工科畢業(yè)論文小型立體倉庫PLC控制設計與組態(tài)模擬

1、1 / 48摘要隨著倉儲水平的提高，自動化立體倉庫在倉儲業(yè)中應用越來越廣泛。隨著自動化立體倉庫的出現(xiàn)，人們對倉儲空間的利用率逐漸提高，改變了傳統(tǒng)的倉儲模式。因此，本課題提出設計開發(fā)基于 PLC 的小型立體設計，用組態(tài)王實現(xiàn)仿真模擬，來體現(xiàn)自動化立體倉庫的便捷性、控制性。立體倉庫的組成部分可分為三個：車倉庫結構部分、輸送系統(tǒng)部分和控制系統(tǒng)部分。本文在對國外立體倉庫現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢做了一定調(diào)研的基礎上，選擇 3 巷道 3 層的倉庫結構為研究模型。本文分析了自動化立體倉庫控制系統(tǒng)的工作原理和工作流程，根據(jù)小型立體倉庫的運行原理，設計了簡單的立體倉庫的控制系統(tǒng)。采用了 PLC 控制，運用三菱公司的編程軟

2、件 GX Developer，選擇 FX 系列的 PLC 進行設計，編寫了立體倉庫自動控制系統(tǒng)的程序。設計中使用了組態(tài)王進行模擬仿真，監(jiān)控小型立體倉庫的運動方式和工作原理，經(jīng)過調(diào)試運行，證明了系統(tǒng)的可靠性與實用性。關鍵詞：關鍵詞：立體倉庫 自動控制系統(tǒng) 可編程序控制器 組態(tài)王AbstractAbstractWith the storage level, the automation stereoscopic warehouse in the storage industry more and more widely applied. With the emergence of automate

3、d warehouse, the warehouse space utilization rate increased gradually, has changed the traditional mode of storage. Therefore, this paper proposes the design and development of small PLC based three-dimensional design, with Kingview to achieve simulation, to reflect the automation stereoscopic wareh

4、ouse convenience, control.Stereoscopic warehouse components can be divided into three parts: vehicle storage structure, transmission system and control system. In this paper the status quo and development trend of stereoscopic warehouse to do some research on the basis of3roadway,3 layer structure m

5、odel for the study of warehouse. This paper analyzes the automated three-dimensional warehouse control system working principle and working process, according to the 2 / 48small warehouse operation principle, design a simple three-dimensional warehouse control system. Using the PLC control, the use

6、of Mitsubishis programming software GX Developer, select the FX series of PLC design, preparation of three-dimensional warehouse automatic program control system. The use of the design on simulation, monitoring small warehouse movement mode and the principle of work, after debugging and running, pro

7、ves the reliability and practicability of the system.KeyKey words:words: Stereo warehouse, Automatic control system, PLC, Kingview目目 錄錄1.1.緒論緒論 1 11.1 本課題的目的與意義 11.2 自動化立體倉庫的歷史與國外現(xiàn)狀 21.3 自動化立體倉庫的優(yōu)越性 31.4 論文的主要目標和工作容 32.2.可編程序控制器技術可編程序控制器技術 5 52.1 PLC 的功能特點與應用 52.2 PLC 的基本組成與工作原理 62.2.1 PLC 的基本組成 62.

8、2.2 PLC 的基本工作過程 72.3 三菱 FX 系列 PLC 簡介 83.3.電氣控制系統(tǒng)設計電氣控制系統(tǒng)設計 9 93.1 電氣控制系統(tǒng)的方案設計 93.1.1 系統(tǒng)的 I/O 端口分配 93.1.2 系統(tǒng)的端口接線圖 103.2 PLC 控制程序的設計 103.2.1 控制流程圖 103.2.2 PLC 功能程序設計 114.4.組態(tài)軟件系統(tǒng)組態(tài)軟件系統(tǒng) 14144.1 組態(tài)軟件的主要特點 144.2 組態(tài)軟件的主要功能 154.3 組態(tài)軟件的應用 165.5.用組態(tài)王模擬自動化立體倉庫用組態(tài)王模擬自動化立體倉庫 17175.1 倉庫中的主要組成部分 175.2 用組態(tài)王監(jiān)控自動化立

9、體倉庫 195.2.1 組態(tài)王的框架搭建 195.2.2 組態(tài)王的使用 193 / 485.2.3 事件命令語言 235.3 組態(tài)王調(diào)試和運行 266.6.結論結論 2828致致 2929參考文獻參考文獻 3030附附錄錄 31311 / 481.緒論1.1 本課題的目的與意義隨著人類社會的不斷進步，我國國民經(jīng)濟飛速的發(fā)展和企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模不斷的擴大，現(xiàn)代物流系統(tǒng)從六十年代剛剛起步到現(xiàn)在蓬勃發(fā)展，其中立體倉庫控制系統(tǒng)是不可缺少的重要部分。立體倉庫控制系統(tǒng)是以 PLC 作為控制核心，集自動控制技術、計算機技術、通訊技術和機電一體化技術于一體的高科技控制設備。作為現(xiàn)代物流技術的典型代表，自動化立

10、體倉庫 AS/Rs（Automated storage and Retrieval System)是當代倉儲技術、通訊技術、自動化技術與計算機技術高度集成化的產(chǎn)物，具有存儲容量大、占地面積小、自動化程度高、能與 ERP 系統(tǒng)信息集成等多方面的優(yōu)點，在產(chǎn)品管理和制造系統(tǒng)中占有非常重要的地位，也是計算機集成制造系統(tǒng)的集成環(huán)節(jié)之一。自動化倉庫是生產(chǎn)物流的重要組成部分，擔負著物資的接受、分類、計量、包裝、分揀配送、存檔等多種功能。是實現(xiàn)高效率物流和大容量儲藏，適應現(xiàn)代化生產(chǎn)和商品流通的有效手段。使用自動化立體倉庫可以產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。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

11、間利用率；自動化立體倉庫采用層積式存放，結合計算機管理，可以很容易實現(xiàn)先入先出，防止貨物的自然老化、變質(zhì)和損壞；通過自動存取系統(tǒng)(AS/RS),加快了運行和處理速度，提高了勞動生產(chǎn)率，降低操作人員的勞動強度；采用自動化技術后，還能較好地適應黑暗、低溫、污染、有毒和易爆等特殊場合的物品存儲需要；計算機控制能夠始終準確無誤地對各種信息進行存儲和管理，減少了貨物處理和信息處理過程中的差錯；同時借助于計算機管理還能有效地利用倉庫存儲能力，便于清點和盤庫，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，實現(xiàn)企業(yè)信息管理的自動化。同時，由

12、于使用自動化倉庫，促進企業(yè)的科學管理，減少了浪費，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。 自動化控制系統(tǒng)在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中起承上啟下的重要作用，根據(jù)上位調(diào)度管理計2 / 48算機下達作業(yè)任務，控制系統(tǒng)自動完成對設備的運行、停機、故障、報警等各項過程的控制。同時將作業(yè)完成情況和設備狀況實時上報上位調(diào)度管理層，使上位系統(tǒng)實現(xiàn)對設備運行狀況、物流位置和物流數(shù)據(jù)的管理與監(jiān)控。自動化控制系統(tǒng)作為自動化物流系統(tǒng)中的一個重要組成部分，對于提高物流系統(tǒng)的物流控制功

13、能和作業(yè)效率，具有關鍵的作用。 自動化立體倉庫是一個復雜的綜合自動化系統(tǒng)是現(xiàn)代物流技術領域中出現(xiàn)的一種新型倉儲方式。自動化立體倉庫自誕生以來就受到了極大關注，對其相關技術和管理的研究從未停止過。在現(xiàn)代社會，隨著生產(chǎn)方式和技術革命性的變革，自動化立體倉庫已經(jīng)成長為支持企業(yè)和社會經(jīng)濟活動的重要因素，其經(jīng)濟和社會效益逐漸被人接受，自動化立體倉庫也成為企業(yè)和社會投資的重點。本課題研究的目的在于，隨著倉儲水平的提高，自動化立體倉庫在倉儲業(yè)中應用越來越廣泛。隨著自動化立體倉庫的出現(xiàn)，人們對倉儲空間的利用率逐漸提高，改變了傳統(tǒng)的倉儲模式。因此，本課題提出設計開發(fā)基于 PLC 的小型立體設計，用組態(tài)王實現(xiàn)仿真

14、模擬，來體現(xiàn)自動化立體倉庫的便捷性、控制性。為學生今后的工作打下一個較好的基礎，同時本課題具有實用性，對解決工礦企業(yè)的自動化物流技術問題具有重要的意義。1.2 自動化立體倉庫的歷史與國外現(xiàn)狀立體倉庫產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)和技術發(fā)展的結果。20 世紀 50 年代初美國出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機的立體倉庫；50 年代末至 60 年代初，出現(xiàn)了司機操作的巷道式堆垛起重機立體倉庫；1963 年美國率先在高架倉庫中采用計算機控制技術，建立了第一座由計算機控制的立體倉庫。此后，自動化立體倉庫在美國和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專門的科學。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，

15、成為當今世界上擁有自動化立體倉庫最多的國家之一。據(jù)不完全統(tǒng)計，美國有各種類型的自動化立體倉庫 20000 多座，日本有 38000 多座，德國有 10000 多座，英國有 4000 多座，前聯(lián)有 1500 多座。堆垛機是自動化立體倉庫的主要作業(yè)機械，擔負著出庫、進庫、盤庫等任務，是自動化立體倉庫的核心部件，自動化立體倉庫的發(fā)展就是以堆跺機的發(fā)展為主要標志的，目前巷道式堆跺機為主要發(fā)展方向。3 / 48我國對立體倉庫與其物料搬運設備的研制起步較晚，1963 年研制成第一臺橋式堆垛起重機，1973 年開始研制我國第一座由計算機控制的自動化立體倉庫(高 15 米，機械部起重所負責)，該庫 1980

16、年投入運行，由機械工業(yè)自動化研究所等單位研制建成我國第一座自動化立體倉庫，并在汽車制造廠投產(chǎn)。從此以后，立體倉庫在我國得到了迅速的發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國己建成的立體倉庫近 300 個，其中全自動化的立體倉庫有 30 多個。1995 年建成的儀征化纖工業(yè)聯(lián)合公司滌綸長絲自動化立體倉庫，是目前我國獨立設計和制造的綜合自動化程度最高的立體倉庫。近些年我國自動化倉庫技術發(fā)展很快，己實現(xiàn)了與其它信息決策系統(tǒng)的集成，并正在做智能控制和模糊控制的研究工作。盡管如此，至今在我國已建成的集成化倉儲系統(tǒng)還不多，我國的自動化立體倉庫與國外發(fā)達國家相比，無論是從數(shù)量上還是從建設水平上都有著比較大的差距。1.3

17、自動化立體倉庫的優(yōu)越性自動化立體倉庫其優(yōu)越性是多方面的，對于企業(yè)來說,可從以下幾個方面得到體現(xiàn)： 1.提高空間利用率。早期立體倉庫的構想，其基本出發(fā)點是提高空間利用率，充分節(jié)約有限且寶貴的土地。在西方有些發(fā)達國家，提高空間利用率的觀點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)合理性和先進性考核的重要指標來對待。 立體庫的空間利用率與其規(guī)劃緊密相連。一般來說，自動化高架倉庫其空間利用率為普通平庫的 2-5 倍。這是相當可觀的。2.便于形成先進的物流系統(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

18、“靜態(tài)儲存” 。自動化立體倉庫采用先進的自動化物料搬運設備，不僅能使貨物在倉庫按需要自動存取，而且可以與倉庫以外的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行有機的連接，并通過計算機管理系統(tǒng)和自動化物料搬運設備使倉庫成為企業(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行生產(chǎn)，從而形成一個自動化的物流系統(tǒng)，這是一種“動態(tài)儲存” ，也是當今自動化倉庫發(fā)展的一個明顯的技術趨勢。4 / 481.4 論文的主要目標和工作容本次設計主要綜合了大學四年所學的專業(yè)知識,運用三菱的 GX Developer 軟件，使用 FX 系列的 PLC 進行設計，

19、實現(xiàn)小型立體倉庫的控制，并使用組態(tài)王來仿真，監(jiān)控小型立體倉庫的運動方式和工作原理。此次設計以 PLC 控制與組態(tài)軟件仿真為主，并介紹自動化立體倉庫的工作原理和工作流程，用組態(tài)軟件來監(jiān)控小型立體倉庫的運行方式。本設計的工作容為：1.查閱相關的書籍與資料初步了解小型立體倉庫；2.草擬立體倉庫的控制方案，然后設計出流程框圖，再根據(jù)流程框圖編寫最后總程序；3.使用組態(tài)王進行仿真；4.綜合調(diào)試。2.可編程序控制器技術2.1 PLC 的功能特點與應用PLC，可編程序控制器，它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用以在其部存儲執(zhí)行邏輯運算、順

20、序控制、定時/計數(shù)和算術運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC 在近年來發(fā)展極為迅速、應用極為廣泛。它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術、自動化技術、計算機控制技術和通信技術融為一體專門為工業(yè)控制而設計，具有可靠性高、功能強、編程簡單、使用方便、環(huán)境適應性好以與體積小、功耗低等特點；具有基本控制功能、步進控制功能、模擬控制功能、定位控制功能、網(wǎng)絡通信功能、自診斷功能、顯示監(jiān)控功能等，可以滿足對工業(yè)生產(chǎn)進行監(jiān)視和控制的絕大多數(shù)場合的需要。PLC 最常用的語言是面向控制的梯形圖語言，它采用了與實際電器原理圖非常接近的圖形編程方式，易學易用。PLC 是綜合了繼

21、電器接觸器控制的優(yōu)點與計算機靈活、方便的優(yōu)點而設計制造和發(fā)5 / 48展的，這就使 PLC 具有很多控制器所無法相比的特點：1. 可靠性高，抗干擾能力強。一般 PLC 的平均無故障時間可達幾萬小時以上。2. 通用性強，使用方便。3. 采用模塊化結構，使系統(tǒng)組合靈活方便。4. 編程語言簡單、易學，便于掌握。5. 系統(tǒng)設計周期短。6. 對生產(chǎn)工藝改變適應性強。7. 安裝簡單、調(diào)試方便、維護工作量小。根據(jù) PLC 的特點可以將它的應用形式可歸納為：開關量邏輯控制、模擬量控制、過程控制、定時和計數(shù)控制、順序控制、數(shù)據(jù)處理、通信和聯(lián)網(wǎng)。2.2 PLC 的基本組成與工作原理2.2.1 PLC 的基本組成P

22、LC 的主機由微處理器（CPU） 、存儲器（EPROM、RAM） 、輸入/輸出模塊、外設 I/O接口、通信接口與電源組成。1.中央處理單元（CPU）是 PLC 的控制中樞。CPU 的具體作用為：1）接收、存儲用戶程序2）以掃描方式接收來自輸入單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并存入相應的數(shù)據(jù)存儲區(qū)。3）執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序。完成數(shù)據(jù)和信息的邏輯處理，產(chǎn)生相應的部控制信號，完成用戶指令規(guī)定的各種操作。4）響應外部設備（如編程器、打印機）的請求。PLC 在 CPU 的控制下有條不紊地協(xié)調(diào)工作，從而實現(xiàn)對現(xiàn)場的各個設備進行控制。PLC 常采用的 CPU 通常有三種：通用微處理器（如 8086、80286、80

23、386 等） 、單片機、位片式微處理器。2.存儲器。可編程控制器配有兩種存儲器，即系統(tǒng)存儲器（EPROM）和用戶存儲器（RAM） 。系統(tǒng)存儲器用來存放系統(tǒng)管理程序，用戶不能訪問和修改這部分存儲器的容。用戶存儲6 / 48器用來存放編制的應用程序和工作數(shù)據(jù)狀態(tài)。存放工作數(shù)據(jù)狀態(tài)的用戶存儲器部分也稱為數(shù)據(jù)存儲區(qū)。它包括輸入、輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)，定時器/計數(shù)器預置數(shù)和當前值的數(shù)據(jù)區(qū)，存放中間結果的緩沖區(qū)。3.輸入/輸出模塊。對于各種型號的輸入輸出模塊，我們可以按照信號的種類歸類，有直流信號輸入、輸出，交流信號的輸入、輸出；按照信號的輸入、輸出形式分有數(shù)字量輸入/輸出，開關量輸入/輸出，模擬量輸入/輸出。

24、4.編程器。編程器是 PLC 的重要外部設備，利用編程器可將用戶程序送入 PLC 的用戶程序存儲器，調(diào)試程序、監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。編程器類型從結構上可分為三種：簡易編程器 ，圖形編程器和通用計算機編程。2.2.2 PLC 的基本工作過程PLC 執(zhí)行程序的方式稱為掃描工作方式。PLC 從 0000 號存儲地址縮存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲地址號遞增的方向順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到 END 指令結束。然后再從頭開始執(zhí)行，并周而復始地重復，直到停機或從運行（RUN）切換到停止（STOP）工作狀態(tài)。另外，PLC 對輸入、輸出信號是集中批處理，而不是微型計算機的實時處理。PL

25、C 掃描工作方式主要分為三個階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。1.輸入采樣PLC 在開始執(zhí)行程序前，首先掃描輸入端子，按順序?qū)⑺休斎胄盘枺x入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，該過程稱為輸入采樣。PLC 在運行程序時，所需的輸入信號不是現(xiàn)時取輸入端子上的信息，而是取輸入映像寄存器中的信息。在本工作周期這個采樣結果的容不會改變，只有到下一個掃描周期輸入采樣才被刷新。2.程序執(zhí)行在用戶程序執(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，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按照先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根

26、據(jù)邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線7 / 48圈在 I/O 映象區(qū)中對應位的狀態(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.輸出刷新在執(zhí)行到 END 指令，即執(zhí)行完用戶所有程序后，PLC 將輸出映像寄存器中的容送到輸出鎖存器中進行輸出，驅(qū)動用戶設備。PLC 掃描過程示意圖如圖PLC 工作過程除了包括上述三個主要階段外，還要完成部處理、通信處理等工作。在部處理階段，PLC 檢查 CPU 模塊部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復位，以與完成一些別的部工作。在通信服務階段，PLC 與其他的帶微處理器的智能裝置實現(xiàn)通信。2.3 三菱 FX 系列

27、 PLC 簡介三菱公司的 FX 系列 PLC 是比較具有代表性的微型 PLC，有以下特點：1. 先進美觀的外部結構。FX 系列 PLC 的基本單元、擴展單元和擴展模塊的高度和寬度一樣。他們的相互連接不用基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個整齊的長方體。其體積小，很適于在機電一體化產(chǎn)品中使用。2. 提供多種系列機型供用戶選用。不同的 FX 系列 PLC 可供不同的用戶系統(tǒng)使用，避免了浪費，使用戶能用最少的投資來滿足系統(tǒng)的要求。3. FX 系列 PLC 的系統(tǒng)配置靈活，用戶除了可以選用不同型號的 FX 系列 PLC 之外，還可以選用各種擴展單元和擴展模塊，組成不同 I/O 點和不同功能的控制

28、系統(tǒng)。本設計中主要采用三菱 FX2N 系列 PLC 可編程控制器，通過 PLC 可編程控制器接入堆垛機、升降臺、傳送帶、電動機，使系統(tǒng)按操作員的指令正常運行。3.電氣控制系統(tǒng)設計3.1 電氣控制系統(tǒng)的方案設計3.1.1 系統(tǒng)的 I/O 端口分配系統(tǒng)的輸入輸出點如下列兩表：8 / 48表 3-1 PLC 輸入分配表輸入說明輸入說明X001停止按鈕X012A 巷道存X002手動開關X013B 巷道存X011自動開關X014C 巷道存X003向左X020A 巷道取X004向右X021B 巷道取X005向上X022C 巷道取X006向下X0151 層存取X007向前X0162 層存取X008向后X01

29、73 層存取X023貨物放好檢測X030B2 有貨檢測X024A1 有貨檢測X031B3 有貨檢測X025A2 有貨檢測X032C1 有貨檢測X026A3 有貨檢測X033C2 有貨檢測X027B1 有貨檢測X034C3 有貨檢測表 3-2 PLC 輸出分配表輸出說明輸出說明Y000左右移動電機正轉(zhuǎn)Y003上下移動電機反轉(zhuǎn)Y001左右移動電機反轉(zhuǎn)Y004前后移動電機正轉(zhuǎn)Y002上下移動電機正轉(zhuǎn)Y005前后移動電機反轉(zhuǎn)3.1.2 系統(tǒng)的端口接線圖根據(jù)系統(tǒng)的控制要求和 I/O 分配表，系統(tǒng)的端口接線圖如下：9 / 48停止按鈕手動開關自動開關向左向右向上向下向前向后A巷道存B巷道存C巷道存A巷道取

30、B巷道取C巷道取1層存取2層存取3層存取貨物放好檢測左右移動電機正轉(zhuǎn)區(qū)域有貨檢測上下移動電機正轉(zhuǎn)前后移動電機正轉(zhuǎn)左右移動電機反轉(zhuǎn)上下移動電機反轉(zhuǎn)前后移動電機反轉(zhuǎn)Y000Y001Y002Y003Y004Y005X 圖 3-1 系統(tǒng)端口接線圖3.2 PLC 控制程序的設計3.2.1 控制流程圖PLC 自動控制主程序的控制流程圖如下：10 / 48開始存貨貨物放好？選擇位置運行存放子程序結束選擇位置位置上有貨？取貨 NYNYYN自動？YN控制升降臺運動圖 3-2 PLC 主程序控制流程圖3.2.2 PLC 功能程序設計1.存貨子程序以 A1 存貨為例，程序如下：11 / 48圖 3-3 A1 存貨子

31、程序梯形圖設置左右平移從初始位置到 A、B、C 巷道的時間分別為 3、6、9 秒，上下平移從底到 1、2、3 層的時間分別為 3、6、9 秒，前后平移的時間為 2 秒，存取貨物留的裕量為 1 秒。則上面這段程序的意思如下：按下 A 存和 1，如果 X023 通，即貨物放好，則執(zhí)行 M6 段程序。升降臺和貨物右移3 秒，然后上移 3 秒，前移 2 秒，下移 1 秒，貨物自然落在 A1 貨架上，升降臺后移 2秒，下移 2 秒，最后左移 3 秒回到初始位置，存貨動作完成。2.取貨子程序以 A1 取貨為例，程序如下：12 / 48圖 3-4 A1 取貨子程序梯形圖設置同存貨一樣，按下 A 取和 1，如

32、果 X24 通，即 A1 有貨，則執(zhí)行 M16 段程序。升降臺右移 3 秒，然后上移 2 秒，前移 2 秒，上移 1 秒，貨物隨升降臺上升，升降臺帶著貨物后移 2 秒，下移 3 秒，最后左移 3 秒回到初始位置，取貨動作完成。4.組態(tài)軟件系統(tǒng)13 / 484.1 組態(tài)軟件的主要特點組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。譯自英文 SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制)。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功

33、能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應用領域很廣，可以應用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以與過程控制等諸多領域。在電力系統(tǒng)以與電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng)(RTU System,Remote Terminal Unit)?！敖M態(tài)(Configure)”的含義是“配置”、“設定”、“設置”等意思，是指用戶通過類似 “搭積木”的簡單方式來完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫計算機程序，也就是所謂的 “組態(tài)”?！氨O(jiān)控（Supervisory Control）”，即“監(jiān)視和控制”，是指通過計算機信號對自動化設備或過程進行監(jiān)視、控制和管理。組態(tài)（Configuration）為模

34、塊化任意組合。組態(tài)軟件主要特點： 1.延續(xù)性和可擴充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應用程序，當現(xiàn)場（包括硬件設備或系統(tǒng)結構）或用戶需求發(fā)生改變時，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級； 2.封裝性（易學易用），通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對于用戶，不需掌握太多的編程語言技術（甚至不需要編程技術），就能很好地完成一個復雜工程所要求的所有功能； 3.通用性，每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/O Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線

35、并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡功能的工程，不受行業(yè)限制。4.2 組態(tài)軟件的主要功能組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層14 / 48一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，它解決了控制系統(tǒng)通用性問題。其預設置的各種軟件模塊可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和 I/O 產(chǎn)品，與高可靠的工控計算機和網(wǎng)絡系統(tǒng)結合，可向控制層和管理層提供軟硬件的全部接口，進行系統(tǒng)集成。 組態(tài)軟件通常有以下幾方面的功能： 1.強大的界面顯示組態(tài)功能。目前，工控組態(tài)軟件大都運行于 Win

36、dows 環(huán)境下，充分利用 Windows 的圖形功能完善界面美觀的特點，可視化的風格界面、豐富的工具欄，操作人員可以直接進人開發(fā)狀態(tài)，節(jié)省時間。豐富的圖形控件和工況圖庫，既提供所需的組件，又是界面制作向?qū)?。提供給用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲地繪制出各種工業(yè)界面，并可任意編輯，豐富的動畫連接方式，如隱含、閃爍、移動等等，使界面生動、直觀。 2.良好的開放性。開放性是指組態(tài)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬件設備。開放性是衡量一個組態(tài)軟件好壞的重要指標。 組態(tài)軟件向下應能與低層的數(shù)據(jù)采集設備通信，向上能與管理層通信，實現(xiàn)上位機與下位機的雙向通信。 3.豐富的功能模塊。提供豐富的功能庫，滿足用

37、戶的測控要求和現(xiàn)場需求。利用各種功能模塊，完成實時監(jiān)控，產(chǎn)生功能報表，顯示歷史曲線、實時曲線，提供報警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機界面，易于操作，系統(tǒng)既適用于單機集中式控制、DCS分布式控制，也可以是帶遠程遇信能力的遠程測控系統(tǒng) 4.強大的數(shù)據(jù)庫。配有實時數(shù)據(jù)庫，可存儲各種數(shù)據(jù)，如模擬量、離散量、字符型等，實現(xiàn)與外部設備的數(shù)據(jù)交換。 5.可編程的命令語言。有可編程的命令語言，使用戶可根據(jù)自己的需要編撰程序，增強圖形界面 6.周密的系統(tǒng)安全防，對不同的操作者，賦予不同的操作權限，保證整個系統(tǒng)的安全可靠運行。 7仿真功能提供強大的仿真功能使系統(tǒng)并行設計，從而縮短開發(fā)周期。4.3 組態(tài)軟件的應用隨著

38、工業(yè)自動化水平的迅速提高，計算機在工業(yè)領域的廣泛應用，人們對工業(yè)自動化的要求越來越高，種類繁多的控制設備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領域的應用，15 / 48使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時，當工業(yè)被控對象一旦有變動，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復使用率很低，導致它的價格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時，倘若原來的編程人員因工作變動而離去時，則必須同其他人員或新手進行源程序的修改，因而更是相當困難。通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能夠很好地解

39、決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。5.用組態(tài)王模擬自動化立體倉庫5.1 倉庫中的主要組成部分本設計中,組態(tài)軟件組態(tài)王為重要組成部分。使用組態(tài)王軟件開發(fā)具有以下幾個特點:(1)實驗全部用軟件來實現(xiàn),只需利用現(xiàn)有的計算機就可完成自動控制系統(tǒng)課程的實驗,從而大大減少購置儀器的經(jīng)費。(2)該系統(tǒng)是中文界面,具有人機界面友好、結果可視化的優(yōu)點。對用戶而言,操作簡單易學且編程簡單,參數(shù)輸入與修改靈活,具有多次或重復仿真運行的控制能力,可以實時地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實時趨勢曲線,這些很強的交互能力使

40、其在自動控制系統(tǒng)的實驗中可以發(fā)揮理想的效果。在本設計中主要通過組態(tài)王來實現(xiàn)自動化立體倉庫的工作原理與作業(yè)流程。其中組態(tài)軟件中的主要組成元件為1.按鈕 A、B、C 按鈕 A、B、C 代表各個巷道的位置,來確定堆垛機的行走路線,從而達到堆垛機的位置控制。2.按鈕 1、2、3代表層貨架的層次數(shù),來控制堆垛機上升降臺上下位置,使之可以準確地行駛到預定的貨位前。3.啟動、關閉按鈕來控制整個系統(tǒng)的開啟與關閉,當啟動時,各個部件待命,準備執(zhí)行預定任務.當系統(tǒng)關閉時,堆垛機復位,系統(tǒng)停止運動 ，按鈕區(qū)如圖所示。16 / 48圖 5-1 按鈕區(qū)4.電動機畫面中有三個電動機，分別控制堆垛機、升降臺、傳送帶的運行。

41、在實際過按鈕控制三個電動機正反轉(zhuǎn)使堆垛機、升降臺、傳動帶運動達到指定的庫位。5.托盤用來存放貨物的工具，通過傳送帶將其移至指定的庫位。6.貨架它是自動化立體倉庫系統(tǒng)實現(xiàn)貨物立體存放的主要支撐結構，作為倉庫不可或缺的組成部分，其性能直接影響貨到立體倉庫面積和空間的利用率。貨架的形式有很多，而用在自動化立體倉庫的貨架一般有：橫梁式貨架、牛腿式貨架、流動式貨架等?？筛鶕?jù)貨物單元的外形尺寸、重量與其它相關因素來合理選取。在本設計中倉庫貨架為框架式，通過托盤將貨物放入指定庫位。7.指定貨物用一個貨物來模擬入庫作業(yè)流程。8.堆垛機堆垛機是整個自動化立體倉庫的核心設備，通過手動操作、半自動操作或全自動操作實

42、現(xiàn)把貨物從一處搬運到另一處。它由機架（上橫梁、下橫梁、立柱） 、水平行走機構、提升機構、載貨臺、貨叉與電氣控制系統(tǒng)構成。1）堆垛機形式的確定：堆垛機形式多種多樣，包括單軌巷道式堆垛機、雙軌巷道式堆垛機、轉(zhuǎn)巷道式堆株機、單立柱型堆垛機、雙立柱型堆垛機等等。2）堆垛機速度的確定：根據(jù)倉庫的流量要求，計算出堆垛機的水平速度、提升速度與貨叉速度。3）其它參數(shù)與配置：據(jù)倉庫現(xiàn)場情況與用戶的要求選定堆垛機的定位方式、通訊方式等。堆垛機的配置可高可低，視具體情況而定。在本設計中由堆垛機、升降臺、傳送帶、兩個電動機組成，用來將貨物放至指定的貨位。17 / 489.傳送裝置輸送系統(tǒng)是立體庫的主要外圍設備，負責將

43、貨物運送到巷道端口或從巷道端口將貨物移走。常見的類型有輥道輸送機、鏈條輸送機、升降臺、分配車、提升機、皮帶機等。根據(jù)物流圖，合理選擇輸送機的類型。同時，還要根據(jù)倉庫的瞬時流量合理確定輸送系統(tǒng)的速度。在本設計中使用傳送帶帶動升降臺水平位移，升降臺帶動貨物垂直位移，實現(xiàn)輸送的模擬。5.2 用組態(tài)王監(jiān)控自動化立體倉庫5.2.1 組態(tài)王的框架搭建自動化立體倉庫在組態(tài)界面中分 2 個部分，一個是庫位按鈕，另一個就是立體倉庫界面。在設計的組態(tài)界面中上面是立體倉庫主體部分，下方為庫位按鈕界面。倉庫分 A、B、C 和 1、2、3 共 9 個倉庫位，而庫位按鈕中的按鍵有：A、B、C 的存取 6 個按鈕，1、2、

44、3 的存取 6 個按鈕加上啟動與停止 2 個按鈕。除了按鈕以外，控制面板上還應該有各種指示燈，如：系統(tǒng)運行指示燈、空閑指示燈、報警指示燈。但出于簡便考慮，簡單的倉庫設計中沒有加入這些指示燈。本設計主要由兩個動作完成，例如：按下按鈕 A 以與 2 堆垛機運行至 A 巷道停止，升降臺上升至 A2 貨位放置貨物，動作完畢后，堆垛機回到初始位置；按下按鈕 B 堆垛機運行至 B 巷道，再按下按鈕 1，升降臺上升至 B1 貨位取出貨物，動作完成，堆垛機帶著貨物回到初始位置完成取貨的作業(yè)。在實際運用中，動作應有上下左右前后 6 種動作，但是出于組態(tài)模擬考慮，在本設計中前后進出貨架的動作省略。5.2.2 組態(tài)

45、王的使用在使用組態(tài)王時，先新建一個工程：小型倉庫，并將該工程設為當前工程。然后進入組態(tài)王的工程設計界面，新建畫面。點擊建立的畫面進入開發(fā)系統(tǒng)，使用圖庫以與工具箱中的自定義圖形完成小型自動化倉庫的組態(tài)框架圖，如下18 / 48圖 5-2 小型倉庫組態(tài)框架圖完成框架圖后，點擊數(shù)據(jù)庫，進入數(shù)據(jù)詞典，點擊新建，進行各變量的編輯。本設計中使用的變量共 36 個，具體如下：圖 5-3 存取按鈕變量編輯19 / 48圖 5-4 其余變量編輯變量的編輯要根據(jù)設計中需要進行，存實數(shù)初始值根據(jù)物體具體坐標進行設定，如 A2 貨水平，即為 A2 區(qū)貨物水平移動的初始坐標，在圖中找到坐標 360，則設為360：圖 5

46、-5 變量初始值設定在建立變量之后進行動畫連接。進入畫面開發(fā)系統(tǒng)，雙擊需要連接的圖案，與需要的變量進行。舉例如下圖：20 / 48圖 5-6 動畫連接雙擊貨物，出現(xiàn)動畫連接的對話框，點選“水平移動”出現(xiàn)水平移動對話框，點擊表達式框右側(cè)的問號進入動畫與變量連接的對話框，選擇想要連接的變量，點擊確定，完成動畫連接。同時移動連接中“移動距離”和“對應值”要對照畫面中的坐標設定。要實現(xiàn)組態(tài)的模擬，事件的命令語言編輯是極為關鍵的一步。點開命令語言中的事件命令語言，雙擊新建來建立一個事件。如下圖：圖 5-7 新建事件由于小型倉庫的設計要求，在按下 A 存以與 2 存時，自動將貨物送入 A2 區(qū)。故在 “存

47、在時”輸入具體事件。出于模擬速度考慮，時間設為 100 毫秒。在事件編寫中，21 / 48需要使用到的變量可以通過點擊“變量.域”來連接所需要的變量。5.2.3 事件命令語言在本設計中組態(tài)模擬要達到的效果是取貨時按下庫位按鈕中相應的庫位地點按鈕（如取 A2 區(qū)的貨物，就按下 A 取和 2 ?。┖蛦影粹o后堆垛機工作，即傳送帶以與升降臺向右平移到達相應的地點，接著升降臺向上到達貨物所在倉位，再向上抬起，完成取貨的動作。完成后，升降臺帶著貨物回到傳送帶。到達位置后傳送帶、升降臺以與貨物回到初始位置。存貨時動作相似，按下存貨按鈕和啟動按鈕。傳送帶和升降臺右移，達到位置后升降臺上升，到達指定位置連同貨

48、物一起上升一段距離。傳送帶和貨物一起下移回到傳送帶上。最后傳送帶、升降臺和貨物三者一起回到初始位置。完整的存取貨物的事件命令語言見附錄。現(xiàn)以 A2 倉位貨物的存取為例簡單介紹設計中的命令語言。A2 貨物的存放事件命令語言如下：if(本站點A 存=1 &本站點存=1 &本站點啟動=1 & 本站點停止=0) 本站點A2 貨水平=本站點A2 貨水平+5; 本站點傳送帶=本站點傳送帶+5; 本站點升降臺橫=本站點升降臺橫+5; if(本站點A2 貨水平470) 本站點A2 貨水平=470; 本站點升降臺橫=450; 本站點傳送帶=440; if(本站點升降臺橫=450) 本站點

49、升降臺上=本站點升降臺上-5; 本站點A2 貨垂直=本站點A2 貨垂直-5; if(本站點升降臺上390) 本站點升降臺上=390; 本站點升降臺橫=本站點升降臺橫-5; 本站點傳送帶=本站點傳送帶-5; if(本站點升降臺橫470，停止向右移，升降臺和貨物開始向上移動。在 A2 貨物到達 2 區(qū)存放點稍微偏上的地點時，升降臺和貨物向下動，貨物到達指定的 A2 點。這時存貨的動作完成，A 存按鈕以與 2 存按鈕清零，開始復位動作。升降臺繼續(xù)向下移動到傳送帶，然后23 / 48傳送帶與升降臺向左移動回到初始位置，動作全部完成，A2 貨物存放結束。A2 取貨的事件命令語言如下：if(本站點A 取=

50、1 &本站點取=1 &本站點啟動=1 &本站點停止=0) 本站點傳送帶=本站點傳送帶+5; 本站點升降臺橫=本站點升降臺橫+5; if(本站點升降臺橫450) 本站點升降臺橫=450; 本站點傳送帶=440; if(本站點升降臺橫=450) 本站點升降臺上=本站點升降臺上-5; if(本站點升降臺上390) 本站點升降臺上=390; 本站點A2 貨垂直=340;24 / 48 本站點A2 貨水平=本站點A2 貨水平-5; 本站點升降臺橫=本站點升降臺橫-5; 本站點傳送帶=本站點傳送帶-5; if(本站點升降臺橫200)條件相當于沒有加設，系統(tǒng)直接執(zhí)行了到達 A2 貨位

51、的步驟，導致出錯，將200 改為470) 本站點A2 貨水平=470; 本站點升降臺橫=450; 本站點傳送帶=440; if(本站點升降臺橫=450) 本站點升降臺上=本站點升降臺上-5; 本站點A2 貨垂直=本站點A2 貨垂直-5; if(本站點升降臺上390) 本站點升降臺上=390; 本站點升降臺橫=本站點升降臺橫-5; 本站點傳送帶=本站點傳送帶-5; if(本站點升降臺橫450)28 / 48 本站點升降臺橫=450; 本站點傳送帶=440; if(本站點升降臺橫=450) 本站點升降臺上=本站點升降臺上-5; if(本站點升降臺上390) 本站點升降臺上=390; 本站點A2 貨

52、垂直=340; 本站點A2 貨水平=本站點A2 貨水平-5; 本站點升降臺橫=本站點升降臺橫-5; 本站點傳送帶=本站點傳送帶-5; if(本站點升降臺橫470) 本站點A1 貨水平=470; 本站點升降臺橫=450; 本站點傳送帶=440; if(本站點升降臺橫=450) 本站點升降臺上=本站點升降臺上-5; 本站點A1 貨垂直=本站點A1 貨垂直-5; if(本站點升降臺上390) 本站點升降臺上=390; 本站點升降臺橫=本站點升降臺橫-5; 本站點傳送帶=本站點傳送帶-5; if(本站點升降臺橫450) 本站點升降臺橫=450; 本站點傳送帶=440; if(本站點升降臺橫=450)

53、本站點升降臺上=本站點升降臺上-5; if(本站點升降臺上390) 本站點升降臺上=390; 本站點A1 貨垂直=340; 本站點A1 貨水平=本站點A1 貨水平-5; 本站點升降臺橫=本站點升降臺橫-5; 本站點傳送帶=本站點傳送帶-5; if(本站點升降臺橫470) 本站點A3 貨水平=470; 本站點升降臺橫=450; 本站點傳送帶=440; if(本站點升降臺橫=450) 本站點升降臺上=本站點升降臺上-5; 本站點A3 貨垂直=本站點A3 貨垂直-5; if(本站點升降臺上390) 本站點升降臺上=390; 本站點升降臺橫=本站點升降臺橫-5; 本站點傳送帶=本站點傳送帶-5; if

54、(本站點升降臺橫450) 本站點升降臺橫=450; 本站點傳送帶=440; if(本站點升降臺橫=450) 本站點升降臺上=本站點升降臺上-5; if(本站點升降臺上390) 本站點升降臺上=390; 本站點A3 貨垂直=340; 本站點A3 貨水平=本站點A3 貨水平-5; 本站點升降臺橫=本站點升降臺橫-5; 本站點傳送帶=本站點傳送帶-5; if(本站點升降臺橫570) 本站點B1 貨水平=570; 本站點升降臺橫=550; 本站點傳送帶=540; if(本站點升降臺橫=550) 本站點升降臺上=本站點升降臺上-5; 本站點B1 貨垂直=本站點B1 貨垂直-5; if(本站點升降臺上390) 本站點升降臺上=390; 本站點升降臺橫=本站點升降臺橫-5; 本站點傳送帶=本站點傳送帶-5; if(本站點升降臺橫550) 本站點升降臺橫=550; 本站點傳送帶=540; if(本站點升降臺橫=550) 本站點升降臺上=本站點升降臺上-5; if(本站點升降臺上390) 本站點升降臺上=390; 本站點B1 貨垂直=340; 本站點B1 貨水平=本站點B1 貨水平-5; 本站點升降臺橫=本站點升降臺橫-5; 本站點傳送帶=本站點傳送帶-5; if(本站點升降臺橫570) 本