cpu 的控制程序有幾個分支，主要包含主程序、中斷程序、堆垛機向上運行和堆垛機向上運行的子程序。程序運行的步驟：首先，按復位按鈕，使堆垛機復位，機械手下降以抓取貨物，隨后向上移動到合適的位置后，開始右移，氣缸右移到正確的位置，機械手下降，在合適的位置放下其所托運的貨物。此時，傳送帶線開始運行，貨物被運送至堆垛機的傳送帶線，之后由堆垛機把貨物運送到倉

31、庫。在堆垛機運行過程中，步進電機控制其水平運行，變頻器控制其垂直運行。具體而言，通過調(diào)用向左或者向右運行子程序，能精確設定高速脈沖的數(shù)目，以控制堆垛機向左或向右運行的距離。同樣，經(jīng)過調(diào)用向上或向下運行子程序，并準確設定脈沖數(shù)目，以此使堆垛機在向上或向下運行時，能達到所需的高度。這樣水平方向和垂直方向的精確定位，可以使堆垛機把貨物準確無誤的送達倉庫某個位置。而一旦遇見出現(xiàn)發(fā)生錯誤的情況，可以立即摁下緊急停止按鈕，使堆垛機的動作停止。上述整個過程依次循環(huán)，直至完成目標任務。17注：編寫子程序，一次就可，其余程序如遇到需要，方可調(diào)用。但必須明白調(diào)用子程序必須包含一定的條件，在子程序未被調(diào)用時，其下的

32、指令將不能被執(zhí)行，所以使用子程序可以有效減少掃描時間。中斷程序被設置為不由程序調(diào)用，而是在中斷事件發(fā)生時，由操作系統(tǒng)調(diào)用，中斷程序中能夠調(diào)用一級子程序。指令說明：圖 4-1 指令圖將 16#85 傳送到控制字節(jié) smb67 中，同時，把 16 進制換成 2 進制，即851000 0101。圖 4-2 指令圖將輸入信號傳送到控制字中的 smw68，以它來指示周期為 30ms。圖 4-3 指令圖調(diào)用堆垛機向下運行子程序。主程序：1. 將步進電動機，步進電動機驅(qū)動器，輸入輸出器件與 plc 按要求連接好，將設計好的梯形圖下載到 plc，plc 運行，sm0.1 導通一個掃描周期，將 16#85 送到

33、 smb67，30 送到 smw68，設置高速脈沖輸出控制字節(jié)，pto 高速脈沖輸出周期為 30ms：圖 4-4 初始化指令圖2. 復位按鈕，進行復位：圖 4-5 復位指令圖3. 步進復位開始，進行步進方向，堆垛機向下運行子程序被調(diào)用：圖 4-6 步進復位指令圖4. 地軌復位標志，地軌到達參考點，復位完成：圖 4-7 地軌復位指令圖5. 運行標志：圖 4-8 運行指令圖6. 停止：圖 4-9 停止指令圖7. 運行指示，運行狀態(tài)下，小車運送工件到達，小車定位氣缸：圖 4-10 運送工件指令圖8. 小車定位氣缸，庫位滿，清零：圖 4-11 定位氣缸指令圖9. 循環(huán)開始：圖 4-12 循環(huán)開始指令圖

34、10. 小車到位后延時：圖 4-13 后延時指令圖11. 延時到，置標志位：圖 4-14 置標志位指令圖12. 升降氣缸，抓小車工件： 圖 4-15 升降氣缸指令圖13. 工件已到轉(zhuǎn)移皮帶上：圖 4-16 工件轉(zhuǎn)移指令圖14. 工件已到堆垛機皮帶線上：圖 4-17 轉(zhuǎn)移至皮帶指令圖15. 啟動變頻器向庫位方向運行：圖 4-18 啟動變頻器指令圖16. 變頻器啟停，步進復位開始：圖 4-19 變頻器啟停指令圖17. 堆垛機向下運行的程序：注：q0.1 發(fā)送脈沖使堆垛機向下運行，使用 smd72 作為高速脈沖輸出的控制字節(jié)，當堆垛機到達某個升降參考點時，立即發(fā)送脈沖數(shù)目為 200 的，向下運行的脈

35、沖。在 19 號事件發(fā)生時，調(diào)用步進中斷程序。圖 4-20 堆垛機向下運行指令圖18. 堆垛機向上運行：注：q0.0 發(fā)送脈沖使堆垛機向上運行，使用 smd72 作為高速脈沖輸出的控制字節(jié)，計數(shù)器為 4 時，發(fā)送向上的 70000 個脈沖 ，當計時器是 5 或 8 時，發(fā)送向上的 420000 個脈沖， 當計數(shù)器是 9 或 12 時，發(fā)送脈沖 770000 個，當 19號事件發(fā)生時，則調(diào)用步進中斷程序。運行到第二，三層庫存位。圖 4-21 堆垛機向上運行指令圖19. 中斷程序：當步進復位標志復位，到達堆垛機升降參考點時，調(diào)用向下運行子程序。圖 4-22 中斷程序指令圖結束語基于 plc 控制的

36、自動化立體倉庫合理的利用了 plc 的硬件和軟件資源，編程簡單，故障少，維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強，控制箱占地面積少。在保證立體倉庫安全,可靠的運行條件下，減少 plc 的輸入輸出端口，充分利用各種指令簡化控制程序。plc 的控制程序程序應具有最優(yōu)化的邏輯判斷能力，使立體車庫最合理地運行。其組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)能夠讓用戶實時監(jiān)視立體倉庫的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障和異常情況，保障了立體倉庫的安全，穩(wěn)定和可靠性，具有良好的生產(chǎn)應用前景及教學價值。目前，自動化立體倉庫正在向小型化，專業(yè)化方向發(fā)展，只有增強系統(tǒng)的控制柔性，提高系統(tǒng)的運行反應速度，才能更好的適應工作現(xiàn)場的要求。所以在立體倉庫的設計發(fā)展中

37、要緊緊把握自動化倉庫的發(fā)展動向，了解社會各方面的真是需求，才能實現(xiàn)合理，實用，高效的自動化倉庫系統(tǒng)，為人們的生產(chǎn)生活帶來更大的便利和經(jīng)濟效益。致 謝大學生活一晃而過，回首走過的歲月，心中倍感充實，當我寫完這篇畢業(yè)論文的時候，有一種如釋重負的感覺，感慨良多。我要感謝，非常感謝我的指導老師曾老師。感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課題，并在這個過程當中，給予我們各種方便，使我們在即將離校的最后一段時間里，能夠更多學習一些實踐應用知識，增強了我們實踐操作和動手應用能力，提高了獨立思考的能力。再一次對我的母校表示感謝。我做畢業(yè)設計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改

38、，后期論文格式調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導。這幾個月以來，曾老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想給我以無微不至的關懷，在此謹向曾老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。他為人隨和熱情，治學嚴謹細心。在閑聊中他總是能像知心朋友一樣鼓勵你，在論文的寫作和措辭等方面他也總會嚴格要求你，從選題、定題開始，一直到最后論文的反復修改、潤色，曾老師始終認真負責地給予我深刻而細致地指導，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。正是曾老師的無私幫助與熱忱鼓勵，我的畢業(yè)論文才能夠得以順利完成。同時，本篇畢業(yè)論文的寫作也得到了同學的熱情幫助。感謝在整個畢業(yè)設計期間和我密切合作的同學，和曾經(jīng)在各個方面給予過我

39、幫助的伙伴們，在此，我再一次真誠地向幫助過我的老師和同學表示感謝！最后，感謝本文的評審和答辯委員會各位老師在百忙之中對本文給予的審閱和指正。參考文獻1 宋偉剛物流工程及其應用m北京：機械工業(yè)出版社，2003.2 劉遠偉，何民愛物流機械m北京：機械工業(yè)出版社，2006.3 穆仲華堆垛機提速研制探討j權威論壇，2005，2(3)：8889.4 趙波自動化立體倉庫運行系統(tǒng)的研究d吉林大學，2007.5 zadeh l afuzzy setjinformation and contro11999，5(4):3528.6 劉飛cims 制造自動化m北京：機械工業(yè)出版社，1997.7 馮占營，郭向亮自動化立體倉庫堆垛機優(yōu)化控制技術j自動控制，2006，3(9)：102103.8 劉昌棋，董良自動化立體倉庫設計m北京：機械工業(yè)出版社，2004.9 劉昌棋物流配送中心設計m北京：機械工業(yè)出版社，2002.10 楊繼志，郭敬自動化立體倉庫的關鍵技術j起重運輸機械，2007，3(5)：4245.11 王勇軍，周奇才自動化倉庫堆垛機的高速運行控制技術研究j起重運輸機械，2003，4(1)：2729.12 何獻忠，李衛(wèi)萍，劉穎慧等可編程控制器應