立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院PLC課程設(shè)計PLC課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：自動化立體倉儲系統(tǒng)設(shè)計班 級：機械111姓 名：XXX 學(xué) 號：XXX指導(dǎo)教師：偉大的王凡老師萬歲！基于PLC的自動化立體倉儲系統(tǒng)設(shè)計摘要：隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，智能倉庫必然會在各行各業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。智能倉庫系統(tǒng)是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的一個重要組成部分，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。目前，它已經(jīng)成為企業(yè)生產(chǎn)和管理信息化的標(biāo)志之一。該系統(tǒng)采用PLC控制，通過PLC輸出的脈沖信號來控制步進(jìn)電機的運行，兩者之間通過步進(jìn)電機驅(qū)動器連接，此外還用到一些傳感器，如微動開關(guān)和反射式傳感器。 此次設(shè)計的效果可以改變參數(shù)輸入，通過模擬生產(chǎn)情況及波動

2、對系統(tǒng)造成的沖擊，從而避免了在理想化狀態(tài)下系統(tǒng)設(shè)計所無法預(yù)料的各種因素，對系統(tǒng)的堵塞有著形象和直觀的解決方案。 總之，智能倉庫因其較小的占地面較佳空間利用率，應(yīng)用正逐漸普及。為滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)和流通的需要，就必須采取以計算機控制主要手段的智能倉庫。關(guān)鍵詞：智能倉庫；PLC；MCGS3目錄前言1第1章 智能倉庫21.1智能倉庫的概述21.2 智能倉庫的的優(yōu)點及分類2第2章 系統(tǒng)控制方案的確定52.1智能倉庫系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟52.2 智能倉庫的系統(tǒng)控制方案62.3 智能倉庫技術(shù)參數(shù)的確定7第3章 硬件設(shè)計83.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計83.2 PLC的選型83.3 PLC輸入輸出I/O的分配11第4

3、章 智能倉庫系統(tǒng)控制軟件設(shè)計124.1 PLC梯形圖概述124.2 系統(tǒng)流程圖134.3梯形圖的設(shè)計13第5章 系統(tǒng)調(diào)試205.1梯形圖程序的下載205.2程序運行20第6章 MCGS組態(tài)軟件設(shè)計立體倉庫監(jiān)控.216.1 基于MCGS仿真實現(xiàn)的意義.216.2 MCGS實現(xiàn)立體倉庫工程畫面.216.3 MCGS實時數(shù)據(jù)庫的讀寫實現(xiàn).256.4 MCGS與PLC設(shè)備的通信.236.5監(jiān)視畫面的設(shè)定與動畫的連接.256.6編制控制流程.28課設(shè)總結(jié)30參考文獻(xiàn)31附錄32前言可編程控制器（簡稱PLC或PC）是一種新型的具有極高可靠性的通用工業(yè)自動化控制裝置。它具有控制能力強、可靠性高、配置靈活、編

4、程簡單、使用方便、易于擴展等優(yōu)點。目前，可編程控制器成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱（可編程控制器、機器人、計算機輔助設(shè)計與制造）的首位。其應(yīng)用的深度和廣度成為衡量一個國家工業(yè)自動化程度高低的標(biāo)志。應(yīng)用PLC成為世界的潮流，PLC將在我國得到更全面的推廣應(yīng)用。 隨著企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和深化，使得倉庫成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個重要且不可缺少的環(huán)節(jié)。智能倉庫正以它最小的占地面積和最佳的空間利用率，逐步替代面積利用率極低且陳舊落后的平面?zhèn)}庫，這種替代促使倉儲物流業(yè)的水平提高。為滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)與流通的需要，就必須采用的計算機控制技術(shù)為主要手段組成的智能倉

5、庫。智能倉庫為現(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)。也是CIMS的集成環(huán)節(jié)之一，在FMS和FAS中占有非常重要的地位 第1章 智能倉庫1.1 智能倉庫的概述智能倉庫簡稱高架倉庫，一般是指采用幾層、十幾層乃至幾十層的貨架來儲存單元貨物，并用相同的搬運設(shè)備進(jìn)行貨物入、出庫作業(yè)的倉庫。由于這類倉庫能充分利用空間儲存貨物，故常形象地將其稱為“智能倉庫”。根據(jù)國際自動化倉庫會議的定義，所謂智能倉庫就是采用高層貨架存放貨物，以巷道堆垛起重機為主，結(jié)合入庫出庫周邊設(shè)備來進(jìn)行作業(yè)的一種倉庫。它把計算機與信息管理和設(shè)備控制集成起來，按照控制指令自動完成貨物的存取作業(yè)，并對庫存貨物進(jìn)行管理。顯

6、而易見它是物流系統(tǒng)的核心之一，并在自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中占據(jù)了非常重要的地位。20世紀(jì)80年代到90年代，智能倉庫產(chǎn)品的設(shè)計與制造有了很大的發(fā)展，全國有幾十家科研單位和生產(chǎn)單位在進(jìn)行智能倉庫的開發(fā)、設(shè)計、制造。近年來，倉儲物流行業(yè)的學(xué)術(shù)組織定期在國內(nèi)交流學(xué)術(shù)經(jīng)驗，針對目前我國智能倉庫的設(shè)計制造水平，參照國外標(biāo)準(zhǔn)制定了一系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，使智能倉庫的設(shè)計制造進(jìn)入了規(guī)范化發(fā)展階段不同的智能倉庫，高度、貨架形式、通道寬度都和現(xiàn)代化倉庫是不同的，倉庫內(nèi)設(shè)備的配置應(yīng)與倉庫的類型相適應(yīng)。 1.2 智能倉庫的的優(yōu)點及分類1.2.1 智能倉庫的優(yōu)點智能倉庫的優(yōu)越性是多方面的，主要在以下幾個方面。 1.提高空間利用

7、率 早期智能倉庫構(gòu)想的基本出發(fā)點是提高空間利用率，充分節(jié)約有限且昂貴的場地，在西方有些發(fā)達(dá)國家提高空間利用率的觀點已有更廣泛、深刻的含義，節(jié)約土地已與節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等更多方面聯(lián)系起來。有些甚至把空間利用率作為考核倉庫系統(tǒng)合理性和先進(jìn)性的重要指標(biāo)。倉庫空間利用率與其規(guī)劃緊密相連，一般來說，智能倉庫的空間利用率為普通倉庫的25倍。 2.先進(jìn)的物流系統(tǒng)提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平 傳統(tǒng)的倉庫只是貨物的儲存場所，保存貨物是其唯一的功能，屬于靜態(tài)儲存。智能倉庫采用先進(jìn)的自動化物料搬運設(shè)備，不僅能使貨物在倉庫內(nèi)按需要自動存取，而且還可以與倉庫以外的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機地連接，并通過計算機管理系統(tǒng)和自動化物料搬運設(shè)

8、備使倉庫成為企業(yè)物流中的重要環(huán)節(jié)。企業(yè)外購件和自制件進(jìn)入智能倉庫短時儲存是整個生產(chǎn)的一個環(huán)節(jié)，是為了在指定的時間自動輸出到下一道工序進(jìn)行生產(chǎn)，從而形成自動化的物流系統(tǒng)環(huán)節(jié)，屬于動態(tài)儲存，是當(dāng)今智能倉庫發(fā)展的明顯技術(shù)趨勢。以上所述的物流系統(tǒng)又是整個企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)(從訂貨、設(shè)計和規(guī)劃、計劃編制和生產(chǎn)安排、制造、裝配、試驗以及發(fā)運等)的一個子系統(tǒng)，建立物流系統(tǒng)與企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)間的實時連接是目前智能倉庫發(fā)展的另一個明顯技術(shù)趨勢。 3.加快貨物存取，減輕勞動強度，提高生產(chǎn)效率 建立以智能倉庫為中心的物流系統(tǒng)，其優(yōu)越性還表現(xiàn)在智能倉庫具有快速的入出庫能力，妥善地將貨物存入智能倉庫，及時自動地將生產(chǎn)所需

9、零部件和原材料送達(dá)生產(chǎn)線。同時，智能倉庫系統(tǒng)減輕了工人綜合勞動強度。 4.減少庫存資金積壓 通過對一些大型企業(yè)的調(diào)查，我們了解到由于歷史原因造成管理手段落后，物資管理零散，使生產(chǎn)管理和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的緊密聯(lián)系難以到位。為了達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)能力和滿足生產(chǎn)要求，就必須準(zhǔn)備充足的原材料和零部件，這樣，庫存積壓就成為較大的問題。如何降低庫存資金積壓和充分滿足生產(chǎn)需要，已經(jīng)成為大型企業(yè)面對的大問題。智能倉庫系統(tǒng)是解決這一問題的最有效手段之一。 5.現(xiàn)代化企業(yè)的標(biāo)志 現(xiàn)代化企業(yè)采用的是集約化大規(guī)模生產(chǎn)模式，這就要求生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)緊密相連，成為一個有機整體，要求生產(chǎn)管理科學(xué)實用，做到?jīng)Q策科學(xué)化。建立智能倉庫系統(tǒng)是

10、其有力的措施之一。由于采用計算機管理和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)宏觀快速地掌握各種物資信息，且使工程技術(shù)人員、生產(chǎn)管理人員和生產(chǎn)技術(shù)人員及時了解庫存信息，以便合理安排生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率。國際互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)更為企業(yè)取得與外界在線連接，突破信息瓶頸，開闊視野及外引內(nèi)聯(lián)提供了廣闊的空間和堅實強大的技術(shù)支持。 以上所述的物流系統(tǒng)又是整個企業(yè)生產(chǎn)管理大系統(tǒng)（從訂貨、必要的設(shè)計和規(guī)劃、計劃編制和生產(chǎn)安排、制造、裝配、試驗、發(fā)運等）的一個子系統(tǒng)，建立物流系統(tǒng)與企業(yè)大系統(tǒng)間的實時連接，是目前自動化高架倉庫發(fā)展的另一個明顯的技術(shù)趨勢。 現(xiàn)代化企業(yè)對管理提出了更高的要求， “管理出

11、效益”的思維方式已成為大多數(shù)的現(xiàn)代企業(yè)管理者的共識。1.2.2 智能倉庫的分類1.按照智能倉庫的高度分類 （1）低層智能倉庫。低層智能倉庫高度在5米以下，主要是在原來老倉庫的基礎(chǔ)上進(jìn)行改建的，是提高原有倉庫技術(shù)水平的手段。 (2)中層智能倉庫。中層智能倉庫的高度在515米之間，由于中層智能倉庫對建筑以及倉儲機械設(shè)備的要求不高，造價合理，是目前應(yīng)用最多的一種倉庫。 (3)高層智能倉庫。高層智能倉庫的高度在15米以上，由于對建筑以及倉儲機械設(shè)備的要求太高，安裝難度大，應(yīng)用較少。 2.按照貨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類 (1)貨格式智能倉庫。貨格式智能倉庫是應(yīng)用較普遍的智能倉庫，它的特點是每一層貨架都由同一尺寸的

12、貨格組成，貨格開口面向貨架之間的通道，堆垛機械在貨架之間的通道內(nèi)行駛，以完成貨物的存取。 (2)貫通式智能倉庫。它又稱為流動式貨架倉庫，這種倉庫的貨架之間沒有間隔，不設(shè)通道，貨架組合成一個整體。貨架縱向貫通，貫通的通道具有一定的坡度，在每一層貨架底部安裝滑道、錕道等裝置，使貨物在自重的作用下，沿著滑道或錕道從高處向低處運動。 (3)自動化柜式智能倉庫。自動化柜式智能倉庫是小型的可以移動的封閉智能倉庫，有柜外殼、控制裝置、操作盤、儲物箱和傳動裝置組成，主要特點是封閉性強、小型化和智能化、有很強的保密性。 (4)條形貨架智能倉庫。是專門用于存放條形和筒形貨物的智能倉庫第2章 系統(tǒng)控制方案的確定2.

13、1智能倉庫系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟智能倉庫系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的主要步驟，如圖1所示：確定課題研究課題內(nèi)容 確定方案查找資料根據(jù)控制要求確定硬件配置設(shè)計原理圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計根據(jù)控制要求編寫程序調(diào)試程序記錄運行結(jié)果并分析總 結(jié)圖1 智能倉庫控制系統(tǒng)結(jié)設(shè)計步驟在深入了解和分析智能倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中主要考慮到以下幾點：1、深入了解和分析智能倉庫的工藝條件和控制要求。2、確定I/O設(shè)備，根據(jù)智能倉庫控制系統(tǒng)的功能要求確定系統(tǒng)所需要的用戶輸入、輸出設(shè)備。3、根據(jù)I/O口的點數(shù)選擇合適的PLC類型。4、分配I/O點以及PLC的輸入輸出點，編制輸入輸出分配表及輸入輸出端子的接線圖。5、設(shè)計智能倉庫控制系統(tǒng)的梯形圖

14、程序，根據(jù)工作要求設(shè)計出完整的梯形圖程序，這是整個智能倉庫系統(tǒng)設(shè)計的核心工作。6、將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測試，查找錯誤，是系統(tǒng)程序更加完善。7、智能倉庫整體調(diào)試，在PLC軟硬件設(shè)施和現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的練級調(diào)試，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題可以逐一排除，直到調(diào)試成功。2.2 智能倉庫的系統(tǒng)控制方案該智能倉庫有九個倉庫位、有物品出入口與輸出口位，個倉位能自檢，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示：圖2 智能倉庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本課題設(shè)計的智能倉庫具有一下的功能：1、堆垛機要有三個自由度，即前進(jìn)、后退；上、下；左、右；2、堆垛機的運動由步進(jìn)電機驅(qū)動；3堆垛機前進(jìn)（后退）運動和上（下）運動可以同時進(jìn)行；4、堆垛機前

15、進(jìn)、后退和上、下運動時必須有超限位保護(hù)；5、每個倉位必須有檢測裝置（微動開關(guān)），當(dāng)操作有誤時會發(fā)出錯誤報警信號；6、當(dāng)按完倉位號后，沒按入或取前，可以按取消鍵進(jìn)行取消該操作；7、整個電氣控制系統(tǒng)必須設(shè)置急停按鈕，以防止發(fā)生意外情況。2.3 智能倉庫技術(shù)參數(shù)的確定智能倉庫的具體參數(shù)如表1所示：表1 智能倉庫技術(shù)參數(shù)出入貨柜臺最重物品20Kg每個倉位的高度4.5CM倉位的上下距離0.5CM倉位的平行距0.5CM倉位的體積4PLC電源24V DC堆垛機電源220V AC，50Hz7江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院PLC課程設(shè)計第3章 硬件設(shè)計3.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計本設(shè)計是運用PLC控制系統(tǒng)來控制智能倉庫

16、的運動的方式。能快速的對輸入信號做出反應(yīng)控制智能倉庫，便于檢修。3.2 PLC的選型 3.2.1 PLC概述1、PLC概述PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和運算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。不同型號的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理，16位（也有32位的）為一個模擬量。大型PLC使用另外一個C

17、PU來完成模擬量的運算。把計算結(jié)果送給PLC的控制器。通用PLC應(yīng)用于專用設(shè)備時可以認(rèn)為它就是一個嵌入式控制器，但PLC相對一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。2、PLC的特點（1）可靠性高，適用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境原因：PLC在軟件和硬件上采取了提高可靠性的一些措施：硬件措施：屏蔽、濾波、電源調(diào)整與保護(hù)、聯(lián)鎖、模塊化結(jié)構(gòu)、環(huán)境檢測與診斷電路；軟件措施：自診斷程序、故障檢測、信息保護(hù)與恢復(fù)（2）編程簡單，使用方便（3）控制程序可變，具有很好的柔性（4）直接帶負(fù)載能力強（5）接口簡單、維護(hù)

18、方便（6）功能完善、便于實現(xiàn)機電一體化（7）通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)趨于標(biāo)準(zhǔn)化，便于實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)控制3.2.2 PLC的選型在PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用的要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需要的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備的特性等，最后選擇有較高性價比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。1、輸入輸出I/O點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算適應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，在增加10%20%的擴展。最終換

19、需要根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進(jìn)行圓整。根據(jù)估算該智能倉庫的I/O口的點數(shù)為輸入40點，輸出21點。2、存儲器容量的估算存儲器容量是PLC本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此程序容量在設(shè)計階段還是未知的，須在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定的估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料上給出了不同的公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位一個字），

20、另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此該課題的PLC內(nèi)存容量選擇應(yīng)為能存儲5000條梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。3、控制功能的選擇該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。根據(jù)該課題設(shè)計的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇：（1）控制功能PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需要的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。（2）編程功能離線編程方式：PLC和編程器共用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完

21、成編成后編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可以降低系統(tǒng)的成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機上，下一掃描周期主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。（3）診斷功能PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分為內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息

22、交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護(hù)人員的技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。4、PLC機型的選擇（1）PLC的類型FX2系列可編程控制器主機分為16、24、32、64、80/128點六檔，還有各種輸入和輸出擴展單元，這樣在增加I/O點數(shù)時不必改變機型，可以通過擴展模塊實現(xiàn)，降低了經(jīng)濟投入。該智能倉庫的控制系統(tǒng)有輸入信號40個，輸出信號21個。其中，外部輸入元件包括：檢測元件、按鈕、取、送、急停、限位開關(guān)、超限位保護(hù)等等;輸出有三個步進(jìn)電機的正反向、動作指示、錯誤顯示等等。按照上述配置，所選I/O點應(yīng)不得低于61點，結(jié)合實際情況，所選I/O點為80點。（2）經(jīng)

23、濟性考慮選擇PLC時，應(yīng)考慮性價比。考慮經(jīng)濟性的同時應(yīng)考慮其可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，來進(jìn)行比較和兼顧，最終選出比較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點書對價格有直接的影響。當(dāng)點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量相應(yīng)增加，因此點數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應(yīng)充分考慮，以便使整個控制系統(tǒng)有較合理的性價比。該智能倉庫屬于小型控制系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟性的考慮選擇整體型PLC。3.3 PLC輸入輸出I/O的分配根據(jù)該智能倉庫PLC輸入輸出的控制要求，可以得出PLC輸入輸出I/O的分配，如表2所示： 表2 I/O口分配表輸入輸出水平限位裝置垂直限位裝置（以一列為

24、例)堆垛機水平行走電機控制第一列X1第一層位置1X11左行Y1第二列X2位置2X12右行Y2第三列X3第二層位置1X13貨叉驅(qū)動電機控制原位限點X4位置2X14上升Y3其他第三層位置1X15下降Y4啟動X0位置2X16伸出Y5停止X10貨叉限位縮回Y6復(fù)位X20伸出X5存/取貨切換X30縮回X6下降回原位X7注：因FX2N沒有X30，所有程序中用X22代替。11 第4章 智能倉庫系統(tǒng)控制軟件設(shè)計4.1 PLC梯形圖概述梯形圖是使用的最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電氣控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)邏輯控制。梯形圖被稱

25、為電路或程序梯形圖的設(shè)計稱為編程。PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器），每一軟繼電器與PLC存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應(yīng)。該存儲單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點接通，常閉觸電斷開，稱這種狀態(tài)的軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲單元為“0”狀態(tài)，對應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”成為編程元件。開關(guān)量 按電壓水平分為：220VAC、110VAC、24

26、VDC，按隔離方式分為：有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量 按其精度可分為12bit、14bit、16bit等；按信號類型可以分為電流型（420mA，020mA）、電壓型（010V，05V，-1010V）等。除了上述通用I/O口外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時，為了借用繼電氣電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)之間有一個左正右負(fù)的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動。右母線可以不畫出。根據(jù)梯形圖中各個觸點的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈相對應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、

27、從上到下的順序進(jìn)行的。解算的結(jié)果馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時外部輸入觸電的狀態(tài)來進(jìn)行的。PLC與電氣回路的接口是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反應(yīng)輸入信號的狀態(tài)，輸出點反應(yīng)輸出鎖存器的狀態(tài)。輸入模塊將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。4.2 系統(tǒng)流程圖根據(jù)系統(tǒng)工作過程分析可以得出，該控制系統(tǒng)的流程圖如圖3所示：圖3 系統(tǒng)流程圖4.3梯形圖的設(shè)計PLC硬件電路連接完畢后，控制功

28、能的完成還要依靠軟件程序的運行，兩者缺一不可。該智能倉庫的梯形圖程序分析如下：4.3.1 初始化主控指令該段程序主要是用來選擇存貨取貨，如下梯形圖所示：4.3.2位置檢測指令當(dāng)M4接通開始對各個動作進(jìn)行檢測判斷，以便確定正確的位置來完成貨物的存取，如圖所示。此時前面主控程序之間的輸出開始起作用，其它的動作執(zhí)行和其相似，具體情況詳見梯形圖：19第5章 系統(tǒng)調(diào)試5.1梯形圖程序的下載1、要將GX Developer8.0中編制好的程序下載到PLC,必須先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)置。先將PLC與計算機的串口互連，然后可以進(jìn)入【傳輸設(shè)置】對話框，進(jìn)行FX2n PLC設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)設(shè)定，可以進(jìn)行PLC和計算機

29、的串口通信方式的設(shè)定，可以進(jìn)行其他網(wǎng)絡(luò)電的設(shè)定，還可以實現(xiàn)通信測試。2、梯形圖寫入PLC單擊【在線】-【PLC寫入】，就可以打開“PLC寫入”對話框，進(jìn)行相關(guān)設(shè)置并執(zhí)行，就可以將GX Developer8.0中已編制好的程序?qū)懭隤LC，如圖：選中要下載到PLC的內(nèi)容，單擊【執(zhí)行】就可以將寫好的梯形圖程序下載到PLC的CPU中。5.2程序運行帶程序全部寫入PLC之后，首先運用PLC的編程軟件進(jìn)行模擬調(diào)試，模擬調(diào)試成功后，接上外部接線進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試。在本課題的調(diào)試過程中，預(yù)先設(shè)計的功能和動作都能正常實現(xiàn)，具有較高的可靠性，維修方便等特點。第6章 MCGS組態(tài)軟件設(shè)計立體倉庫監(jiān)控6.1 基于MCGS仿

30、真實現(xiàn)的意義利用MCGS可視化仿真技術(shù)，可以實現(xiàn)滿足要求的在仿真界面，能提供一個多角度、多層次的觀察仿真過程。計算機上實現(xiàn)工程的模擬測試和仿真，用戶可以根據(jù)需要直接修改各種仿真參數(shù)，從而大大降低了開發(fā)費和難度。同時可以通過組態(tài)仿真使讀者能夠設(shè)計出更加實用的控制系統(tǒng)，從而可以在較短的時間內(nèi)，以較少的代價完成較好的效果。基于MCGS組態(tài)軟件設(shè)計的基本步驟可以概括為以下幾點：查看資料，組織材料。設(shè)計窗口。建立設(shè)備管理和構(gòu)造實時數(shù)據(jù)庫。制作工程動畫和動畫連接。編寫腳本控制流程程序。整體運行、程序調(diào)試。6.2 MCGS實現(xiàn)立體倉庫工程畫面MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)

31、據(jù)庫窗口和運行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行不同的組態(tài)設(shè)計，完成不同的工作，具有不同的特性。組成MCGS公車各要素間的關(guān)系。工程畫面的制作是整個工程制作的主要步驟之一，其主要目的是以實際的控制對象為模板通過繪制和動畫功能的設(shè)置能夠?qū)崟r模擬系統(tǒng)的運行。它是在用戶窗口中完成，由新建窗口組建。立體倉庫畫面制作具體步驟如下：（1）在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0”。 （2）選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”。 （3）將窗口名稱改為：“立體倉庫”；窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。如圖4所示: 圖4 畫面建立 （4）在“用戶窗口”中，選中“立

32、體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)”，點擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設(shè)置為啟動窗口”選項，將該窗口設(shè)置為運行時自動加載的窗口。6.3 MCGS實時數(shù)據(jù)庫的讀寫實現(xiàn)6.3.1 MCGS實時數(shù)據(jù)庫簡介MCGS用數(shù)據(jù)對象來表述系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)，用對象變量代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義的值變量。我們把用數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理的所有數(shù)據(jù)對象的集合稱為實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫是MCGS的核心，是應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，系統(tǒng)各部分均以實時數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)公用區(qū)，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)處理和實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化處理。設(shè)備窗口通過設(shè)備構(gòu)件驅(qū)動外部設(shè)備，將采集的數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫；由用戶窗口組成的圖形對象，與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立連接關(guān)系，以動畫形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化；運

33、行策略通過策略構(gòu)件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和處理。6.3.2 數(shù)據(jù)對象的類型 在MCGS組態(tài)軟件中，數(shù)據(jù)對象有開關(guān)型、數(shù)值型、字符型、事件型、組對象等五種類型。不同類型的數(shù)據(jù)對象，屬性不同，用途也不同。開關(guān)型：記錄開關(guān)信號（0或非0）的數(shù)據(jù)對象稱為開關(guān)型數(shù)據(jù)對象，通常與外部設(shè)備的數(shù)字量輸入輸出通道連接，用來表示某一設(shè)備當(dāng)前所處的狀態(tài)，也用于表示MCGS中某一對象的狀態(tài)，如對應(yīng)于一個圖形對象的可見度狀態(tài)。 數(shù)值型：數(shù)值型數(shù)據(jù)對象除了存放數(shù)值及參與數(shù)值運算外，還提供報警信息，與外部設(shè)備的模擬量輸入輸出通道連接。數(shù)據(jù)對象的數(shù)值范圍是：負(fù)數(shù)是從 -3.402823E38 到 -1.401298E-45，正數(shù)從

34、 1.401298E-45 到3.402823E38。 字符型：字符型數(shù)據(jù)對象是存放文字信息的單元，用于描述外部對象的狀態(tài)特征，其值為多個字符組成的字符串，字符串長度最長可達(dá)64KB。事件型：用來記錄和標(biāo)識某種事件產(chǎn)生或狀態(tài)改變的時間信息。事件型數(shù)據(jù)對象的值是19個字符組成的定長字符串，用來保留當(dāng)前最近一次事件所產(chǎn)生的時刻：“年，月，日，時，分，秒”。組對象：數(shù)據(jù)組對象是MCGS引入的一種特殊類型的數(shù)據(jù)對象，類似于一般編程語言中的數(shù)組和結(jié)構(gòu)體，用于把相關(guān)的多個數(shù)據(jù)對象集合在一起，作為一個整體來定義和處理。6.3.3 立體倉庫控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造MCGS中定義的數(shù)據(jù)對象的作用域是全局的，像通常意

35、義的全局變量一樣，數(shù)據(jù)對象的各個屬性在整個運行過程中都保持有效，系統(tǒng)中的其它部分都能對實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象進(jìn)行操作處理。而數(shù)據(jù)對象是實時數(shù)據(jù)庫的基本單元。構(gòu)造實時數(shù)據(jù)庫的過程，就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。通過對2*3立體倉庫工作要求的分析，要實現(xiàn)對倉庫控制系統(tǒng)的仿真我們需要以下實時數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)對象。如下圖5所示： 圖5 立體倉庫部分實時數(shù)據(jù)庫6.4 MCGS與PLC設(shè)備的通信設(shè)備窗口是MCGS系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)建立系統(tǒng)與外部硬件設(shè)備的連接，使得MCGS能從外部設(shè)備讀取數(shù)據(jù)并控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)，實現(xiàn)對應(yīng)工業(yè)過程的實時監(jiān)控。 MCGS實現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動的基本方法是：在設(shè)備窗口內(nèi)配置不同類型的設(shè)備

36、構(gòu)件，并根據(jù)外部設(shè)備的類型和特征，設(shè)置相關(guān)的屬性，將設(shè)備的操作方法。系統(tǒng)運行過程中，設(shè)備構(gòu)件由設(shè)備窗口統(tǒng)一調(diào)度管理，通過通道連接，向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫提供從外部設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，從實時數(shù)據(jù)庫查詢控制參數(shù)，發(fā)送給系統(tǒng)其它部分，進(jìn)行控制運算和流程調(diào)度，實現(xiàn)對設(shè)備工作狀態(tài)的實時檢測和過程的自動控制。 MCGS設(shè)備驅(qū)動分類方法 MCGS中設(shè)備通信的選擇 雙擊“通用串口父設(shè)備”對其設(shè)備屬性進(jìn)行編輯，其中“最小采集周期”為200ms，“串口端口號”為“0-COM1”，“數(shù)據(jù)校驗方式”為“2-偶校驗”， PLC與MCGS的通道連接 圖6 PLC與MCGS設(shè)備調(diào)試6.5監(jiān)視畫面的設(shè)定與動畫的連接 由圖形對象搭制而成的

37、圖形畫面是靜止不動的，需要對這些圖形對象進(jìn)行動畫設(shè)計，真實地描述外界對象的狀態(tài)變化，達(dá)到過程實時監(jiān)控的目的。 MCGS實現(xiàn)圖形動畫設(shè)計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性。在系統(tǒng)運行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對象的實時采集值驅(qū)動，從而實現(xiàn)了圖形的動畫效果。本立體倉庫的制作的動畫效果部分包括：1）庫位的庫存情況：例如選擇庫位號并雙擊，出現(xiàn)屬性設(shè)置，選擇“顏色動畫連接”中的“填充顏色”則出現(xiàn)如圖所示。在其表達(dá)式的“？”中選擇需要的實時數(shù)據(jù)庫作為表達(dá)式，并使其與庫位號庫位1傳感器建立連接，并添加填充顏色連接。將0對應(yīng)的顏色改為黃色

38、，即指示燈沒指示時的顏色，再次單擊“增加”按鈕，將1對應(yīng)的顏色改為紅色，即指示燈有指示時的顏色。如圖7所示： 圖7 數(shù)據(jù)對象填充顏色設(shè)置 2）按鈕的開關(guān)的設(shè)置：添加數(shù)據(jù)對象“啟動停止”設(shè)置基本屬性，并設(shè)置好操作屬性。本開關(guān)設(shè)置為“按1松0”。特別要注意的是連接已經(jīng)建立好的所需要的數(shù)據(jù)對象。如圖8所示：圖8 構(gòu)件的屬性設(shè)置3）指示燈的顏色變化：以堆垛機左移指示燈為例。雙擊組態(tài)畫面中的堆垛機左移指示燈，選中屬性設(shè)置中的“可見度”，使其與相應(yīng)數(shù)據(jù)對象進(jìn)行連接，在“表達(dá)式非零時”框中選擇對應(yīng)圖符可見，即表達(dá)式=1時，指示燈可見。屬性設(shè)置可見度設(shè)置6.6編制控制流程6.6.1 腳本程序的簡介腳本程序是組

39、態(tài)軟件中的一種內(nèi)置編程語言引擎。當(dāng)某些控制和計算任務(wù)通過常規(guī)組態(tài)方法難以實現(xiàn)時，通過使用腳本語言，能夠增強整個系統(tǒng)的靈活性，解決其常規(guī)組態(tài)方法難以解決的問題。MCGS腳本程序為有效地編制各種特定的流程控制程序和操作處理程序提供了方便的途徑。它被封裝在一個功能構(gòu)件里（稱為腳本程序功能構(gòu)件），在后臺由獨立的線程來運行和處理，能夠避免由于單個腳本程序的錯誤而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓。在MCGS中，腳本語言是一種語法上類似Basic的編程語言。可以應(yīng)用在運行策略中，把整個腳本程序作為一個策略功能塊執(zhí)行，也可以在菜單組態(tài)中作為菜單的一個輔助功能運行，更常見的用法是應(yīng)用在動畫界面的事件中。MCGS引入的事件驅(qū)動

40、機制，與VB或VC中的事件驅(qū)動機制類似，比如：對用戶窗口，有裝載，卸載事件；對窗口中的控件，有鼠標(biāo)單擊事件，鍵盤按鍵事件等等。這些事件發(fā)生時，就會觸發(fā)一個腳本程序，執(zhí)行腳本程序中的操作。6.6.2 立體倉庫腳本程序的編制由于MCGS腳本程序是為了實現(xiàn)某些多分支流程的控制及操作處理，因此包括了幾種最簡單的語句：賦值語句、條件語句、退出語句和注釋語句，同時，為了提供一些高級的循環(huán)和遍歷功能，還提供了循環(huán)語句。所有的腳本程序都可由這五種語句組成，當(dāng)需要在一個程序行中包含多條語句時，各條語句之間須用“：”分開，程序行也可以是沒有任何語句的空行。大多數(shù)情況下，一個程序行只包含一條語句，賦值程序行中根據(jù)需

41、要可在一行上放置多條語句。用比較多的是條件語句。397.心得體會通過這次兩周的設(shè)計實踐，我學(xué)會了plc的基本編程方法，對plc的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質(zhì)。在沒有做實踐設(shè)計以前，我們對知道的撐握都是理論上的，對一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序用到plc中的時候，問題出現(xiàn)了，不是不能運行，就是運行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對plc 的理解得到加強，看到了實踐與理論的差距。通過合作，我們的合作意識得到加強，合作能力得到提高。上大學(xué)后，很多同學(xué)都沒有過深入的交流。在設(shè)計的過程中，我們用了分工與合作的方

42、式，每個人互責(zé)一定的部分，同時在一定的階段共同討論，以解決分工中個人不能解決的問題。在交流中大家積極發(fā)言和提出意見，同時我們還向別的同學(xué)請教。在此過程中，每個人都想自己的方案得到實現(xiàn)，積極向同學(xué)說明自己的想法。能過比較選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表達(dá)能力。雖然本次課程設(shè)計是要求自己獨立完成，但是，彼此還是脫離不了集體的力量，遇到問題和同學(xué)互相討論交流，多和同學(xué)討論。我們在做課程設(shè)計的過程中要不停的討論問題，這樣我們可以盡可能的統(tǒng)一思想，就不會使自己在做的過程中沒有方向，并且也是為了方便最后設(shè)計和在一起。討論不僅是一些思想的問題，還可以深入的討論一些技術(shù)上的問題，這樣可以使自己的處理問

43、題要快一些，少走彎路。多改變自己設(shè)計的方法，在設(shè)計的過程中最好要不停的改善自己解決問題的方法，這樣可以方便自己解決問題。最后，謝謝老師的指導(dǎo)，讓我有更多的動力來學(xué)習(xí)專業(yè)課。8.參考文獻(xiàn)1 郁漢琪.可編程控制器原理及應(yīng)用（第二版），中國電力出版社出版社，2010年3月第2版2 王衛(wèi)兵 宋欣 劉宏洋 謝怡寧 .可編程序控制器原理及應(yīng)用北京：機械工業(yè)出版社，2009.83 董錦鳳 .畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo).西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005.2(高職高專系列規(guī)劃教材)4 賈德勝 .PLC應(yīng)用開發(fā)實用子程序.北京：人民郵電出版社，2006.15 郭艷萍 .電氣控制與PLC技術(shù).北京：北京師范大學(xué)出版社，20

44、07.2（2008.7重?。? 孫政順 曹京生 .PLC技術(shù).北京:高等教育出版社，20057 嚴(yán)盈富 .PLC入門.北京：人民郵電出版社，20059.附錄 指令表0 LD M41 ANDF X0113 LD M54 ANDF X0126 ORB7 OR M128 OR M229 OR M3210 ANI X02211 ANI X00012 ANI X01013 MPS14 ANI X00215 ANI X00316 OUT M1217 MRD18 AND M1119 ANI X00320 OUT M2221 MPP22 AND M1323 OUT M3224 LD M425 ANDF X01

45、327 LD M528 ANDF X01430 ORB31 OR M1432 OR M2433 OR M3434 ANI X02235 ANI X00036 ANI X01037 MPS38 ANI X00239 ANI X00340 OUT M1441 MRD42 AND M1143 ANI X00344 OUT M2445 MPP46 AND M1347 OUT M3448 LD M449 ANDF X01551 LD M552 ANDF X01654 ORB55 OR M1656 OR M2657 OR M3658 ANI X02259 ANI X00060 MPS61 ANI X002

46、62 ANI X00363 OUT M1664 MRD65 AND M1166 ANI X00367 OUT M2668 MPP69 AND M1370 OUT M3671 LDF X01573 OR M174 ANI X02275 ANI X00076 OUT M177 LD X00278 ANDF X01680 OR M281 ANI X02282 ANI X00083 OUT M284 LD Y00385 OR M386 ANI X00587 ANI X00088 ANI X02289 OUT M390 LD X02291 OR M492 ANI X01093 OUT M494 LD X00095 OR M596 ANI X02297 OUT M598 LD X00599 LD M6100 LDI X011101 OR M12102 OR M22103 OR M32104 ANB105 LDI X013106 OR M14107 OR M24108 OR M34109 ANB110 LDI X015111 OR M16112 OR M26113 OR M36114 ANB115 ORB116 ANI X022117 ANI X0001