基于PLC的巷道式堆垛機(jī)定位控制系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文

1、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目：基于PLC的巷道式堆垛機(jī)定位控制系統(tǒng)的設(shè)計姓 名： 廖欣欣 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)電氣化與自動化 班 級： 2003.1 學(xué) 號： 0320030181 指導(dǎo)教師： 張還 完成時間： 2007年6月18日基于PLC的巷道式堆垛機(jī)定位控制系統(tǒng)的設(shè)計摘 要立體倉庫的產(chǎn)生和發(fā)展是現(xiàn)代物流體系發(fā)展的要求和信息技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果。自上世紀(jì)60 年代以來,美、日、歐等國家和地區(qū)設(shè)計和投入使用的立體倉庫越來越多,立體倉儲技術(shù)已成為一門新興的學(xué)科。堆垛機(jī)是自動化立體倉庫的主要作業(yè)機(jī)械,擔(dān)負(fù)著出庫、進(jìn)庫、盤庫等任務(wù),是自動化立體倉庫的核心部件,自動化立體倉庫

2、的發(fā)展就是以堆垛機(jī)的發(fā)展為主要標(biāo)志的。巷道堆垛機(jī)是實現(xiàn)整個倉庫系統(tǒng)“自動”功能的關(guān)鍵設(shè)備，對其控制系統(tǒng)的研究具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以西門子公司S7-200系列PLC機(jī)型為例，研究了巷道式堆垛機(jī)的定位控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：立體倉庫；PLC；巷道式堆垛機(jī)；定位方法Design of Position Control System of Laned Type of Stacker on PLCAbstractThe creation and development of stereoscopic warehouse is the request of modern logistics system d

3、evelopment and the result of information technique progress. From last century 60's, more and more nations and regions such as the United States, Japan, Europe began to design and devotion the usage of stereoscopic warehouse, which have become a newly arisen academics. Stacker is the core part o

4、f automation stereoscopic warehouse, which carries on many main missions for the automation stereoscopic warehouse. The development of automation stereoscopic warehouse take the stackers development as its main marking. The most important part of the whole warehouse system is laned type of stacker.

5、The reserch of its controlling system has wildly application foreground. This paper took the example of Siemens companys S7-200 series PLC, it reserched the position control system of laned type of stacker.Key words : Stereoscopic warehouse ; PLC ; Laned type of stacker ; Posotioning method目 錄摘要.IAb

6、stractII第一章 緒論.11.1 自動化立體倉庫定義.11.2 立體倉庫的歷史沿革.11.3 國內(nèi)外自動化立體倉庫的發(fā)展.31.4 本文主要研究內(nèi)容.4第二章 巷道式堆垛機(jī)定位控制的總體設(shè)計.52.1 巷道式堆垛機(jī)概況.5 堆垛機(jī)的研究現(xiàn)狀.5 堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的功能.6 巷道堆垛機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu).62.2 定位自控系統(tǒng)總體設(shè)計.72.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計方案.8 控制核心單元的選擇.8 PLC的特點.92.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計方案.10第三章 定位控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計.113.1 PLC的選型和資源配置.11 S7-200系列PLC概述.11 CPU型號的選擇.12 其他功能模塊的配置.13 PLC的I

7、/O資源配置.143.2 位置的定位方法.153.3 電氣接線圖及元器件的選擇.16 電氣接線圖.16 元器件的選擇.19第四章 定位控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計.214.1 程序流程圖.214.2 編程軟件簡介.224.3 程序設(shè)計.23第五章 總結(jié)與展望.29參考文獻(xiàn).30致謝.31第一章 緒 論當(dāng)今社會倉儲、物流等概念已經(jīng)逐漸為廣大公眾所了解，其相應(yīng)的管理技術(shù)也在許多大、中型企業(yè)中付諸實施。計算機(jī)自控技術(shù)的飛速發(fā)展，為現(xiàn)代企業(yè)的物流管理提供了重要的技術(shù)支持。自動化立體倉庫就是自控技術(shù)在物流管理上的一個很好的應(yīng)用。自動化立體倉庫不僅具有節(jié)省用地、減輕勞動強(qiáng)度、提高物流效率、降低儲運(yùn)損耗、減少流動資金

8、積壓等功能，而且在溝通物流信息、銜接產(chǎn)需、保證生產(chǎn)均衡、合理利用資源、進(jìn)行科學(xué)儲備與生產(chǎn)經(jīng)營決策等方面發(fā)揮著獨特的作用，使人們真正享受到現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)物流管理的益處。自動化立體倉庫是融計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)、自動控制技術(shù)、通訊技術(shù)、機(jī)電技術(shù)為一體的綜合系統(tǒng)，科技含量高，并具有一定的復(fù)雜性。本文的研究對象堆垛機(jī)，或稱巷道車是自動化立體倉庫的主要存取設(shè)備，直接執(zhí)行出、入庫等任務(wù)的操作，因此其控制系統(tǒng)的靈活性、穩(wěn)定性直接彰響著整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況15。1.1 自動化立體倉庫定義在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中，自動化立體倉庫是一個重要的組成部分，它是一種新型的倉儲技術(shù)，自動化立體倉庫又稱為自動存儲/檢索系

9、統(tǒng)(Automated Storage/Retrieval System，即AS/RS)，它是物料搬運(yùn)和倉儲科學(xué)中的一門綜合科學(xué)技術(shù)工程。它以高層貨架為主要標(biāo)志，以成套先進(jìn)搬運(yùn)設(shè)備為基礎(chǔ)，以先進(jìn)的計算機(jī)控制技術(shù)為主要手段，由此組成高效率的物流、大容量的科學(xué)的存儲，以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。1.2 立體倉庫的歷史沿革高層貨架倉庫的出現(xiàn)和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)以后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。在生產(chǎn)發(fā)展的實際需要和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)實可能情況下，上世紀(jì)五十年代初開始出現(xiàn)了自動化立體倉庫，并在實踐中顯示出了其優(yōu)越性，隨即得到迅速的推廣和發(fā)展。1950年美國首先產(chǎn)生了手動控制的橋式堆垛起重機(jī)，這種起重機(jī)的大梁上懸掛

10、一個門架(立柱)，利用門架的上下和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來搬運(yùn)貨物，與此同時也提出了高層貨架的新概念，被認(rèn)為是自動化倉庫的雛形。1960年左右在美國開始出現(xiàn)了沒有大梁的由人工操作的巷道式堆垛機(jī)。隨著立體倉庫的發(fā)展，巷道式堆垛機(jī)逐漸代替了橋式堆垛機(jī)。1963年美國的一個食品廠在倉庫工作中采用電子計算機(jī)，成為世界上最早的全自動化倉庫。此后，從1963年開始，在歐洲各國，由于用地緊張，開始計劃建造2530米的高層自動化倉庫。從1967年開始，相繼完成了一些計算機(jī)管理和計算機(jī)控制的全自動化倉庫。1970年安裝了由貨架支承式改變?yōu)榈孛嬷С惺降母叨冗_(dá)40米的堆垛機(jī)。上世紀(jì)70年代還提出了采用50米高堆垛機(jī)的可能性，進(jìn)入

11、90年代后，堆垛機(jī)在使用范圍和性能上有了很大的發(fā)展。在日本，從1967年開始安裝了高度為2025米的高層堆垛機(jī)，1969年出現(xiàn)了聯(lián)機(jī)全自動化倉庫。此后，日本的自動化倉庫技術(shù)和設(shè)備的臺數(shù)都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在各個部門都安裝了各種各樣的堆垛機(jī)。特別是1973年建成了一座貯藏生鮮食品的自動化冷藏庫。這是世界上第一座溫度在零下40攝氏度的極低溫倉庫，解決了低溫條件下堆垛機(jī)工作的可靠性和技術(shù)方面的問題，取得了引人注目的成果。日本的自動化倉庫技術(shù)和自動化倉庫的擁有量位居世界前茅。美國學(xué)者J.A.White將自動化技術(shù)在倉儲領(lǐng)域（包括立體倉庫）中的發(fā)展分為五個階段：人工倉儲階段，機(jī)械化倉儲階段，自動化倉儲

12、階段，集成化倉儲階段和智能化倉儲階段五個階段：第一階段是人工倉儲技術(shù)階段，在這一階段物資的輸送、存儲、管理和控制主要依靠人工實現(xiàn)，至今國內(nèi)外生產(chǎn)和服務(wù)行業(yè)中的許多環(huán)節(jié)都是這一技術(shù)的實例，它具有直觀、便于聯(lián)系、減少了過程銜接之間問題等優(yōu)點。第二階段是機(jī)械化倉儲階段，它包括通過各種各樣的傳送帶工業(yè)輸送車機(jī)械手吊車堆垛機(jī)和升降機(jī)來移動和搬運(yùn)物料，用貨架托盤和可移動式貨架存儲物料，通過人工操作機(jī)械來存取設(shè)備，用限位開關(guān)、螺旋機(jī)械制動和機(jī)械監(jiān)控器等來控制設(shè)備的運(yùn)行。這一階段經(jīng)歷的時間比較長。第三階段是自動化倉儲技術(shù)階段，上世紀(jì)五十年代末、六十年代初，相繼研制和采用了自動導(dǎo)引小車（AGV）、自動貨架、自動

13、識別和自動分揀系統(tǒng)。到了七、八十年代，尋磚石貨架、移動式貨架、巷道式堆垛機(jī)和其他搬運(yùn)設(shè)備都加入了自動控制的行列，但這時只是各個設(shè)備的局部自動化并各自獨立應(yīng)用，被稱為“自動化孤島”。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工作的重點專線物資的控制和管理要求實時、協(xié)調(diào)和一體化。信息自動化技術(shù)逐漸成為倉儲自動化技術(shù)的核心。計算機(jī)之間，數(shù)據(jù)采集點之間，機(jī)械設(shè)備的控制器之間以及它們與計算機(jī)之間的通信可以及時地匯總信息，倉庫計算機(jī)及時地記錄到貨和出貨時間，先是庫存量，管路人員隨時掌握貨物信息和庫存信息。信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為倉儲技術(shù)的重要支柱。第四階段是集成自動化階段，在七十年代末和八十年代，自動化即被越來越多地應(yīng)用到生產(chǎn)

14、和分配領(lǐng)域，“自動化孤島”被集成，在集成化系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的有機(jī)協(xié)作，使總體效益和生產(chǎn)的應(yīng)變能力大大超過了個部分獨立效益的總和。上個世紀(jì)70年代初期，我國開始研究巷道式堆垛機(jī)的立體倉庫，1980年由北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所等單位研制成的我國第一座自動化立體倉庫在北京汽車制造廠投產(chǎn)。從此以后，立體倉庫在我國得到迅速發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國已建成的立體倉庫近三百座，其中全自動的立體倉庫有三十多個。我國自動化倉庫技術(shù)已實現(xiàn)了與其他信息決策系統(tǒng)的集成，正在做智能控制和模糊控制的研究工作。第五階段是智能自動化倉儲技術(shù)階段，人工智能技術(shù)的發(fā)展推動了自動化向更高級的方向-智能自動化方向發(fā)展?，F(xiàn)在，智能自

15、動化倉儲技術(shù)還處于初級階段，隨著倉儲技術(shù)的發(fā)展，倉儲技術(shù)的智能化將有更廣闊的前景12。1.3 國內(nèi)外自動化立體倉庫的發(fā)展現(xiàn)狀目前，自動化立體倉庫在發(fā)達(dá)國家已相當(dāng)普遍，日本是自動化倉庫發(fā)展最快，建造數(shù)量最多的國家。此外美國、德國、瑞士、意大利、英國和法國等國家也建造了許多自動化倉庫。發(fā)展至今，自動化倉庫在設(shè)計、制造、自動化控制和計算機(jī)管理方面的技術(shù)也日趨成熟。在總體設(shè)計方面，國外己有采用計算機(jī)輔助設(shè)計的(CAD)，即根據(jù)約束條件來確定最佳的貨架高度、巷道數(shù)量、貨架尺寸和堆垛機(jī)數(shù)量以及出入庫運(yùn)行系統(tǒng)的參數(shù)，并用計算機(jī)模擬技術(shù)來考核倉庫的功能。貨架在國外己系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，對貨架的承載能力(包括抗震)

16、進(jìn)行了很多實驗研究(包括破壞性實驗)，貨架計算采用計算機(jī)程序。堆垛機(jī)產(chǎn)品己經(jīng)走入系列化，運(yùn)行噪聲低，備有各種安全保護(hù)裝置，調(diào)速性能好。一般都具有完善的貨物位置檢測和貨物尺寸檢測。國外立體倉庫普遍采用抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠的可編程控制器來控制巷道堆垛機(jī)和出入庫系統(tǒng)，并且用計算機(jī)進(jìn)行貨位管理和庫存管理，倉庫管理計算機(jī)與上級管理機(jī)聯(lián)網(wǎng)并能與控制系統(tǒng)相接，實現(xiàn)在線控制。例如，日本名古屋附近的三菱汽車裝配總廠的自動化立體倉庫，其自動化程度就非常高。這座裝配廠每天(16小時)生產(chǎn)11520輛汽車，在長達(dá)兩公里的巨大輸送帶上，能同時裝配5種完全不同車型的汽車，半成品裝配件(除車體在生產(chǎn)線上進(jìn)行焊接外)完全來

17、自于立體倉庫，倉庫的庫存量只能維持兩天的生產(chǎn)，需要不斷的進(jìn)庫補(bǔ)充，這樣大的進(jìn)、出庫量及名目繁多的部件是人工無法勝任的。在采用了計算機(jī)控制的進(jìn)出庫情報資料和庫存情報處理技術(shù)和先進(jìn)的智能控制技術(shù)后，這一切得到了很好的解決1314?，F(xiàn)在國外各發(fā)達(dá)國家在自動化倉庫技術(shù)中投入大量資金，在倉庫自動化過程各個環(huán)節(jié)即輸入、儲運(yùn)、輸出上采用新技術(shù)。這些新技術(shù)集中有以下幾種3:.自動導(dǎo)向小車系統(tǒng)(Automated Guided Vehicle ).磁性導(dǎo)軌裝置.激光掃描儀(Laser Scanner).條形碼識別(Bar-code Labels).命令揀選系統(tǒng)(Order-Picking System ).儲運(yùn)

18、機(jī)器人.機(jī)械手.智能卡車1.4 本文主要研究內(nèi)容本文主要研究的是PLC在巷道式堆剁機(jī)定位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。其中堆剁機(jī)設(shè)計成3自由度的系統(tǒng),貨物放在升降臺的貨叉（機(jī)械手）上能實現(xiàn)上下、左右及前后的運(yùn)動。 輸入對應(yīng)的倉庫號，就可以自動存/取貨物。第二章 巷道式堆垛機(jī)定位控制的總體設(shè)計2.1 巷道式堆垛機(jī)概況堆垛機(jī)是自動化立體倉庫中的主要設(shè)備,倉庫中所有貨物的入庫、出庫等作業(yè)都必須通過堆垛機(jī)完成。自動化立體倉庫在機(jī)場碼頭、造紙、設(shè)備維修、輪胎制造、制藥、啤酒廠等幾乎所有行業(yè)（只要需要倉儲）,有著十分廣泛的應(yīng)用。自動化立體倉庫具有占地面積小、自動化程度高、可以由上位機(jī)管理系統(tǒng)對整座倉庫進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度及控

19、制。堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的工作效率、可靠性及穩(wěn)定性等的優(yōu)劣在自動化立體倉庫系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。 堆垛機(jī)的研究現(xiàn)狀堆垛機(jī)的機(jī)械部分由運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、伸叉機(jī)構(gòu)及載貨臺和機(jī)架組成。它是在所謂高層、高速、高密度儲藏的概念下的產(chǎn)物。盡管各廠家各有獨創(chuàng)，結(jié)構(gòu)形式有些差異，但可以說大同小異，所有的堆垛機(jī)都不外乎由機(jī)架、載貨臺、伸縮貨叉、軌道和控制系統(tǒng)等部分組成。隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，計算機(jī)控制的堆垛機(jī)日益增加，最新的開發(fā)包括提高電子和控制技術(shù)，在使堆垛機(jī)具有更高定位精度的同時，提高搜索能力和運(yùn)行速度。而且，堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)也有了較大的改變，不斷推出具有新的物理外形和更高性能的設(shè)備。隨著大、中、小型立體

20、倉庫不斷的建立，堆垛機(jī)也由貨架支撐式改變?yōu)榈孛嬷问剑瑥亩霈F(xiàn)了形態(tài)各異的堆垛機(jī)。單立柱堆垛機(jī)應(yīng)用日益廣泛，不斷體現(xiàn)出優(yōu)越性。初期的立體倉庫使用的堆垛機(jī)以橋式起重機(jī)為基礎(chǔ)，這種堆垛機(jī)是從起重機(jī)的大梁上懸掛一個門架(立柱)，利用門架的上下和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來搬運(yùn)貨物。1960年左右，美國出現(xiàn)了沒有大梁的巷道式堆垛機(jī)，這種堆垛機(jī)是在地面上的導(dǎo)軌上行走，利用貨架上邊的導(dǎo)軌防止傾倒，或者相反，在上邊的導(dǎo)軌上行走，利用地面的導(dǎo)軌防止傾倒。隨著立體倉庫的發(fā)展，巷道式堆垛機(jī)逐漸代替了受重量和跨度限制的橋式堆垛機(jī)。目前在堆垛機(jī)方面也不斷推出具有新的物理外形和更高性能的設(shè)備。最新的開發(fā)包括提高電子和控制技術(shù)，在使堆垛機(jī)

21、具有更高定位精度的同時，提高搜索能力和運(yùn)行速度，以期獲得更短的操作周期和更大的生產(chǎn)能力。目前，巷道式堆垛機(jī)的起升速度己經(jīng)可以達(dá)到90m/min，運(yùn)行速度達(dá)到240m/min,貨叉伸縮速度達(dá)到30m/min。在有的高度較大的立體倉庫中，采用上、下兩層分別用巷道堆垛機(jī)進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)的方法提高出入庫能力4?，F(xiàn)在運(yùn)用比較成熟的控制方式是用PLC(可編程控制器)作執(zhí)行機(jī)的控制器，或單機(jī)控制，或由PLC配置通訊模塊聯(lián)機(jī)控制。由于PLC專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè)計，具有可靠性高、通用性強(qiáng)、維護(hù)工作量小等優(yōu)點。監(jiān)控機(jī)對堆垛機(jī)的控制通過與PLC通信實現(xiàn)。PLC由于體積小，可讀性好，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，編程簡單而在工

22、程實際中大量應(yīng)用。PLC控制中堆垛機(jī)的認(rèn)址方式一般采用絕對認(rèn)址與相對認(rèn)址混合方式，位置定位通過兩對光電開關(guān)實現(xiàn)。 堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的功能在自動化立體倉庫的物流輸送過程中，堆垛機(jī)實現(xiàn)貨物在各出入庫端到貨格的搬運(yùn)，其基本功能包括以下幾個部分：(1) 三維動作控制 控制堆垛機(jī)在水平、垂直、左右方向的運(yùn)行；(2) 位置控制 控制堆垛機(jī)以適合的速度運(yùn)行并精確的定位在貨格或入出庫口處；(3) 通訊功能 堆垛機(jī)與上位機(jī)和其它倉庫設(shè)備的通訊；(4) 保護(hù)功能 提供各種電氣和機(jī)械保護(hù)，保證堆垛機(jī)在高速、頻繁的運(yùn)行和取送貨過程中不會發(fā)生事故；(5) 人機(jī)界面 通過HMI或其它輸入和顯示設(shè)備，提供本機(jī)或遙控操作及向操

23、作人員提供堆垛機(jī)5。 巷道堆垛機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu) 如圖2-1所示，目前所用的堆垛機(jī)基本結(jié)構(gòu)主要由機(jī)架、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、載貨臺、貨叉、電器設(shè)備及各種安全保護(hù)裝置等組成。框架：堆垛機(jī)的框架是由立柱、上橫梁及下橫梁組成的長方形框架結(jié)構(gòu)?？蚣苎靥斓剀夁\(yùn)行，為防止框架傾倒，在橫梁上都裝有導(dǎo)向輪。運(yùn)行機(jī)構(gòu)：運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電機(jī)變速箱、行走輪、導(dǎo)向輪等組成。在下橫梁下有行走輪，其側(cè)面有導(dǎo)向輪，保證堆垛機(jī)能正常行駛。起升機(jī)構(gòu)：起升機(jī)構(gòu)主要由驅(qū)動鏈輪，升降鏈輪，升降鏈條等組成。升降鏈條與載貨臺相連接，與升降鏈輪，上下橫梁的鏈輪及載貨臺組成封閉結(jié)構(gòu)。載貨臺: 載貨臺為裝載平臺，在側(cè)面有導(dǎo)向輪以保證其能正常行駛在升降軌道上1

24、1。.圖2-1 堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)1. 上橫梁 2. 松繩及過載保護(hù)裝置 3. 立柱 4. 起升結(jié)構(gòu)5. 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 6.伸縮貨叉 7.載貨臺 8. 電氣柜 9. 下橫梁而本文設(shè)計的智能立體倉庫比較簡單，相同堆剁機(jī)的結(jié)構(gòu)也沒有這么復(fù)雜，后面有具體的介紹。2.2 定位自控系統(tǒng)總體設(shè)計企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化，使得倉庫成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個重要不可缺少的環(huán)節(jié)。立體倉庫正以它最小的占地面積和最佳的空間利用率，逐漸代替面積利用極低且陳舊落后的平面?zhèn)}庫，這種替代逐漸促使倉儲物流業(yè)水平的提高。為滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)和流通的需要，就必須采用以計算機(jī)控制技術(shù)為主要手段組成的自動化立體倉庫。自動化立體倉庫為現(xiàn)代物

25、流系統(tǒng)的主要設(shè)備，是一種多層存放貨物的高層倉庫系統(tǒng)。也是CIMS的集成環(huán)節(jié)之一，再FMS和FAS中占有非常重要的地位。作為一個定位控制系統(tǒng)，必須實現(xiàn)的目標(biāo)如下：（1）能滿足一般控制系統(tǒng)要求的自動、手動的控制功能；（2）能根據(jù)使用者發(fā)出的指令做出相應(yīng)的動作；（3）能夠根據(jù)實際的情況進(jìn)行自動的校正。而本文設(shè)計的智能立體倉庫遠(yuǎn)沒有那么復(fù)雜，主要有貨架、堆垛機(jī)、自動控制裝置等部分組成，有自動和手動兩種操作方式。堆垛機(jī)是可以三維運(yùn)動的門框式巷道堆垛機(jī)，它由固定在小車上的門式框架、沿門式框架上的垂直導(dǎo)軌作上下運(yùn)動的升降臺和在升降臺上作伸縮運(yùn)動的貨叉（機(jī)械手）等三部分組成。貨物放在升降臺的貨叉上能實現(xiàn)上下、

26、左右及前后的運(yùn)動。根據(jù)設(shè)計要求將整個定位控制的全過程分成多個階段：小車前進(jìn)到指定的貨架列的過程，將貨物抬升到指定的行的過程，機(jī)械手放置或取回貨物的過程，放置或取回貨物之后返回的過程。在各個階段，對象的特性相對穩(wěn)定，并且在前進(jìn)和抬升貨物的過程中控制方面是基本一致的。下面對各個階段進(jìn)行簡單的介紹。1.前進(jìn)的過程：在這個過程中，無論是自動或是手動狀態(tài)，小車都是有起始點出發(fā)，經(jīng)過位置的校對，到達(dá)預(yù)先制定的貨架的列。2.抬升貨物的過程：在這個過程中，貨物被抬升到指定的行。3.存取貨物的過程：在這個過程中，通過控制機(jī)械手臂的運(yùn)動，是機(jī)械手到達(dá)預(yù)先指定的位置，然后根據(jù)實際的需要完成存放或者取得貨物的操作。4

27、.返回的過程：在完成制定的操作之后，應(yīng)該返回到起始的位置。2.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計方案 控制核心單元的選擇控制核心單元是整個控制系統(tǒng)的“大腦”，隨控制形式的不同而不同，可以是繼電器組成的邏輯電路，可以是可編程控制器，也可以是單片機(jī)系統(tǒng)。繼電器控制最早出現(xiàn)于1863年電磁繼電器發(fā)明以后，在早期的立體倉庫中繼電器控制形式比較常用。繼電器控制系統(tǒng)就是把各種繼電器、接觸器、開關(guān)及其觸點，按照一定的邏輯關(guān)系連接在一起構(gòu)成具有簡單控制功能的邏輯電路。它具有價格低廉、維護(hù)技術(shù)要求不高的優(yōu)點，但功能不易擴(kuò)展、布線連接不易更新、可靠性不高，該控制方式只適用于工作模式固定、控制要求簡單的場合。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，

28、誕生了許多其它形式的控制元器件，很快的取代了這種早期的控制形式。單片機(jī)就是在一塊硅片上集成了中央處理器，隨機(jī)存儲器，程序存儲器，定時器和各種I/O接口的計算機(jī)。單片機(jī)具有體積小、價格低、性能強(qiáng)、速度快、用途廣、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點。最值得一提的是單片機(jī)具有強(qiáng)大的存儲擴(kuò)展能力，有能力滿足不同的存儲需要。理論上也可用于堆剁機(jī)控制系統(tǒng)，但由于其開發(fā)周期較長、調(diào)試耗時較多、抗干擾能力較弱等原因，在立體倉庫的實際控制系統(tǒng)中沒有得到廣泛的推廣應(yīng)用。PLC是一種數(shù)字式的電子裝置，它使用可編程序的存儲器以及存儲指令，完成邏輯、定時、計數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能，并通過數(shù)字或模擬的輸入、輸出接口控制各種機(jī)械和生產(chǎn)過程。PLC

29、的功能齊全，與其他控制器相比具有自診斷、報警、監(jiān)控等特有功能。具有應(yīng)用靈活、操作方便、容易維修、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點，其技術(shù)成熟，性價比高在工業(yè)控制領(lǐng)域以基本取代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制和順序控制6。對以上三種主控制單元進(jìn)行比較和分析，PLC操作、維護(hù)簡單，程序直觀，設(shè)計周期短，電路簡單的特點很適合堆剁機(jī)控制系統(tǒng)。它對環(huán)境要求不高，抗干擾性強(qiáng)，對操作人員以及維護(hù)人員的要求也不高，安裝、調(diào)試相對簡單且設(shè)備數(shù)量少，因此PLC是定位控制單元的首選。目前各廠家生產(chǎn)的立體倉庫基本上都采用PLC來作為堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的核心單元，只是在采用的品牌、型號上有些差異。2.3.2 PLC的特點 堆垛機(jī)位置控制

30、系統(tǒng)主要由PLC組成?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）是一種以微機(jī)處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其實質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專用計算機(jī)。因而對于使用者來說，變成完全可以不考慮微處理器內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，不必使用各種計算機(jī)使用的語言，而把PLC內(nèi)部看做是有許多“軟繼電器”等邏輯部件組成。可編程控制器的主要特點有：1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。這往往是用戶選擇控制裝置的首要條件。PLC生產(chǎn)廠家在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施，使它直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場而穩(wěn)定可靠的工作。目前各廠家生產(chǎn)的PLC，其平均無故障時間都大大超過了IEC規(guī)定的10萬小時。而且為了適應(yīng)特殊場合的需要，有的PLC生產(chǎn)商還采用了冗余設(shè)計和差異

31、設(shè)計(如德國Pilz公司的PLC），進(jìn)一步提高了可靠性。2.適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活。由于PLC產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，多數(shù)采用模塊式硬件結(jié)構(gòu)，組合和擴(kuò)展方便，用戶可根據(jù)自己的需要靈活選用，以滿足系統(tǒng)大小不同及功能繁簡各異的控制系統(tǒng)要求。3.編程方便，易于使用。PLC的編程可采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語言，直觀易懂，深受現(xiàn)場電氣技術(shù)人員的歡迎。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樞蛄鞒虉D語言（Sequential Function Chart），也稱功能圖，使編程更簡單方便。4.控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便。PLC中含有大量的相當(dāng)于中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等的“軟元件”。又用程序（軟接線）代

32、替硬接線，安裝接線工作量少。設(shè)計人員只要有PLC就可以進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計并可在實驗室進(jìn)行模擬調(diào)試。5.維修方便，維修工作量小。PLC有完善的自診斷、履歷情報存儲及監(jiān)視功能。PLC對其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和I/O點的狀態(tài)均有顯示。工作人員通過它可以查出故障原因，便于迅速處理。6.功能完善。除了基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能外，配合特殊功能模塊還可以實現(xiàn)點位控制、PID運(yùn)算、過程控制、數(shù)字控制等功能，為方便工廠管理又可與上位機(jī)通信，通過遠(yuǎn)程模塊還可以控制遠(yuǎn)方設(shè)備。由于具有以上特點，使得PLC的應(yīng)用范圍極為廣泛，可以說只要有工廠，有控制要求，就會有PLC的應(yīng)用7。同樣，可編程

33、控制器控制也有其不足的地方，在性價比上要高于繼電器控制和單片機(jī)控制,其開發(fā)潛力要差于單片機(jī)，通用性不好，不同廠家的可編程控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。2.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計方案可編程控制器是掃描工作方式，能同時對多個模塊進(jìn)行控制，在整個程序掃描時間里加上不同的輸入檢測信號，就可使程序按所檢測信號判斷進(jìn)入不同的分支程序。主程序包含有多個分支程序，這樣既提高了編程的靈活性又減少了不必要的代碼重復(fù)，同時也方便以后系統(tǒng)擴(kuò)展對軟件的修改。系統(tǒng)對堆垛機(jī)的控制有手動和自動兩種工作方式，因此程序中采用子程序設(shè)計，初始化復(fù)位，手/自動的選擇主要有主程序完成。主要設(shè)計有如下子程序：自動子程序、手動子程序、步

34、進(jìn)電機(jī)驅(qū)動子程序等。堆垛機(jī)的初始位置位于入庫的口，升降臺位于“下位置”，入庫臺車上有貨物，小車上無物。按下控制面板上相應(yīng)的鍵，堆垛機(jī)向入庫口伸叉，伸叉到位即取得貨物，然后小車向前運(yùn)動，到達(dá)相應(yīng)的列時停止，升降臺開始上升，同理到達(dá)相應(yīng)的層時停止，即到達(dá)貨架的指定位置了，這時伸叉電機(jī)驅(qū)動貨臺向前伸出可將貨物取出或送入，當(dāng)取到貨物或貨已送入，則鏟叉向后縮回，然后返回準(zhǔn)備下一次作業(yè)。自動過程主要是這樣的。而手動有些差別，手動的前后上下運(yùn)動主要是通過按動控制面板上按鈕來控制小車、升降臺運(yùn)動的方向和到達(dá)位置的。第三章 定位控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計定位控制方式分為自動控制操作和手動控制操作。其中自動和手動之間互鎖

35、。當(dāng)有存取操作時，PLC會接收和分析操作人員在控制面板按鈕或上位機(jī)輸入的指令，做出合理的工控安排：判斷檢測元件的狀態(tài)，讀取倉庫機(jī)械驅(qū)動部分的信息；然后，將信息反饋到執(zhí)行元件，實現(xiàn)其位置移動，完成貨物的存取操作。該系統(tǒng)中PLC主要完成對貨叉位置及運(yùn)行狀態(tài)的檢測和存取的操作。用各種光電開關(guān)、行程開關(guān)檢測位置狀態(tài)，用接觸器、繼電器執(zhí)行對拖動電機(jī)的起?？刂?。對貨叉（機(jī)械手）的操作就是控制橫移電機(jī)（小車電機(jī)）和升降電機(jī)，使它們在不同時間實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，然后再通過伸縮手臂來抓取貨物。而且升降、橫移動作和機(jī)械手的伸縮動作必須是互鎖的，即當(dāng)前進(jìn)或者升降動作時，機(jī)械手不能進(jìn)行伸縮動作，反之亦然。為了保證安全各控制按

36、鈕之間必須有精確的邏輯互鎖和自鎖。水平方向的前后運(yùn)動，有小車電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，小車電機(jī)為220W的三相交流異步電動機(jī)。堆垛機(jī)的垂直方向，有提升電機(jī)驅(qū)動升降臺做升降運(yùn)動，提升速度小于5米/分，提升功率也是220W的三相交流異步電動機(jī)。固定在升降臺上的機(jī)械手可帶動貨物一起做伸縮運(yùn)動，伸縮量為左右各300mm，用于貨物的存取操作。同時，采用鍵盤來輸入作業(yè)地址、作業(yè)指令，鍵盤按鍵又0-9、A-F等鍵可以使用，可以輸入作業(yè)地址（某個倉庫號）、作業(yè)指令（存、?。谳斎胱鳂I(yè)地址、作業(yè)指令時操作面板可以馬上顯示出來，實現(xiàn)了簡單的人機(jī)對話，保證了輸入的作業(yè)地址和作業(yè)指令的準(zhǔn)確性，提高了堆垛機(jī)運(yùn)行的可靠性。用數(shù)字和

37、指示燈來顯示各種信息，輸入的數(shù)值和指令馬上可以顯示出來，校對容易，對錯一目了然。另外，為了更好地進(jìn)行自動或手動操作，在每個倉庫上加一個檢測開關(guān)，這些開關(guān)均接個顯示燈，用以檢測某個倉庫是否有物。3.1 PLC的選型和資源配置根據(jù)實際的控制點數(shù)和系統(tǒng)需要實現(xiàn)的控制要求，在本設(shè)計中選用西門子的S7-200系列的PLC作為控制系統(tǒng)。 S7-200系列PLC概述S7-200系列PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的一種超小型PLC,超小型是指其功能具有大、中型PLC的水平，而價格卻和小型PLC的價格一樣?？梢詥螜C(jī)運(yùn)行，也可以輸入/輸出擴(kuò)展。它結(jié)構(gòu)小巧，可靠性高，運(yùn)行速度快，繼承和發(fā)揮了它在大、中型PLC領(lǐng)域的技術(shù)

38、優(yōu)勢，又極豐富的指令集，具有強(qiáng)大的多種集成功能和實時特性，配有功能豐富的擴(kuò)展模塊，性能價格比非常高。因此，它一經(jīng)推出，即受到了廣泛的關(guān)注。特別是S7-200CPU22*系列PLC(它是21*系列的替代產(chǎn)品），由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，可以很容易的組成PLC網(wǎng)絡(luò)。同時具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得S7-22*系列PLC來完成控制系統(tǒng)的設(shè)計時更加簡單，系統(tǒng)的集成非常方便，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)。S7-200硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式，即主機(jī)中包含一定數(shù)量的I/O輸入輸出，同時還可以擴(kuò)展各種功能模塊。1.基本單元 基本單元有時又稱作CPU模塊，也有的稱之

39、為主機(jī)或本機(jī)。特包括CPU、存儲器、基本輸入輸出點和電源等，使PLC的主要部分。它實際上就是一個完整的控制系統(tǒng)，可以單獨的完成一定的控制任務(wù)。2.擴(kuò)展單元 主機(jī)I/O數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可以根據(jù)需要擴(kuò)展各種I/O模塊，所能連接的擴(kuò)展單元的數(shù)量和實際所能使用的I/O點數(shù)是多種因素共同決定的。3.特殊功能模塊 當(dāng)需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)時，可與SIMATIC S7-200主機(jī)相連，已完成某種特殊的控制任務(wù)而特制的一種裝置。4.相關(guān)設(shè)備 相關(guān)設(shè)備是為了充分和方便的利用SIMATIC S7-200系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開發(fā)和使用的一些設(shè)備，主要有編程設(shè)備、人際操作界面和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。

40、5.工業(yè)軟件 工業(yè)軟件是為更好的管理和使用這些設(shè)備而開發(fā)的與之相配套的程序，它主要有標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運(yùn)行軟件和人機(jī)接口等幾大類構(gòu)成8。 CPU型號的選擇 SIMATIC S7-200的CPU模塊包括一個中央處理單元、電源以及數(shù)字I/O點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設(shè)備中。CPU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序，以便對工業(yè)自動化控制任務(wù)或過程進(jìn)行控制。輸入部分則輸出控制信號，控制工業(yè)過程中的設(shè)備。從CPU的模塊來看，S7-200系列小型可編程控制器發(fā)展至今，經(jīng)歷了兩代：第一代產(chǎn)品的CPU模塊為CPU 21*,主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展，它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的CPU單元，既CPU 212,CPU 214,CPU 21

41、5和CPU 216，這里對第一代PLC產(chǎn)品不再具體介紹。第二代產(chǎn)品的CPU模塊位CPU 22*，是在本世紀(jì)初投放市場的。其速度快，具有極強(qiáng)的通訊能力。它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的CPU單元。（1）CPU 221 CPU 221具有6輸入/4輸出，共計10個點的I/O，無擴(kuò)展能力，有6KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間。還具有4個獨立的30kHz高數(shù)計數(shù)器，2路獨立的20kHz高數(shù)脈沖輸出端，一個RS-485通訊/編程端口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由通訊方式。非常適合小點數(shù)的控制系統(tǒng)。（2）CPU 222 CPU 222除了具有CPU 221的功能外，其不同在于：它有8輸入/6輸出，共計14點I/

42、O，可以擴(kuò)展8路模擬量和最多64個I/O,因此使更廣泛的全功能控制器。（3）CPU 224 它在CPU 222的基礎(chǔ)上使主機(jī)的輸入輸出點數(shù)增為24點，最大可擴(kuò)展為168點數(shù)字量或者35點模擬量的輸入和輸出；存儲量也進(jìn)一步增加，還增加了一些數(shù)學(xué)指令和高數(shù)計數(shù)器的數(shù)量，具有較強(qiáng)的控制能力。（4）CPU 226 這種模塊在CPU 224的基礎(chǔ)上功能又進(jìn)一步增強(qiáng)，主機(jī)輸入和輸出點增加到40點，最大可擴(kuò)展為248點數(shù)字量和35點模擬量；增加了通訊口的數(shù)量，通訊能力大大增強(qiáng)；它可用于點數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)8。根據(jù)控制點數(shù)來計算，可以選用CPU-224這個型號的CPU。CPU 224（擴(kuò)展）

43、分別左右、上下及機(jī)械手電機(jī)模塊進(jìn)行自動控制，并對檢測信號及外部輸入數(shù)據(jù)和控制信號進(jìn)行處理，實現(xiàn)對左右運(yùn)動、機(jī)械手驅(qū)動、升降臺提升機(jī)保護(hù)等控制的基本要求。表3-1所示是CPU 224的技術(shù)參數(shù)9。表3-1 CPU224的技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)說明本機(jī)數(shù)字輸入十四路數(shù)字量輸入本機(jī)數(shù)字輸出十路數(shù)字量輸入高速計數(shù)器（32位值）6個高速計數(shù)器脈沖輸出2個，20kHz脈沖速率模擬電位器1個，8位分辨率時間中斷2個，1ms分辨率邊沿中斷4個上升沿和/或4個下降沿可選擇的輸入濾波器時間 其他功能模塊的配置EM253位控模塊是S7-200的特殊功能模塊。能夠產(chǎn)生移動控制所需的脈沖串，其組態(tài)信息存儲在S7-200的V存

44、儲區(qū)，用于步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的速度和位置的開環(huán)控制。位模塊的特性如下：（1）位控模塊可提供單軸開環(huán)移動控制所需要的功能和性能；（2）提供高速控制從每秒12個脈沖到每秒200 000個脈沖；（3）支持急停S曲線或線性的加減速功能；（4）提供可組態(tài)的測量系統(tǒng)，既可以使用工程單位如英寸或厘米，也可以使用脈沖數(shù)；（5）支持手動的位控方式；（6）提供連續(xù)操作；（7）提供四種不同的參考點尋找模式，每種模式都可對起始的尋找方向和最終的接近方向進(jìn)行選擇9。3.1.4 PLC的I/O資源配置由于需要采集外部檢測信號（所經(jīng)的列、行），控制電機(jī)的起停，選擇自動或是手動控制狀態(tài)，前后列向運(yùn)動、升降行向運(yùn)動、機(jī)械手的伸

45、縮運(yùn)動、貨物的抓取、存放等。系統(tǒng)資源分配如表3-2所示。表3-2 I/O分配輸入部分輸出部分I0.0十六進(jìn)制顯示鍵盤值1位Q0.0機(jī)械手控制脈沖I0.1鍵盤值2位Q0.1機(jī)械手方向改變I0.2鍵盤值3位Q0.2升降臺上升I0.3鍵盤值4位Q0.3升降臺下降I0.4機(jī)械手到位限位Q0.4小車向前運(yùn)動I0.5機(jī)械手回位限位Q0.5小車向后運(yùn)動I0.6貨臺是否有物Q0.6存物指示燈I0.7自動/手動（1/0）Q0.7取物指示燈I1.0小車前限Q1.1BCD輸出顯示BCD碼1位I1.1小車后限Q1.2BCD碼2位I1.2升降臺上限Q1.3BCD碼3位I1.3升降臺下限Q1.4BCD碼4位I1.4層尋址

46、1Q1.5小車停止向前運(yùn)動I1.5層尋址2Q1.6小車停止向后運(yùn)動I1.6列尋址1Q2.0手動時層到位指示燈I1.7列尋址2Q2.1手動時列到位指示燈3.2 位置的定位方法堆垛機(jī)的定位主要有認(rèn)址裝置組成，認(rèn)址裝置由認(rèn)址片和認(rèn)址器組成。認(rèn)址器目前多為紅外傳感器或者光電開關(guān)，發(fā)射和接收紅外光在同側(cè)時用反射式認(rèn)址片，否則用透射式的，認(rèn)址原理如下圖3-1所示。1.認(rèn)址片 2.光電接收管 3.認(rèn)址器 4.光電發(fā)射管圖3-1認(rèn)址原理圖光電開關(guān)是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。紅外線光電開關(guān)是利用人眼不可見(波長為780nm-lmm)的近紅外線和紅外線來檢測、判別物體。通過光電裝置瞬間發(fā)射

47、的微弱光束能被安全可靠的準(zhǔn)確的發(fā)射和接收。光電開關(guān)的重要功能是能夠處理光的強(qiáng)度變化:利用光學(xué)元件，在傳播媒介中間使光束發(fā)生變化；利用光束來反射物體，使光束發(fā)射經(jīng)過長距離后瞬間返回。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為:發(fā)送器，接收器和檢測電路（如圖3-2）。圖3-2 光電傳感器原理發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)和激光二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器由光電二極管或光電三極管組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。此外，光電傳感器的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。三

48、角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的反射裝置，它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。光導(dǎo)纖維(LWL)，它擴(kuò)大了光電傳感器的使用范圍，形成了特殊的嵌裝式收發(fā)裝置。它可以在特殊的環(huán)境中使用，檢測微小的物體12。為了定位精確，水平和垂直方向均裝有兩臺認(rèn)址器（GD1和GD2與GD3和GD4)。水平方向的認(rèn)址器安裝在堆垛機(jī)底部的橫梁上，認(rèn)址片對應(yīng)各列貨格的地面位置，GD1和GD2隨堆垛機(jī)一起前后運(yùn)動，每經(jīng)過一列貨格，光電開關(guān)通過認(rèn)址檔板發(fā)出一脈沖信號寫到PLC，內(nèi)部計數(shù)器相應(yīng)的計

49、數(shù)，從而達(dá)到列認(rèn)址目的。垂直方向的認(rèn)址片安裝在對應(yīng)貨格的堆垛機(jī)的立柱側(cè)面。GD3和GD4隨升降臺一起上下運(yùn)動，達(dá)到層認(rèn)址的目的，光電開關(guān)的脈沖輸入信寫作為PLC內(nèi)部計數(shù)器的計數(shù)信號。3.3 電氣接線圖及元器件的選擇 電氣接線圖 電氣主接線圖如圖3-3所示。圖3-3 電氣主接線圖其中主要的控制單元有S7-200 CPU224和特殊功能模塊EM253組成?？刂茊卧ㄟ^控制繼電器的得失電來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而控制小車、升降臺的運(yùn)行方向。KM1線圈得電時常開觸點閉合，電機(jī)1正轉(zhuǎn)，帶動小車向前運(yùn)動；而當(dāng)KM2得電時，常開也閉合，電機(jī)1反轉(zhuǎn)，帶動小車向后運(yùn)動（KM3、KM4同理）；當(dāng)KM5得電時，常閉觸

50、電斷開，使得電機(jī)1停止轉(zhuǎn)動，小車也就停止運(yùn)動（KM6同理）。如圖3-4所示。圖3-4 電機(jī)控制圖另外還加上了顯示部分，當(dāng)某個倉庫有物時，對應(yīng)的指示燈亮，能夠更好的自動存取貨物。如圖3-5所示。圖3-5顯示圖 元器件的選擇主要的元器件的選擇如下表3-3所示。表3-3 元器件使用表名稱代號符號個數(shù)規(guī)格型號備注PLCPLC1個S7-200 CPU224加特殊功能模塊EM253接觸器KM6個CJ20-100線圈電壓220V限流保護(hù)器FR2個JRS4-140365d整定電流80-104A熔斷器FU6個RLS1-100額定電壓380V額定電流50-100A指示燈HL11個AD16-22GLED顯示，220

51、V三相交流電機(jī)M2個Y250M-4額定電壓380V,額定功率55W行程開關(guān)SQ17個LF-0124LB額定電壓10-30VDC,DC型二線制常閉光電傳感器4個RPI-1391透射式二相混合式步進(jìn)電機(jī)M11個86BYG250AN-SAFRBL-0361步距角0.9/1.8步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器1個SH-20806CN24-70VDC第四章 定位控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1 程序流程圖總體來說軟件系統(tǒng)就是在硬件系統(tǒng)的支撐下，向驅(qū)動單元發(fā)出控制指令，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)在預(yù)想的過程中，準(zhǔn)確無誤的完成所要完成的控制任務(wù)。即外部輸入接點閉合，輸出設(shè)備動作；外部輸人接點斷開，輸出設(shè)備停止動作。根據(jù)工藝流程可以總結(jié)出基本的程序流程圖如圖4-1所示。是否自動選擇運(yùn)動地址輸入作業(yè)地址和指令判斷定位程序是否已經(jīng)到位啟動主啟動主程序初始化過程僅在啟動時完成是否自動程序初始化過程僅在啟動時完成置到位標(biāo)志返回圖4-1 程序流程圖4.2 編程軟件簡介S7-200可編程控制器使用STEP7-Micro/WIN32編程軟件進(jìn)行編程。STEP7-Micro/WIN32編程軟件是基于Windows的應(yīng)用軟件，有西門子公司專為S7-200系列可編程控制器設(shè)計開發(fā)，它