機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計(jì)論文立體倉庫模擬裝置的設(shè)計(jì)及控制PLC控制類控制部分設(shè)計(jì)

1、鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題 目：立體倉庫模擬裝置的設(shè)計(jì)及控制(PLC控制類)控制部分設(shè)計(jì)入學(xué)年月：09年5月 姓 名：學(xué) 號(hào)：專 業(yè)：機(jī)電一體化 ?？?學(xué) 習(xí) 中 心：指 導(dǎo) 教 師_完成時(shí)間2010年12月3日目 錄摘要1ABSTRACT2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1立體倉庫的組成：1立體倉庫的優(yōu)越性21.3 題目目的和意義31.4 本設(shè)計(jì)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)5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.

2、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(jì)的基本步驟123.2立體倉庫結(jié)構(gòu)組成與控制要求12結(jié)構(gòu)與組成12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(jì)思路143.5 PLC程序的設(shè)計(jì)16第4章 基于MCGS對(duì)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

3、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的讀寫實(shí)現(xiàn)224.3.1 MCGS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫簡(jiǎn)介224.3.2 數(shù)據(jù)對(duì)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(dòng)畫的連接284.6 編制控制流程30腳本程序的簡(jiǎn)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(hào)庫位取貨過程仿真60PLC與組態(tài)軟件在立體倉庫中的控制摘要：本設(shè)計(jì)主要研究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(gè)

4、自由度（X、Y、Z）軸的位置定位采用接通延時(shí)定時(shí)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(tái)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(shí)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建、動(dòng)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(shí)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。關(guān)鍵字： 立體倉庫；PLC；MCGS；監(jiān)視第1章 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(jì)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(chǔ)藏系統(tǒng)。1.1論文研究的背景立體倉庫一般是指采用幾層、

5、十幾層乃至幾十層高的貨架儲(chǔ)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(chǔ)存貨物，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(guó)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(guó)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(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(guó)家之一。 我國(guó)對(duì)立

6、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(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年開始研制我國(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(zhǎng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)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(guó)家電龍頭企業(yè)海爾集團(tuán)國(guó)際物流中心的立體倉庫，該倉庫高22米，擁有18056個(gè)標(biāo)準(zhǔn)托盤位，包括原材料和產(chǎn)成品兩大自動(dòng)化物流系統(tǒng)，全部實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代物流的自動(dòng)化和智能化。立體倉庫由于具有很高的空間利用率

7、、很強(qiáng)的入出庫能力、采用計(jì)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)，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉儲(chǔ)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1.2.1立體倉庫的組成：高層貨架：用于存儲(chǔ)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(dòng)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。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(tái)，分配車，提升機(jī)，

8、皮帶機(jī)等。AGV系統(tǒng)即自動(dòng)導(dǎo)向小車。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(dòng)控制系統(tǒng)：驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)各設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)。目前以采用現(xiàn)場(chǎng)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(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。是全自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)的核心。目前典型的自動(dòng)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(gè)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(shí)又是倉庫基筑的柱子和倉庫側(cè)壁

9、的支撐，即倉庫建筑與貨架結(jié)構(gòu)成為一個(gè)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(zhǎng)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(gè)單元與建筑無關(guān)的倉庫，則稱分離式倉庫。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。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(guó)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(duì)待。立體庫的空間利用率與其規(guī)劃緊

10、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。    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”

11、，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)。    加快貨物的存取節(jié)奏，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。建立以自動(dòng)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(dòng)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(shí)并自動(dòng)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。經(jīng)過對(duì)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)備充足的原材料和零部件。這樣庫存積壓就成為一個(gè)較大的問題。如何降低庫

12、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(duì)的一個(gè)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。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(gè)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(dòng)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/R

13、S),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，減少了浪費(fèi)，保證均衡生產(chǎn)，也提高了操作人員素質(zhì)和管理人員的水平。立體倉庫的出現(xiàn),實(shí)現(xiàn)了倉庫功能從單純

14、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(dòng)化立體倉庫應(yīng)用范圍很廣，幾乎遍布所有行業(yè)。在我國(guó)，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(chǎng)、港口等。 1.4 本設(shè)計(jì)主要完成的工作自動(dòng)化立體倉庫是一種用高層立體貨架（托盤系統(tǒng)）存儲(chǔ)物資，用自動(dòng)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(jiǎn)稱PLC）控制堆垛機(jī)的位置變動(dòng)，模擬立體倉庫工作的控制系統(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)

15、位置變動(dòng)控制為研究對(duì)象，通過S7-200PLC以及MCGS組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)對(duì)2*2立體倉庫的模型控制系統(tǒng)的控制；對(duì)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(dòng)作的模擬仿真。第2章 可編程控制器與MCGS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)PLC的定義和功能可編程控制器，英文稱Programmable Controller，簡(jiǎn)稱PLC，本課題中用PLC作為它的簡(jiǎn)稱。PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計(jì)算機(jī)。它通過運(yùn)行存儲(chǔ)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

16、去實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。PLC基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換時(shí)，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(shí)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(gè)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(shí)功能；高速計(jì)數(shù)

17、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(chǔ)功能；聯(lián)網(wǎng)通信功能；自檢測(cè)、自診斷功能。2.1.2 PLC 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(dòng)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(shí)汽車的每一次改型都需要對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號(hào)更新的周期愈來愈短，顯然，繼電器控制裝置十分費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、費(fèi)料，延長(zhǎng)了更新周期。為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷翻新及生產(chǎn)工藝不斷變化的需要， 1968 年美國(guó)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

18、裝置得以誕生并以其簡(jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小和使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快在美國(guó)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(guó)家的高度重視。1971 年日本從美國(guó)引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)，很快研制出日本第一臺(tái)PLC；1973 年西歐國(guó)家也研制出了他們的第一臺(tái)PLC；我國(guó)1974 年開始研制，1977 年開始工業(yè)應(yīng)用。2.1.3 PLC 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(jì)、安裝、調(diào)試方便。（6）維修方便，維修工作量

19、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(chǔ)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：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

20、決定了PLC的整體性能，如整個(gè)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(chǔ)器     存儲(chǔ)器（內(nèi)存）主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成部分。PLC中的存儲(chǔ)器一般包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)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(duì)象而定的，由用戶根據(jù)對(duì)象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。用戶存儲(chǔ)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。

21、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(dòng)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(jì)算器、位置控制、以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器及與PLC系

22、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(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。常見的編程器有簡(jiǎn)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(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

23、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。6通信接口為了實(shí)現(xiàn)“人-機(jī)”或“機(jī)-機(jī)”之間的對(duì)話，PLC配有多種通信接口。PLC通過這些通信接口可以與監(jiān)視器、打印機(jī)以及其他的PLC或計(jì)算機(jī)相連。2.3 MCGS組態(tài)軟件MCGS全中文工業(yè)自動(dòng)化控制組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱MCGS工控組態(tài)軟件或MCGS）為用戶建立全新的過程測(cè)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(tái)，可穩(wěn)定運(yùn)行于Windows

24、95/98/NT操作系統(tǒng)。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)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(dòng)化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。 MCGS的主要特點(diǎn)和基本功能 簡(jiǎn)單靈活的可視化操作界面。 實(shí)時(shí)性強(qiáng)、良好的并行處理性能。 豐富、生動(dòng)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(bào)警功能。 實(shí)時(shí)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

25、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(chǔ)，系統(tǒng)可靠性高。 設(shè)立對(duì)象元件庫，組態(tài)工作簡(jiǎn)單方便。 實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng)的分布式控制和管理。總之，MCGS組態(tài)軟件功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易用，普通工程人員經(jīng)過短時(shí)間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。同時(shí)使用MCGS組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的計(jì)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)。 MCGS的構(gòu)成MCGS組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱MCGS）由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)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

26、-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(jì)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(gè)數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)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(jì)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(gè)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(jì)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)

27、行環(huán)境的關(guān)系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(shí)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(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)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(jì)封面圖形，確定自動(dòng)啟動(dòng)的窗口，設(shè)定動(dòng)畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時(shí)間等。設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)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(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶

28、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(dòng)畫顯示畫面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫：是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個(gè)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(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)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(shí)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(gè)“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(duì)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

29、功能。在MCGS的單機(jī)版中，每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)只能有一個(gè)主控窗口和一個(gè)設(shè)備窗口，但可以有多個(gè)用戶窗口和多個(gè)運(yùn)行策略，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中也可以有多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象。MCGS用主控窗口、設(shè)備窗口和用戶窗口來構(gòu)成一個(gè)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(duì)象或構(gòu)件，同時(shí)可以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。 MCGS組態(tài)軟件的工作方式如何對(duì)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(dòng)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(dòng)程序是由VB程序設(shè)計(jì)語言編寫的DLL（動(dòng)態(tài)連接庫）文件，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中包含符合各種設(shè)備通訊協(xié)議的處理程序

30、，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(dòng)程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中各個(gè)部分，完成整個(gè)系統(tǒng)的通訊過程。每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序獨(dú)占一個(gè)線程，達(dá)到互不干擾的目的。MCGS如何產(chǎn)生動(dòng)畫效果：MCGS為每一種基本圖形元素定義了不同的動(dòng)畫屬性，如：一個(gè)長(zhǎng)方形的動(dòng)畫屬性有可見度，大小變化，水平移動(dòng)等，每一種動(dòng)畫屬性都會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)畫效果。所謂動(dòng)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?cè)诮M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(dòng)畫效果的方法是：圖形的每一種動(dòng)畫屬性中都有一個(gè)“表達(dá)式”設(shè)定欄，在該欄中設(shè)定一個(gè)與圖形狀態(tài)相聯(lián)系的數(shù)據(jù)

31、變量，連接到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中，以此建立相應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，MCGS稱之為動(dòng)畫連接。MCGS如何實(shí)施遠(yuǎn)程多機(jī)監(jiān)控：MCGS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(tái)計(jì)算機(jī)連接在一起，構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的實(shí)時(shí)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(shí)，可利用MCGS提供的網(wǎng)絡(luò)功能，在工作站上直接對(duì)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(cè)控系統(tǒng)的每一臺(tái)計(jì)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(hào)、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

32、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“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(shí)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)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。第3章 基于PLC的立體倉庫控制系統(tǒng)的應(yīng)用3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟在立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)立

33、體倉庫系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖程序，這是整個(gè)立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。6.將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測(cè)試，查找錯(cuò)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(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)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 結(jié)構(gòu)與組成本設(shè)計(jì)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(cè)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(gè)自由度（X、Y、Z軸）的運(yùn)動(dòng)。X軸方向與Y軸方向即堆垛機(jī)的水平運(yùn)動(dòng)與垂直運(yùn)動(dòng)采用滾珠絲杠、滑杠作為傳

34、動(dòng)與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，由步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)；Z軸方向即貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的前后運(yùn)動(dòng)采用普通絲杠傳動(dòng)，由直流電機(jī)拖動(dòng)。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。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(tái)。存貨操作時(shí)，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到裝/卸貨臺(tái)有貨物時(shí)，啟動(dòng)堆垛機(jī)，將裝/卸貨臺(tái)上的貨物取出放置到指定庫位號(hào)上；取貨操作時(shí)，啟動(dòng)堆垛機(jī)將指定庫位號(hào)上的貨物取出送到裝/卸貨臺(tái)；堆垛機(jī)在執(zhí)行完每次取存任務(wù)后自動(dòng)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(gè)自由度X、Y、Z軸）的運(yùn)動(dòng)定位，安裝有限位保護(hù)或時(shí)間控制電機(jī)的運(yùn)行到位（本設(shè)計(jì)采用定時(shí)器來控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)）；每個(gè)庫位安裝檢測(cè)裝置(

35、微動(dòng)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(gè)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(tái)發(fā)出指令的。3.3 PLC的I/O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I0.4啟動(dòng)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

36、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(dòng)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 本次設(shè)計(jì)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(duì)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、I0.3、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.

37、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。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。 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：圖3-2 工作流程圖3.4.2控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路取貨和存貨工作流程： 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)，

38、按下啟動(dòng)按鈕I0.4，定時(shí)器控制啟動(dòng)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(shí)器控制取指示燈Q0.6亮2秒，然后選擇庫位號(hào)，如所選庫位有物品，則定時(shí)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(tái)，Z 軸電機(jī)正轉(zhuǎn)將物體送入卸貨臺(tái)，Y軸電機(jī)下降使物體放在卸貨臺(tái)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(shí)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

39、時(shí)器控制存貨指示燈亮2秒，然后選擇庫位號(hào)，如所選庫位無物品，則定時(shí)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(tái)，Z 軸電機(jī)正轉(zhuǎn)伸入裝貨臺(tái)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(tái)并將物體帶出，X 軸、Y 軸電機(jī)運(yùn)行至所選庫位號(hào)，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)有物品，此時(shí)不執(zhí)行存貨指令。 指示燈點(diǎn)亮設(shè)計(jì)：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(duì)庫位有無貨物一目了然

40、，便于操作。特提出了，當(dāng)執(zhí)行取貨指令時(shí)，如過庫位內(nèi)有物品，則利用接通延遲定時(shí)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(shí)當(dāng)選擇存貨指令時(shí)，如庫位內(nèi)無物品，則利用接通延遲定時(shí)器控制存無物指示燈也會(huì)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：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(cè)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

41、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(jì)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(hào)為例子說明“取貨”的全部動(dòng)作過程。取2號(hào)庫位：首先按下啟動(dòng)按鈕I0.4，定時(shí)器T255控制啟動(dòng)指示燈Q1.2亮2秒，然后按下取貨按鈕I0.6,定時(shí)器T37控制取指示燈Q0.6亮2秒，2秒后T37接通，按下庫位2按鈕I0.1,定時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)器T55控制Z軸電

42、機(jī)正轉(zhuǎn)3秒伸叉進(jìn)入庫位2，然后M3.3接通，定時(shí)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(shí)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(shí)器T58控制Y軸電機(jī)下行6秒，然后M3.6接通，定時(shí)器T59控制X軸電機(jī)右行8秒到達(dá)卸貨臺(tái)，然后M3.7接通，定時(shí)器T60控制Y軸電機(jī)上行6秒，然后M4.0接通，定時(shí)器T61控制Z軸電機(jī)正轉(zhuǎn)3秒伸叉進(jìn)入裝/卸貨臺(tái)進(jìn)行“存貨”動(dòng)作，然后M4.1接通，定時(shí)器T62控制Y軸電機(jī)下行3秒將物品放在裝/卸貨臺(tái)上，然后M4.2接通，定時(shí)器T63控制Z軸電機(jī)反轉(zhuǎn)3秒移出裝/卸貨臺(tái)，然后M4.3接通，定時(shí)器T101控制Y軸電機(jī)下行3秒

43、，然后M4.4接通，定時(shí)器T102控制X軸電機(jī)左行12秒回到初始位置。啟動(dòng)、停止、取、存、取2號(hào)、存2號(hào)梯形圖（見附錄1）3.5 PLC程序的設(shè)計(jì) 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。STEP

44、7-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)計(jì)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(jì)算機(jī)上，然后用編程線將計(jì)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。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

45、PC/PPI協(xié)議。如圖3-4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： 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(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中所有PLC的列表，選擇要操作的PLC可對(duì)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(duì)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(shí)器、計(jì)數(shù)器等器件的接點(diǎn)可多次重復(fù)使用，

46、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。（3）線圈不能直接與左母線相連。如果需要，可以通過一個(gè)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(hào)的線圈在一個(gè)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)使用的次數(shù)是沒有限制，可無限次地使用。（

47、7）兩個(gè)或兩個(gè)以上的線圈可以并聯(lián)輸出。第章 基于MCGS對(duì)立體倉庫控制系統(tǒng)的應(yīng)用4.1 基于MCGS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(gè)多角度、多層次的觀察仿真過程。計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)工程的模擬測(cè)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(shí)可以通過組態(tài)仿真使讀者能夠設(shè)計(jì)出更加實(shí)用的控制系統(tǒng)，從而可以在較短的時(shí)間內(nèi)，以較少的代價(jià)完成較好的效果?；贛CGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的基本步驟可以概括為以下幾點(diǎn)：查看資料，組織材料。設(shè)計(jì)窗口。建立設(shè)備管理和構(gòu)造實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。制作工程動(dòng)畫和動(dòng)畫連接。編寫腳本控制流程程序。整體運(yùn)行、程序調(diào)試。

48、4.2 MCGS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(shí)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(jì)，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(gè)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(duì)象為模板通過繪制和動(dòng)畫功能的設(shè)置能夠?qū)崟r(shí)模擬系統(tǒng)的運(yùn)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”，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(dòng)窗口”選項(xiàng)，將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時(shí)自動(dòng)加載的窗口。如圖4-3所示：最后生成的畫面如圖4-4