基于PLC的自動化立體倉庫控制系統(tǒng)設計

1、前言隨著企業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，經(jīng)濟全球化步伐也迅速加快，我國的工業(yè)也出現(xiàn)了翻天覆地的變化，一方面高科技的加工工藝越來越得到推廣，加工效率也得到了大大的提高。與此同時原有的物流和倉儲系統(tǒng)已不能滿足新形勢的要求,建立一個集物流、信息流和資金流于一身的自動化物流管理中心,從而降低企業(yè)綜合物流成本,提高企業(yè)綜合效益便成為目前亟待解決的問題。自動化立體倉庫是現(xiàn)代物流與倉儲系統(tǒng)的重要組成部分，具有貨物存取效率高和自動化程度高、很強的入出庫能力等優(yōu)點。而PLC功能強大，可靠性高，抗干擾能力強，維修方便，易于實現(xiàn)機電一體化。完全滿足立體倉庫工作環(huán)境和控制系統(tǒng)的要求。但是由于立體倉庫前期投入大，需要專業(yè)人才從事維

2、護，維持費用高， 只有資本雄厚的企業(yè)才會重視立體倉庫，成本成為立體倉庫發(fā)展的限制因素，因此如何降低立體倉庫的成本或者設計中小型立體倉庫自然成為重中之重更利于推廣與普及。本設計就是針對那些中小型企業(yè)而設計的采用三菱FX1N系列PLC作為核心控制元件的中小型字體倉庫，而且結(jié)構(gòu)可以靈活調(diào)整，它既可以是單排或者雙排貨架的自動化立體倉庫，也可以是自動化立體車庫，可以根據(jù)需求調(diào)整。采用1 緒論1.1 自動化立體倉庫的發(fā)展情況及發(fā)展趨勢隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，柔性制造系統(tǒng)(FlexibleManufacturing System)、計算機集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated Manufact

3、uring System)和工廠自動化(Factory Automation)對自動化倉庫提出更高的要求。射頻數(shù)據(jù)通信、條形碼技術、掃描技術和數(shù)據(jù)采集越來越多地應用于倉庫堆垛機、自動導引車和傳送帶等運輸設備上，移動式機器人也作為柔性物流工具在柔性生產(chǎn)、倉儲和產(chǎn)品發(fā)送中日益發(fā)揮重要的作用。實現(xiàn)系統(tǒng)的柔性化，采用靈活的傳輸設備是實現(xiàn)物流和倉儲自動化的趨勢。 美國學者JAWhite將自動化立體倉庫的發(fā)展分為五個階段：人工倉儲階段、機械化倉儲階段、自動化倉儲階段、集成化倉儲階段和智能自動化倉儲階段。目前，智能自動化倉儲技術雖然還處于初級發(fā)展階段，但它將是主要的發(fā)展方向。 立體倉庫的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世

4、界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)和技術發(fā)展的結(jié)果。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，并形成了專門的學科。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，成為當今世界上擁有自動化立體倉庫最多的國家之一。 我國對立體倉庫及其物料搬運設備的研制開始并不晚，1963年研制成第一臺橋式堆垛起重機（機械部北京起重運輸機械研究所），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

5、所負責），該庫1980年投入運行。到2003年為止，我國自動化立體倉庫數(shù)量已超過200座。現(xiàn)在，自動化物流技術和成套設備的研發(fā)已經(jīng)發(fā)展成了一個龐大的產(chǎn)業(yè)。目前，國外自動化立體倉庫采用掃描技術， 提高信息的傳輸速度和準確性：采用射頻數(shù)據(jù)通信技術，數(shù)據(jù)的采集、處理和交換能夠在搬運工具與中央計算機之間快速進行，使物品的存取和發(fā)送信息做到快速、實時、可靠和準確。另外，近年來迅猛發(fā)展的多媒體技術也在自動化立體倉庫中得到越來越廣泛的應用，普遍應用于人員培訓、操作指導、遠程現(xiàn)場監(jiān)視、異地故障分析和診斷及防火防盜等方面。 但是國內(nèi)的自動化立體倉庫系統(tǒng)具有一定的局限性，主要以單機為主，系統(tǒng)整體的集成能力和集成水

6、平低；因為資金不足，許多外圍設備如AGV系統(tǒng)、碼垛和拆垛等無法應用于物流系統(tǒng)，從根本上限制了這些設備的研制和發(fā)展；倉儲作業(yè)的計算機管理水平較低。因此不論從自動化物流系統(tǒng)的設備品種及技術水平，還是在應用的廣度和深度上與國際水平都還存在著相當大的差距。 1.2 自動化立體倉庫的發(fā)展趨勢 隨著自動化技術和信息技術在自動化立體倉庫中廣泛運用，自動化立體倉庫的發(fā)展將呈現(xiàn)以下趨勢： (1)倉儲作業(yè)管理自動化水平將會逐步提高。 (2)智能技術將會獲得應用。 (3)倉庫作業(yè)向柔性化方向發(fā)展。 (4)建設自動化立體倉庫方面更加注重實用性和安全性1.3 本課題的研究意義及研究目的 自動化控制系統(tǒng)在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中起

7、著承上啟下的重要作用，根據(jù)上位調(diào)度管理計算機下達作業(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

8、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。而且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(gòu)想，其基本出發(fā)點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)

9、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“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內(nèi)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。1.4 本課題的研究內(nèi)容本課題主要研究中小型自動化立體倉庫的自動控制系統(tǒng)，具有專用的人機信息交流界面

10、控制面板，可以實現(xiàn)手動和自動貨物存取功能。存取貨物還可以實現(xiàn)全自動，為節(jié)省PLC成本，采用三菱的矩陣輸入指令等高級宏指令，擴展了PLC的輸入和輸出點數(shù)。而且利用PLC軟件實現(xiàn)貨架上有無貨物的檢測，節(jié)省了貨物檢測傳感器的成本投入，步進電機也是通過PLC軟件進行控制其正轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)和加減速。1.5本章小結(jié)本章首先從國內(nèi)和國外兩個方面簡要介紹了自動化立體倉庫的發(fā)展狀況，并指出了自動化立體倉庫的未來發(fā)展方向；其次簡要介紹了本課題的研究背景、意義及目的；最后給出了本次設計的自動化立體倉庫的研究內(nèi)容即本設計系統(tǒng)所能完成的功能；還有我們?yōu)槭裁磿x擇使用PLC完成對本系統(tǒng)的控制，及其優(yōu)點。2 可編程控制器的介紹2

11、.1 PLC的定義及功能簡介可編程序控制器，英文稱ProgrammableController，簡稱PC。但由于PC容易和個人計算機（Personal Computer）混淆，故人們?nèi)粤晳T地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。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，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、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是微機技術與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活

12、性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學；調(diào)試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應用于生產(chǎn)實踐?？删幊绦蚩刂破饕恢痹诎l(fā)展中，所以至今尚未對其下最后的定義。國際電工學會（IEC）曾先后于1982.11；1985.1和1987.2發(fā)布了可編程序控制器標準草案的第一，二，三稿。在第三稿中，對PLC作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字

13、運算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關的外圍設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。2.2 PLC的分類小型PLC一般以開關量控制為主，它的輸入/輸出點數(shù)適合于接觸器、繼電器控制的場合，還能直接驅(qū)動電磁閥等執(zhí)行元件。這類PLC價格低廉、體積小巧，適合于控制單臺設備，開發(fā)機電一體化產(chǎn)品。中型PLC不僅有開關量和模擬量的控制功能，還具有數(shù)值計算能力。為了將溫度、壓力、流量等模擬量

14、轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，一般都帶有A/D轉(zhuǎn)化器，中型機指令也比小型機豐富。還有微分、積分、比例、整數(shù)、浮點運算等模塊功能。適用于有溫度控制和開關動作復雜的機械及連續(xù)生產(chǎn)過程。大型機已經(jīng)于工業(yè)控制計算機相近，它具有計算、控制和調(diào)節(jié)的功能，還具有網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和通訊聯(lián)網(wǎng)能力。這類機型點數(shù)都在100點以上，內(nèi)存容量64K以上。大型機適用于設備自動化控制，過程自動化控制和過程監(jiān)控系統(tǒng)中。2.3 PLC的選型2.5 PLC的各個組成部件及工作原理1.CPU是PLC的核心部分。與通用微機CPU一樣，CPU在PC系統(tǒng)中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞。其功能：（1）用掃描方式（后面介紹）接收現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映

15、象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器；（2）接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；（3）診斷電源和PC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編程過程中的語法錯誤；（4）在PC進入運行狀態(tài)后：a）執(zhí)行用戶程序產(chǎn)生相應的控制信號（從用戶程序存儲器中逐條讀取指令，經(jīng)命令解釋后，按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去啟閉有關的控制電路）b）進行數(shù)據(jù)處理分時、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)存取、傳送、組合、比較、變換等動作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯或算術運算任務c）更新輸出狀態(tài)輸出實施控制（根據(jù)運算結(jié)果，更新有關標志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，再由輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容，實現(xiàn)輸出控制、制表、打印、數(shù)據(jù)通訊等）2.存儲器系統(tǒng)程序存儲器存

16、放系統(tǒng)工作程序（監(jiān)控程序）、模塊化應用功能子程序、命令解釋、功能子程序的調(diào)用管理程序和系統(tǒng)參數(shù)*不能由用戶直接存取用戶存儲器用戶程序存儲器存放用戶程序。即用戶通過編程器輸入的用戶程序。功能存儲器（數(shù)據(jù)區(qū)）存放用戶數(shù)據(jù)PC的用戶存儲器通常以字（16位/字）為單位來表示存儲容量。注意：系統(tǒng)程序直接關系到PC的性能，不能由用戶直接存取，所以，通常PC產(chǎn)品資料中所指的存儲器形式或存儲方式及容量，是指用戶程序存儲器而言。3.接口輸入輸出接口是PLC與工業(yè)現(xiàn)場控制或檢測元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。

17、晶體管和晶閘管輸出為無觸點輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負載；繼電器輸出為有觸點輸出型電路，用于低頻負載?，F(xiàn)場控制或檢測元件輸入給PLC各種控制信號，如限位開關、操作按鈕、選擇開關以及其他一些傳感器輸出的開關量或模擬量等，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器等被控設備的執(zhí)行元件。1)輸入接口輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關、行程開關、繼電器觸頭等開關量輸入信號；另一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變換器提供的連續(xù)變

18、化的模擬量輸入信號。以圖2所示的直流輸入接口電路為例，R1是限流與分壓電阻，R2與C構(gòu)成濾波電路，濾波后的輸入信號經(jīng)光耦合器T與內(nèi)部電路耦合。當輸入端的按鈕SB接通時，光耦合器T導通，直流輸入信號被轉(zhuǎn)換成PLC能處理的5V標準信號電平(簡稱TTL)，同時LED輸入指示燈亮，表示信號接通。微電腦輸入接口電路一般由寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路組成，這些電路集成在一個芯片上。交流輸入與交直流輸入接口電路與直流輸入接口電路類似。圖2直流輸入接口電路濾波電路用以消除輸入觸頭的抖動，光電耦合電路可防止現(xiàn)場的強電干擾進入PLC。由于輸入電信號與PLC內(nèi)部電路之間采用光信號耦合，所以兩者在電氣上完全隔離

19、，使輸入接口具有抗干擾能力。現(xiàn)場的輸入信號通過光電耦合后轉(zhuǎn)換為5V的TTL送入輸入數(shù)據(jù)寄存器，再經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳送給CPU。2)輸出接口輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥(模擬量)、調(diào)速裝置(模擬量)、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進行抗干擾電隔離。微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路集成在芯片上，CPU通過數(shù)據(jù)總線將輸出信號送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中，功率放大電路是為了適應工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信

20、號放大。3)其它接口若主機單元的I/O數(shù)量不夠用，可通過I/O擴展接口電纜與I/O擴展單元(不帶CPU)相接進行擴充。PLC還常配置連接各種外圍設備的接口，可通過電纜實現(xiàn)串行通信、EPROM寫入等功能。4.編程器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。編程器有簡易編程器和圖形編程器兩種。簡易編程器體積小，攜帶方便，但只能用語句形式進行聯(lián)機編程，適合小型PLC的編程及現(xiàn)場調(diào)試。圖形編程器既可用語句形式編程，又可用梯形圖編程，同時還能進行脫機編程。目前PLC制造廠家大都開發(fā)了計算

21、機輔助PLC編程支持軟件，當個人計算機安裝了PLC編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進行用戶程序的編輯、修改，并通過個人計算機和PLC之間的通信接口實現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控PLC運行狀態(tài)等。5.電源PLC的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供CPU、存儲器等所需的直流電，是整個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、抗干擾能力強的開關穩(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，從而簡化外圍配置。2.4 三菱FX系列PLC簡介及型號說明三菱公司的FX系列PLC是比較具有代表性的微型PLC，除具有基本指令表編程以外，還可以采用梯形圖

22、編程及對應機械動作流程進行順序設計的SFC（Sequential Function Chart）順序功能圖編程，而且這些程序可以相互轉(zhuǎn)換。在FX系列PLC中還設置了高速計數(shù)器、各種應用指令及模塊，大大的擴大展了本系列PLC的功能和應用領域。FX系列PLC型號的含義如下： 其中系列名稱：如0、2、0s、1s、0N、1N、2N等單元類型： M 基本單元 E輸入輸出混合擴展單元 Ex擴展輸入模塊 EY擴展輸出模塊輸出方式：R繼電器輸出 S晶閘管輸出 T晶體管輸出特殊品種：DDC電源，DC輸出 AlAC電源，AC（AC100120V）輸入或AC輸出模塊 H大電流輸出擴展模塊 V立式端子排的擴展模塊 C

23、接插口輸入輸出方式 F輸入濾波時間為1ms的擴展模塊例如FX2N32MTD表示FX2N系列，32個I/O點基本單位，晶體管輸出，使用直流電源，24V直流輸出型。2.5 本章小結(jié)本章系統(tǒng)全面的介紹了有關PLC的基本知識，其型號、優(yōu)勢、功能及組成和各部分的作用，使讀者能夠?qū)删幊炭刂破饔锌傮w全面的了解。3 自動化立體倉庫的系統(tǒng)設計3.1立體倉庫的基本組成 3.2 自動化立體倉庫的設計原則與設計過程3.2 本輸送系統(tǒng)的基本控制要求1 接通電源，將選擇開關置于手動位置，分別按下、后觀察各方向運動情況，小車在高強度絲杠上運行平穩(wěn)，在接近極限位置時，執(zhí)行限位保護。2 將選擇開關置于自動位置，通電狀態(tài)下，各

24、機構(gòu)復位，即返回零位。立體倉庫坐標定位以零位開始。3 當送貨的時候，選擇欲送貨物的倉位號，按動倉位號對應的按鈕，控制面板數(shù)碼管顯示倉位號。按送貨按鈕后，貨物自動送入指定的倉位號對應的倉庫位里。若被指定的倉位號里有貨物，則送貨命令不被執(zhí)行。送貨完成后，小車自動返回原來的位置。4 當取貨的時候，選擇欲取貨物的倉位號后，在控制面板的數(shù)碼管里顯示出來，按動取貨按鈕后，可以自動將貨物取出。如果小車里有貨物，則取貨命令不被執(zhí)行。取貨與送貨裝有互鎖開關，防止發(fā)生故障。5 取貨和送貨指令完成后，機構(gòu)自動返回原來位置。6 當小車內(nèi)有貨物時，若無外部操作，就緒指示燈亮，十秒后程序把最大倉位號里的貨物轉(zhuǎn)運至沒有放貨

25、物的比它小的倉位號所對應的倉位里。上述自動優(yōu)化放貨只對16號倉庫適用。7 需用手動取貨時，必須在斷電狀態(tài)下進行。8 通過控制面板可以控制步進電機，正反轉(zhuǎn)和加減速?？商岣咚拓浶?。了保護人身、設備和貨物的安全，堆垛機必須具有完 善的安全保護措施： 1 ) 堆垛機在行走、載貨臺升降和貨又伸縮終端處都設有 機械和電氣限位裝置。 2 ) 貨物檢測載貨臺上設有貨物超高、超長和超寬檢測裝 置。在貨物進入載貨臺時，當檢測到貨物超過設定高度、長 度或?qū)挾葧r， 堆垛機便停止運行并報警。 一般允許誤差為3 0 4 0 m m，檢測元件采用對射或反射式光電傳感器。 3 ) 載貨臺上還設有檢測貨又是否回位、貨叉上有無

26、貨物 和貨位中有無貨物的裝置。如貨叉沒有回位，堆垛機不能水 平運行；如貨叉上已有貨物，則不能再取貨；入庫時，必須 檢測貨位中有無貨物，以避免發(fā)生事故。 4 ) 斷電保護 如載貨臺升降過程中忽然斷電， 則通過提升 電動機制動使載貨臺停在當前位置，不會掉下來。3.3 本倉庫系統(tǒng)的基本物流過程與控制面板 取貨指令Dxf送貨指令倉位號顯示數(shù)碼管控制面板接受指令 PLC檢測有無貨物無/指令不執(zhí)行有/指令不執(zhí)行無/有 有/無有/執(zhí)行取貨無/執(zhí)行送貨動作完成后，返回原點等待下一個命令的執(zhí)行物流過程示意圖控制面板示意圖3.4 輸入與輸出點數(shù)（I/O）的分配輸入：X0按鈕0X7按鈕7X16送X23X軸2位置行程

27、開關X1按鈕1/手動向左X42自動X17取X24X軸3位置行程開關X2按鈕2/手動向下X100電源X18左限位開關X25X軸4位置行程開關X3按鈕3/手動向右X10按鈕8X19右限位開關X26X軸5位置行程開關X4按鈕4/手動向外X11按鈕9X20Z軸里側(cè)限位開關X27X軸6位置行程開關X5按鈕5/手動向上X12手動X21Z軸外限位開關X28X軸7位置行程開關X6按鈕6/手動向里X15停X22X軸1位置行程開關X29X軸8位置行程開關X32Y軸1位下限位X33Y軸1位上限位X34Y軸2位下限位X30X軸9位置行程開關X35Y軸2位上限位X36Y軸3位下限位X37Y軸3位上限位X31X軸10位置

28、行程開關X38Y軸4位下限位X39Y軸4位上限位X40Y軸5位下限位X41Y軸5位上限位注：X5057 矩陣輸入輸出：Y8就緒指示燈Y9取貨指示燈Y10送貨指示燈Y11小車沿X軸右行Y12小車沿X軸左行Y13小車沿Y軸上行Y14小車沿Y軸下行Y15小車沿Z軸里行Y16小車沿Z軸外行注：Y0Y7 數(shù)碼管顯示輸出 、Y20Y26矩陣輸出3.5輸送系統(tǒng)的PLC程序設計3.5.1 編程過程中的問題及其解決方法由于PLC的輸入與輸出點數(shù)直接決定了其價格，因此在實現(xiàn)更多功能的基礎上，為了降低成本，程序設計的基本原則是盡量減少其I/O點數(shù)。1、若用PLC直接驅(qū)動數(shù)碼管，需要占用大量的點數(shù)，本設計中采用，三菱

29、PLC的高級應用指令7段數(shù)碼管掃描應用指令。 該指令使用范例：當觸點閉合后，將D1的值送到Y(jié)0Y7外部布線的七段數(shù)碼管顯示。4位數(shù)數(shù)據(jù)送到七段數(shù)碼管必須使用12次的掃描時間，傳送完畢時，M8029觸點閉合。執(zhí)行SEGL指令時，掃描時間大于10ms。晶體管輸出PLC的輸出電壓為1.5V，必須選用合適的數(shù)碼管。四位數(shù)一組七段燈管與PLC的輸出外部接線如圖2、以上數(shù)碼管顯示要由十鍵輸入指令來配合一起使用，本指令也是三菱FX系列PLC高級指令。控制面板上的十個按鍵就是配合十鍵輸入指令進行信息輸入的。其具體用法及接線圖如下：當X100閉合時，從指定的X0開始的十個輸入端，代表09，如下圖 假設按鍵順序為

30、X5、X6、X3、X10，則將結(jié)果5638保存在D0寄存器中。 D0最多容納9999，超過四位數(shù)時，最前面的位數(shù)溢出。 若使用32位DTKY指令，則D0最多為99999999。本設計中不用它。當觸點X100斷開時，前面輸入的值繼續(xù)保留。3、從設計的基本原則出發(fā)，且由于本倉庫系統(tǒng)有庫位50個，要檢測每個庫位，是否有貨物，若用50個傳感器則必定大大的增加成本，若在軟件中完成檢測，如果每個倉庫位都分別定義的話，增加50個輸入點數(shù)，勢必使PLC的成本升高。因此用矩陣輸入指令，就可以解決這個問題。其具體用法解釋如下：使用矩陣輸入的外部布線圖如下：詳細布線圖請點擊下超級鏈接：CAD矩陣輸入示意圖.dwg

31、S表示連接輸入端的起始號，從該號碼開始算起連續(xù)8點位矩陣輸入端，本設計中指定的為X50 D1則是指定矩陣掃描的起始號碼，配合n值來決定點數(shù)，本設計中起始號為Y20，n=7 程序在執(zhí)行時是，順序掃描Y20Y26. D2表示讀入結(jié)果的起始號碼，例如本設計中用M10，則代表M10M17、M20M27、M30M37、M40M47、M50M57、M60M67、M70M77。 使用本指令每列讀取時間大約為20ms，本設計中為7列，時間為大約140ms。因此ON/OFF速度快于140ms的輸入信號就不適用與本指令。3.5.2 程序中應用的復雜指令的PLC接線及解釋七段燈的譯碼表如下：十進制4Bit七段燈Y7

32、Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0顯示值100010000011012001001011011230011010011113401000110011045010101100111560110011111016701110010011178100001111111891001011011119000000011111103.5.3 PLC程序的編制4 步進電機的選擇與控制步進電機作為本系統(tǒng)的動力驅(qū)動元件，控制其穩(wěn)定性是至關重要的本章將具體介紹，三相六拍式步進電機的控制原理。4.1步進電機的介紹及選型脈沖正序列為AABBBCCCA,反序列為CACBCBABA。4.2 步進電動機驅(qū)動器的工作原理及型號4.

33、3 步進電機的正反轉(zhuǎn)及速度的PLC控制4.3.1控制要求步進電機的通電方式為三相六拍（脈沖正序列為AABBBCCCA,反序列為CACBCBABA）步進電機的工作方式為手動跟自動。手動時，按正轉(zhuǎn)按鈕電機每次正轉(zhuǎn)一拍，按反轉(zhuǎn)按鈕，電機每次反轉(zhuǎn)一拍。自動方式時，按啟動按鈕，電機連續(xù)正轉(zhuǎn)，按反轉(zhuǎn)按鈕，電機連續(xù)反轉(zhuǎn)。按加速按鈕，電機加速，按減速按鈕，電機減速。4.3.2 I/O分配表輸入說明輸出說明輸入說明X0總開關Y0A相功放電X3反轉(zhuǎn)按鈕X1手動/自動開關Y1B相功放電X4減速按鈕X2正轉(zhuǎn)Y2C相功放電X5加速按鈕4.3.3 控制程序PLC電機控制Gppw.gps4.3.4 程序說明本程序中采用定時

34、器T246為脈沖發(fā)生器，設定值為K200K1000（即2001000ms），則步進電機可獲得15步的變速范圍。當X3為OFF時，輸出正脈沖序列，步進電機正轉(zhuǎn)。接通總開關X0，T246以D0的預置值K500開始計時，時間到，T246的常開觸點閉合，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1的數(shù)值，第一次為0，使M10為ON，Y0輸出，步進電機A相通電；D1加1，T246自行復位后又重新開始計時，時間到，T246常開觸點又接通，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1的數(shù)值，（此時為1）則使M11為ON，使Y0、Y1輸出，步進電機的A、B相同時通電；D1加1，T246自行復位后又重新開始計時，時間到，T246常開觸點又接通，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1的數(shù)值，（此時為2）則使M12為ON，使Y1輸出，步進電機的B相通電；D1又加1，T246自行復位后又重新開始計時，時間到，T246常開觸點又接通，執(zhí)