PLC控制自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)

1、前言隨著企業(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(guó)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(cāng)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(cāng)庫(kù)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(cāng)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(cāng)庫(kù)的出現(xiàn) , 實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)是現(xiàn)代物流與倉(cāng)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(kù)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(cāng)庫(kù)工作環(huán)境 和控制系統(tǒng)的要求。但是由于立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù),成本成為立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的限制因素,因此

3、如 何降低立體倉(cāng)庫(kù)的成本或者設(shè)計(jì)中小型立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù),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(cāng)庫(kù), 也可以是自動(dòng)化立體車庫(kù), 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(cāng)庫(kù)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) (Fl

4、exibleManufacturing 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(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(cāng)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(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化的趨勢(shì)。美國(guó)學(xué)者 J . A . White 將自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展分為五個(gè)階段:人工 倉(cāng)儲(chǔ)階段、機(jī)械化倉(cāng)儲(chǔ)階

5、段、自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)階段、集成化倉(cāng)儲(chǔ)階段和智能自動(dòng)化 倉(cāng)儲(chǔ)階段。目前,智能自動(dòng)化倉(cāng)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(cāng)庫(kù)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(guó)出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù); 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(cāng)庫(kù); 1963年美國(guó)率先在高架倉(cāng) 庫(kù)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(cāng)庫(kù)。此后,自動(dòng) 化立體倉(cāng)庫(kù)在美國(guó)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(cāng)庫(kù),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(cāng)庫(kù)最多的國(guó)家之一。我國(guó)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)

6、及其物料搬運(yùn)設(shè)備的研制開始并不晚, 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(guó)第 一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù) (高 15米, 機(jī)械部起重所負(fù)責(zé) , 該庫(kù) 1980年投入運(yùn)行。到 2003年為止,我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量已超過 200座?，F(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(guó)外 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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)

7、也在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(guó)內(nèi)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)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(guó)際水平都還存在著相當(dāng)大的差距。1.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)廣泛運(yùn)用, 自動(dòng)化立體 倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展將呈現(xiàn)以下趨勢(shì):

8、(1倉(cāng)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(cāng)庫(kù)作業(yè)向柔性化方向發(fā)展。(4建設(shè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng) 庫(kù) 又 稱 立 庫(kù) 、 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(cāng)庫(kù)。使用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù) 采用層積

9、式存放,結(jié)合計(jì)算機(jī)管理,可以很容易實(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(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)能力,便于清 點(diǎn)和盤庫(kù),合理減少庫(kù)存,加快資金周轉(zhuǎn),節(jié)約流動(dòng)資金,從而提高倉(cāng)庫(kù)的管 理水平。自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)

10、,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

11、率,具有關(guān)鍵的作用。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)儲(chǔ)方式。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)已經(jīng)成長(zhǎng)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(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(guó)家,提高空間利用率的觀 點(diǎn)已有

12、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(duì)待。 立體庫(kù)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(cāng)庫(kù) 其空間利用率為普通平庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù) 內(nèi)按需要自動(dòng)存取,而且可以與倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)成為企業(yè)生產(chǎn)物流中的一個(gè)重要 環(huán)節(jié)。企業(yè)

13、外購(gòu)件和自制生產(chǎn)件進(jìn)入自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)系統(tǒng)控制技術(shù)的蓬勃發(fā)展, 探索自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(guó)的物流技術(shù)水平做出我們應(yīng)有

14、的貢獻(xiàn)。 堆垛機(jī)控制系統(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(cāng)庫(kù)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)、

15、翻轉(zhuǎn)和加減速。根據(jù)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)模型上進(jìn)行物品裝卸試驗(yàn)。通過對(duì)倉(cāng)庫(kù)模型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究,能夠?qū)ψ詣?dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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, 特別是

16、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(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)模型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有很多不同的方法。我們對(duì)倉(cāng)庫(kù) 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(cāng)庫(kù)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(zhǎng)。由于需設(shè)計(jì)的電路居多,所以系統(tǒng)

17、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(cāng)庫(kù)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 /輸出作很小的變動(dòng)時(shí),

18、 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 體積小;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。本章首先從國(guó)內(nèi)和國(guó)外兩個(gè)方面簡(jiǎn)要介紹了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展?fàn)顩r, 并指出了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)的研究?jī)?nèi)容即本設(shè)計(jì)系統(tǒng) 所能完成的功能;還有我們?yōu)槭裁磿?huì)選擇使用 PL

19、C 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

20、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(yǔ)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(gòu)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。國(guó)際電工學(xué) 會(huì)(IEC 曾先后于 1982.11; 198

21、5.1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

22、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(yǔ)言是面向控制的梯 形圖語(yǔ)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)間常數(shù)一般為 1020ms ;(3 各模塊均采用屏蔽措施,以防止輻

23、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 17。2.2 PLC的分類自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù) (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(cāng)庫(kù)和流通性倉(cāng)庫(kù);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

24、格 式倉(cāng)庫(kù)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)

25、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

26、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

27、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 19。1.CPU 是 PLC 的核心部分。與通用微機(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

28、: (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(yǔ)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)c 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)

29、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

30、。 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

31、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 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

32、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 。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

33、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

34、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(yǔ)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(yǔ)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)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,

35、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 (Sequential Function 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

36、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: 其中系列名稱:如 0、 2、 0s 、 1s 、 0N 、 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 AC 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

37、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(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)的功能, 它由有軌或無軌堆垛機(jī)、出入庫(kù)輸送機(jī)、裝卸機(jī)械等組成;自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)視 情況不同采取不同的控制方式:有的倉(cāng)庫(kù)只采取對(duì)存取堆垛機(jī)、出入庫(kù)輸送

38、機(jī) 的單臺(tái) PLC 控制,機(jī)與機(jī)無聯(lián)系;有的倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(kù)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(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)過程 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、后觀察 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(cāng)庫(kù)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(cāng)位號(hào),按動(dòng)倉(cāng)位號(hào)對(duì)應(yīng)

39、的按鈕,控制面板數(shù)碼管顯示倉(cāng)位號(hào)。按送貨按鈕后,貨物自動(dòng)送入指定的倉(cāng)位號(hào)對(duì)應(yīng)的倉(cāng) 庫(kù)位里。若被指定的倉(cāng)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(cāng)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?則取貨命 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(cāng)位號(hào)里的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)至沒有放貨物的比它小的倉(cāng)位號(hào)所對(duì)應(yīng)的倉(cāng)位里。上述自 動(dòng)優(yōu)化放貨只對(duì) 16號(hào)倉(cāng)庫(kù)適用。7 需用手動(dòng)取貨時(shí),

40、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(zhǎng)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(zhǎng)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(kù)時(shí),必須檢測(cè)

41、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)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(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的基本物流過程與控制面板 物流過程示意圖1234567890就 緒 取送數(shù) 碼 管 顯 示手 動(dòng) 自 動(dòng)停 取 送電 源控 制 面 板控 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: 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

42、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: 當(dāng)觸點(diǎn)閉合后,將 D1的值送到 Y0Y7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。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

43、具體用法及接線圖如下: 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)?X5、 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(cāng)庫(kù)系統(tǒng)有庫(kù)位 50個(gè),要檢測(cè)每個(gè) 庫(kù)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(cāng)庫(kù)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

44、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: 使用矩陣輸入的外部布線圖如下: 詳細(xì)布線圖請(qǐng)點(diǎn)擊下超級(jí)鏈接:CAD矩陣輸入示意圖 .dwg S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 X50 D1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 Y20, n=7 程序在執(zhí)行時(shí)是,順序掃描 Y20Y26. 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 M10M17、 M20M 27、 M30M37、 M40M47、 M50M57、 M60M67、 M70M77。 使用本指令每列讀取時(shí)間大約為

45、 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: 七 段 燈 示 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。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)。

46、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 AB B BC C CA, 反序列為 CA C BC B AB 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

47、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 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

48、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)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 控制步進(jìn)電機(jī)的通電方式為三相六拍(脈沖正序列為 A AB B BC C CA,反序列為 CA C BC B AB 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。 4.3.3 控制程序4.3.4 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