陳朝麗-立體倉庫

1、 I目 錄摘要.1ABSTRACT .2第 1 章 緒論.11.1 論文研究的背景.11.2 立體倉庫的組成和優(yōu)越性.11.2.1 立體倉庫的組成：.11.2.2 立體倉庫的優(yōu)越性.21.3 題目目的和意義.31.4 本設(shè)計主要完成的工作.4第 2 章 可編程控制器與 MCGS 的概述.52.1 可編程控制器的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用特點(diǎn).52.1.1PLC 的定義和功能.52.1.2 PLC 的產(chǎn)生和發(fā)展.52.1.3 PLC 的特點(diǎn).62.2 可編程控制器的基本組成.62.3 MCGS 組態(tài)軟件 .82.3.1 MCGS 的主要特點(diǎn)和基本功能.82.3.2 MCGS 的構(gòu)成.82.3.4 MCGS

2、 組態(tài)軟件的工作方式.11第 3 章 基于 PLC 的立體倉庫控制系統(tǒng)的應(yīng)用.123.1 系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟.123.2 立體倉庫結(jié)構(gòu)組成與控制要求.123.1.1 結(jié)構(gòu)與組成.123.1.2 系統(tǒng)控制要求.123.3 PLC 的 I/O 地址分配.133.4 立體倉庫的控制流程圖以及編程說明.133.4.1 立體倉庫的工作流程圖.143.4.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計思路.143.5 PLC 程序的設(shè)計 .16第 4 章 基于 MCGS 對立體倉庫控制系統(tǒng)的應(yīng)用.204.1 基于 MCGS 仿真實(shí)現(xiàn)的意義.204.2 MCGS 實(shí)現(xiàn)立體倉庫工程畫面 .204.3 MCGS 實(shí)時數(shù)據(jù)庫的讀寫實(shí)現(xiàn) .2

3、2 II4.3.1 MCGS 實(shí)時數(shù)據(jù)庫簡介.224.3.2 數(shù)據(jù)對象的類型.234.3.3 立體倉庫控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造.234.4 MCGS 與 PLC 設(shè)備的通信.244.5 監(jiān)視畫面的設(shè)定與動畫的連接.284.6 編制控制流程.304.6.1 腳本程序的簡介.304.6.2 立體倉庫腳本程序的編制.304.7 立體倉庫控制流程及仿真演示.32總結(jié).37致謝.39參考文獻(xiàn).40附錄.41附件 1 庫位 2“取”“存”貨控制程序 .41附件 2 2*2 立體倉庫組態(tài)軟件監(jiān)控畫面2 號庫位取貨過程仿真.60 1PLC 與組態(tài)軟件在立體倉庫中的應(yīng)用與組態(tài)軟件在立體倉庫中的應(yīng)用摘要摘要：本設(shè)計主

4、要研究 PLC 與組態(tài)軟件用于立體倉庫系統(tǒng)的控制和監(jiān)視。首先通過分析立體倉庫的結(jié)構(gòu)組成以及控制要求，確定了堆垛機(jī)的三個自由度（X、Y、Z）軸的位置定位采用接通延時定時器來控制。再根據(jù)工作流程確定了立體倉庫控制系統(tǒng) PLC 梯形圖，從而實(shí)現(xiàn) 2*2 模擬立體倉庫的 “存貨”“取貨”功能；然后采用基于 WINDOWS 平臺的工控組態(tài)軟件 MCGS 建立監(jiān)視界面。即通過設(shè)備連接和實(shí)時數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建、動畫連接及控制流程編制、調(diào)試等實(shí)現(xiàn)立體倉庫的監(jiān)視，從而直接、直觀、準(zhǔn)確地反映立體倉庫“取、存”貨時實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。關(guān)鍵字：關(guān)鍵字： 立體倉庫；PLC；MCGS；監(jiān)視 2PLC and the group st

5、ate software are in application in stereoscopic warehouseAbstract：Originally, design controlling studying PLC and the group state software are used for stereoscopic warehouse systematically mainly and place under surveillance. First, the structure by analysing a stereoscopic warehouse is composed of

6、 and controls call for, come the location having ascertained magazine piler three liberty degree (X , Y , Z-axis) to control the timer fixing position adopt on time lapse. Technological process has ascertained the stereoscopic warehouse navar PLC ladder diagram again according to the job , the goods

7、 in stock realizing 2 * 2 simulation stereoscopic warehouses thereby has fetched the goods function; And then adopt WINDOWS platform-based labor to charge group state software MCGS building-up for guarding an interface. Surveillance being that the structure passing equipment connection and the real

8、time data base builds , animated cartoon connection and control flow weaving ,Keywords: Stereoscopic Warehouse； PLC； MCGS； Monitor 1第第 1 章章 緒論緒論立體倉庫，是以高層立體貨架（托盤系統(tǒng)）為主體，以成套搬運(yùn)設(shè)備為基礎(chǔ)，以計算機(jī)控制技術(shù)為主要手段組成的高效率物流、大容積儲藏系統(tǒng)。1.1 論文研究的背景論文研究的背景立體倉庫一般是指采用幾層、十幾層乃至幾十層高的貨架儲存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行貨物入庫和出庫作業(yè)的倉庫。由于這類倉庫能充分利用空間儲存貨物

9、，故常形象地將其稱為“立體倉庫”。 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算機(jī)控制技術(shù)，建立了第一座計算機(jī)控制的立體倉庫。此后，自動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)今世界上擁有自動化立體倉庫最多的國家之一。 我國對立體倉庫及其物料搬運(yùn)設(shè)備的研制開始并不晚，1963 年研制成第一臺橋式堆垛起重機(jī)（機(jī)械部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所）

10、，1973 年開始研制我國第一座由計算機(jī)控制的自動化立體倉庫（高 15 米，機(jī)械部起重所負(fù)責(zé)），該庫 1980 年投入運(yùn)行。在該立體倉庫開始投產(chǎn)以來，在汽車、化工、電子、煙草等行業(yè)的應(yīng)用逐年增長。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國擁有立體倉庫 500 余座，其中高度在 15 米以上的大型立體倉庫100 多座，最具典型意義的是我國家電龍頭企業(yè)海爾集團(tuán)國際物流中心的立體倉庫，該倉庫高 22 米，擁有 18056 個標(biāo)準(zhǔn)托盤位，包括原材料和產(chǎn)成品兩大自動化物流系統(tǒng)，全部實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代物流的自動化和智能化。立體倉庫由于具有很高的空間利用率、很強(qiáng)的入出庫能力、采用計算機(jī)進(jìn)行控制管理而利于企業(yè)實(shí)施現(xiàn)代化管理等特點(diǎn)，已成為

11、企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉儲技術(shù)，越來越受到企業(yè)的重視。 1.2 立體倉庫的組成和優(yōu)越性立體倉庫的組成和優(yōu)越性1.2.1 立體倉庫的組成：立體倉庫的組成：高層貨架：用于存儲貨物的鋼結(jié)構(gòu)。目前主要有焊接式貨架和組合式貨架兩種基本形式。托盤（貨箱）：用于承載貨物的器具，亦稱工位器具。巷道堆垛機(jī)：用于自動存取貨物的設(shè)備。按結(jié)構(gòu)形式分為單立柱和雙立柱兩種基本形式；按服務(wù)方式分為直道、彎道和轉(zhuǎn)移車三種基本形式。 2輸送機(jī)系統(tǒng)：立體庫的主要外圍設(shè)備，負(fù)責(zé)將貨物運(yùn)送到堆垛機(jī)或從堆垛機(jī)將貨物移走。輸送機(jī)種類非常多，常見的有輥道輸送機(jī)，鏈條輸送機(jī)，升降臺，分配車，提升機(jī)，皮帶機(jī)等。AGV 系統(tǒng)即自動導(dǎo)向小車

12、。根據(jù)其導(dǎo)向方式分為感應(yīng)式導(dǎo)向小車和激光導(dǎo)向小車。自動控制系統(tǒng)：驅(qū)動自動化立體倉庫系統(tǒng)各設(shè)備的自動控制系統(tǒng)。目前以采用現(xiàn)場總線方式為控制模式為主。庫存信息管理系統(tǒng)：亦稱中央計算機(jī)管理系統(tǒng)。是全自動化立體倉庫系統(tǒng)的核心。目前典型的自動化立體倉庫系統(tǒng)均采用大型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（如 ORACLE，SYBASE 等）構(gòu)筑典型的客戶機(jī)/服務(wù)器體系，可以與其他系統(tǒng)（如 ERP 系統(tǒng)等）聯(lián)網(wǎng)或集成。立體倉庫的形式以高層貨架的基本形式為基準(zhǔn)可分為整體式倉庫和分離式倉庫兩個基本類型。立體倉庫起始于 12 米以上的高層貨架倉庫，這種倉庫的貨架結(jié)構(gòu)不但用于存放貨物，同時又是倉庫基筑的柱子和倉庫側(cè)壁的支撐，即倉庫建筑與貨

13、架結(jié)構(gòu)成為一個不可分開的整體，故稱整體式倉庫。整體式倉庫具有技術(shù)水平高、投資大和建設(shè)周期長等問題，適用于大型企業(yè)和流通中心。相反，貨架結(jié)構(gòu)自成一個單元與建筑無關(guān)的倉庫，則稱分離式倉庫。1.2.2 立體倉庫的優(yōu)越性立體倉庫的優(yōu)越性立體倉庫之所以受到青睞，是由于它具有以下優(yōu)點(diǎn)： 提高空間利用率。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)就是提高空間利用率，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)來對待。立體庫的空間利用率與其規(guī)劃緊密相

14、連。一般來說，自動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。 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。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)倉庫只是貨物儲存的場所，保存貨物是其唯一的功能，是一種“靜態(tài)儲存”。自動化立體倉庫采用先進(jìn)的自動化物料搬運(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，并通過計算機(jī)管理系統(tǒng)和自動化物料搬運(yùn)設(shè)備使倉庫成為企業(yè)生產(chǎn)物流中的一個重要環(huán)節(jié)。企業(yè)外購件和自制生產(chǎn)件進(jìn)入自動化倉庫儲存是整個生產(chǎn)的一個環(huán)節(jié)，短時儲存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)，從而形成一個自動化的物流系統(tǒng)，

15、這是一種“動態(tài)儲存”， 3也是當(dāng)今自動化倉庫發(fā)展的一個明顯的技術(shù)趨勢。 加快貨物的存取節(jié)奏，減輕勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。加快貨物的存取節(jié)奏，減輕勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。建立以自動化立體倉庫為中心的物流系統(tǒng)，其優(yōu)越性還表現(xiàn)在自動化高架庫具有的快速的入出庫能力，能快速妥善地將貨物存入高架庫中（入庫），也能快速及時并自動地將生產(chǎn)所需零部件和原材料送達(dá)生產(chǎn)線。這一特點(diǎn)是普通平庫所不能達(dá)到的。 減少庫存資金積壓。減少庫存資金積壓。經(jīng)過對一些大型企業(yè)的調(diào)查了解，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，為了到達(dá)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

16、零部件。這樣庫存積壓就成為一個較大的問題。如何降低庫存資金積壓和充分滿足生產(chǎn)需要，已成為大型企業(yè)不得不面對的一個大問題。高架庫系統(tǒng)是解決這一問題的最有效的手段之一。 現(xiàn)代化企業(yè)的標(biāo)志?，F(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(jī)整體；要求生產(chǎn)管理科學(xué)實(shí)用，做到?jīng)Q策科學(xué)化。為此，建立自動化高架倉庫系統(tǒng)是其有力的措施之一。1.3 題目目的和意義題目目的和意義自動化立體倉庫可以產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。它通過高層貨架存儲，使存儲區(qū)大幅度地向高空發(fā)展，提高了空間利用率；自動化立體倉庫采用層積式存放，結(jié)合計算機(jī)管理，可以很容易實(shí)現(xiàn)先入先出，

17、防止貨物的自然老化、變質(zhì)和損壞；通過自動存取系統(tǒng)(AS/RS),加快了運(yùn)行和處理速度，提高了勞動生產(chǎn)率，降低操作人員的勞動強(qiáng)度；采用自動化技術(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合的物品存儲需要；計算機(jī)控制能夠始終準(zhǔn)確無誤地對各種信息進(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；同時借助于計算機(jī)管理還能有效地利用倉庫存儲能力，便于清點(diǎn)和盤庫，合理減少庫存，加快資金周轉(zhuǎn)，節(jié)約流動資金，從而提高倉庫的管理水平。自動化倉庫的信息系統(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)信息管理的自動化。同時，由于使用自動化倉庫，促進(jìn)企業(yè)的科學(xué)管理，減少了浪費(fèi)，保證均衡生產(chǎn)，也提高了操作人員

18、素質(zhì)和管理人員的水平。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。隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化,它將為工業(yè)、企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。自動化立體倉庫應(yīng)用范圍很廣，幾乎遍布所有行業(yè)。在我國，自立體倉庫應(yīng)用的行業(yè)主要有機(jī)械、冶金、化工、航空航天、電子、醫(yī)藥、食品加工、煙草、印刷、配送中心、機(jī)場、港口等。 41.4 本設(shè)計主要完成的工作本設(shè)計主要完成的工作自動化立體倉庫是一種用高層立體貨架（托盤系統(tǒng)）存儲物資，用自動控制堆垛機(jī)運(yùn)輸車進(jìn)行存取作業(yè)的倉庫。通過可編程控制器（Programming Logic Controller ,簡稱 PLC）控制堆垛機(jī)的位置變動，模擬立體倉庫工

19、作的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)存取貨功能。在查閱了大量資料的基礎(chǔ)上，以立體倉庫庫位設(shè)備和堆垛機(jī)位置變動控制為研究對象，通過 S7-200PLC 以及 MCGS 組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)對 2*2 立體倉庫的模型控制系統(tǒng)的控制；對立體倉庫的監(jiān)視用工控組態(tài)軟件 MCGS，實(shí)現(xiàn)立體倉庫控制系統(tǒng)“取/存”貨運(yùn)行動作的模擬仿真。 5第第 2 章章 可編程控制器與可編程控制器與 MCGS 的概述的概述2.1 可編程控制器的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用特點(diǎn)可編程控制器的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用特點(diǎn)2.1.1PLC 的定義和功能的定義和功能可編程控制器，英文稱 Programmable Controller，簡稱 PLC，本課題中用 PLC 作為它的

20、簡稱。PLC 是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計算機(jī)。它通過運(yùn)行存儲在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物理過程去實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的控制。PLC 基于電子計算機(jī)，但并不等同于普通計算機(jī)。普通計算機(jī)進(jìn)行入出信息變換時，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過程一般不考慮的。而 PLC 則要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時性，以及信息的實(shí)際使用。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題,入出信息變換及可靠的物理實(shí)現(xiàn)，可以說是 PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩個基本要點(diǎn)。PLC 可以通過它的外設(shè)或通信接口與外界交換信

21、息。其功能要比繼電控制裝置多的多、強(qiáng)的多。PLC 有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的 I/O 接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本的功能：邏輯處理功能；數(shù)據(jù)運(yùn)算功能；準(zhǔn)確定時功能；高速計數(shù)功能；中斷處理（可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)外中斷）功能；程序與數(shù)據(jù)存儲功能；聯(lián)網(wǎng)通信功能；自檢測、自診斷功能。2.1.2 PLC 的產(chǎn)生和發(fā)展的產(chǎn)生和發(fā)展20 世紀(jì) 60 年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置占據(jù)主導(dǎo)地位。由于繼電器控制系統(tǒng)明顯的缺點(diǎn)即通用性和靈活性、可擴(kuò)展性較差，導(dǎo)致當(dāng)時汽車的每一次改型都需要對控制系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號更新

22、的周期愈來愈短，顯然，繼電器控制裝置十分費(fèi)時、費(fèi)工、費(fèi)料，延長 6了更新周期。為了適應(yīng)汽車型號的不斷翻新及生產(chǎn)工藝不斷變化的需要， 1968 年美國通用公司公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，由此，PLC 這種新型的工業(yè)控制裝置得以誕生并以其簡單易懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小和使用壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快在美國其他工業(yè)領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。到 1971 年，PLC 已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品、飲料、冶金、造紙等工業(yè)中并很快受到了世界其他國家的高度重視。1971 年日本從美國引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)，很快研制出日本第一臺 PLC；1973 年西歐國家也研制出了他們的第一臺 PLC；我國 197

23、4 年開始研制，1977 年開始工業(yè)應(yīng)用。2.1.3 PLC 的特點(diǎn)的特點(diǎn)（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。（2）適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活。（3）編程方便，易于使用。（4）功能強(qiáng)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。（5）PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便。（6）維修方便，維修工作量少。（7）體積小，重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。2.2 可編程控制器的基本組成可編程控制器的基本組成PLC 從組成形式上分為整體式和模塊式兩種。整體式 PLC 一般由 CPU、I/O 單元、存儲器、電源、通訊端口、I/O 擴(kuò)展端口組成，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。模塊式PLC 一般由 CPU 模塊、I /O 模塊、內(nèi)存模塊、電源模塊、通信單元、底版或

24、機(jī)架組成，其特點(diǎn)是配置靈活，輸入/輸出接點(diǎn)的數(shù)量可自由選擇。PLC 的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖2-1 所示： 7圖 2-1 PLC 的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1CPU（中央處理器）和一般的微機(jī)一樣，CPU 是 PLC 的核心，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器以及實(shí)現(xiàn)他們之間聯(lián)系的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線構(gòu)成。CPU 在很大程度上決定了PLC 的整體性能，如整個系統(tǒng)的控制規(guī)模、工作速度和內(nèi)存容量。CPU 位數(shù)越高，系統(tǒng)處理的信息量越大，運(yùn)算速度也越快。CPU 控制著 PLC 工作，通過讀取、解釋指令，指導(dǎo) PLC 有條不紊的工作。2存儲器 存儲器（內(nèi)存）主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成部分。

25、PLC 中的存儲器一般包括系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器兩部分。系統(tǒng)程序一般由廠家編寫的，用戶不能修改；而用戶程序是隨 PLC 的控制對象而定的，由用戶根據(jù)對象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。用戶存儲器容量的大小，關(guān)系到用戶程序容量的大小和內(nèi)部器件的多少，是反映 PLC 性能的重要指標(biāo)之一。3輸入輸出模塊 輸入模塊和輸出模塊通常稱為 I/O 模塊或 I/O 單元。PLC 提供了各種工作電平、連接形式和驅(qū)動能力的 I/O 模塊，有各種功能的 I/O 模塊供擁護(hù)選用。按 I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊的規(guī)格和數(shù)量，I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 PLC 所能管理的配置能力，即底版的限制。 PLC 還

26、提供了各種各樣的特殊的 I/O 模塊，如熱電阻、熱電偶、高速計算器、位置控制、以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、溫度控制、中斷控制、聲音輸出、打印機(jī)等專用 型或智能型模塊，用以滿足各種特殊功能的控制要求。智能接口模塊是一獨(dú)立的計算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的 CPU、系統(tǒng)程序、存儲器及與 PLC 系統(tǒng)總線相連接的接口。4編程裝置 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。常見的編程器有簡易手持編程器、智能圖形編程器和基于 PC 的專用編程軟件。目前 PLC 制造廠家大都開發(fā)了計算機(jī)輔助 PLC

27、 編程支持軟件， 當(dāng)個人計算機(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，并通過個人計算機(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、存儲器等所需的直流電，是整個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) 8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，從而簡化外圍配置。6通信接口為了實(shí)現(xiàn)“人-機(jī)”或“機(jī)-機(jī)”之間的對話，PLC 配有多種通信接口。PLC 通過這些通信接口可以與

28、監(jiān)視器、打印機(jī)以及其他的 PLC 或計算機(jī)相連。2.3 MCGS 組態(tài)軟件組態(tài)軟件MCGS 全中文工業(yè)自動化控制組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS 工控組態(tài)軟件或MCGS）為用戶建立全新的過程測控系統(tǒng)提供了一整套解決方案。MCGS 工控組態(tài)軟件是一套 32 位工控組態(tài)軟件，它基于 Windows 平臺，可穩(wěn)定運(yùn)行于Windows95/98/NT 操作系統(tǒng)。通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案，它充分利用了Windows 圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)，比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動化領(lǐng)域有著更

29、廣泛的應(yīng)用。2.3.1 MCGS 的主要特點(diǎn)和基本功能的主要特點(diǎn)和基本功能 簡單靈活的可視化操作界面。 實(shí)時性強(qiáng)、良好的并行處理性能。 豐富、生動的多媒體畫面。 開放式結(jié)構(gòu)，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。 完善的安全機(jī)制。 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。 多樣化的報警功能。 實(shí)時數(shù)據(jù)庫為用戶分部組態(tài)提供極大方便。 支持多種硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備無關(guān)”。 方便控制復(fù)雜的運(yùn)行流程。 良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性。 用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)存儲，系統(tǒng)可靠性高。 設(shè)立對象元件庫，組態(tài)工作簡單方便。 實(shí)現(xiàn)對工控系統(tǒng)的分布式控制和管理?？傊?，MCGS 組態(tài)軟件功能強(qiáng)大，操作簡單，易學(xué)易用，普通工程人員經(jīng)過短時間的培訓(xùn)就能迅速

30、掌握多數(shù)工程項(xiàng)目的設(shè)計和運(yùn)行操作。同時使用 MCGS 組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的計算機(jī)軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。 92.3.2 MCGS 的構(gòu)成的構(gòu)成MCGS 組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS）由“MCGS 組態(tài)環(huán)境”和“MCGS 運(yùn)行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成，如圖 2-2 所示。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。圖 2-2 MCGS 組態(tài)軟件系統(tǒng)構(gòu)成用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫

31、。運(yùn)行環(huán)境是一個獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能。運(yùn)行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫一起作為一個整體，才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成，運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在監(jiān)控計算機(jī)上。組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫完成了 MCGS 系統(tǒng)從組態(tài)環(huán)境向運(yùn)行環(huán)境的過渡，它們之間的關(guān)系如圖 2-3 所示。圖 2-3 MCGS 組態(tài)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境的關(guān)系 10MCGS 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(shí)時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性，如圖 2-4

32、所示。圖 2-4 MCGS 五大組成部分主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實(shí)時數(shù)據(jù)庫：是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將 MCGS 工程

33、的各個部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象。運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫控制程序（ifthen腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等。窗口是屏幕中的一塊空間，是一個“容器”，直接提供給用戶使用。在窗口內(nèi)，用戶可以放置不同的構(gòu)件，創(chuàng)建圖形對象并調(diào)整畫面的布局，組態(tài)配置不同的參數(shù)以完成不同的功能。在 MCGS 的單機(jī)版中，每個應(yīng)用系統(tǒng)只能有一個主控窗口和一個設(shè)備窗口，但可以有多個用戶窗口和多個運(yùn)行策略，實(shí)時數(shù)據(jù)庫中也可以有多個數(shù)據(jù)對象。MCGS 用主控窗

34、口、設(shè)備窗口和用戶窗口來構(gòu)成一個應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)交互圖形界面，組態(tài)配置各種不同類型和功能的對象或構(gòu)件，同時可以對實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。 112.3.4 MCGS 組態(tài)軟件的工作方式組態(tài)軟件的工作方式如何對工程運(yùn)行流程實(shí)施有效控制：MCGS 開辟了專用的 MCGS 如何與設(shè)備進(jìn)行通訊：MCGS 通過設(shè)備驅(qū)動程序與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設(shè)備指令。設(shè)備驅(qū)動程序是由 VB 程序設(shè)計語言編寫的 DLL（動態(tài)連接庫）文件，設(shè)備驅(qū)動程序中包含符合各種設(shè)備通訊協(xié)議的處理程序，將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)采集進(jìn)來或發(fā)送出去。MCGS 負(fù)責(zé)在運(yùn)行環(huán)境中調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中各個部

35、分，完成整個系統(tǒng)的通訊過程。每個驅(qū)動程序獨(dú)占一個線程，達(dá)到互不干擾的目的。MCGS 如何產(chǎn)生動畫效果：MCGS 為每一種基本圖形元素定義了不同的動畫屬性，如：一個長方形的動畫屬性有可見度，大小變化，水平移動等，每一種動畫屬性都會產(chǎn)生一定的動畫效果。所謂動畫屬性，實(shí)際上是反映圖形大小、顏色、位置、可見度、閃爍性等狀態(tài)的特征參數(shù)。我們在組態(tài)環(huán)境中生成的畫面都是靜止的，在工程運(yùn)行中產(chǎn)生動畫效果的方法是：圖形的每一種動畫屬性中都有一個“表達(dá)式”設(shè)定欄，在該欄中設(shè)定一個與圖形狀態(tài)相聯(lián)系的數(shù)據(jù)變量，連接到實(shí)時數(shù)據(jù)庫中，以此建立相應(yīng)的對應(yīng)關(guān)系，MCGS 稱之為動畫連接。MCGS 如何實(shí)施遠(yuǎn)程多機(jī)監(jiān)控：MCG

36、S 提供了一套完善的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，可通過TCP/IP 網(wǎng)、Modem 網(wǎng)和串口網(wǎng)將多臺計算機(jī)連接在一起，構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的實(shí)時數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步和網(wǎng)絡(luò)事件的快速傳遞。同時，可利用MCGS 提供的網(wǎng)絡(luò)功能，在工作站上直接對服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀寫操作。分布式網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)的每一臺計算機(jī)都要安裝一套 MCGS 工控組態(tài)軟件。MCGS 把各種網(wǎng)絡(luò)形式，以父設(shè)備構(gòu)件和子設(shè)備構(gòu)件的形式，供用戶調(diào)用，并進(jìn)行工作狀態(tài)、端口號、工作站地址等屬性參數(shù)的設(shè)置?！斑\(yùn)行策略”窗口，建立用戶運(yùn)行策略。MCGS 提供了豐富的功能構(gòu)件，供用戶選用，通過構(gòu)件配置和屬性設(shè)置兩項(xiàng)組態(tài)操作，生成各種功能模塊（稱為“

37、用戶策略”），使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件，操作實(shí)時數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對動畫窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的運(yùn)行流程和設(shè)備的工作狀態(tài)。所有的操作均采用面向?qū)ο蟮闹庇^方式，避免了煩瑣的編程工作。 12第第 3 章章 基于基于 PLC 的立體倉庫控制系統(tǒng)的應(yīng)用的立體倉庫控制系統(tǒng)的應(yīng)用3.1 系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟在立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中主要考慮以下幾點(diǎn)：1.深入了解和分析立體倉庫的存取工作要求和控制要求。2.確定 I/O 設(shè)備。3.根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)選擇合適的 PLC 類型。4.分配 I/O 點(diǎn)，分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。5.設(shè)計立體倉庫系

38、統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計出周密完整的梯形圖程序，這是整個立體倉庫系統(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，使系統(tǒng)程序更加完善。7.立體倉庫整體調(diào)試，在 PLC 軟硬件設(shè)計和現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題要逐一排除，直至調(diào)試成功。3.2 立體倉庫結(jié)構(gòu)組成與控制要求立體倉庫結(jié)構(gòu)組成與控制要求 3.1.1 結(jié)構(gòu)與組成結(jié)構(gòu)與組成本設(shè)計的立體倉庫主體由底盤、2 列 2 層 4 倉位庫體、巷道堆垛機(jī)、檢測元件及電氣控制元件等組成。堆垛機(jī)是立體倉庫的關(guān)鍵部件，負(fù)責(zé)全部貨物的入庫、出庫承運(yùn)作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)三個自由度（X、Y、Z 軸）的運(yùn)動。X 軸方

39、向與 Y 軸方向即堆垛機(jī)的水平運(yùn)動與垂直運(yùn)動采用滾珠絲杠、滑杠作為傳動與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，由步進(jìn)電機(jī)拖動；Z 軸方向即貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的前后運(yùn)動采用普通絲杠傳動，由直流電機(jī)拖動。該立體倉庫控制系統(tǒng)的要求是實(shí)現(xiàn)基本的存取貨物功能。3.1.2 系統(tǒng)控制要求系統(tǒng)控制要求立體倉庫的入貨口與出貨口為同一位置，稱為裝/卸貨臺。存貨操作時，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到裝/卸貨臺有貨物時，啟動堆垛機(jī)，將裝/卸貨臺上的貨物取出放置到指定庫位號上；取貨操作時，啟動堆垛機(jī)將指定庫位號上的貨物取出送到裝/卸貨臺；堆垛機(jī)在執(zhí)行完每次取存任務(wù)后自動返回到初始位置，等待下一運(yùn)行指令。為了有效準(zhǔn)確控制堆垛機(jī)的三個自由度 X、Y、Z 軸）的運(yùn)動定位，

40、安裝有限位保護(hù)或時間控制電機(jī)的運(yùn) 13行到位（本設(shè)計采用定時器來控制電機(jī)的運(yùn)動）；每個庫位安裝檢測裝置(微動開關(guān))，判斷庫位是否已有貨物，禁止雙重入庫與空取貨操作；整個電氣控制系統(tǒng)設(shè)置有急停按鈕，以防發(fā)生意外。存/取貨是由控制臺發(fā)出指令的。3.3 PLC 的的 I/O 地址分配地址分配根據(jù)本課題 PLC 輸入輸出的控制要求，得出 PLC 輸入輸出 I/O 分配，如表 3-1 所示。 表 3-1 PLC 輸入輸出 I/O 分配輸入與輸出I0.0選擇庫位1按鈕I0.6取貨按鈕I0.1選擇庫位2按鈕I0.7存貨按鈕I0.2選擇庫位3按鈕I1.1庫位1傳感器I0.3選擇庫位4按鈕I1.2庫位2傳感器I

41、0.4啟動按鈕I1.3庫位3傳感器I0.5停止按鈕I1.4庫位4傳感器Q0.0X軸電機(jī)左行Q0.6取貨指示燈Q0.1X軸電機(jī)右行Q0.7存貨指示燈Q0.2Y軸電機(jī)上行Q1.0取有物指示燈Q0.3Y軸電機(jī)下行Q1.1存有物指示燈Q0.4Z軸電機(jī)伸叉Q1.2啟動指示燈Q0.5Z軸電機(jī)縮叉3.4 立體倉庫的控制流程圖以及編程說明立體倉庫的控制流程圖以及編程說明 本次設(shè)計采用西門子S7-200系列PLC，選用CPU226 CN。然后按照上述原理，根據(jù)表一對PLC在四庫位立體倉庫中的應(yīng)用進(jìn)行連線，具體連線步驟如下。 四庫位立體倉庫的PLC連線步驟：開關(guān)給定量及指示燈里的I0.0、I0.1、I0.2、I0

42、.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7、Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7分別與CPU226的輸入、輸出端口里的I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7、Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7相連。 14庫位傳感器 I1.1、I1.2、I1.3、I1.4 分別與 CPU226 輸入端口里的I1.1、I1.2、I1.3、I1.4 相連；指示燈 Q1.0、Q1.1、Q1.2 分別與 CPU226 的輸出端口里的 Q1.0、Q1.1、Q1.2 相連。3.4.1 立體倉庫的工

43、作流程圖立體倉庫的工作流程圖立體倉庫的工作控制流程圖如圖 3-2 所示：開始工作選擇存指令選擇庫位號選擇庫位號所選庫位號有無物品？選擇取指令所選庫位號有無物品？X,Y軸電機(jī)運(yùn)行至所選庫位號，Z軸電機(jī)正轉(zhuǎn)伸叉伸入庫內(nèi)X,Y軸電機(jī)運(yùn)行至裝貨臺，Z軸電機(jī)正轉(zhuǎn)伸叉伸入裝貨臺內(nèi)Y軸電機(jī)上升抬起物品，Z軸電機(jī)反轉(zhuǎn)將物品帶出Y軸電機(jī)上升抬起物品，Z軸電機(jī)反轉(zhuǎn)將物品帶出X,Y軸電機(jī)運(yùn)行至卸貨臺，Z軸電機(jī)正轉(zhuǎn)伸叉進(jìn)入卸貨臺，Y軸電機(jī)下行將物品放下，Z軸電機(jī)反轉(zhuǎn)出庫X,Y軸電機(jī)運(yùn)行至所選庫位號，Z軸電機(jī)正轉(zhuǎn)伸叉進(jìn)入卸貨臺，Y軸電機(jī)下行將物品放下，Z軸電機(jī)反轉(zhuǎn)出庫X,Y軸電機(jī)復(fù)位至原始位置結(jié)束有無有無圖3-2 工作

44、流程圖3.4.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計思路控制系統(tǒng)的設(shè)計思路取貨和存貨工作流程： 15 接通電源，通電狀態(tài)下，各機(jī)構(gòu)復(fù)位，X 軸、Y 軸、Z 軸回復(fù)零位，堆垛機(jī)停在初始位置(入庫口)，按下啟動按鈕I0.4，定時器控制啟動指示燈Q1.2亮2秒。取貨：按下取貨按鈕I0.6，執(zhí)行取貨指令，定時器控制取指示燈Q0.6亮2秒，然后選擇庫位號，如所選庫位有物品，則定時器控制取有物指示燈亮2秒，可執(zhí)行“ 取”操作，然后 X 軸、Y 軸電機(jī)運(yùn)行到該庫位，Z 軸電機(jī)正轉(zhuǎn)將伸桿伸入庫內(nèi),Y 軸電機(jī)上升將物體抬起,Z 軸電機(jī)反轉(zhuǎn)將物體帶出,X、Y電機(jī)運(yùn)行到裝/卸貨臺，Z 軸電機(jī)正轉(zhuǎn)將物體送入卸貨臺，Y軸電機(jī)下降使物體放在

45、卸貨臺上，Z 軸電機(jī)反轉(zhuǎn)出庫，X、Y軸電機(jī)復(fù)位，堆垛機(jī)運(yùn)行至入庫口；如果取有物指示燈不亮，則表示所選庫位內(nèi)無物品，此時不執(zhí)行取貨操作。存貨：按下存貨按鈕I0.7,執(zhí)行存貨指令，定時器控制存貨指示燈亮2秒，然后選擇庫位號，如所選庫位無物品，則定時器控制存無物指示燈亮2秒，可執(zhí)行“存”操作，X、Y軸電機(jī)運(yùn)行至裝/卸貨臺，Z 軸電機(jī)正轉(zhuǎn)伸入裝貨臺內(nèi)，Y 軸電機(jī)上升將物體抬起，Z 軸電機(jī)反轉(zhuǎn)伸出裝/卸貨臺并將物體帶出，X 軸、Y 軸電機(jī)運(yùn)行至所選庫位號，Z 軸電機(jī)正轉(zhuǎn)送入物體,Y 軸電機(jī)下降將物體放入庫內(nèi)，Z 軸電機(jī)反轉(zhuǎn)出庫。X、Y軸電機(jī)復(fù)位，堆垛機(jī)運(yùn)行至入庫口。若存無物指示燈不亮，則表示所選庫位內(nèi)有

46、物品，此時不執(zhí)行存貨指令。 指示燈點(diǎn)亮設(shè)計：由于立體倉庫的規(guī)模龐大，庫位眾多，立體倉庫操作人員在操作間很難了解哪一庫位有物品，哪一庫位無物品。為了是操作人員對庫位有無貨物一目了然，便于操作。特提出了，當(dāng)執(zhí)行取貨指令時，如過庫位內(nèi)有物品，則利用接通延遲定時器控制取有物指示燈連續(xù)亮2秒，并在組態(tài)控制頁面內(nèi)顯示所選庫位所在的行和列，可執(zhí)行取指令，反之亦然；同時當(dāng)選擇存貨指令時，如庫位內(nèi)無物品，則利用接通延遲定時器控制存無物指示燈也會連續(xù)亮2秒，并在組態(tài)頁面內(nèi)顯示所選庫位所在的行和列，可執(zhí)行存指令，反之亦然。這樣便于操作人員在操作之前，就能看到所選庫位有沒有物品，便于操作。模擬立體倉庫要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行結(jié)果

47、：接通電源，通電狀態(tài)下，各機(jī)構(gòu)復(fù)位，堆垛機(jī)停在初始位置。執(zhí)行“存”或“取”操作，由庫位傳感器檢測各庫位有無物品，來判斷“存”或“取”指令是否可以響應(yīng)。即判斷庫位是否已有貨物，禁止雙重入庫存 貨與空取貨操作。執(zhí)行“取”指令。執(zhí)行“存”指令。由于本次設(shè)計的立體倉庫為 2 層 2 列 4 庫位的倉庫，主要實(shí)現(xiàn)的功能是取貨和存貨，下面以取 2 號為例子說明“取貨”的全部動作過程。 16取 2 號庫位：首先按下啟動按鈕 I0.4，定時器 T255 控制啟動指示燈 Q1.2 亮 2 秒，然后按下取貨按鈕 I0.6,定時器 T37 控制取指示燈 Q0.6 亮 2 秒，2 秒后 T37 接通，按下庫位 2 按

48、鈕 I0.1,定時器 T52 控制取有物指示燈 Q1.0 亮 2 秒，2 秒后 T52 接通，M3.0置 1，定時器 T53 控制 X 電機(jī)右行 4 秒到達(dá)庫位 2 所在的列，然后 M3.1 接通，定時器T54 控制 Y 軸電機(jī)上行 3 秒到達(dá)庫位 2 前，然后 M3.2 接通，定時器 T55 控制 Z 軸電機(jī)正轉(zhuǎn) 3 秒伸叉進(jìn)入庫位 2，然后 M3.3 接通，定時器 T56 控制 Y 軸電機(jī)上行 3 秒將物品抬起，然后 M3.4 接通，定時器 T57 控制 Z 軸電機(jī)反轉(zhuǎn) 3 秒將物品移出庫位 2，然后M3.5 接通，定時器 T58 控制 Y 軸電機(jī)下行 6 秒，然后 M3.6 接通，定時器

49、 T59 控制 X軸電機(jī)右行 8 秒到達(dá)卸貨臺，然后 M3.7 接通，定時器 T60 控制 Y 軸電機(jī)上行 6 秒，然后 M4.0 接通，定時器 T61 控制 Z 軸電機(jī)正轉(zhuǎn) 3 秒伸叉進(jìn)入裝/卸貨臺進(jìn)行“存貨”動作，然后 M4.1 接通，定時器 T62 控制 Y 軸電機(jī)下行 3 秒將物品放在裝/卸貨臺上，然后 M4.2 接通，定時器 T63 控制 Z 軸電機(jī)反轉(zhuǎn) 3 秒移出裝/卸貨臺，然后 M4.3 接通，定時器 T101 控制 Y 軸電機(jī)下行 3 秒，然后 M4.4 接通，定時器 T102 控制 X 軸電機(jī)左行12 秒回到初始位置。啟動、停止、取、存、取 2 號、存 2 號梯形圖（見附錄

50、1）3.5 PLC 程序的設(shè)計程序的設(shè)計 西門子 S7-200 PLC，因此使用的編程軟件是 STEP 7-MicroWIN V4.0。STEP 7-MicroWIN V4.0 為西門子 S7-200 系列 PLC 基于 Windows 的編程工具。用于 S7-200 PLC 的程序編譯、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)等。其界面如圖 3-3 所示：STEP7-Micro/WIN 編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和控制自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境。為了能快捷高效地開發(fā)你的應(yīng)用程序，STEP7-MicroWIN 軟件提供了三種程序編輯器。STEP7-Micro/WIN 軟件提供了在線幫助系統(tǒng)，以便獲取所需要的信息。本次設(shè)

51、計使用的編程軟件是 STEP7-Micro/WIN V4.0 版本，首先將該軟件根據(jù)軟件安裝的提示安裝到計算機(jī)上，然后用編程線將計算機(jī)和實(shí)驗(yàn)裝置連接到一起。1系統(tǒng)需求STEP7-MicroWIN 既可以在 PC 機(jī)上運(yùn)行，也可以在 Siemens 公司的編程器上運(yùn)行。PC 機(jī)或編程器的最小配置如下：Windows95、Windows98、Windows2000、Windows Me 或者 Windows NT4.0 以上。 17圖 3-3 PLC 編程界面的構(gòu)成2軟件的使用（1）打開 STEP7-Micro/WIN V4.0，在 PC 與 PLC 接口連接中選擇 PC/PPI 協(xié)議。如圖 3-

52、4 所示：圖 3-4 PC/PPI 協(xié)議（2）點(diǎn)擊 更改通信端口和通信速率。如圖 3-5 所表示： 18 圖 3-5 通信端口和通信速率更改（3）在通訊菜單里雙擊刷新，STEP7-Micro/WIN V4.0 開始搜索 PPI 網(wǎng)絡(luò)中的 S7-200CPU。如圖 3-6 所表示：搜索完成后會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中所有 PLC 的列表，選擇要操作的PLC 可對所選 PLC 進(jìn)行操作了。（4）編輯梯形圖。（5）點(diǎn)擊將程序下載到 PLC 中，點(diǎn)擊可以對程序運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，點(diǎn)擊 可以將 PLC 置于運(yùn)行的狀態(tài)。 圖 3-6 PC/PPI 的通訊 3編程規(guī)則（1）外部輸入/輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器等

53、器件的接點(diǎn)可多次重復(fù)使用，無需用復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少接點(diǎn)的使用次數(shù)。（2）梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈接在右邊。接點(diǎn)不能放在線圈的右邊，在繼電器控制的原理圖中，熱繼電器的接點(diǎn)可以加在線圈的右邊，而 PLC 的梯形圖是不允許的。 19（3）線圈不能直接與左母線相連。如果需要，可以通過一個沒有使用的內(nèi)部繼電器的常閉接點(diǎn)或者特殊內(nèi)部繼電器的常開接點(diǎn)來連接。（4）同一編號的線圈在一個程序中使用兩次稱為雙線圈輸出。雙線圈輸出容易引起誤操作，應(yīng)盡量避免線圈重復(fù)使用。（5）梯形圖程序必須符合順序執(zhí)行的原則，即從左到右，從上到下地執(zhí)行，如不符合順序執(zhí)行的電路就不能直接編程。（6）在梯形圖中串聯(lián)接點(diǎn)使用的

54、次數(shù)是沒有限制，可無限次地使用。（7）兩個或兩個以上的線圈可以并聯(lián)輸出。 20第章第章 基于基于 MCGS 對立體倉庫控制系統(tǒng)的應(yīng)用對立體倉庫控制系統(tǒng)的應(yīng)用4.1 基于基于 MCGS 仿真實(shí)現(xiàn)的意義仿真實(shí)現(xiàn)的意義利用 MCGS 可視化仿真技術(shù)，可以實(shí)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(jī)上實(shí)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(fèi)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(shí)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?；?MCGS 組態(tài)軟件設(shè)計的基本步驟可以概括為以下幾點(diǎn)：查看資料，組織材料。

55、設(shè)計窗口。建立設(shè)備管理和構(gòu)造實(shí)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(yùn)行、程序調(diào)試。4.2 MCGS 實(shí)現(xiàn)立體倉庫工程畫面實(shí)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(shí)時數(shù)據(jù)庫窗口和運(yùn)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)系如圖 4-1 所示。圖 4-1 MCGS 工程各要素間的關(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(shí)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(yùn)行。它是在用戶窗口中完 21成，由新建窗口組建。立體倉庫畫

56、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”，如圖 4-2 所示：圖 4-2 新建畫面窗口（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：“立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)”；窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。圖 4-3 畫面建立（4）在“用戶窗口”中，選中“立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)”，點(diǎn)擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設(shè)置為啟動窗口”選項(xiàng)，將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時自動加載的窗口。如圖 4-3 所示：最后生成的畫面如圖 4-4 所示： 22 圖 4-4 最后生成的組態(tài)監(jiān)視畫面4.3 MCGS 實(shí)時數(shù)據(jù)庫的實(shí)時數(shù)據(jù)庫的讀寫實(shí)現(xiàn)讀寫實(shí)現(xiàn)

57、4.3.1 MCGS 實(shí)時數(shù)據(jù)庫簡介實(shí)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(shí)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(shí)時數(shù)據(jù)庫。實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)時數(shù)據(jù)庫；由用戶窗口組成的圖形對象，與實(shí)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化；運(yùn)行策略通過策略構(gòu)件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和處理。如圖 4-1 所示：4.3.2 數(shù)據(jù)對象的類型數(shù)據(jù)對象的類型在 MCGS 組態(tài)

58、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。 23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(yùn)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 1.401298E-45 到 3.402823E38。 字符型：字符型

59、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。4.3.3 立體倉庫控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造立體倉庫控制系統(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，像通常意義的全局變量一樣，數(shù)據(jù)對象的各

60、個屬性在整個運(yùn)行過程中都保持有效，系統(tǒng)中的其它部分都能對實(shí)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(shí)時數(shù)據(jù)庫的基本單元。構(gòu)造實(shí)時數(shù)據(jù)庫的過程，就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。在實(shí)際組態(tài)過程中，一般無法一次全部定義所需的數(shù)據(jù)對象，而是根據(jù)情況需要逐步增加。通過對 2*2 立體倉庫工作要求的分析，要實(shí)現(xiàn)對倉庫控制系統(tǒng)的仿真我們需要以下實(shí)時數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)對象。如下圖 4-5 所示： 24圖 4-5 立體倉庫部分實(shí)時數(shù)據(jù)庫4.4 MCGS 與與 PLC 設(shè)備的通信設(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