《倉庫堆垛機控制系統(tǒng)設計（論文）》

Abstract第一章緒論1.1研究背景及意義控制作業(yè)是倉庫貨物運輸?shù)年P鍵環(huán)節(jié)。指從倉庫或其他區(qū)域快速、準確地揀貨，按一定的方法集中存放、分類，根據(jù)貨物的信息和屬性等待裝卸的過程。在配送中心的實際運行中，控制是配送中心系統(tǒng)的主要組成部分，其步驟比較麻煩，工作量也不小。目前，隨著貨物經(jīng)濟的逐步深化，社會的趨勢逐漸向多品種、小批量發(fā)展。隨著越來越多的貨物需要配送，控制變得越來越重要。在當今電子技術發(fā)展良好的時代，倉庫貨物控制越來越依賴電子設備和計算機輔助控制來實現(xiàn)最佳效率；基于PLC的自動貨物控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定性強、效率高、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)豐富等特點，越來越受到人們的歡迎。倉庫堆垛機控制系統(tǒng)是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分。它是用于貨物存儲的智能多層貨架系統(tǒng)。它主要由以下元素組成：自動控制管理系統(tǒng)，高層貨架，裝載機，自動存儲，計算機化管理系統(tǒng)和輔助設備。計算機、數(shù)據(jù)點、硬件驅(qū)動程序和主機之間的通信可以及時收集數(shù)據(jù)。車載計算機可以節(jié)省訂單和到達時間，顯示庫存，使設計人員可以輕松地做出購買決定，并且經(jīng)理可以隨時節(jié)省交貨時間。倉庫堆垛機控制系統(tǒng)是執(zhí)行庫存數(shù)據(jù)存儲，運輸和管理的唯一方法，也是提高工作效率和財務效率的重要方法。其理論和技術突破對公司物流系統(tǒng)的實際應用具有重要價值。倉庫堆垛機控制系統(tǒng)的優(yōu)點是占地面積小，存儲容量高和周轉(zhuǎn)率高。它是集數(shù)據(jù)，存儲和管理于一體的密集型高科技機電產(chǎn)品。與傳統(tǒng)倉庫相比，倉庫堆垛機控制系統(tǒng)具有許多出色的功能。傳統(tǒng)倉庫管理主要依靠人工處理，尤其是對于某些大型物料。這不僅無效，而且浪費了大量的人工材料資源，而且還帶來了巨大的隱患。同時，它也占用了大量的存儲空間。對存儲系統(tǒng)的更高要求是最大限度地利用存儲空間，倉庫堆垛機控制系統(tǒng)解決了這個問題，修改了以前的傳統(tǒng)倉庫模型。倉庫堆垛機控制系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)社會開發(fā)的高科技產(chǎn)品，對于提高生產(chǎn)效率和降低成本具有重要意義。1.2倉庫貨物控制系統(tǒng)概述倉庫堆垛機控制系統(tǒng)的建設非常復雜。從規(guī)劃設計的開始到系統(tǒng)的最終實現(xiàn)，需要考慮很多因素?？刂葡到y(tǒng)與上游存儲系統(tǒng)和下游裝卸系統(tǒng)密切相關，因此，應考慮它們之間的聯(lián)系，以解決接口問題。為了建立一個控制系統(tǒng)，首先需要了解控制操作的過程和所設計系統(tǒng)的功能。從包裝系統(tǒng)的實際進程來看，控制系統(tǒng)主要由四個基本環(huán)節(jié)構(gòu)成。在這些中，控制信息通常是通過顧客的訂單或分發(fā)節(jié)點處理的排序作業(yè)進行，形成控制順序或電子信號、分揀機或機器人揀貨和裝卸貨物。實現(xiàn)的主要形式有三種：一種是步行或運輸?shù)竭_貨物存放處；另一種是在人面前自動將貨物放在貨架上；第三種是機械自動化完全完成自動控制系統(tǒng)；貨物控制是一個抓取和確認的過程。根據(jù)儀器檢驗貨物。描述控制信息，這是控制操作的核心，根據(jù)貨物的體積、重量和交貨頻率的差異可分為手動、機械和自動化設備。分類集中是連接裝運和裝載操作的必要條件。在實踐中，也有人力、機械輔助和自動化。排序過程是排序系統(tǒng)業(yè)務過程的基礎。合理使用機械、自動化設備和新技術，可以節(jié)省操作時間，降低控制誤差率。這也是建立控制系統(tǒng)的目標和關鍵。初步控制系統(tǒng)設計的核心基本上是一個人工操作系統(tǒng)，它是人工搜索、搜索和處理貨物，最后完成貨物提取的過程。在以前設計的系統(tǒng)中，手工處理是一項非常耗時的工作。同時，對于基礎信息文檔的制作和檢索，也需要大量的時間，使工作效率低下，無法滿足現(xiàn)代物流配送的準確性和速度要求。隨著我國科技的快速發(fā)展，各種自動機械裝置逐漸應用于物流環(huán)節(jié)。信息處理、控制技術是信息處理和傳輸?shù)闹饕M成。因此，雖然在一些控制系統(tǒng)中需要手動操作，但與以往相比，工作強度逐漸降低，智能、自動化、機械化控制系統(tǒng)是現(xiàn)代物流中心的開發(fā)動向和重要趨勢。目前，倉儲貨物控制系統(tǒng)和現(xiàn)代控制系統(tǒng)技術為提高工作質(zhì)量和效率提供了重要保障，也成為管理組織體系、物流機械化體系和信息系統(tǒng)的有機結(jié)合。管理組織體系用于組織人員和設備的調(diào)度，以及控制系統(tǒng)的整體運行模式。物流機械化系統(tǒng)主要是不同物流設備的配置和有效組合。信息系統(tǒng)是控制信息和分類信息的載體。離子技術、計算機控制技術和物流自動化機械是目前控制系統(tǒng)的主要組成部分。1.3堆垛機的概述倉庫貨物控制系統(tǒng)既不能與堆垛機分離，又是控制系統(tǒng)的執(zhí)行部分。庫存時，貨物從交貨臺準確定位，然后放在收貨臺。提貨時，將貨物從貨艙中取出，放在出入口處。無論何種堆垛機，其基本部件都是電氣設備、機架、撥叉機構(gòu)、水平行走機構(gòu)、起升機構(gòu)和裝卸平臺。這是因為概念的高密度存儲，高速和高水平的生產(chǎn)。雖然不同廠家有自己獨特的特點，但在結(jié)構(gòu)形式上仍存在差異，但差異并不顯著。堆垛機的共同特點是由控制系統(tǒng)、軌道、伸縮叉、貨臺和機架組成。最早的倉庫貨物堆垛機是在橋式起重機的基礎上操作的。它需要將一個門架懸掛在起重機的大梁上，然后通過門架的旋轉(zhuǎn)上下移動貨物。在20世紀60年代左右的美國，為了提高貨物裝卸效率，公路堆垛機被廣泛地用來代替橋梁堆垛機。日本在1967年使用了一個高層堆料機，高度約為10米15米。在線自動倉庫于1969年開始使用。1970年，公路堆垛機倉庫在中國首次用于貨物裝卸。近代以來，我國堆垛機技術也取得了很大的進步，速度、控制技術和定位精度都有了很大的提高。目前堆垛機提升速度可達90米/分鐘，運行速度可達240米/分鐘。目前，現(xiàn)有立體倉庫上下兩層為公路堆垛機，用于搬運貨物，大大提高了貨物進出倉庫的能力。第二章倉庫堆垛機控制系統(tǒng)總體方案設計第二章倉庫堆垛機控制系統(tǒng)總體方案設計一般自動倉庫貨物控制系統(tǒng)的控制方案設計，核心是包含：硬軟件、軟件跟調(diào)試等幾個部分內(nèi)容的設計。被控對象大多數(shù)則是機械加工跟電器設備，傳送帶亦或者是傳送的過程。2.1控制系統(tǒng)總體設計本文以地面支承、直線作業(yè)和堆垛機為研究對象。其控制系統(tǒng)由調(diào)度計算機、監(jiān)控計算機、觸摸屏（HMI）、控制器（S7-200PLC）、變頻器和執(zhí)行機構(gòu)組成。堆垛機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。圖2-1基于PLC倉庫堆垛機控制系統(tǒng)總體框圖倉庫堆垛機控制系統(tǒng)的功能是完成貨物進出的過程。進出貨物的過程包括提貨和交貨的過程。操作員將貨物信息發(fā)送到調(diào)度計算機，形成倉庫收據(jù)，然后發(fā)送到監(jiān)控計算機。在接收到計算機的任務后，PLC控制器控制堆垛機完成收發(fā)貨指令。本文采用一臺S7-200PLC控制三臺逆變器，分別是步進變換器、升降變換器和叉式變換器。分別控制堆垛機的水平操作機構(gòu)、升降操作機構(gòu)和叉式伸縮機構(gòu)。計算機、觸摸屏、S7-200PLC、變頻器、開關均采用現(xiàn)場總線連接，可實時傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)堆垛機運行中的實時監(jiān)控。2.2控制系統(tǒng)設計的基本原則（1）最大限度的滿足被控對象提出的各項性能指標相關的設計人員在進行設計之前，應該充分的了解實際情況，對現(xiàn)場進行勘察，研究，提前準備好相關的資料，跟負責機械部分以及實際操作部分的人員要密切配合，一起擬定電氣控制的方案設計，以此清楚確定控制任務跟控制系統(tǒng)應該有的相關功能，方便在設計的過程當中一起來解決出現(xiàn)的對應問題。（2）確保控制系統(tǒng)的安全可靠電氣控制系統(tǒng)設計中要重視其系統(tǒng)的可靠性，如果系統(tǒng)控制不能滿足電氣控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定工作，那么設計出的系統(tǒng)，是很難進行投入使用的。實際的施工過程當中，肯定是需要把可靠性放在第一位，組成冗余控制系統(tǒng)，以此以保證生產(chǎn)安全為目標，去提升產(chǎn)品的質(zhì)量以及數(shù)量。（3）力求控制系統(tǒng)簡單控制系統(tǒng)的構(gòu)成應當需要簡單些，當然，是需要建立在可以保證工作的可靠以及控制的要求能夠被滿足的前提之下。因為構(gòu)成簡單的控制系統(tǒng)有著實用性以及經(jīng)濟性，不但使用的時候可以方便些，后期進行維護的時候也能夠容易些。（4）留有適當?shù)脑Ａ繛榱烁倪M生產(chǎn)的工藝、增加控制任務、方便維護以及擴大生產(chǎn)規(guī)模，想要將可編程控制容易擴充的特征充分發(fā)揮起來，選擇PLC容量（存儲容量，機架插槽數(shù)，I/O點數(shù)等）時，應留有時當?shù)脑Ａ俊?.3控制系統(tǒng)設計的主要內(nèi)容（1）明確設計任務和技術條件設計任務和規(guī)格通常以設計工作訂單的形式提供。在設計任務書中，有必要明確定義每個項目的基本要求，限制和管理方法。在整個設計系統(tǒng)中，設計任務書是整體設計的基礎。（2）確定用戶輸入設備和輸出設備用戶輸入輸出設備是PLC控制系統(tǒng)的硬件設備，PLC本身作為控制器，構(gòu)成了機器選擇和軟件開發(fā)的基礎。因此，輸出設備（例如電磁閥和電動機）和相應的輸入設備（例如控制器，換檔開關，控制開關，傳感器，安全裝置，傳感器等）致動器（例如繼電器）。信號和接觸器類型）。根據(jù)輸出設備控制的負載執(zhí)行分類。（3）選擇可編程控制器的機型可編程控制器是整個控制系統(tǒng)的關鍵組成部分。為了整個系統(tǒng)創(chuàng)建技術和經(jīng)濟績效指標，需要明智而準確地選擇機型。（4）分配I/O地址，繪制I/O接線圖要合理分配相應的I/O地址，您需要分析、分類和布置I/O設備，并繪制I/O接線圖。表2-1顯示了此模型的I/O分布。表2-1自動貨物控制系統(tǒng)的I/O分配表（5）設計控制程序系統(tǒng)中的控制程序通?；诳刂迫蝿?，選定模型和I/O連接圖以梯形邏輯語言開發(fā)。設計管理程序的主要部分是應用軟件的開發(fā)。合理性管理計劃是確保系統(tǒng)安全可靠運行的先決條件。因此，必須重復調(diào)試，直到滿足控制要求。（6）必要時設計非標準設備選擇設備時，盡可能使用標準設備。如果沒有標準設備，可能需要非標準設備，如控制臺，控制柜和模擬顯示器。（7）編制控制系統(tǒng)的技術文件設計任務完成后，應編制有關技術文件。技術文件一般應包括設計說明、操作說明、I/O接線圖和控制程序。2.4堆垛機系統(tǒng)的控制要求2.4.1主要技術指標以S7-200為基礎，將系統(tǒng)改造成控制系統(tǒng)，并將西門子組態(tài)的WinCC軟件進行組裝，以完成方正仿真操作的設計和必要的監(jiān)控工作。2.4.2工作過程分析貨物自動控制系統(tǒng)由檢查貨物、貨物分析、貨物運輸、貨物控制、機械臂拾取裝置、堆垛儲存和報警功能組成。（1）檢錄貨物：貨物經(jīng)倉庫傳送入庫的傳感器檢測到時，取貨機械手將執(zhí)行取貨命令，將貨物送往下級傳送帶。（2）貨物分析：在輸送帶入口處對貨物進行檢查，然后在輸送帶上，通過相關傳感器檢查貨物的體積和材料等固有特性后，將檢查信息傳送給控制單元。（3）貨物輸送：位于上源端的貨物通過主傳送帶進行運輸，在經(jīng)檢測后開始進行貨物的控制，按照不同的標準要求，執(zhí)行貨物的存儲或出倉。（4）貨物控制：在主輸送帶側(cè)面設置若干控制槽，供貨物通過時分析。氣動回路由電磁閥控制，使分離推桿前后移動。貨物根據(jù)大小和材料等不同屬性進行分類，并運輸?shù)矫總€緩沖區(qū)存儲位置。為了避免漏檢，在主輸送帶的末端安裝應急儲存裝置。一般情況下，倉庫會設置接近開關，檢查每個倉庫是否有貨物。（5）機械手取貨裝置：為氣動控制，可在X和Y兩個方向運動，從不同的緩存儲位取得貨物后送往倉庫出口傳送帶。（6）堆垛存儲：如果要存儲包，則將包裹存儲在單獨的倉庫中并提升堆棧。從倉庫中取出包裹時，避免發(fā)生混亂。堆垛機有兩種操作模式來進行控制，分為手動和自動操作。（7）報警功能：當出現(xiàn)貨物一處以及傳送帶停止的類似系統(tǒng)故障時，傳感器把對應的信號傳輸?shù)娇刂茊卧?，系統(tǒng)就會做出響應，并及時的進行處理，上位機操作界面中的故障等就會進行工作，信號燈開始閃爍，提醒故障。而把故障進行排除，并且將故障復位按鈕按下，那么系統(tǒng)則會繼續(xù)運作。貨物自動控制系統(tǒng)的一般流程如下：貨物臨時存放在倉庫中，貨物由機械手抓取，發(fā)出存放指令后送至主輸送帶。主輸送機將配備用于貨物檢測的檢測傳感器。PLC接收到信號后，對傳感器發(fā)送的信號進行處理，輸出相應的信號驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。下發(fā)入庫單、出庫單時，入庫流程如2-2所示。倉庫放行機械手可通過輸送帶將貨物提、分或送至倉庫。圖2-2倉庫堆垛機控制系統(tǒng)的總體流程2.4.3編程規(guī)范S7-200的PLC使用STEP7Microwinv4.0編程軟件創(chuàng)建滿足自動編解碼器監(jiān)控系統(tǒng)要求的梯形圖程序。2.4.4系統(tǒng)演示利用西門子組態(tài)軟件里的Wincc將畫面組態(tài)好，上位機Wincc的數(shù)據(jù)需要通過PLC來進行交換，以使得自動倉庫的控制系統(tǒng)，在工作運行的時候能夠?qū)崿F(xiàn)運行模擬、監(jiān)控跟報警等等功能，方便實驗。第三章倉庫堆垛機控制系統(tǒng)的硬件設計第三章倉庫堆垛機控制系統(tǒng)的硬件設計3.1PLC選型本設計倉庫堆垛機控制系統(tǒng)主要采用西門子S7-200PLC可編程控制器，與常規(guī)的控制器相比，其具有操作簡單、編程容易、抗干擾能力強等優(yōu)點，在整個運行中，能夠達到自動化的要求，同時與上位機進行通信，實現(xiàn)貨物的出、入庫控制過程。3.1.1西門子S7-200PLC簡介西門子S7-200可編程控制器可以控制不同的設備和可編程邏輯控制器，以滿足自動化控制的需要。西門子S7-200PLC用戶程序包括其它智能模塊通訊、復雜的數(shù)學運算、定時器、計數(shù)器和位邏輯指令，使PLC能夠監(jiān)控輸入情況，如果出現(xiàn)問題，為了滿足控制需要，輸出狀態(tài)發(fā)生變化。與其他控制器相比，S7-200具有配置靈活、指令集強大、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。微型PLC集成了微處理器、集成電源和數(shù)字I/O點，功能齊全。用戶下載應用程序后，需要保留邏輯，以便更好地監(jiān)控應用程序的輸入和輸入。圖3-1S7-200的中央處理單元西門子可以提供許多不同的CPU來匹配不同的應用。具有不同特性的CPU如表3-1所示。表3-1S7-200系列PLC的技術指標3.1.2西門子S7-200PLC工作原理一般輸入采樣、程序執(zhí)行以及輸出刷新這三個是PLC運作的主要核心階段。圖3-2PLC工作過程（1）輸入采樣階段PLC是一種掃描操作的方法。它讀取整個信號并將其寫入輸入圖像區(qū)域以存儲，也被稱為采樣過程。在操作過程中，不會影響采樣結(jié)果的內(nèi)容。如果程序指令由PLC執(zhí)行，則可以調(diào)用先前的采樣結(jié)果。（2）程序執(zhí)行階段PLC從左到右、從上到下掃描每條指令，分別計算輸出圖像區(qū)和輸入圖像區(qū)之間所需的數(shù)據(jù)，然后將程序執(zhí)行結(jié)果讀寫到輸出圖像區(qū)，并記錄執(zhí)行結(jié)果。當程序執(zhí)行時，這個結(jié)果可能會改變，但在執(zhí)行期間它不會到達輸出端口。（3）輸出刷新階段在驅(qū)動用戶設備之前，必須等待用戶執(zhí)行所有程序，然后將存儲在輸出圖像區(qū)域中的內(nèi)容傳輸?shù)骄燧敵鰻顟B(tài)的輸出鎖存器。完成這些步驟后，設備將開始運行。PLC掃描周期是指每次重復上述三個階段的時間。在工作時間內(nèi)，PLC的輸出刷新和輸入采樣時間以毫秒為單位，程序執(zhí)行的響應時間受程序長度的影響。實際CPU模塊的運行速度會影響PLC的掃描周期，兩者之間的差異也很大。PLC正式運行后，將重復上述三個階段，即循環(huán)掃描操作過程。在這一過程中，輸入輸出采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新是PLC操作的核心特征。這不僅提高了PLC的運行速度，而且避免了接觸器和繼電器控制系統(tǒng)的混亂和觸電的競爭。這也是PLC系統(tǒng)快速可靠響應的原因。但是，它也會導致輸出和輸入之間的時間延遲。3.2電機選型堆垛機在運行的過程中會受到阻力，根據(jù)物理學受力分析，主要有堆垛機自身的質(zhì)量，額定起重等，根據(jù)相關公式，可以查出，其阻力為：式中，F(xiàn)f表示運行阻力，G0表示堆垛機自身的質(zhì)量，Gn表示堆垛機額定起重，D表示堆垛機車輪直徑，K表示滾動摩擦系數(shù)，U表示軸承系數(shù)，d軸承內(nèi)徑，表示摩擦系數(shù)。根據(jù)實際堆垛機的型號，可以計算出Ff=1683.8N假設堆垛機運行速度為120m/min，則可以計算出電機功率P=5.1KW。根據(jù)電機型號參數(shù)，調(diào)速電機選擇DRS132S4型號的電機，額定功率為5.5kw，輸出扭矩為1445N.m。同理，升降電機選擇11kw型號，貨叉電機選擇0.75kw型號。3.3傳感器選型倉庫堆垛機控制系統(tǒng)需要知道貨物是儲存在貨架上還是儲存在貨架上。避免誤操作和損壞機器。在倉儲作業(yè)中，當堆垛機到達目標位置時，首先檢測倉庫位置是否有包裹，如果沒有包裹，則進行分岔作業(yè)，否則發(fā)出停止堆垛機作業(yè)的信號；當堆垛機離開時倉庫檢測到貨位中沒有包裹，防止堆垛機在相應位置移動的信號。在本文中，反射式光電傳感器用于檢測包裹的具體位置。反射式光電傳感器是一種光電傳感器。反射板設置在發(fā)射機和接收機的前面，位于相同裝置內(nèi)。光電傳感器使用反射原理來完成光電控制功能。它可以用來檢測地面亮度和顏色的變化，以及地面物體的變化。第四章倉庫堆垛機控制系統(tǒng)的軟件設計第四章倉庫堆垛機控制系統(tǒng)的軟件設計4.1系統(tǒng)涉及軟件4.1.1STEP7MicroWINV4.0編程軟件西門子可用于SIMATICS7-200和Windows。通過STEP7-micro/Win32軟件來創(chuàng)建。可以將個人計算機用作圖形處理器。在離線狀態(tài)下，您可以啟用自定義程序并實時監(jiān)視用戶定義的程序執(zhí)行。這是STEP7-micro/Win32軟件的功能。STEP7-micro/Win32編程軟件的主界面，從主菜單工具欄的導航欄命令樹、用戶窗口、主窗口、狀態(tài)欄。除了菜單欄之外，用戶還可以根據(jù)自己習慣的窗口菜單和視圖菜單調(diào)整其他窗口的選擇和樣式設置。圖4-1編程軟件主畫面4.1.2OPC服務器（1）產(chǎn)生背景在OPC出現(xiàn)之前，硬件驅(qū)動程序與硬件驅(qū)動程序所連接的應用程序之間的接口沒有單一標準。例如，在生產(chǎn)自動化中，諸如可編程邏輯控制器（PLC）和SCADA/HMI軟件之類的控制設備需要不同配置的生產(chǎn)自動化系統(tǒng)。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，在為管理系統(tǒng)開發(fā)軟件的成本中，各種機器的應用開發(fā)成本是70％，機器設備接口的開發(fā)是30％。在過程自動化（PA）領域，如果需要將分布式控制系統(tǒng)（DCS）的所有過程轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)管理系統(tǒng)，則它們必須與每個供應商的模型相對應。開發(fā)自定義界面，例如動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）服務器，由使用動態(tài)鏈接C（DLL）或文件傳輸協(xié)議（FTP）的應用程序鏈接。例如，當使用四個控制設備和監(jiān)控系統(tǒng)時，需要花費大量的時間來為相應的設備A、B、C和D開發(fā)監(jiān)控，并將趨勢圖和三個應用程序的報告連接到它們上。趨勢圖和表格共有12個應用程序接口軟件驅(qū)動程序。同時，系統(tǒng)中各種驅(qū)動因素的共存，使得環(huán)境的穩(wěn)定性和可靠性更加難以維護。OPC的目的是標準化不同制造商的設備和應用程序之間的軟件接口，并簡化它們之間的信息交換。其目的是向用戶提供可以獨立于特定開發(fā)語言和環(huán)境進行編譯和使用的過程控制軟件組件。OPC系統(tǒng)由提供數(shù)據(jù)收集服務的OPC服務器、OPC接口以及根據(jù)應用程序需求（客戶端應用程序）接收OPC應用程序的服務組成。OPC服務器是根據(jù)每個制造商的硬件開發(fā)的。可以通過吸收來自不同制造商的設備和系統(tǒng)之間的差異來實現(xiàn)與硬件無關的系統(tǒng)配置。同時，使用稱為選項的數(shù)據(jù)類型允許您根據(jù)應用程序的要求提供數(shù)據(jù)類型，而不依賴于硬件數(shù)據(jù)類型。（2）應用領域1）工控解決方案用戶2）樓控解決方案用戶3）工控解決方案廠商4）樓控解決方案廠商5）工控解決方案集成商6）樓控解決方案集成商7）AllAutomationFields如圖4-2所示為OPC的現(xiàn)場總線應用模式：圖4-2現(xiàn)場總線應用模式4.1.3以太網(wǎng)處理器的設置（1）配置PC站的硬件機架需要的軟件：1)SIMATICNCMPCV5.4SP1；2)MicroWINV4.0編程軟件。在安裝了SIMATICNET軟件（SIMATICNCMPCV5.4SP1）之后，點擊“StationConfiguration”，，彈出如圖4-3所示對話框。選擇插槽1，右鍵單擊以選擇“Add”。依次為槽內(nèi)添加OPSever和IEGeneral，添加“IEGeneral”完畢，彈出相應對話欄，對話欄顯示MAC地址，和IP地址，此IP地址是PC的IP地址，如圖4-4所示，點擊OK并在“StationName”處單擊鼠標，為此工作站點修改名字為“LZ”，如圖4-5所示。圖4-3PC站點的工作畫面圖4-4PC站點的IE組件添加圖4-5PC站點的名字更改（2）以太網(wǎng)模塊向?qū)У脑O置雙擊“Step7Microwinv4.0”打開編程軟件，在編程窗口的菜單欄中查找“工具”，在下拉菜單中查找“以太網(wǎng)向?qū)А保▍⒁妶D4-6）。選擇驅(qū)動器位置后，配置控制器IP地址，如圖4-7所示。指定命令和字節(jié)鏈接的數(shù)量。如果要為此目的配置連接請求，請接受全部或為此創(chuàng)建唯一的IP連接請求，并將遠程屬性TSAP設置為“10.11”，這需要配置CRC安全性，最后，數(shù)據(jù)塊允許驅(qū)動程序調(diào)整CRC安全性，以便完成驅(qū)動程序安裝。可以找到此驅(qū)動程序子程序并將其添加到編程窗口，如圖4-8所示。圖4-6配置以太網(wǎng)向?qū)D4-7以太網(wǎng)向?qū)P的配置圖4-8添加以太網(wǎng)向?qū)ё映绦?.1.4STEP7與OPC硬件組態(tài)Wincc與S7-200PLC通訊的手段是利用OPC服務，而OPC站點的設置是建立在“STEP7”軟件的硬件設置里，或者說“STEP7”起到建立OPC服務，使得Wincc上位機與PLC通訊的“橋梁”。雙擊桌面名為“STEP7”的編程軟件，創(chuàng)建一個新文件。在編程軟件的空白部分的左半部，右鍵單擊鼠標，單擊彈出列表中的“插入新對象”，并在擴展欄中選擇“SIMAICPC站”。為這個項目添加一個PC站點，如圖4-9所示。圖4-9添加PC站點添加完成后，在“MPI(1)”的右側(cè)窗口的空白區(qū)域添加“PCStation”。右鍵單擊鼠標并重命名。當PC站的硬件架設在前面時，名稱是“LZ”。雙擊進入名稱已更改的PC站，輸入PC站的硬件配置接口“硬件配置”。接著，在PC站的時隙中插入“OPCServer”和“IEGeneral”。，與前面的PC站的硬件架結(jié)構(gòu)相同，插入一般IE后，彈出“屬性”對話框。要執(zhí)行此操作，將建立新的以太網(wǎng)連接，并設置IP地址(這個IP地址與網(wǎng)絡鄰居的IP地址相同)，如圖4-10所示。硬件配置完成后，單擊“”圖標進行編譯。編譯完成后，單擊“”圖標下載硬件配置。下載完成后，單擊配置網(wǎng)絡按鈕。單擊“opcserver”以右鍵單擊鼠標或“insert>newconnection”插入新連接，并在連接表的第一行插入新連接。此后，彈出“插入新連接”對話框，單擊“確定”完成連接。如4-11圖與4-12圖所示。圖4-10網(wǎng)絡硬件組態(tài)圖4-11添加鏈接圖4-12添加好的連接4.2系統(tǒng)主流程圖具體工作過程如圖4-13、4-14所示：首先由機械手將貨物抓取至主傳送帶上，然后隨著傳動帶進行搬運，待達到指定區(qū)域后，由堆垛機進行抓取，并放置于立體倉庫中，最后再由機械手將獲取從立體倉庫中取出，經(jīng)由傳送帶送出。圖4-13倉庫堆垛機控制系統(tǒng)總體工作流程圖4-14倉庫堆垛機控制系統(tǒng)工作流程4.3控制系統(tǒng)子程序4.3.1入庫作業(yè)流程在堆垛機開始執(zhí)行倉儲操作之前，它首先讀取倉庫上的貨物信息。主機收到目標地址后，將入庫指令發(fā)送到堆垛機，堆垛機開始工作。堆垛機先到儲物臺取貨，然后開到儲物單元的目的地，準確定位，直到堆垛機停止水平運行并提升。調(diào)用放置動作模塊，展開叉子，完成放置貨物的過程，判斷叉子的位置。正常到貨在入庫過程中完成，無預警。倉庫堆垛機流程圖如圖4-15所示。圖4-15倉庫堆垛機控制系統(tǒng)入庫流程圖4.3.2出庫作業(yè)流程堆垛機出庫操作流程如圖4-16所示。圖4-16倉庫堆垛機控制系統(tǒng)出庫流程圖第五章倉庫堆垛機控制系統(tǒng)的組態(tài)設計第五章倉庫堆垛機控制系統(tǒng)的組態(tài)設計5.1組態(tài)軟件通過PC實現(xiàn)上部計算機顯示畫面、Wincc和PLC數(shù)據(jù)相互作用、操作的現(xiàn)場控制。在圖5-1和5-2中示出了組態(tài)軟件模擬界面。圖5-1上位機物流控制過程畫面圖5-2立體倉庫畫面5.2組態(tài)設計在STEP7Micro/Winv4.0軟件進行編程，在傳統(tǒng)的繼電器控制電路中，梯子圖的編程，便于理解程序，采用了結(jié)構(gòu)化程序設計。主要功能包括手動子程序、自動子程序、以太網(wǎng)子程序、整體輸出子程序等，最后子程序被主程序調(diào)用。這樣的結(jié)構(gòu)很明確，調(diào)試變得容易。具體的步驟如下所示。圖5-3主程序調(diào)用子程序SM0.0是在PLC接通電源之后，終端輸出SM0.0的通常開/通常關閉的接點，并調(diào)用手動子程序，如圖5-3所示，在關閉/打開的狀態(tài)下，SM0.0是始終具有特征的特殊寄存器。集中于輸出子程序，容易調(diào)試和監(jiān)視。為了避免錯誤輸出，SM0.1被稱作程序開始時的特殊寄存器。并且，PLC被接通電源之后，通過一次被掃描的特別的寄存器被賦予特征，為了復位每個電源之后的所有位存儲域。圖5-4手動子程序1圖5-4是手動子例程的開始。由于信息記錄端口I0.2的使能設定了所設定的存儲區(qū)域的M0.0，T33可以延遲時間，在設定位置達到M30.0，目的是發(fā)出警報。這意味著貨物檢查后會打開主輸送帶，主傳送帶未打開時，會報警。圖5-5手動子程序2圖5-5示手動子程序連接。當打開傳送帶開放端口I0.4時，使能M0.0位存儲器區(qū)域并重置M0.0位，時間關閉延遲，“沒有打開主傳送帶”警告消息不會被觸發(fā)。當主傳送帶打開時，T34時間繼電器會推遲，然后開啟1號貨運機器人。圖5-6手動子程序3如圖5-6所示，手動子程序繼續(xù)連接。當主輸送器觸發(fā)T34時間繼電結(jié)束時，M0.2位存儲區(qū)域?qū)⒂?，并啟?號取貨機器人。取回時間取決于T35時間繼電器的設置時間。圖5-7手動子程序4如圖5-7所示，手動子程序連接。在從2號到堆垛機的輸送端口I0.2啟用后，啟動輸送器，觸發(fā)2號取貨機器人的延遲繼電器T37。T37被計時為允許延遲處理的機器人。圖5-8手動子程序5如圖5-8所示，手動子程序連接。當主傳送帶打開時，T37小時繼電器延遲。延遲后延遲T38時間繼電器，T38時間繼電器在延遲后關閉機器人。圖5-9手動子程序6如圖5-9所示，手動子程序連接。1號接收產(chǎn)品的主輸送帶上的傳感器，檢測貨物并分析，根據(jù)貨物的容積和材質(zhì)向PLC發(fā)送信息，PLC發(fā)送驅(qū)動對應的執(zhí)行器動作的指令，然后，貨物進入緩存?zhèn)}。當執(zhí)行器起作用以減少誤差時，停止傳送帶運動。圖5-10手動子程序7如圖5-10所示，手動子程序續(xù)接。貨物通過主輸送帶，在不同的傳感器檢測下運行相應的行動，實現(xiàn)貨物控制。圖5-11輸出子程序1如圖5-11所示，輸出子程序的開始。緊急停止按鈕端口I0.1啟用后，警報燈點亮。為了防止錯誤操作，請重置所有位存儲區(qū)域。極限開關是防止瓶式傳送帶的貨物超過界限。當物品超過極限位置時，限度開關端口I1.0啟動，重置皮帶輸出及機器人輸出，停止傳送帶及機器人。圖5-12輸出子程序2如圖5-12所示，輸出子程序連接。如上所述，在進行貨物的檢查，在沒有打開主搬運帶的情況下，發(fā)出警報，警告端口Q1.6變得有效，顯示表示沒有打開傳送帶意思的信息。警告解除后，所有警告都將恢復，系統(tǒng)將再次進入待機階段。如圖5-13所示，通過執(zhí)行器的動作，接通不同的緩存?zhèn)}的顯示燈亮。具有相同功能的程序也在圖5-14、5-15、5-16中示出。圖5-13輸出子程序3圖5-1