PLC控制自動(dòng)化立體倉庫

1、前言俄惹人隨著企業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，經(jīng)濟(jì)全球化步伐也迅速，我國的工業(yè)也出現(xiàn)了 翻天覆地的變化，一方面高科技的加工工藝越來越得到推廣，加工效率也得到 了大大的提高。與此同時(shí)原有的物流和倉儲(chǔ)系統(tǒng)已不能滿足新形勢(shì)的要求 ,建立 一個(gè)集物流、信息流和資金流于一身的自動(dòng)化物流管理中心 ,從而降低企業(yè)綜合 物流成本 ,提高企業(yè)綜合效益便成為目前亟待解決的問題。自動(dòng)化立體倉庫是指 在不直接進(jìn)行人工處理的情況下 , 自動(dòng)地完成物品倉儲(chǔ)和取出的系統(tǒng) , 它以高 層立體貨架為主體 , 以成套搬運(yùn)設(shè)備為基礎(chǔ) , 是集自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī) 電技術(shù)于一體的高效率、大容量存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。 PLC 作為一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī) ,

2、 具 有模塊化結(jié)構(gòu)、配置靈活、高速的處理速度、精確的數(shù)據(jù)處理能力、多種控制 功能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和優(yōu)越的性價(jià)比等性能 , 是目前廣泛應(yīng)用的控制裝置之一。 自動(dòng) 化立體倉庫的出現(xiàn) , 實(shí)現(xiàn)了倉庫功能從單純保管型向綜合流通型的轉(zhuǎn)變， 而且 自動(dòng)化立體倉庫是現(xiàn)代物流與倉儲(chǔ)系統(tǒng)的重要組成部分，具有貨物存取效率高 和自動(dòng)化程度高、很強(qiáng)的入出庫能力等優(yōu)點(diǎn)。而 PLC 功能強(qiáng)大，可靠性高，抗 干擾能力強(qiáng)，維修方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。完全滿足立體倉庫工作環(huán)境和 控制系統(tǒng)的要求。 但是由于立體倉庫前期投入大，需要專業(yè)人才從事維護(hù)，維持費(fèi)用高， 只有資 本雄厚的企業(yè)才會(huì)重視立體倉庫，成本成為立體倉庫發(fā)展的限制因素，因

3、此如 何降低立體倉庫的成本或者設(shè)計(jì)中小型立體倉庫自然成為重中之重更利于推廣 與普及。本設(shè)計(jì)就是針對(duì)那些中小型企業(yè)而設(shè)計(jì)的采用三菱 FX1N 系列 PLC 作 為核心控制元件的中小型字體倉庫，而且結(jié)構(gòu)可以靈活調(diào)整，既可以是單排或 者雙排貨架的自動(dòng)化立體倉庫， 也可以是自動(dòng)化立體車庫， 可以根據(jù)需求調(diào)整 采用專用鍵盤作為人機(jī)接口部件，具有手動(dòng)和自動(dòng)操作，可根據(jù)用戶需求人機(jī) 之間進(jìn)行信息交換，作控制步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)一個(gè)有三自由度的小車在高強(qiáng)度導(dǎo) 軌上做三維運(yùn)動(dòng)來完成一系列動(dòng)。1 緒論1.1 自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展情況及發(fā)展趨勢(shì)隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，柔性制造系統(tǒng)(FlexibleManufacturin

4、g System) 、 計(jì) 算 機(jī) 集 成 制 造 系 統(tǒng) (Computer Integrated Manufacturing System) 和工廠自動(dòng)化 (Factory Automation) 對(duì)自動(dòng)化倉庫提出更高的要求。 射頻數(shù)據(jù)通信、條形碼技術(shù)、掃描技術(shù)和數(shù)據(jù)采集越來越多地應(yīng)用于倉庫堆垛 機(jī)、自動(dòng)導(dǎo)引車和傳送帶等運(yùn)輸設(shè)備上，移動(dòng)式機(jī)器人也作為柔性物流工具在 柔性生產(chǎn)、倉儲(chǔ)和產(chǎn)品發(fā)送中日益發(fā)揮重要的作用。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的柔性化，靈活 的傳輸設(shè)備是實(shí)現(xiàn)物流和倉儲(chǔ)自動(dòng)化的趨勢(shì)。美國學(xué)者 JAWhite 將自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展分為五個(gè)階段：人 工倉儲(chǔ)階段、機(jī)械化倉儲(chǔ)階段、自動(dòng)化倉儲(chǔ)階段、集成化倉

5、儲(chǔ)階段和智能自動(dòng) 化倉儲(chǔ)階段。目前，智能自動(dòng)化倉儲(chǔ)技術(shù)雖然還處于初級(jí)發(fā)展階段，但它將是 主要的發(fā)展方向。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。50 年代初，美國出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉庫； 50 年代末 60 年代初出現(xiàn)了司機(jī)操作的巷道式堆垛起重機(jī)立體倉庫； 1963 年美國率先在高架 倉庫中采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，建立了第一座計(jì)算機(jī)控制的立體倉庫。此后，自 動(dòng)化立體倉庫在美國和歐洲得到迅速發(fā)展， 并形成了專門的學(xué)科。 60 年代中期， 日本開始興建立體倉庫，并且發(fā)展速度越來越快，成為當(dāng)今世界上擁有自動(dòng)化 立體倉庫最多的國家之一。我國對(duì)立體倉庫及其物料搬運(yùn)設(shè)備的研

6、制開始并不晚， 1963 研制成第 一臺(tái)橋式堆垛起重機(jī)(機(jī)械部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所) ，1973 開始研制我國 第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉庫(高 15 米，機(jī)械部起重所負(fù)責(zé)) ，該庫 1980 年投入運(yùn)行。 到 2003 年為止， 我國自動(dòng)化立體倉庫數(shù)量已超過 200 座。 現(xiàn)在，自動(dòng)化物流技術(shù)和成套設(shè)備的研發(fā)已經(jīng)發(fā)展成了一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)。 目前， 國外自動(dòng)化立體倉庫采用掃描技術(shù)， 提高信息的傳輸速度和準(zhǔn)確性： 采用射頻 數(shù)據(jù)通信技術(shù)，數(shù)據(jù)的采集、處理和交換能夠在搬運(yùn)工具與中央計(jì)算機(jī)之間快 速進(jìn)行，使物品的存取和發(fā)送信息做到快速、實(shí)時(shí)、可靠和準(zhǔn)確。另外，近年 來迅猛發(fā)展的多媒體技術(shù)也在自

7、動(dòng)化立體倉庫中得到越來越廣泛的應(yīng)用，普遍 應(yīng)用于人員培訓(xùn)、操作指導(dǎo)、遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視、異地故障分析和診斷及防火防盜 等方面。但是國內(nèi)的自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)具有一定的局限性，主要以單機(jī)為主， 系統(tǒng)整體的集成能力和集成水平低； 因?yàn)橘Y金不足，許多外圍設(shè)備如 AGV 系統(tǒng)、 碼垛和拆垛等無法應(yīng)用于物流系統(tǒng)，從根本上限制了這些設(shè)備的研制和發(fā)展； 倉儲(chǔ)作業(yè)的計(jì)算機(jī)管理水平較低。因此不論從自動(dòng)化物流系統(tǒng)的設(shè)備品種及技 術(shù)水平，還是在應(yīng)用的廣度和深度上與國際水平都還存在著相當(dāng)大的差距。1.2 自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展趨勢(shì)隨著自動(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)在自動(dòng)化立體倉庫廣泛運(yùn)用， 自動(dòng)化立體 倉庫的發(fā)展將呈現(xiàn)以下趨勢(shì)：(1)

8、倉儲(chǔ)作業(yè)管理自動(dòng)化水平將會(huì)逐步提高。(2) 智能技術(shù)將會(huì)獲得應(yīng)用。(3) 倉庫作業(yè)向柔性化方向發(fā)展。(4) 建設(shè)自動(dòng)化立體倉庫方面更加注重實(shí)用性和安全性1.3 本課題的研究意義及研究目的自動(dòng)化立體倉庫又稱立庫、自動(dòng)存取系統(tǒng) AS/RS(Automatic Storage& Retrieval System) ，是一種用高層立體貨架 (托 盤系統(tǒng))儲(chǔ)存物資，用電子計(jì)算機(jī)控制管理和用自動(dòng)控制堆垛運(yùn)輸車進(jìn)行存取作 業(yè)的倉庫。使用自動(dòng)化立體倉庫可以產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。它通過高層貨 架存儲(chǔ)，使存儲(chǔ)區(qū)大幅度地向高空發(fā)展，提高了空間利用率；自動(dòng)化立體倉庫 采用層積式存放，結(jié)合計(jì)算機(jī)管理，可

9、以很容易實(shí)現(xiàn)先入先出，防止貨物的自 然老化、變質(zhì)和損壞；通過自動(dòng)存取系統(tǒng) (AS/RS), 加快了運(yùn)行和處理速度，提 高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；采用自動(dòng)化技術(shù)后，還能較好地 適應(yīng)黑暗、低溫、污染、有毒和易爆等特殊場(chǎng)合的物品存儲(chǔ)需要；計(jì)算機(jī)控制 能夠始終準(zhǔn)確無誤地對(duì)各種信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，減少了貨物處理和信息處理 過程中的差錯(cuò)；同時(shí)借助于計(jì)算機(jī)管理還能有效地利用倉庫存儲(chǔ)能力，便于清 點(diǎn)和盤庫，合理減少庫存，加快資金周轉(zhuǎn)，節(jié)約流動(dòng)資金，從而提高倉庫的管 理水平。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。同時(shí)，由于使用自動(dòng)化倉庫，促進(jìn)企業(yè)的科學(xué)管理，

10、減少了 浪費(fèi)，保證均衡生產(chǎn)，也提高了操作人員素質(zhì)和管理人員水平。自動(dòng)化物流控制系統(tǒng)具有信息處理、系統(tǒng)控制、系統(tǒng)監(jiān)視、系統(tǒng)管理等多 種功能，集信息流和物流于一體，是現(xiàn)代化企業(yè)物流和信息流管理的重要組成部分自動(dòng)化控制系統(tǒng)在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中起著承上啟下的重要作用， 根據(jù)上位調(diào) 度管理計(jì)算機(jī)下達(dá)作業(yè)任務(wù)，控制系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)設(shè)備的運(yùn)行、停機(jī)、故障、 報(bào)警等各項(xiàng)過程的控制。同時(shí)將作業(yè)完成情況和設(shè)備狀況實(shí)時(shí)上報(bào)上位調(diào)度管 理層，使上位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況、物流位置和物流數(shù)據(jù)的管理與監(jiān)控。 自動(dòng)化控制系統(tǒng)作為自動(dòng)化物流系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，對(duì)于提高物流系 統(tǒng)的物流控制功能和作業(yè)效率，具有關(guān)鍵的作用。自動(dòng)化

11、立體倉庫是一個(gè)復(fù)雜的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是現(xiàn)代物流技術(shù)領(lǐng)域中出現(xiàn) 的一種新型倉儲(chǔ)方式。自動(dòng)化立體倉庫自誕生以來就受到了極大關(guān)注，對(duì)其相 關(guān)技術(shù)和管理的研究從未停止過。在現(xiàn)代社會(huì)，隨著生產(chǎn)方式和技術(shù)革命性的 變革，自動(dòng)化立體倉庫已經(jīng)成長為支持企業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的重要因素，其經(jīng) 濟(jì)和社會(huì)效益逐漸被人接受，自動(dòng)化立體倉庫也成為企業(yè)和社會(huì)投資的重點(diǎn)。 而且自動(dòng)化立體倉庫其優(yōu)越性是多方面的，對(duì)于企業(yè)來說 ,可從以下幾個(gè)方面得 到體現(xiàn)：1 提高空間利用率 ，早期立體倉庫的構(gòu)想， 其基本出發(fā)點(diǎn)是提高空間利用 率，充分節(jié)約有限且寶貴的土地。在西方有些發(fā)達(dá)國家，提高空間利用率的觀 點(diǎn)已有更廣泛深刻的含義，節(jié)約土地，已

12、與節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)等更多的方面 聯(lián)系起來。有些甚至把空間的利用率作為系統(tǒng)合理性和先進(jìn)性考核的重要指標(biāo) 來對(duì)待。 立體庫的空間利用率與其規(guī)劃緊密相連。一般來說，自動(dòng)化高架倉庫 其空間利用率為普通平庫的 2-5 倍。這是相當(dāng)可觀的。2 便于形成先進(jìn)的物流系統(tǒng)，提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平傳統(tǒng)倉庫只是貨物儲(chǔ)存的場(chǎng)所，保存貨物是其唯一的功能，是一種“靜態(tài) 儲(chǔ)存”。自動(dòng)化立體倉庫采用先進(jìn)的自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備， 不僅能使貨物在倉庫 內(nèi)按需要自動(dòng)存取，而且可以與倉庫以外的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)的連接，并通過 計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備使倉庫成為企業(yè)生產(chǎn)物流中的一個(gè)重要 環(huán)節(jié)。企業(yè)外購件和自制生產(chǎn)件進(jìn)入自動(dòng)化倉庫

13、儲(chǔ)存是整個(gè)生產(chǎn)的一個(gè)環(huán)節(jié)， 短時(shí)儲(chǔ)存是為了在指定的時(shí)間自動(dòng)輸出到下一道工序進(jìn)行生產(chǎn)，從而形成一個(gè) 自動(dòng)化的物流系統(tǒng)，這是一種“動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存” ，也是當(dāng)今自動(dòng)化倉庫發(fā)展的一個(gè)明 顯的技術(shù)趨勢(shì)。本課題研究的目的在于， 隨著自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)控制技術(shù)的蓬勃發(fā)展， 探索自動(dòng)化立體倉庫新的控制技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)代科技的發(fā)展水平，用技術(shù)創(chuàng)新的 思想，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化立體倉庫的 Integrated（ 集成化 ）、 Intelligent（ 智能化 ）、 Information（ 信息化 ）方面進(jìn)行研究。為提高自動(dòng)化立體倉庫先進(jìn)性、可靠性， 提高其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，提高我國的物流技術(shù)水平做出我們應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 堆垛機(jī)控制

14、系統(tǒng)和貨位的優(yōu)化分配研究已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，但隨著現(xiàn)代物 流的發(fā)展，問題的復(fù)雜程度和求解精度要求的不斷提高，現(xiàn)有的研究方法還不 能滿足現(xiàn)代物流的控制要求，需要發(fā)展更為高效的優(yōu)化方案。1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容本課題主要研究中小型自動(dòng)化立體倉庫的自動(dòng)控制系統(tǒng)， 具有專用的人機(jī)信 息交流界面控制面板，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)貨物存取功能。存取貨物還可以實(shí) 現(xiàn)全自動(dòng)，為節(jié)省 PLC 成本，采用三菱的矩陣輸入指令等高級(jí)宏指令，擴(kuò)展了PLC 的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)。 而且利用 PLC 軟件實(shí)現(xiàn)貨架上有無貨物的檢測(cè)， 節(jié)省 了貨物檢測(cè)傳感器的成本投入，步進(jìn)電機(jī)也是通過 PLC 軟件進(jìn)行控制其正轉(zhuǎn)、 翻轉(zhuǎn)和加減速。根據(jù)

15、自動(dòng)化立體倉庫運(yùn)行的基本原理， 通過大學(xué)階段所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)一套基 于 PLC 的自動(dòng)化立體倉庫運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng)，具有根據(jù)用戶的輸入，三個(gè)坐標(biāo)方 向電機(jī)能夠準(zhǔn)確移動(dòng)、 定位以實(shí)現(xiàn)物品的正確存放功能。 具體完成的任務(wù)如下： （1 ） 命令鍵盤的設(shè)計(jì)。（2 ） 熟練掌握 PLC 程序設(shè)計(jì)方法。（3 ） 應(yīng)用 PLC 完成硬件電路的設(shè)計(jì)。（4 ） 設(shè)計(jì)出相應(yīng)的程序，并且通過調(diào)試。（5 ） 在立體倉庫模型上進(jìn)行物品裝卸試驗(yàn)。 通過對(duì)倉庫模型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，能夠?qū)ψ詣?dòng)化立體倉庫設(shè)計(jì)的基本工 作原理有一定的認(rèn)識(shí)，并且對(duì)大學(xué)階段所學(xué)知識(shí)能夠進(jìn)一步的深化，對(duì)理論知 識(shí)和實(shí)際應(yīng)用之間的相互轉(zhuǎn)化有更具體的理解，

16、特別是對(duì) PLC 技術(shù)、數(shù)字電路、 機(jī)電一體化技術(shù)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。 以及 PLC 的程序設(shè)計(jì)有了更認(rèn)真地學(xué)習(xí) 和運(yùn)用。另外，通過對(duì)此課題的學(xué)習(xí)研究，還可以培養(yǎng)自己獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力， 為以后學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)1.5 方案論證 目前自動(dòng)化立體倉庫已隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展開始越來越流行起來， 其設(shè)計(jì)也在不 斷的趨向于完美化，本倉庫模型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有很多不同的方法。我們對(duì)倉庫 模型控制作了兩種設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其進(jìn)行了研究和討論方案一：基于單片機(jī)的倉庫模型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。采用單片機(jī)作為主控制 器來控制步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)所要設(shè)計(jì)的控制電路較多，較為復(fù)雜。而 且整個(gè)控制系統(tǒng)的開發(fā)周期長。由于需設(shè)計(jì)的電路居多

17、，所以系統(tǒng)的軟件程序 設(shè)計(jì)復(fù)雜，難于實(shí)現(xiàn) 12 。方案二：基于 PLC 倉庫模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，它具有很多其他設(shè)計(jì)方法不可 比擬的優(yōu)點(diǎn)：（1）可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)：可編程控制器輸入 / 輸出端口均采用繼電器和 光電耦合器件，采取了隔離和抗干擾措施，所以具有很高的抗干擾能力；（2 ） 通用性好： 由于可編程控制器采用模塊化結(jié)構(gòu)，一般有 CPU 模塊、電 源模塊、 PID 模塊、模擬輸入和輸出模塊等，可以用這些模塊靈活的組成各種 不同的控制系統(tǒng)，對(duì)不同的控制系統(tǒng)，只需選取不同的模塊即可，因而具有很 好的適用性 14 。（3 ） 使用方便、靈活：對(duì)于不同的控制系統(tǒng)，當(dāng)硬件結(jié)構(gòu)選定后，如果輸入 / 輸

18、出作很小的變動(dòng)時(shí)， 只需修改相應(yīng)程序即可， 無需對(duì)系統(tǒng)連線做較大的修改， 減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，使用起來靈活方便。（4 ） 具有順序、周期性的工作特征。（5 ） 體積??；由于在制造時(shí)采用了大規(guī)模集成電路和微處理器，用軟件編程 代替了硬連線，便于安裝，實(shí)現(xiàn)了小型化。綜上所述：我們選擇方案二，即 PLC 作為設(shè)計(jì)中的主控制系統(tǒng)，能夠很好的滿 足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。1.5 本章小結(jié)本章首先從國內(nèi)和國外兩個(gè)方面簡(jiǎn)要介紹了自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展?fàn)顩r， 并指出了自動(dòng)化立體倉庫的未來發(fā)展方向； 其次簡(jiǎn)要介紹了本課題的研究背景、 意義及目的；最后給出了本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)化立體倉庫的研究?jī)?nèi)容即本設(shè)計(jì)系統(tǒng) 所能

19、完成的功能；還有我們?yōu)槭裁磿?huì)選擇使用 PLC 完成對(duì)本系統(tǒng)的控制，及其 優(yōu)點(diǎn)。2 可編程控制器的介紹2.1 PLC 的定義及功能簡(jiǎn)介可編程序控制器， 英文稱 ProgrammableController ，簡(jiǎn)稱 PC 。但由于 PC 容 易和個(gè)人計(jì)算機(jī)( Personal Computer )混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用 PLC 作為 可編程序控制器的縮寫。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系 統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi) 部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、 順序控制、 定時(shí)/ 計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù) 字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或

20、生產(chǎn)過程。 PLC 是微 機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng) 中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充 分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特 別是 PLC 的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí)，而是采用了一套以 繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)； 調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購到所需的 PLC 后，只需按說明書的提示，做 少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序編制工作， 就可靈活方便地將 PLC 應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí) 踐。 可編程序控制器一直在發(fā)展中，所以至今尚未對(duì)其下最后的定義

21、。國際電工學(xué) 會(huì)(IEC )曾先后于1982.11 ; 1985.1和1987.2發(fā)布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn) 草案的第一，二，三稿。在第三稿中，對(duì) PLC 作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子 系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其 內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并 通過數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦?控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于 擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。PLC 是近年來發(fā)展極為迅速、應(yīng)用極為廣泛的工業(yè)控制裝置。它將傳統(tǒng)的繼電 器控制技術(shù)、自動(dòng)化

22、技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體專門為工業(yè)控 制而設(shè)計(jì)，具有可靠性高、功能強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便、環(huán)境適應(yīng)性好以及 體積小、功耗低等特點(diǎn)；具有基本控制功能、步進(jìn)控制功能、模擬控制功能、 定位控制功能、網(wǎng)絡(luò)通信功能、自診斷功能、顯示監(jiān)控功能等，可以滿足對(duì)工 業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)視和控制的絕大多數(shù)場(chǎng)合的需要。 PLC 最常用的語言是面向控制 的梯形圖語言，它采用了與實(shí)際電器原理圖非常接近的圖形編程方式，易學(xué)易 用16 。具體特點(diǎn)如下：(1) 所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離， 使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外部電路與 PLC 內(nèi) 部電路之間電氣上隔離，使其安全工作。(2) 各輸入端均采用RC濾波器，其濾波時(shí)間常

23、數(shù)一般為1020ms ;( 3) 各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。( 4) 采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。( 5) 一旦電源或其他硬件等設(shè)備發(fā)生異常情況， CPU 立即采用有效的措施， 以防止故障擴(kuò)大。( 6 ) PLC 可以真對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件 或設(shè)備 1 72.2 PLC 的分類自動(dòng)化立體倉庫通常有以下幾種分類方式，按建筑形式可以分為整體式和分離 式；按自動(dòng)化倉庫與生產(chǎn)連接的緊密程度可分為獨(dú)立型 （也稱離線型 ）、半緊密型 和緊密型倉庫 （在線型 ）；按貨物存取形式可以分為單元貨架式、揀選貨架式； 按 照在生產(chǎn)流通中的作用可以分為生產(chǎn)性倉庫和流通性倉

24、庫；按貨架的結(jié)構(gòu)形式 可以分為單元貨格式、貫通式、水平循環(huán)式和垂直循環(huán)式，其中以單元貨格式 倉庫使用最廣。按容量和功能分為小型機(jī)、中型機(jī)、大型機(jī)。小型 PLC 一般以開關(guān)量控制為主，它的輸入 / 輸出點(diǎn)數(shù)適合于接觸器、繼電器 控制的場(chǎng)合， 還能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等執(zhí)行元件。 這類 PLC 價(jià)格低廉、 體積小巧， 適合于控制單臺(tái)設(shè)備，開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品。中型 PLC 不僅有開關(guān)量和模擬量的控制功能，還具有數(shù)值計(jì)算能力。為了將溫 度、壓力、流量等模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，一般都帶有 A/D 轉(zhuǎn)化器，中型機(jī)指令 也比小型機(jī)豐富。還有微分、積分、比例、整數(shù)、浮點(diǎn)運(yùn)算等模塊功能。適用 于有溫度控制和開關(guān)動(dòng)作復(fù)雜的

25、機(jī)械及連續(xù)生產(chǎn)過程。大型機(jī)已經(jīng)于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相近，它具有計(jì)算、控制和調(diào)節(jié)的功能，還具有 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通訊聯(lián)網(wǎng)能力。這類機(jī)型點(diǎn)數(shù)都在 100 點(diǎn)以上，內(nèi)存容量 64K 以 上。大型機(jī)適用于設(shè)備自動(dòng)化控制，過程自動(dòng)化控制和過程監(jiān)控系統(tǒng)中。2.3 PLC 的選型2.5 PLC 的各個(gè)組成部件及工作原理PLC 的工作原理具體如下：PLC 的 CPU 采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或 邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)（包括其常開或常閉觸點(diǎn)）不會(huì)立 即動(dòng)作，必須等到掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作 18 。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí) 行和

26、輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期 間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段18。具體過程如下： （1 ） 輸入采樣階段在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元內(nèi)，輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新 階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應(yīng) 單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖的寬度 必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（2） 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是由上而下的順序依次地掃描用

27、戶程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時(shí)， 又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路， 并按照先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然 后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)； 或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯 形圖所規(guī)定的特殊功能指令。（ 3） 輸出刷新階段當(dāng)用戶程序結(jié)束后， PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間， CPU 按照 I/O 映 象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，在經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的 外設(shè)。這時(shí)，才是 PLC 真正的輸出 191.CPU 是PLC的核心部分。與通用微

28、機(jī) CPU 一樣，CPU在PC系統(tǒng) 中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞。其功能:h PLC內(nèi)部的奧型輸入電路一動(dòng)作胃理F析采祎 於態(tài)容器加樣顋忽容器0】X PL切譎挺路博理臍曲謹(jǐn)MYD爵器0和議ffii TfT 亮 YOSIBJF f 燈充（1 ）用掃描方式（后面介紹）接收現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸 入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器；（2）接收并存儲(chǔ)從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；（3）診斷電源和PC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編程過程中的語法錯(cuò)誤；（4 ）在PC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后：a）執(zhí)行用戶程序一一產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)（從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指 令，經(jīng)命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去啟閉有

29、關(guān)的控 制電路）b）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分時(shí)、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)存取、傳送、組合、比較、 變換等動(dòng)作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯或算術(shù)運(yùn)算任務(wù)更新輸出狀態(tài)輸出實(shí)施控制（根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài) 和輸出映象寄存器的內(nèi)容，再由輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸 出控制、制表、打印、數(shù)據(jù)通訊等）2.存儲(chǔ)器系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)工作程序 （監(jiān)控程序）、模塊化應(yīng)用功能子程 序、命令解釋、功能子程序的調(diào)用管理程序和系統(tǒng)參數(shù)*不能由用戶直接存取 用戶存儲(chǔ)器用戶程序存儲(chǔ)器存放用戶程序。即用戶通過編程器輸入的 用戶程序。功能存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)區(qū)）存放用戶數(shù)據(jù)PC 的用戶存儲(chǔ)器通常以字（ 16 位/ 字）為單位來表

30、示存儲(chǔ)容量。注意：系統(tǒng)程序直接關(guān)系到 PC 的性能，不能由用戶直接存取，所以，通 常 PC 產(chǎn)品資料中所指的存儲(chǔ)器形式或存儲(chǔ)方式及容量，是指用戶程序存儲(chǔ)器 而言。3. 接口輸入輸出接口是 PLC 與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制或檢測(cè)元件和執(zhí)行元件連接的接口電 路。 PLC 的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有 晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無觸點(diǎn) 輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負(fù)載、晶閘管輸出型用于高頻大功 率負(fù)載；繼電器輸出為有觸點(diǎn)輸出型電路，用于低頻負(fù)載?，F(xiàn)場(chǎng)控制或檢測(cè)元件輸入給 PLC 各種控制信號(hào)，如限位開關(guān)、操作按鈕、 選擇開關(guān)以及其他

31、一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等，通過輸入接口電路將 這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成 CPU 能夠接收和處理的信號(hào)。輸出接口電路將 CPU 送出的弱 電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等被控設(shè) 備的執(zhí)行元件。1）輸入接口輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號(hào)， 一類是由按鈕、 轉(zhuǎn)換開關(guān)、 行程開關(guān)、繼電器觸頭等開關(guān)量輸入信號(hào)；另一類是由電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和 各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號(hào)。以圖 2 所示的直流輸入接口電路為例， R1 是限流與分壓電阻， R2 與 C 構(gòu) 成濾波電路，濾波后的輸入信號(hào)經(jīng)光耦合器 T 與內(nèi)部電路耦合。當(dāng)輸入端的按 鈕 SB 接通時(shí)，光耦合器

32、T 導(dǎo)通，直流輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成 PLC 能處理的 5V 標(biāo) 準(zhǔn)信號(hào)電平 （簡(jiǎn)稱 TTL） ，同時(shí) LED 輸入指示燈亮，表示信號(hào)接通。微電腦輸入 接口電路一般由寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求邏輯電路組成，這些電路集成在 一個(gè)芯片上。交流輸入與交直流輸入接口電路與直流輸入接口電路類似。圖 2 直流輸入接口電路 濾波電路用以消除輸入觸頭的抖動(dòng)，光電耦合電路可防止現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)電干擾 進(jìn)入 PLC 。由于輸入電信號(hào)與 PLC 內(nèi)部電路之間采用光信號(hào)耦合， 所以兩者在 電氣上完全隔離，使輸入接口具有抗干擾能力?，F(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)通過光電耦合 后轉(zhuǎn)換為 5V 的 TTL 送入輸入數(shù)據(jù)寄存器，再經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳送給 CPU

33、 。2）輸出接口 輸出接口電路向被控對(duì)象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號(hào)。常用執(zhí)行元件有 接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥 （模擬量）、調(diào)速裝置 （模擬量）、指示燈、數(shù)字顯示裝置 和報(bào)警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成， 與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進(jìn)行抗干 擾電隔離。微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求邏輯電 路集成在芯片上， CPU 通過數(shù)據(jù)總線將輸出信號(hào)送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中，功率 放大電路是為了適應(yīng)工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信號(hào)放大。3）其它接口若主機(jī)單元的 I/O 數(shù)量不夠用，可通過 I/O 擴(kuò)展接口電纜與 I/O

34、擴(kuò)展單元 （不帶 CPU） 相接進(jìn)行擴(kuò)充。 PLC 還常配置連接各種外圍設(shè)備的接口，可通過電 纜實(shí)現(xiàn)串行通信、 EPROM 寫入等功能。4. 編程器編程器作用是將用戶編寫的程序下載至 PLC 的用戶程序存儲(chǔ)器， 并利用編 程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過程，顯示 PLC 狀態(tài)、 內(nèi)部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等。編程器有簡(jiǎn)易編程器和圖形編程器兩種。簡(jiǎn)易編程器體積小，攜帶方便， 但只能用語句形式進(jìn)行聯(lián)機(jī)編程，適合小型 PLC 的編程及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。圖形編程 器既可用語句形式編程，又可用梯形圖編程，同時(shí)還能進(jìn)行脫機(jī)編程。目前 PLC 制造廠家大都開發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助 PLC 編程支持軟件，當(dāng)個(gè)人計(jì)

35、 算機(jī)安裝了 PLC 編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進(jìn)行用戶程序的編輯、 修改，并通過個(gè)人計(jì)算機(jī)和 PLC 之間的通信接口實(shí)現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān) 控 PLC 運(yùn)行狀態(tài)等。5. 電源PLC的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供 CPU、存儲(chǔ)器等所需的直流電， 是整個(gè)PLC的能源供給中心。PLC大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好、 抗干擾能 力強(qiáng)的開關(guān)穩(wěn)壓電源，許多 PLC電源還可向外部提供直流 24V穩(wěn)壓電源，用 于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡(jiǎn)化外圍配置。2.4三菱FX系列PLC簡(jiǎn)介及型號(hào)說明三菱公司的FX系列PLC是比較具有代表性的微型 PLC，除具有基本指令 表編程以外，還可以采用梯形

36、圖編程及對(duì)應(yīng)機(jī)械動(dòng)作流程進(jìn)行順序設(shè)計(jì)的SFC(Seque ntial Fu nction Chart)順序功能圖編程，而且這些程序可以相互轉(zhuǎn)換。在FX系列PLC中還設(shè)置了高速計(jì)數(shù)器、各種應(yīng)用指令及模塊，大大的擴(kuò) 大展了本系列PLC的功能和應(yīng)用領(lǐng)域。FX系列PLC型號(hào)的含義如下：Fz n n 口心茶列容霸 家 pl *1OO. com特殊品種輸出方式輸入輸出甘點(diǎn)數(shù)T甲元糞里其中系列名稱：女口 0、2、Os、1s、ON、1N、2N等單元類型：M 基本單元E輸入輸出混合擴(kuò)展單元Ex 擴(kuò)展輸入模塊 EY 擴(kuò)展輸出模塊輸出方式：R繼電器輸出S晶閘管輸出T晶體管輸出特殊品種：D DC電源，DC輸出Al A

37、C電源，AC (AC100120V )輸入或AC輸出模塊H大電流輸出擴(kuò)展模塊V立式端子排的擴(kuò)展模塊C接插口輸入輸出方式F 輸入濾波時(shí)間為1ms的擴(kuò)展模塊例如FX2N 32MT D表示FX2N系列，32個(gè)I/O點(diǎn)基本單位，晶體管 輸出，使用直流電源，24V直流輸出型。2.5本章小結(jié)本章系統(tǒng)全面的介紹了有關(guān)PLC的基本知識(shí)，其型號(hào)、優(yōu)勢(shì)、功能及組成 和各部分的作用，使讀者能夠?qū)删幊炭刂破饔锌傮w全面的了解。3自動(dòng)化立體倉庫的系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1立體倉庫的基本組成自動(dòng)化立體倉庫是機(jī)械和電氣、強(qiáng)電控制和弱電控制相結(jié)合的產(chǎn)品。它主 要由貨物儲(chǔ)存系統(tǒng)、貨物存取和傳送系統(tǒng)、控制和管理等三大系統(tǒng)所組成。貨 物存儲(chǔ)系

38、統(tǒng)由立體貨架的貨格 （托盤或貨箱 ）組成，貨架按照排、列、層組合而成 立體倉庫儲(chǔ)存系統(tǒng)；貨物存取和傳送系統(tǒng)承擔(dān)貨物存取、出入倉庫的功能，它 由有軌或無軌堆垛機(jī)、出入庫輸送機(jī)、裝卸機(jī)械等組成；自動(dòng)化立體倉庫視情 況不同采取不同的控制方式：有的倉庫只采取對(duì)存取堆垛機(jī)、出入庫輸送機(jī)的 單臺(tái) PLC 控制，機(jī)與機(jī)無聯(lián)系；有的倉庫對(duì)各單臺(tái)機(jī)械進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制。更高級(jí) 的自動(dòng)化立體倉庫的控制系統(tǒng)采用集中控制、分離式控制和分布式控制，即由 管理計(jì)算機(jī)、中央控制計(jì)算機(jī)和堆垛機(jī)、出入庫輸送等直接控制的可編程序控 制器組成控制系統(tǒng)。3.2 自動(dòng)化立體倉庫的設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)過程分IK【心點(diǎn)設(shè)計(jì)1"）連播國分配【

39、心點(diǎn)設(shè)計(jì)1"）連播國|pc «ry»i+桂制臺(tái)（柜）繪“何算圖只理場(chǎng)覺工H1 1設(shè)計(jì)!2制自（柜）曲制秤序満債說計(jì)愴入程序并檢金愴入程序并檢金欄足求7欄足求7聯(lián)機(jī)忌試城制技總丈件1空制技機(jī)文件文付使耶3.2本輸送系統(tǒng)的基本控制要求1接通電源，將選擇開關(guān)置于手動(dòng)位置，分別按下T、各方向運(yùn)動(dòng)情況，小車在高強(qiáng)度絲杠上運(yùn)行平穩(wěn)，在接近極限位置時(shí)，執(zhí)行限 位保護(hù)。2將選擇開關(guān)置于自動(dòng)位置，通電狀態(tài)下，各機(jī)構(gòu)復(fù)位，即返回零位。立 體倉庫坐標(biāo)定位以零位開始。3 當(dāng)送貨的時(shí)候，選擇欲送貨物的倉位號(hào)，按動(dòng)倉位號(hào)對(duì)應(yīng)的按鈕，控制 面板數(shù)碼管顯示倉位號(hào)。按送貨按鈕后，貨物自動(dòng)送入指定的

40、倉位號(hào)對(duì)應(yīng)的倉 庫位里。若被指定的倉位號(hào)里有貨物，則送貨命令不被執(zhí)行。送貨完成后，小 車自動(dòng)返回原來的位置。4 當(dāng)取貨的時(shí)候，選擇欲取貨物的倉位號(hào)后，在控制面板的數(shù)碼管里顯示 出來，按動(dòng)取貨按鈕后，可以自動(dòng)將貨物取出。如果小車?yán)镉胸浳铮瑒t取貨命 令不被執(zhí)行。取貨與送貨裝有互鎖開關(guān)，防止發(fā)生故障。5 取貨和送貨指令完成后，機(jī)構(gòu)自動(dòng)返回原來位置。6 當(dāng)小車內(nèi)有貨物時(shí)，若無外部操作，就緒指示燈亮，十秒后程序把最大 倉位號(hào)里的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)至沒有放貨物的比它小的倉位號(hào)所對(duì)應(yīng)的倉位里。上述自 動(dòng)優(yōu)化放貨只對(duì)16號(hào)倉庫適用。7 需用手動(dòng)取貨時(shí)，必須在斷電狀態(tài)下進(jìn)行。8 通過控制面板可以控制步進(jìn)電機(jī)，正反轉(zhuǎn)和加減

41、速?？商岣咚拓浶?。了保護(hù)人身、設(shè)備和貨物的安全，堆垛機(jī)必須具有完善的安全保護(hù)措施：1 ) 堆垛機(jī)在行走、載貨臺(tái)升降和貨又伸縮終端處都設(shè)有機(jī)械和電氣限位裝置。2 ) 貨物檢測(cè)載貨臺(tái)上設(shè)有貨物超高、超長和超寬檢測(cè)裝置。在貨物進(jìn)入載貨臺(tái)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到貨物超過設(shè)定高度、長度或?qū)挾葧r(shí)， 堆垛機(jī)便停止運(yùn)行并報(bào)警。 一般允許誤差為 3 0 4 0 m m ，檢測(cè)元件采用對(duì)射或反射式光電傳感器。3 ）載貨臺(tái)上還設(shè)有檢測(cè)貨又是否回位、貨叉上有無貨物和貨位中有無貨物的裝置。如貨叉沒有回位，堆垛機(jī)不能水 平運(yùn)行；如貨叉上已有貨物，則不能再取貨；入庫時(shí)，必須 檢測(cè)貨位中有無貨物，以避免發(fā)生事故。4 ）斷電保護(hù)如載貨臺(tái)

42、升降過程中忽然斷電，則通過提升電動(dòng)機(jī)制動(dòng)使載貨臺(tái)停在當(dāng)前位置，不會(huì)掉下來。3.3本倉庫系統(tǒng)的基本物流過程與控制面板檢 測(cè) 有 無動(dòng)作完成后，返回原點(diǎn)等待下一個(gè)命令的執(zhí)行物流過程示意圖數(shù)碼管顯示控制面板就緒0手動(dòng)1自動(dòng)停789取4彳冷6送1 二12H 3電源控制 面板 示意 圖控制面板示意圖3.4輸入與輸出點(diǎn)數(shù)（I/O ）的分配輸入：X0按鈕0X7按鈕7X1送X2X軸2位置行63程開關(guān)X1按鈕1/手X42自動(dòng)X1取X2X軸3位置行動(dòng)向左74程開關(guān)X2按鈕2/手X10電源X1左限位開關(guān)X2X軸4位置行動(dòng)向下085程開關(guān)X3按鈕3/手X10按鈕8X1右限位開關(guān)X2X軸5位置行動(dòng)向右96程開關(guān)X4按鈕

43、4/手X11按鈕9X2Z軸里側(cè)限位X2X軸6位置行動(dòng)向外0開關(guān)7程開關(guān)X5按鈕5/手X12手動(dòng)X2Z軸外限位開X2X軸7位置行動(dòng)向上1關(guān)8程開關(guān)X6按鈕6/手X15停X2X軸1位置行X2X軸8位置行動(dòng)向里2程開關(guān)9程開關(guān)X3Y軸1位下X33Y軸1位X3Y軸2位下限X3X軸9位置行2限位上限位4位0程開關(guān)X3Y軸2位上X36Y軸3位X3Y軸3位上限X3X軸10位置5限位下限位7位1行程開關(guān)X3Y軸4位下X39Y軸4位X4Y軸5位下限X4Y軸5位上限8限位上限位0位1位注：X5057矩陣輸入輸出：Y8就緒指示燈Y9取貨指示燈丫10送貨指示燈丫11小車沿X軸右行Y1小車沿X軸Y1小車沿丫軸丫1小車沿

44、丫軸丫1小車沿Z軸2左行3上行4下行5里行Y1小車沿Z軸6外行注：Y0Y7數(shù)碼管顯示輸出、Y20Y26矩陣輸出3.5輸送系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì)3.5.1編程過程中的問題及其解決方法由于PLC的輸入與輸出點(diǎn)數(shù)直接決定了其價(jià)格， 因此在實(shí)現(xiàn)更多功能的基 礎(chǔ)上，為了降低成本，程序設(shè)計(jì)的基本原則是盡量減少其I/O點(diǎn)數(shù)。1、若用PLC直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，需要占用大量的點(diǎn)數(shù)，本設(shè)計(jì)中采用，三菱PLC的高級(jí)應(yīng)用指令7段數(shù)碼管掃描應(yīng)用指令。該指令使用范例：ID1 1Y0K3當(dāng)觸點(diǎn)閉合后，將D1的值送到Y(jié)0Y7外部布線的七段數(shù)碼管顯示。4位數(shù)數(shù)據(jù)送到七段數(shù)碼管必須使用12次的掃描時(shí)間，傳送完畢時(shí),M8029觸點(diǎn)閉合。

45、執(zhí)行SEGL指令時(shí)，掃描時(shí)間大于10ms晶體管輸出PLC的輸出電壓為1.5V，必須選用合適的數(shù)碼管四位數(shù)一組七段燈管與PLC的輸出外部接線如圖2、以上數(shù)碼管顯示要由十鍵輸入指令來配合一起使用，本指令也是三菱FX系列PLC高級(jí)指令?？刂泼姘迳系氖畟€(gè)按鍵就是配合十鍵輸入指令進(jìn)行信息輸入 的。其具體用法及接線圖如下：XI 00D1M10當(dāng)X100閉合時(shí)，從指定的X0開始的十個(gè)輸入端，代表09，如下圖假設(shè)按鍵順序?yàn)閄5、X6、X3、X10，則將結(jié)果5638保存在D0寄存器中。D0最多容納9999，超過四位數(shù)時(shí)，最前面的位數(shù)溢出。若使用32位DTKY指令，則D0最多為99999999。本設(shè)計(jì)中不用它當(dāng)觸

46、點(diǎn)X100斷開時(shí)，前面輸入的值繼續(xù)保留3、從設(shè)計(jì)的基本原則出發(fā)，且由于本倉庫系統(tǒng)有庫位 50個(gè)，要檢測(cè)每個(gè) 庫位，是否有貨物，若用50個(gè)傳感器則必定大大的增加成本，若在軟件中完成 檢測(cè)，如果每個(gè)倉庫位都分別定義的話，增加 50個(gè)輸入點(diǎn)數(shù)，勢(shì)必使PLC的 成本升高。因此用矩陣輸入指令，就可以解決這個(gè)問題。其具體用法解釋如下：MTRSD1D2111使用矩陣輸入的外部布線圖如下:tiriir :膽町.剛：_ j m13 it魁 毗 曾艮址 區(qū)Am n盹 ri)&? m般)M犧 m血 艸_ a j rf yd。"( 4- ¥ 04 ERi,G *已COMLLXll>E

47、X13XL4X15X16XI7/JQ 口 廠 0出0臥帀a £4執(zhí)±哥+03吐 rrcm¥酉T2CY23retii* mu «?«；*! owik in iht it譏、二 <* »els j *展tf基晴-2iV詳細(xì)布線圖請(qǐng)點(diǎn)擊下超級(jí)鏈接：矩陣輸入示意圖.dwgS表示連接輸入端的起始號(hào)，從該號(hào)碼開始算起連續(xù)8點(diǎn)位矩陣輸入端, 本設(shè)計(jì)中指定的為X50D1則是指定矩陣掃描的起始號(hào)碼，配合 n值來決定點(diǎn)數(shù)，本設(shè)計(jì)中起 始號(hào)為丫20，n=7程序在執(zhí)行時(shí)是，順序掃描 丫20Y26.D2表示讀入結(jié)果的起始號(hào)碼，例如本設(shè)計(jì)中用M10，則代表

48、M10M17、M20M 27、M30 M37、M40 M47、M50 M57、M60 M67、 M70 M77。 使用本指令每列讀取時(shí)間大約為 20ms，本設(shè)計(jì)中為7列，時(shí)間為大約 140ms。因此ON/OFF速度快于140ms的輸入信號(hào)就不適用與本指令。3.5.2程序中應(yīng)用的復(fù)雜指令的PLC接線及解釋七段燈的譯碼表如下：十進(jìn)制4Bit七段燈Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0顯示值1000000001101120010101101120300101001111314010011001104050100110011151601101111101607011100100111781000011111

49、1189100101101111900000001111110七段意圖3.5.3 PLC 程序的編制4 步進(jìn)電機(jī)的選擇與控制步進(jìn)電機(jī)作為本系統(tǒng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)元件，控制其穩(wěn)定性是至關(guān)重要的本章將具體 介紹，三相六拍式步進(jìn)電機(jī)的控制原理。4.1 步進(jìn)電機(jī)的介紹及選型步進(jìn)電機(jī)主要為本設(shè)計(jì)執(zhí)行元件，之所以選擇步進(jìn)電機(jī)就是因?yàn)槠溥m用于 開環(huán)控制，而且其控制精度較高，在供電電源切斷時(shí)，混合式步進(jìn)電機(jī)具有自 定位轉(zhuǎn)矩，因此仍能保持原來的位置，同時(shí)也是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的 執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方 向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度 （稱為“步距角” ），因此，可以通過控制脈沖

50、個(gè)數(shù)來控制 角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的?，F(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步 進(jìn)電機(jī)（ VR ）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（ PM ）、混合式步進(jìn)電機(jī)（ HB ）和單相式步 進(jìn)電機(jī)等。它的時(shí)序?yàn)槊}沖正序列為 A f AB f B f BC f C f CA,反序列為 CA -C f BC f B f AB f A。按照時(shí)序循環(huán)輸入就可以通過軟件控制來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)將 時(shí)序輸入按照與正轉(zhuǎn)時(shí)序相反的順序輸入時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)。4.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作原理及型號(hào) 不管是那一種類型的步進(jìn)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)都是相似的。均屬于開環(huán) 控制系統(tǒng)，一般主要由步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器（本設(shè)計(jì)中步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器為

51、PLC ）、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)三部分組成 本設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主要包括環(huán)形分配器和功率放大器兩部分。其中環(huán)形分 配器又稱脈沖分配器，它根據(jù)運(yùn)行指令按一定的邏輯關(guān)系分配脈沖，通過功率放大器加到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組，使步進(jìn)電機(jī)按一定的方式運(yùn)行；并實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制和定位控制。由于輸出的功率極小，所以脈沖分配器不能直接驅(qū)動(dòng)步 進(jìn)電機(jī)工作，必須通過功率放大器進(jìn)行放大，才能給步進(jìn)電機(jī)各相繞組提供足 夠的電流。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器則是控制系統(tǒng)的核心部分，它根據(jù)控制要求提供給步進(jìn)電 機(jī)驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，該控制信號(hào)包括脈沖信號(hào)、脈沖方向信號(hào)、控制方式信號(hào)。運(yùn)動(dòng)控制器提供給步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，不論哪種驅(qū)

52、動(dòng)器都接受 這樣的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，從而為開放式的控制提供了標(biāo)準(zhǔn)接口。這樣為步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì) 的運(yùn)動(dòng)控制器就可根據(jù)不同的需要與不同的驅(qū)動(dòng)器連接使用 21 。為了控制的方便，步進(jìn)電機(jī)一般可以有兩種不同的控制模式可供選擇?？刂颇?式就是由控制方式信號(hào)來設(shè)置的。一種是方向 / 脈沖模式，在這種控制模式下， 脈沖信號(hào)控制的是步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，脈沖方向信號(hào)控制的是步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方 向（即正、反轉(zhuǎn) ）；另一種是脈沖模式， 此時(shí)這兩路信號(hào)分別控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn) 和反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣對(duì)于某些只需要一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合，可以省去一路信 號(hào)，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。4.3 步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及速度的 PLC 控制4.3.1 控制要求步進(jìn)電機(jī)的通

53、電方式為三相六拍（脈沖正序列為 A-AB f B f BC f C fCA,反序列為 CAf C f BC f B f AB f A）步進(jìn)電機(jī)的工作方式為手動(dòng)跟自動(dòng)。手動(dòng)時(shí)，按正轉(zhuǎn)按鈕電機(jī)每次正轉(zhuǎn)一拍，按反轉(zhuǎn)按鈕，電機(jī)每次反轉(zhuǎn)一拍。自動(dòng)方式時(shí)，按啟動(dòng)按鈕，電機(jī)連續(xù)正轉(zhuǎn)，按反轉(zhuǎn)按鈕，電機(jī)連續(xù)反轉(zhuǎn)。按加速按鈕，電機(jī)加速，按減速按鈕，電 機(jī)減速。4.3.2 I/O 分配表輸入說明輸出說明輸入說明X0總開關(guān)Y0A相功放電X3反轉(zhuǎn)按鈕X1手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)Y1B相功放電X4減速按鈕X2正轉(zhuǎn)Y2C相功放電X5加速按鈕4.3.3控制程序電機(jī)控制Gppw.gps4.3.4程序說明本程序中采用定時(shí)器T246為脈沖發(fā)生器，設(shè)定值為K200K1000 （即2001000ms ），則步進(jìn)電機(jī)可獲得15步的變速范圍當(dāng)X3為OFF '時(shí)，輸出正脈沖序列，步進(jìn)