電子信息專業(yè)自動化專業(yè)基于西門子S71215的立體倉庫PLC控制系統(tǒng)的設計

1、基于西門子S71215立體倉庫plc控制系統(tǒng)的設計摘要:隨著現代企業(yè)管理制度和計算機水平的迅猛發(fā)展，當前企業(yè)愈發(fā)需要人事工資管理系統(tǒng)為職工管理工作提供服務，因此該系統(tǒng)成為當今企業(yè)單位不可缺少的管理組成部分。傳統(tǒng)人事管理方式浪費大量的人力、財力、物力，因而設計滿足企業(yè)要求的人事工資管理系統(tǒng)可以極大地提高人事工資管理的效率，也是企業(yè)的科學化、正規(guī)化管理，與世界接軌的重要條件。通過 SSH （Struts2+Spring2+Hibernate3）搭建人事工資管理系統(tǒng)實現對員工資料進行管理、對工資項目及計算公式自由設定，支持報表格式的輸出，實現數據統(tǒng)計與分析，對員工各項指標進行統(tǒng)計?；?SSH 框架

2、設計的人事工資管理體系，可以實現穩(wěn)定的系統(tǒng)結構，動態(tài)維護系統(tǒng)數據，支持系統(tǒng)擴展，降低系統(tǒng)層次的耦合度。利用 Struts 技術結合 MVC 模式規(guī)范表示層結構。利用 Spring對業(yè)務層中數據訪問進行了控制，提高可擴展性。Hibernate 框架對數據持久層業(yè) 務 與 數 據 進 行 分 離 ， 使 耦 合 度 降 低 ， 提 高 系 統(tǒng) 效 率 。 以Struts2+Spring2+Hibernate3 為組合框架的人事工資管理系統(tǒng)具有較高的維護性、穩(wěn)定性和可移植性。該系統(tǒng)實現企業(yè)人員信息的詳細記錄，人事管理專員可以通過人事工資管理系統(tǒng)維護員工資料、部門架構、人員分組、員工異動信息等；實現查

3、詢功能，支持多條件值搜索；系統(tǒng)提供的多種報表、統(tǒng)計圖表，可以幫助人事主管通過不同的查詢條件查看人員信息、生日匯總、合同異動等，實現系統(tǒng)智能化操作，從而讓人事工資管理工作的檢索更迅速、查找更方便、可靠性高、存儲量大、保密性好、靈活性高，可移植性強，管理成本更低。關鍵詞：績效工資，管理系統(tǒng)，數據庫，B/S 結構Design of PLC control system based on Siemens S71215 stereoscopic warehouseAbstract:With the rapid development of modern enterprise management sys

4、tem and computer level, the current enterprise increased needs personnel and wage management system to provide services for staff management, so the system has become an indispensable part of the management of enterprises. The traditional way of personnel management wastes a lot of M. Anpower, finan

5、cial and material resources. Therefore, the design of personnel salary management system that meets the requirements of enterprises can greatly improve the efficiency of personnel salary management. It is also an important condition for the science and regular management of enterprises to be in line

6、 with the world. Through SSH (St. Ruts 2+Spring 2+Hibernate 3), the personnel and wage management system is built to manage the staff data, set the wage items and calculation formula freely, support the output of report format, realize data statistics and analysis, and make statistics on various ind

7、icators of employees. Personnel salary management system can be based on SSH framework. Achieve stable system structure, dynamic maintenance of system data, support system expansion, and reduce system level coupling. Struts technology and MVC schema are used to standardize the presentation layer str

8、ucture. Spring is used to control data access in business layer and improve scalability. Hibernate framework separates data persistence Layer business from data, reduces coupling and improves system efficiency. The personnel salary management system based on Struts 2+Spring 2+Hibernate 3 has high ma

9、intainability, stability and portability. This system realizes the detailed record of enterprise personnel information. Personnel management specialists can maintain staff information, Department structure, personnel grouping, staff dislocation information through personnel salary management system,

10、 realization query function, support multi-condition value search, and provide a variety of reports and statistical charts, which can help personnel managers to view personnel information and students through different query conditions. Aily summary, contract alteration, etc., to achieve intelligent

11、 operation of the system, so that personnel and wage management work more quickly, more convenient to find, high reliability, large storage, good confidentiality, flexibility, portability, lower management costs.keyword:Performance Pay, Management System, Database, B/S Structure目錄目錄第1章緒論11.1研究背景和意義1

12、1.2自動化立體倉庫的國內外發(fā)展狀況21.2.1自動化立體倉庫的研究現狀21.2.2西門子立體倉庫的優(yōu)點（西門子改成西門子）31.2.3PLC控制的西門子立體倉庫系統(tǒng)的優(yōu)點31.3可編程控制器PLC的發(fā)展和應用41.3.1PLC的發(fā)展41.3.2國內外著名的PLC生產廠家41.3.3PLC的主要應用領域6第2章可編程控制器 PLC72.1 PLC 及其特點7(1) 可靠性高，抗干擾能力強7(2)靈活性強，調整或改造相對簡單7(3)編程簡單，使用方便7(4)維修方便，工作量小7(5)體積小，重量輕，節(jié)能環(huán)保8(6)功能強，性價比高82.2 PLC 結構組成82.3 PLC 的工作原理92.4 P

13、LC 的編程環(huán)境及編程語言9第3章西門子自動化立體倉庫系統(tǒng)設計與構建113.1可行性分析113.2立體倉庫出入庫控制系統(tǒng)設計113.2.1出入庫運行控制系統(tǒng)設計113.2.2出入庫控制系統(tǒng)PLC模塊的選型123.2.3出入庫輸入輸出點數分配133.3立體倉庫控制系統(tǒng)總體架構的搭建13第4章自動化立體倉庫 PLC 控制程序設計與實現144.1系統(tǒng)總體軟件執(zhí)行流程154.2出入庫控制程序的設計164.2.1工作方式控制164.2.2手動方式下的運行控制174.2.3自動運行方式下的運行控制194.2.4手/自動工作方式的轉換控制194.2.4出入庫系統(tǒng)的報警處理20第5章系統(tǒng)運行的模擬調試和仿真2

14、35.1 GX-Developer V8.86 及 GX-Simulator6.0 軟件235.2立體倉庫系統(tǒng)的運行仿真235.2.1梯形圖的仿真及監(jiān)控方法235.2.2出入庫系統(tǒng)運行仿真275.2.3堆垛機系統(tǒng)運行仿真29第6章總結30參考文獻32I第1章緒論1.1研究背景和意義隨著工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃的提出，智能技術越來越高，制造企業(yè)自動化搬送過程越來越高。物流搬送過程中的自動化搬送能力，越來越能體現一個國家工業(yè)化發(fā)展強度，也能體現國家對工業(yè)化發(fā)展重視程度。我國國家領導比較重視智能制造，帶頭強調普及工業(yè)4.0，支持工業(yè)建設生產，重視工廠自動化生產。我國液晶面板行業(yè)從初期以生產顯示器及手機中小

15、尺寸液晶屏為主，向目前逐漸生產液晶電視的大尺寸面板為主的趨勢發(fā)展。我國液晶面板技術經歷了從完全依賴國外淘汰技術到完全擁有自主研發(fā)技術的發(fā)展階段。液晶面板是信息技術的核心器件，對于以生產制造業(yè)為基礎的中國濟發(fā)展具有不可替代的戰(zhàn)略意義。由于液晶面板是由兩塊大尺寸玻璃經過各種生產工藝合成，面板之間滴入液晶后進行切割，加入各種元器件，電路板后，搬入立體庫存放，對搬送過程的振動，晃動，擠壓等要求很高，因此,對液晶面板成品進行合理化,科學化的存放提出了更高的要求。對于西門子發(fā)展不久的中國而言，西門子自動化立體倉庫的研究也屬于剛剛起步階段，研究如何用先進的技術控制西門子的立體倉庫控制也十分重要。而研究如何用

16、PLC在西門子的自動化立體倉庫進行控制的意義在于以下： （1） 提高西門子自動化搬送水平，提升企業(yè)產品形象。隨著西門子面板生產世代線的不斷投建，液晶面板越來越大，智能化的程度也越來越高，作為西門子的成品搬送自動化水平也能反應企業(yè)競爭力。西門子面板成品的管理也相應的經歷了從手動搬送，到半自動搬送，到全自動控制搬送過程。目前西門子控制系統(tǒng)很多已是微控制器為核心，但軟件優(yōu)化程度不一樣，設計理念也不同，因此表現出來的自動化水平也不一致。設計一種操作簡單、智能化控制的控制系統(tǒng)，是自動化立體倉庫系統(tǒng)設計的重要手段，也是提升企業(yè)形象的重要手段，因此設計一套成熟的智能控制系統(tǒng)是提升西門子品牌信息重要途徑。（2

17、） 優(yōu)化成品管理，提高生產效率建立自動化立體倉庫對液晶面板成品進行管理，通過與上位ERP系統(tǒng)的對接，能夠迅速及時的追蹤查詢每一塊液晶面板成品的存放情況，每種型號的生產情況，避免成品管理混亂導致成品搞混，查詢時間長，效率低下等情況，可以優(yōu)化成品管理，提高生產效率。 （3） 減輕勞動強度，縮短員工培訓時間立體倉庫基于PLC控制系統(tǒng)智能化設計可以大大降低技術員工的工作難度與勞動強度。由于PLC的模塊化設計，編程界面人性化，對于設備出現故障時，能夠通過程序監(jiān)控迅速排查故障，進行維護。而且對于員工進行立體倉庫維護的培訓，由于使用的PLC系統(tǒng)簡單易學，編程方法上手快，因此培訓時間也能大大縮短。 1.2自動

18、化立體倉庫的國內外發(fā)展狀況1.2.1自動化立體倉庫的研究現狀第二次世界大戰(zhàn)之后，自動化立體倉庫開始產生。20世紀50年代初，美國首次出現了高架立體倉庫。20世紀50年代末60年代初，開始建立巷道式堆垛起重機搬送的立體倉庫。1963年，美國率先將計算機控制技術融入到高架自動化立體倉庫中，并建立了第一座由計算機控制的自動化立體倉庫。接著美國和歐洲迅速發(fā)展自動化立體倉庫技術。20世紀60年代中期，日本開始研究建設自動化立體倉庫，并且后來居上，以極快速度發(fā)展立體倉庫技術，成為世界上目前擁有自動化立體倉庫最多的國家之一。我國整體對自動化立體倉庫及其周邊物流搬運設備的研究設計并不算晚，第一臺堆垛機在196

19、3年誕生，為橋式堆垛起重機；第一座自動化立體倉庫于1973年開始研制，在1980年投入運行（高15米，機械部起重所負責），是由工業(yè)計算機作為控制系統(tǒng)進行控制的。據大概統(tǒng)計，到2010年底，自動化立體倉庫在我國的市場建立已超過1000座，幾乎涉及所有行業(yè)。自動化立體倉庫由于能充分利用空間、出入庫能力高、管理控制現代化等特點，已成為現代企業(yè)貨物流動和生產管理不可缺少的倉庫存儲技術，在企業(yè)的地位不斷提高，更加重視。1.2.2西門子立體倉庫的優(yōu)點（西門子改成西門子）西門子自動化立體倉庫能夠最大化的利用倉庫占地面積，減少企業(yè)人力，帶動企業(yè)健康發(fā)展，主要優(yōu)點表現在： （1）高層貨架：通過建立高層貨架，在有

20、限的倉庫占地面積下，不斷的向高空延伸，盡可能提高液晶面板成品的存放數量，提高倉庫面積使用效率。對于液晶面板成品型號多而雜情況，通多定制統(tǒng)一型號的托盤或者貨箱進行存儲，能夠順利解決液晶面板成品搬送儲存問題。 （2）自動存取：根據訂單信息，由成品搬運設備自動取放，搬運速度快，減小人員作業(yè)失誤，提高了作業(yè)效率，降低誤差產生的可能。 （3）計算機控制與管理：倉庫的各種信息都能利用計算機進行準確的管理，這樣不僅減少了操作人員的勞動量，提高了工作效率，還保證了訂單信息處理的正確率，有效地提高了倉庫的管理水平。 （4）節(jié)約成本：立體倉庫能夠存放更多的液晶面板成品，節(jié)省土地投資成本；液晶面板成品取放由機器代替

21、人力，倉庫管理人員的減少，節(jié)約人力成本。 1.2.3PLC控制的西門子立體倉庫系統(tǒng)的優(yōu)點西門子立體倉庫存放的是液晶面板成品，隨著西門子不斷創(chuàng)新發(fā)展，液晶玻璃基板尺寸越來越大，生產出來的液晶面板成品型號也越來越多，液晶面板成品尺寸大小不一，跨度大，而且面板元器件多，易碎，不耐震動和擠壓，需要穩(wěn)定的環(huán)境進行搬運存儲，對西門子立體倉庫的搬送要求更高了。 而利用PLC的特點就是可靠性高，抗干擾能力強，能夠滿足西門子立體倉庫搬送要求，而且PLC還有系統(tǒng)簡單，改造容易，施工周期短，易于維護等特點，對于后續(xù)企業(yè)生產線的增設、改造等要求，能較好的滿足。 倉庫控制系統(tǒng)是自動化立體倉庫的重要組成部分，由于PLC的

22、穩(wěn)定性比使用單片機要穩(wěn)定，所能實現的功能也更強大，因此設計選擇PLC控制?？傮w而言，對于PLC控制西門子自動化立體倉庫系統(tǒng)的優(yōu)點有：保證設備穩(wěn)定、低成本、改造容易、建設周期短等。1.3可編程控制器PLC的發(fā)展和應用1.3.1PLC的發(fā)展1969年，美國通用汽車公司研制出世界上第一臺可編程序控制器PDP-14。 20世紀70年代初，PLC加入微處理器技術，有了數據運算、傳送、處理等功能，開始具有了計算機特征。 20世紀70年代中后期，PLC控制引入計算機技術，可以進行A/D運算、PID反饋，奠定了其在工業(yè)現代化的地位。 20世紀80年代初，可編程控制器步入成熟階段，研究生產PLC的廠家越來越多，

23、產量日益上升。 20世紀80年代至90年代中期，PLC一直保持年增長率3040%，進入過程控制領域，在過程控制領域的某些應用上取代了DCS系統(tǒng)。 20世紀末期，發(fā)展了大型機和超小型機，設計各種各樣的智能模塊，更加適應于現代工業(yè)發(fā)展的需要，應用PLC的工業(yè)控制設備的選型更加方便。圖1-4為三菱PLC系統(tǒng)構成示意圖： 1.3.2國內外著名的PLC生產廠家世界上PLC生產廠商有200多家， PLC產品400多種，主要有美國、歐洲和日本三個流派。著名的PLC生產廠家有： 美國派：大中型PLC領域占有絕對優(yōu)勢，代表公司有：A-B（Allen-Bradly）公司、GE（General Electric）公

24、司 日本系：小型PLC領域占主導地位，代表公司有：三菱電機（MitsubishiElectric）公司、歐姆龍（OMRON）公司 歐洲系：大中型PLC領域占有絕對優(yōu)勢，代表公司有：德國AEG公司、西門子（Siemens）公司、法國TE（Telemecanique）公司。 中國市場很多行業(yè)靠引進國外技術，日韓歐美國家較多，因此國內95%以上PLC產品主要來自國外，主要的廠商為：西門子、三菱、歐姆龍、Allen-Bradly等。正在使用的PLC品牌中，西門子、三菱及歐姆龍占據絕對優(yōu)勢，占有率大概60%左右。目前國內液晶面板生產企業(yè)的設備由于也主要是通過引進日韓企業(yè)制造的設備組裝生產線，設備都是在日

25、本韓國設計生產，因此西門子使用的PLC主要是三菱、松下和歐姆龍公司生產的。以下為世界上代表性企業(yè)PLC生產情況： 德國西門子：誕生于1958年，生產產品有C3,S3/5/7系列，目前S7系列為西門子自動化系統(tǒng)的控制核心。S7系列PLC產品的種類可分為：微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能PLC（如S7-300）和中、高性能PLC（如S7-400）等。圖1-5為微型PLCS7系列機型：從上世紀七十年代末開始，國外的PLC逐漸進入中國市場，當時主要是以引進國外設備形式而帶動PLC在國內市場的運用。后面逐漸在傳統(tǒng)設備改造，新工廠設備設計安裝中，PLC應用逐漸加入，越來越多，工業(yè)自動化水平得到明顯

26、提升，為企業(yè)經濟效益做出重大貢獻。雖然國內PLC發(fā)展速度很快，但國產PLC由于技術限制，穩(wěn)定性和可靠性等原因，市場份額一直很低，無法進行產業(yè)化。 1.3.3PLC的主要應用領域目前，PLC控制已經在世界范圍上得到廣泛應用，使用范圍涉及到各行各業(yè)，如煙草制造、印刷出版、醫(yī)藥器械、建筑、汽車制造等，其使用情況主要如下： (1)順序邏輯控制 PLC能夠實現多種控制，可多臺設備同時控制，也可對生產線上的自動化設備進行控制。例如在西門子，可以控制Inline流水線、機器人小車、曝光機、面板切割機等。PLC根據現場極限開關、定位開關、貨物檢查開關等傳感器信號及其它現場通信信號，控制設備相應動作。 (2)運

27、動控制 PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制模塊設計分析，現在主要用專用的定位模塊控制設備運動，代替之前通過傳感器檢測位置情況而控制執(zhí)行機構。如運動CPU或者定位模塊可以驅動伺服放大器，進而控制伺服電機的同步動作。 (3)定時控制 PLC提供了不同的定時器，根據定時器指令，可實現0.0199.99s時間長度的定時控制，也可進行定時時間的擴展，定時精度高，設定方便，靈活。(4)計數控制 PLC提供了不同的計數器，根據程序控制設計需要，設定不同的技術次數。 (5)數據處理 能夠進行數據處理，如數據運算，邏輯運算，移位、數據比較和傳送及數值的轉換等操作。數據處理用于高性能控制系統(tǒng)，如灌裝系

28、統(tǒng)、輸送系統(tǒng)；也可用于高精度控制行業(yè)設備，如半導體、液晶、煙草行業(yè)。 (6)模數和數模轉換 根據需要，設計模數和數模轉換模塊，完成模擬量和數字量之間的數據轉換，進行控制。如三菱公司的Q64AD2DA智能模塊。 (7)通信和聯(lián)網 PLC的通信主要包括PLC與PLC系統(tǒng)之間的通信，PLC與上位計算機之間的通信，PLC與各種智能模塊間的通信等方面。目前各廠家都推出了自己的通信標準，如CC-link、以太網、RS232等。各PLC間的通信也都進行標準化設計，通信過程十分方便。第2章可編程控制器 PLC PLC已廣泛用于汽車、半導體、食品加工、印刷出版、醫(yī)療器械、樓宇智能控制等各行各業(yè)，具有可靠性高，穩(wěn)

29、定性好，模塊化設計，靈活性強，適用廣泛，保養(yǎng)方便，改造簡單，體積小而輕，節(jié)能等特點，對PLC的特點進行選擇利用，從而進行控制系統(tǒng)的結構搭建和程序編寫，實現西門子自動化立體倉庫PLC控制系統(tǒng)的構建，完成論文設計。 2.1 PLC 及其特點PLC是專為工業(yè)生產需要而設計的，它的誕生主要是為了滿足工業(yè)控制的需求，具有以下幾個顯著特點： (1) 可靠性高，抗干擾能力強 用內部虛擬元器件替代傳統(tǒng)的繼電器，利用程序進行控制，明顯提高系統(tǒng)可靠性。PLC通過在結構、內部電路設計、系統(tǒng)程序執(zhí)行等方面設計，抗干擾能力強，連續(xù)運行而沒有故障時間可以達到數萬小時，如：在噪聲、震動較大的鋼鐵行業(yè)，由于PLC的抗干擾能力

30、強，在較差環(huán)境也能穩(wěn)定運行。 (2)靈活性強，調整或改造相對簡單 對于系統(tǒng)設計完成，設備安裝后，工廠需要進行設備增設、升級改造的情況，只需要添加部分模塊，硬件接線增加和改造，對PLC程序進行設計，就能滿足增設、升級改造需求。 (3)編程簡單，使用方便 梯形圖語言是PLC最重要編程方式，其編程原理同電氣圖紙，簡單易學，實用方便?？梢酝ㄟ^修改內部程序而不調整硬件改變控制方法。 (4)維修方便，工作量小 PLC具有故障自診斷和提醒功能，可根據模塊前段顯示面板和編程軟件查找故障信息，然后查找故障處理手冊，輕易發(fā)現故障。而由于PLC本身是模塊化結構，體積小，可通過更換模塊迅速地處理故障。 (5)體積小，

31、重量輕，節(jié)能環(huán)保 小型PLC體積非常小，重量也輕，容易實現機電一體化，能夠大量節(jié)約控制系統(tǒng)所消耗的電能。 (6)功能強，性價比高 PLC通過使用內部繼電器控制，減少設備硬件購買成本，而對于控制方面，通過程序控制比硬件接線控制更易實現，因而性價比高。PLC功能強大，通過不同的智能模塊設計，滿足系統(tǒng)設計時所需要的各種功能，如網絡通信，溫度、流量等的模數轉換控制，運動精確定位等。 2.2 PLC 結構組成從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC是一體式結構，模塊組合成一體，不可拆卸，包括電源、CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊等。組合式PLC各模塊可根據設計進行自由組合，包

32、括電源模塊、CPU模塊、I/O模塊、智能模塊、底板或機架，如圖2-1：2.3 PLC 的工作原理 PLC有運行和停止兩種工作狀態(tài)。當PLC在停止工作狀態(tài)時，掃描過程只進行內部處理和通信處理兩個階段；當PLC在進入運行狀態(tài)時，采用循環(huán)掃描方式工作，從第一條指令開始，按程序步數遞增的順序，從上到下，從左到右執(zhí)行程序，如果沒有中斷指令和跳轉指令，將順序執(zhí)行完程序，直到結束。再從頭開始掃描，不停地重復進行。 其掃描過程包括五個階段：內部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理，如圖 2-2所示： 掃描周期是PLC執(zhí)行一次掃描過程所用的時間,時間的長短與用戶程序的長短，掃描執(zhí)行速度有關。2.4 PL

33、C 的編程環(huán)境及編程語言PLC內部結構主要包括三大部分：硬件部分，軟件部分和系統(tǒng)程序，如圖2-3,。其中：硬件部分主要由CPU和外圍輸入輸出接口組成；軟件部分是基于IEC6113l-3標準的用戶編程環(huán)境，主要功能是由用戶編寫用戶程序，然后進行編譯，上載到PLC用戶程序存儲區(qū)；系統(tǒng)程序是隨PLC生產制造，統(tǒng)一編寫程序確定，屬于標準化設計，隨PLC硬件生產制造而完成，起中轉作用，存放在系統(tǒng)程序存儲器FIASH中，控制PLC的運行機制，包括通信接口，I/O接口，用戶程序的執(zhí)行，中斷響應等。 本章闡述了可編程控制器(PLC)的定義、特點以及它的主要應用領域，其次詳細介紹了PLC硬件的各部分組成、工作原

34、理、編程語言與編程環(huán)境。最后根據各種編程方法的不同，選取本論文的編程方法為：梯形圖程序設計語言。 第3章西門子自動化立體倉庫系統(tǒng)設計與構建3.1可行性分析隨著西門子的不斷發(fā)展，PLC技術的日益成熟，PLC系統(tǒng)控制在西門子自動化立體倉庫系統(tǒng)設計也越來越多， PLC技術已經在其它行業(yè)成熟使用，因此能夠滿足西門子自動化立體倉庫設計所需要的技術，從技術上分析，設計基于PLC的自動化立體倉庫系統(tǒng)設計是可行的。由于液晶面板行業(yè)成品管理目前主要是有作業(yè)人員手動管理，需要大量人力物力，且管理過程混亂、可追溯性差，而自動化立體倉庫能夠大量減少人力使用，管理過程簡單，可追溯行好，綜合比較能夠節(jié)省企業(yè)成本。另外，立

35、體倉庫的建立能夠讓倉庫面積使用最大化，節(jié)約土地投資，因此從經濟上分析，自動化立體倉庫系統(tǒng)設計是可以節(jié)約成本的。而設計過程使用的編程軟件和模分析也是可行的。3.2立體倉庫出入庫控制系統(tǒng)設計出入庫系統(tǒng)是自動化立體倉庫的周邊設備，連接立體倉庫與外界，負責將液晶面板成品由出庫臺運動到外界或者將產線生產完成的液晶面板成品送到入庫臺。完成出入庫控制系統(tǒng)的設計就能控制出入庫系統(tǒng)，配合立體倉庫系統(tǒng)完成單元液晶面板成品的存儲。 3.2.1出入庫運行控制系統(tǒng)設計設計出入庫控制系統(tǒng)由Q63P電源模塊，Q00CPU CPU模塊，QJ61BT11N CC-Link模塊，QJ71E71-100以太網模塊，各個模塊的簡要說

36、明及功能如下： Q63P電源模塊：24VDC輸入/5VDC 6A 輸出，為PLC系統(tǒng)提供動力； Q00CPU CPU：程序容量能達8K步，I/O點數1024，根據編寫程序和參數設置，控制出入庫的動作； QJ61BT11N：CC-link模塊，需要設置主站/本地站，與主控PLC進行通信及遠程輸入輸出信號的讀取與控制； QJ71E71-100：以太網模塊，100BASE-T，通過它ID 讀取器連接，讀取貨物的貨號后，通過主控PLC上傳到主控PC進行管理； 圖3-4是出入庫系統(tǒng)的控制連接示意：馬達運行采用變頻器控制，進退控制變頻器采用機械互鎖，變頻器的控制通過QJ61BT11N連接遠程I/O的形式控

37、制。其它需要用到的控制器件如表3-6所示： 3.2.2出入庫控制系統(tǒng)PLC模塊的選型本液晶面板成品出入庫系統(tǒng)設計選用PLC型號是：三菱公司的Q00CPU。本機最大可連接64個擴展模塊，最多可連接1024點I/O，程序容許編程步數8K步，可以使用梯形圖、語句表、ST（結構化文本，類高級語言）、SFC、FB等5種編程語言進行編程外，最大程序數量為252個；內置標準RAM及ROM，可插存儲卡；可支持多達4個CPU控制。由于Q00CPU的程序容許步數，I/O點數，指令通信時間和連接擴展模塊等都能滿足設計要求，故選用Q00CPU。 3.2.3出入庫輸入輸出點數分配本設計中出入庫的CC-link I/O功

38、能參數設置如表3-7所示: 站信息設置如圖3-5： 其中遠程I/O選用32點端子排型輸入模塊：AJ65SBTB1-32D1，站號為：1，32點輸出模塊：AJ65SBTB1-32T1，站號為：2。從而確定遠程輸入地址是：X20021F，輸出地址是Y22023F。 3.3立體倉庫控制系統(tǒng)總體架構的搭建完成立體倉庫堆垛機控制系統(tǒng)和出入庫控制系統(tǒng)的設計，結合工業(yè)控制計算機(上位機)、主控PLC及Touch Screen的設計，就可以完成液晶行業(yè)自動化立體倉庫控制系統(tǒng)架構搭建。如圖3-6為立體倉庫控制系統(tǒng)連接示意：立體倉庫控制系統(tǒng)架構中各部分功能主要為： 工業(yè)控制計算機（上位機)：與主控PLC通過MEL

39、SECNET-G通信，負責立體倉庫命令的指派、命令執(zhí)行邏輯優(yōu)化、搬送歷史記錄、堆垛機運行狀態(tài)監(jiān)控等。 主控PLC：通過CC-link與堆垛機PLC控制系統(tǒng)、出入庫PLC控制系統(tǒng)通信，主要是負責根據主控PLC下達的搬送指令，進行內部邏輯分析后，下達堆垛機進行具體指令的執(zhí)行，出入庫貨物是否能進行裝卸載的通信及通過Ethernet與Touch Screen通信，進行堆垛機的狀態(tài)監(jiān)控、部分手動操作等。 堆垛機PLC：負責根據接受的命令進行具體動作的執(zhí)行控制及與Master PLC的通信。 出入庫系統(tǒng)PLC：負責根據成品的運輸情況，進行成品的入庫請求和出庫宋丹，控制成品出入庫過程動執(zhí)行的控制，與Mast

40、er PLC之間通信。 Touch Screen：監(jiān)控立體倉庫系統(tǒng)的運行情況，實時顯示堆垛機運行狀態(tài)，如動作速度、傳感器感知狀態(tài)；歷史記錄查詢，如報警歷史，面板成品搬送歷史；出入庫系統(tǒng)液晶面板成品的貨號中轉傳送等。 本章首先對液晶行業(yè)自動化立體倉庫需求分析說明，然后在此基礎上通過PLC模塊選型、輸入輸出點數分配、通信模塊參數設置等方面進行自動化立體倉庫堆垛機和出入庫控制系統(tǒng)設計，再結合說明工業(yè)計算機控制系統(tǒng)、主控PLC控制系統(tǒng)和Touch Screen各模塊的功能，完成液晶行業(yè)自動化立體倉庫控制系統(tǒng)總體架構的搭建設計。第4章自動化立體倉庫 PLC 控制程序設計與實現 在對液晶行業(yè)自動化立體倉庫

41、系統(tǒng)架構搭建設計完成后，控制系統(tǒng)PLC硬件部分設計完成，本章將接著分別通過對出入庫控制程序和堆垛機控制程序設計，完成液晶行業(yè)立體倉庫PLC控制系統(tǒng)設計。 4.1系統(tǒng)總體軟件執(zhí)行流程本PLC控制系統(tǒng)的程序設計主要是為了滿足液晶行業(yè)自動化立體倉庫系統(tǒng)需求，而立體倉庫的液晶面板成品搬送主要是通過堆垛機系統(tǒng)和出入庫系統(tǒng)配合進行，因此本次程序設計與實現主要是完成堆垛機系統(tǒng)和出入庫系統(tǒng)軟件設計與實現。在進行液晶行業(yè)自動化立體倉庫系統(tǒng)軟件設計時，需要考慮液晶面板成品的特殊性，下面是根據液晶面板成品的特點提出立體倉庫軟件設計時的需求： （1）設計出入庫系統(tǒng)和堆垛機系統(tǒng)不同的工作方式，滿足不同情況下出入庫系統(tǒng)和

42、堆垛機系統(tǒng)的控制需求； （2）設計出入庫系統(tǒng)和堆垛機系統(tǒng)不同的動作方式，滿足不同工作方式下出入庫系統(tǒng)和堆垛機系統(tǒng)的動作控制； （3）針對出入庫系統(tǒng)和堆垛機系統(tǒng)，設計不同情況下的報警停機提醒，防止出現對液晶面板成品的損害。 （4）編寫出入庫系統(tǒng)和堆垛機系統(tǒng)之間的通信程序，在出入庫時，通過通信程序進行軟件互鎖，提高搬送安全性和可靠性。堆垛機系統(tǒng)和出入庫系統(tǒng)的軟件執(zhí)行主要是通過命令的生成，貨物的搬送情況來判斷的，圖4-1和4-2分別為堆垛機系統(tǒng)和出入庫系統(tǒng)軟件執(zhí)行流程圖： 4.2出入庫控制程序的設計本論文設計的堆垛機系統(tǒng)有以下工作方式。 (1)在線：主控PLC控制系統(tǒng)與上位機ERP數據庫系統(tǒng)通訊，根

43、據上位機生成的訂單信息自動生成搬送命令，主控PLC控制系統(tǒng)在線下達搬送指令給堆垛機控制系統(tǒng)，進行訂單出貨，實現全自動化操作。 (2)自動：由作業(yè)人員在控制PC上根據訂單情況，查找液晶面板成品信息，存放位置后，下達搬送命令，堆跺機PLC控制系統(tǒng)依據接受的搬送命令，控制堆垛機自動完成液晶面板成品取放，實現出入庫。 （3）手動：由作業(yè)人員手動操作堆跺機進行液晶面板成品的裝載和卸載動作，完成訂單任務，此方式搬送效率很低。其中堆垛機可以進行走行、升降、伸縮和旋轉操作。 （4）維修：系統(tǒng)出現故障或者設備點檢時，為保證人員和設備安全，堆垛機只能進行特有的方式工作：點動操作。 出入庫形式： (1)單元出庫：堆

44、垛機PLC控制系統(tǒng)根據獲得的命令要求，堆垛機自動將指定位置的液晶面板成品運送到出庫口的一種出庫方式。此種工作方式只在在線和自動方式下有效，因為在在線和自動方式下，系統(tǒng)有連續(xù)處理液晶面板成品搬送命令的能力，即在一條搬送命令執(zhí)行完成后，直接進行下一條命令的執(zhí)行。 單元入庫：堆垛機PLC控制系統(tǒng)系統(tǒng)根據獲得的命令請求，堆垛機將入庫口送來液晶面板成品自動運送到指定的空貨架上。 系統(tǒng)正常工作時，為防止出現多種工作方式，必須采取硬件和軟件互鎖形式保證系統(tǒng)正常。當系統(tǒng)同時出現兩種不同的工作方式時，系統(tǒng)設備停止運行，并報警提醒工作人員。 4.2.1工作方式控制為了保證堆垛機控制系統(tǒng)的可靠運行，只允許堆垛機PL

45、C系統(tǒng)存在一種工作方式。采用鑰匙開關對工作方式輸入進行硬件互鎖，以確保正常情況下不會出現多種工作方式，滿足對系統(tǒng)不同情況的操作需求；為了更好保證堆垛機控制系統(tǒng)更高的可靠性，對程序設計也進行互鎖編程。但堆垛機控制系統(tǒng)出現多種工作方式同時輸入時，應對系統(tǒng)進行處理，堆垛機停止動作，系統(tǒng)發(fā)生報警提醒，以便及時通知工作人員。圖4-5位工作方式處理流程： 當堆垛機PLC控制系統(tǒng)出現兩種以上有效工作方式時，說明系統(tǒng)出現異常，堆垛機停止動作，系統(tǒng)進行報警提醒，提醒工作人員及時解決故障。工作人員可以通過程序監(jiān)控查找異常工作方式或者通過鑰匙開關串聯(lián)的工作指示LED燈確認異常輸入的工作方式，在根據實際情況判斷哪種工

46、作方式的輸入時異常情況，進行處理。 堆跺機工作方式的輸入處理程序中，X100 為在線運行方式，X101為自動運行方式，X102手動運行方式，X103為維修運行方式，M701為運行方式輸入錯誤。 4.2.2手動方式下的運行控制手動方式下的堆跺機動作分兩種： 連續(xù)動作：手動啟動后，按走行升降旋轉到位后停止，聯(lián)動貨叉，自動進行貨叉伸出，升降，收回連續(xù)動作完成貨物的取放； 非連續(xù)動作（默認方式）：手動啟動后，第一步走行升降旋轉到位自動停止，不聯(lián)動貨叉，按確定進行第二步貨叉伸出，按確認進行第三步貨叉升降取放貨物，按確認進行第四步貨叉收回，完成貨物的取放動作； 手動方式下的前進目標和后退目標貨架地址均需要

47、通過手操器里輸入貨架號。堆跺機在手動方式下的控制操作順序如下： (1)在手操器上選擇連續(xù)動作還是非連續(xù)動作； (2)在手操器上輸入目標地址； (3)按下手操器上的確認鍵，輸入目標貨架號； (3)堆跺機動作控制。 連續(xù)動作方式：堆垛機自動進行貨物的取放動作，中途不需要再按確認鍵。 非連續(xù)動作方式：堆垛機走行、升降、旋轉到位,按確定按鈕，貨叉伸出到目標，按確定按鈕，堆垛機升降到目標，按確定按鈕，貨叉收回到貨叉原點，完成貨物的取放動作。以下是堆跺機在手動方式下的動作控制流程，如圖4-8所示： 4.2.3自動運行方式下的運行控制在自動方式下，通過立體倉庫系統(tǒng)控制系統(tǒng)STKC手動操作生成搬送命令，并按照

48、時間順序依次由STKC下達具體任務給堆跺機，堆垛機根據接收到的命令執(zhí)行貨物的搬運。STKC生產命令的過程是：1、系統(tǒng)為自動工作方式，如果是在線方式切換到自動工作方式，會將在線方式生產的命令執(zhí)行完成后，在執(zhí)行自動工作方式生產的命令；2、確定起始位置有貨物及目的位置是空位置且都是可用狀態(tài)；生產命令。命令輸入處理程序流程如圖4-7所示： 4.2.4手/自動工作方式的轉換控制出入庫系統(tǒng)手動動作完成后，鑰匙開關由手動位置轉到自動位置，需要在觸摸屏上在按下自動運行請求按鈕后，出入庫系統(tǒng)才能由手動方式轉到自動方式。出入庫系統(tǒng)切換到自動方式后，出入庫臺將根據各自庫臺上液晶面板成品的具體放置情況動作，動作情況如

49、下： (1) 出庫方向，庫臺1上有液晶面板成品且放正，庫臺2沒有貨物：當堆垛機貨叉不在庫臺位置且出入庫系統(tǒng)計時時間到，庫臺將進行前進滾動動作，直到液晶面板成品抵達庫臺2位置。(2) 入庫方向，庫臺1上沒有液晶面板成品，庫臺2有液晶面板成品且放正：當堆垛機貨叉不在庫臺位置且計時時間到，庫臺將進行后退滾動動作，直到液晶面板成品抵達庫臺1位置。 (3) 庫臺上有液晶面板成品但未放正，無論是庫臺1還是庫臺2：庫臺將停止不進行動作，當液晶面板成品不正且計時時間到，出入庫系統(tǒng)報警。 (4) 出入庫系統(tǒng)在自動方式時，按下手動運行請求按鈕或者鑰匙開關切換到手動位置，出入庫系統(tǒng)所有設備將停止動作，液晶面板成品停

50、止在系統(tǒng)當前位置，后續(xù)只能進行手動操作，直到系統(tǒng)恢復自動運行狀態(tài)。程序設計如圖4-16： 4.2.4出入庫系統(tǒng)的報警處理系統(tǒng)故障時，為了快速恢復設備，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，需要及時的將故障通知工作人員，同時為了快速的恢復系統(tǒng)運行，準確定位異常，及時讓工作人員處理故障，對常見報警進行說明，并在Touch Panel內根據報警代碼設立數據庫分析各種報警狀態(tài)，方便工作人員進行報警內容查詢，及時處理故障。另外由于液晶行業(yè)面板的特殊性，需要考慮搬運過程中對液晶面板成品的保護，因此需要專門設計一些報警，保護液晶面板，以下為出入庫系統(tǒng)報警程序設計，如圖4-18： （1）庫臺動作超時報警：自動運行狀態(tài)下，液晶面板

51、成品能夠自動的在庫臺移動，每次移動時間在設定范圍內。若庫臺出現動作異常，如由于液晶面板成品底部異常，被卡在了中間無法正常運行，傳動部位磨損導致銜接不好而無法正常傳動等，若不及時提醒工作人員，設備一直處于不運行狀態(tài)，會影響立體倉庫使用。出現庫臺搬送異常時，超過設定時間沒有運行到位置時，應及時報警通知工作人員進行處理。 （2）液晶面板成品位置不正報警：由于出入庫臺上放置的液晶面板成品出現歪斜情況時，如果庫臺繼續(xù)傳送，傳送過程可能會有碰撞、震動，造成對成品的損害。如果庫臺不動作，但認為設備沒有異常，還在傳送過程中，若長時間如此，會影響后續(xù)液晶面板成品的搬送，所以出現此類情況時應及時報警。當庫臺貨物探

52、測傳感器沒有全部感知，且貨臺沒有動作超過一定時間，系統(tǒng)報警提醒。 （3）檢修狀態(tài)指示：在庫臺檢修作業(yè)時，為了安全考慮，設計指示燈指示此時庫臺的工作狀態(tài)，防止其它人員誤操作導致事故。 （4）堆垛機貨叉不離去報警：自動情況下，當堆垛機貨叉在出入庫臺長時間停留，有可能是堆垛機貨叉異常，或者出入庫PLC控制系統(tǒng)同堆垛機PLC控制系統(tǒng)的通信中斷，導致堆垛機貨叉停留時間過長。當出入庫臺貨叉感知傳感器在設備自動情況下感知超過一定時候后，應停止堆垛機和出入庫系統(tǒng)設備動作，發(fā)出報警提醒工作人員，并提醒報警位置。 （5）變頻器動作異常：當出入庫臺動作時，PLC控制系統(tǒng)已經給出動作信號，但變頻器故障，無法正常驅動滾

53、輪滾動時，超過一定時間，需要報警提醒。 （6）通信異常：當堆垛機與出入庫系統(tǒng)正在進行動作時，如果堆垛機異常或者出入庫系統(tǒng)異常，相應的通信信號也會出現異常情況，針對通信異常中斷情況需要報警，防止設備繼續(xù)動作，造成損害。 （7）門開異常：當出入庫系統(tǒng)在自動/手動工作方式下時，系統(tǒng)檢測到門打開信號，可以判斷為門異常打開，報警門打開異常錯誤；此報警是為了防止在出入庫臺動作過程中，人員進入設備內，發(fā)生碰撞，造成人員、成品的傷害。 （8）其它異常：針對出入庫系統(tǒng)出現的其它異常，如滾輪傳動異常，接線松動異常，PLC系統(tǒng)模塊異常等情況，根據不同的異常，進行相關的報警提醒。 在出現出入庫臺動作超時、液晶面板成品

54、位置歪斜和堆垛機貨叉異常停留等異常情況，出入庫系統(tǒng)報警，庫臺動作停止，蜂鳴器開始鳴叫，直到按下消音按鈕或者故障處理完畢，設備恢復自動后停止。 本章首先對系統(tǒng)軟件設計需求進行分析，說明軟件執(zhí)行流程，然后分別對堆垛機控制系統(tǒng)和出入庫控制系統(tǒng)進行程序設計。程序設計主要考慮從工作方式控制，不同工作方式下的動作運行控制，出入庫臺檢修狀態(tài)，系統(tǒng)報警處理等方面進行程序編寫。第5章系統(tǒng)運行的模擬調試和仿真在完成液晶行業(yè)自動化立體倉庫系統(tǒng)軟硬件設計后，為了保證系統(tǒng)能夠實施，需要對設計的系統(tǒng)程序運行情況進行模擬調試，確保設計的可靠性。本章通過對編程和模擬仿真軟件來進行系統(tǒng)運行的模擬調試，確保設計的可靠性。5.1

55、GX-Developer V8.86 及 GX-Simulator6.0 軟件GX-Simulator V8.86軟件是三菱公司提供的編程軟件，適用于Q、QS、FX等系列可編程控制器，支持多語言程序設計，模塊參數設定?？蛇M行程序的在線更改、仿真、監(jiān)控及調試，PLC系統(tǒng)模塊的故障確認，結構化程序的編寫（分布編程），可制成標準化程序，在其它同類系統(tǒng)中使用，具有異地讀寫程序的功能。 GX simulator6.0軟件是三菱公司提供的程序仿真模擬軟件。GX simulator6.0軟件的功能就是將在GX-Simulator V8.86軟件中編寫好的程序，在電腦中模擬運行、監(jiān)控。在安裝仿真軟件GX Si

56、mulator6.0之前，必須先安裝編程軟件GX Developer V8.86，確認安裝環(huán)境一致。安裝好的仿真軟件會嵌入到編程軟件GX Developer V8.86中，不能單獨運行，必須在GX Developer V8.86基礎上運行，相當于編程軟件Developer V8.86的一個插件。5.2立體倉庫系統(tǒng)的運行仿真5.2.1梯形圖的仿真及監(jiān)控方法梯形圖程序編寫完成，進行變換后，即可進行軟件的程序檢查。修改變換后程序，在需要修改的元件位置，按下鍵盤Enter鍵或者雙擊鼠標，彈出梯形圖輸入對話框后，可進行修改和刪除。程序檢查，點擊工具欄下拉菜單下的程序檢查便可對程序的指令、梯形圖、雙線圈、

57、軟元件等進行檢查。檢查程序沒有錯誤，如圖5-10后，就可以進行梯形圖程序的仿真。 梯形圖程序的仿真：選中工具條下梯形圖邏輯測試啟動/快捷鍵 ，即可開始程序的模擬仿真。圖5-11為仿真軟件程序模擬寫入過程。 PLC程序開始仿真后，可通過梯形圖仿真控制窗口，如圖5-12，控制程序模擬的開始與停止等。 立體倉庫的運行規(guī)律可以通過人為強制設置信號的狀態(tài)變換來模擬。在DEVICE MEMORY MONITOR浮動窗口的下拉菜單的軟元件中點擊相應的軟元件窗口就會出現仿真浮動窗口，如圖5-13所示點擊位軟元件窗口中的X和Y出現下圖。在輸入信號X表中，背景黃色，表示有輸入信號，即對應PLC中的輸入指示燈亮，也

58、可以通過雙擊相應的點位模擬輸入信號ON的狀態(tài)。在輸出信號Y表中，背景黃色，表示有輸出信號，即PLC中的輸出指示燈亮，也可以雙擊相應的點位模擬輸出信號ON的狀態(tài)。梯形圖仿真的過程中，還可以對它進行監(jiān)視，無論是位元件還是字元件，都可以通過程序編輯窗口進行監(jiān)視，如圖5-14所示： 梯形圖仿真還可以進行I/O系統(tǒng)設定，模擬多個條件同時輸入時，相應輸出動作情況的確定。在DEVICE MEMORY MONITOR浮動窗口菜單啟動（S）菜單欄下選擇I/O系統(tǒng)設定，出現I/O SYSTEM SETTINGS浮動窗口，在窗口中可以進行最多500組設定，設定完成后點擊文件菜單欄下的I/O系統(tǒng)設定執(zhí)行就可以進行設定系統(tǒng)執(zhí)行。如圖5-15設定輸出Y4