畢業(yè)論文基于FP0系列的PLC在倉庫中的應用

1、PLC在倉庫中的應用摘要自動化立體倉庫是物流中的重要組成部分，它是在不直接進行人工干預的情況下自動地存儲和取出物流的系統(tǒng)。它是現(xiàn)代工業(yè)社會發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。它具有占地面積小、儲存量大、周轉快的優(yōu)點，是集信息、存儲、管理于一體的高技術密集型機電一體化產(chǎn)物。近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認識到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)的發(fā)展非常重要。堆垛機是自動化立體倉庫中最重要的起重堆垛設備，它能夠在自動化立體的巷道中來回穿梭運行，將位于巷道口的貨物存入貨格；或者相反取出貨格內(nèi)的貨物運送到巷道口。上世紀50年代末開始，相繼研制和采用了自動導引小車（AV

2、G）、自動貨架、自動存取機器人、自動識別和自動分揀等系統(tǒng)。到上世紀70年代，旋轉體式貨架、移動式貨架、巷道式堆垛機和其他搬運設備都加入了自動控制行列，但只是各個設備的局部自動化并各自獨立應用，被稱為“自動化孤島”。 隨著計算機技術的發(fā)展，工作重點轉向物資的控制和管理，要求實時、協(xié)調(diào)和一體化。計算機之間、數(shù)據(jù)采集點之間、機械設備的控制器之間以及它們與主計算機之間的通信可以及時的匯總信息，倉庫計算機及時地記錄訂貨和到貨時間，顯示庫存量，計劃人員可以方便地作出供貨決策，管理人員隨時掌握貨源及需求。 信息技術的應用已成為倉儲技術的重要支柱。到上世紀70年代末，自動化技術被越來越多地應用到生產(chǎn)和分配領域

3、。“自動化孤島”需要集成化，于是便形成了“集成系統(tǒng)”的概念。在集成化系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的有機協(xié)作，使總體效益和生產(chǎn)的應變能力大大超過各部分獨立效益的總和。集成化倉庫技術作為計算機集成制造系統(tǒng)中物資存儲的中心受到人們的重視，在集成化系統(tǒng)里包括了人、設備和控制系統(tǒng)。 關鍵詞自動化立體倉庫；堆垛機；計算機與PLC的通信。前言企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和深化，使得倉庫成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個重要而且不可缺少的環(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, 逐步代替并促使倉庫物流的水平提高。自動化立體倉庫作為現(xiàn)代物流中的一個重要組成部分，它是一種集信息， 存儲管理于一體的高技術密集型機電一體化產(chǎn)

4、品，是一種多層次存放貨物的高架倉庫系統(tǒng)。它是把計算機，與信息管理和設備控制集合起來，能按控制指令要求自動完成貨物的存取作業(yè)，并能對庫存的貨物進行自動管理，達到存儲技術的全面自動化，因此，自動化立體倉庫是企業(yè)管理的重要手段之一。通過對立體倉庫自動控制系統(tǒng)的硬件設計，基本上達到采用計算機自動控制技術提高立體倉庫的管理水平，提高立體倉庫的可靠性可維修性，從而提高企業(yè)生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益的目的。本畢業(yè)實訓正是詳細介紹PLC微型機如何在立體倉庫中得到應用的?？偨Y一下本設計的軟硬件系統(tǒng)，有如下特點：1、自動存取，收發(fā)準確迅速，提高入出庫效率；2、機械自動化作業(yè)，解放人力，減小勞動強度；3、靈活的增減模塊，不需

5、對系統(tǒng)作較大的改動。1.FP0系列PLC的規(guī)格及系統(tǒng)構成1.1.概述立體倉庫主體由底盤、四層十二倉位庫體、運動機械及電氣控制等四部分，模型的機械部分采用滾珠絲杠、滑杠、普通絲杠等機械元件組成，采用直流步進電機作為拖動元件。隨著科學技術和工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代物流技術領域內(nèi)出現(xiàn)了一種新型倉儲方式自動化立體倉庫。它是以高層貨架為主體，以成套搬運設備為基礎，以計算機控制技術為手段的高效率物流、大容量存儲的機電一體化高科技集成系統(tǒng)。它集機械、電子、計算機、通信、網(wǎng)絡、傳感器和自動控制等多種技術于一體，以搬運機械化、控制自動化、管理微機化、信息網(wǎng)絡化為特征，成為現(xiàn)代化物流設計中產(chǎn)品生產(chǎn)與存儲的樞紐。自

6、動化立體倉庫又稱自動化倉庫、現(xiàn)代智能庫、高層貨架倉庫等，是近年來國際上迅速發(fā)展起來的一種新型倉儲設施，是在不直接進行人工干預的情況下能自動存儲和取出物料的系統(tǒng)。自動化立體倉庫在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中的作用是顯而易見的，將自動化倉庫技術應用到物流領域中，充分利用自動化倉庫的優(yōu)勢和特點，實現(xiàn)倉庫信息管理自動化和物品入出庫作業(yè)的自動化，為提高貨物的流通效率發(fā)揮重要的作用。國內(nèi)外各個行業(yè)采用自動化倉庫的情況己經(jīng)充分證明，使用自動化立體倉庫能夠產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。在貨物流通領域中采用自動化倉庫技術，也將獲得巨大的經(jīng)濟效益。PLC-FP0是松下電工最新推出的一種袖珍式微型PLC產(chǎn)品，該產(chǎn)品保留了其小型機

7、原有的性能，雙增加了許多極有用的特殊性能。而其體積只有原FP1的三分之一左右。本章將結合具體機型松下電工FP0系列PLC進行介紹。為適應工業(yè)控制領域日益靈活多變的市場要求，各PLC廠家面臨著激烈的市場競爭，不斷更新其產(chǎn)品，小型PLC產(chǎn)品發(fā)展趨勢是體積越來越小而其性能越來越高。松下電工的微型機PLC-FP0在設計上亦獨具匠心，頗有特點，其主控單元外型尺寸只有25×90×60（mm）寬，可放入胸前的口袋內(nèi)，體積如此之小性能卻堪稱一流，其指令執(zhí)行速度為0.9us，程序容量為500步數(shù)據(jù)寄存器可達6144字，除此之外它還具有如下特點：1、具有兩路獨立的高速脈沖輸出，最高計數(shù)頻率可達

8、10KHz。2、具有雙向通道高速計數(shù)器（HS0），最高計數(shù)器頻率可達10KHz。3、直接輸出頻率可調(diào)制（PWM）脈沖序列，脈沖頻率可在0.15到38Hz之間可調(diào)，占空比可在0.1%99.9%之間可調(diào)節(jié)。4、可經(jīng)RS232C電纜與PC直接相連無須另加適配器。1.2.FP0的內(nèi)部寄存器及I/0配置在使用PLC之前最重要的是先了解PLC的內(nèi)部寄存器及I/0配置情況。 H：16進制常數(shù) WY：外部輸出 WX：內(nèi)部寄存器 IX：索引寄存器0 WR：內(nèi)部寄存器 IY：索引寄存器1 X4：Z軸回復零位 Y7：軸反轉取出 X5：Z軸到達限位 Y20：系統(tǒng)就緒顯示 X6：小車有無物品 Y21：系統(tǒng)取出顯示 X7

9、：手動自動選擇 Y22：系統(tǒng)送入顯示 X25：X軸回復零位 R9013：系統(tǒng)初始化 X27：Y軸回復零位 R0：暫存零位標志 X40-X4C：1-12號倉庫選中 R1：X軸回復零位 Y6：Z軸正轉送入 R2：Y軸回復零位 R3：初始回零標志 R9：系統(tǒng)回復標志 R4：Z軸回零標志 R121-R12C：1-12號倉庫選中標志 R5：Z軸調(diào)用標志 R120：取出物品標志 R6：對應倉庫標志 R13E：選中物品標志 R7：中轉位置標志 R130：倉庫選中標志 R8：意外情況標志 R131：系統(tǒng)零位標志 基本功能指令,有定時器指令。如表1-1所示。名 稱助記符說 明步數(shù)開始邏輯ST通過常開觸點開始邏輯

10、運算1開始邏輯非ST/通過常閉觸點開始邏輯運算1輸出OT輸出運算結果1邏輯非/將在其之前的運算結果求反1邏輯與AN直接連續(xù)連接常開觸點1邏輯與非AN/直接連續(xù)連接常閉觸點1邏輯或OR并聯(lián)連接常開觸點1邏輯或非OR/并聯(lián)連接常閉觸點1組邏輯與ANS復數(shù)個邏輯快直接連續(xù)連接1組邏輯或ORS復數(shù)個邏輯快并聯(lián)連續(xù)連接1壓入堆棧PSHS存儲記憶到此為止的運算結果1讀取堆棧RDS讀取由PSHS所記憶的運算結果1彈出堆棧POPS讀取由PSHS所記憶的運算結果，并且在讀出后清除記憶值1上升沿微分DF僅在檢測信號上升沿的一個掃描周期內(nèi)將觸點置為ON1下降沿微分DF/僅在檢測信號下降沿的一個掃描周期內(nèi)將觸點置為O

11、N1置位SET將輸出置為ON并且保持該狀態(tài)1復位RST將輸出置為OFF并且保持該狀態(tài)1空操作NOP不進行任何操作處理10.1秒延時定時器TMX設置以0.1秒為單位的秒延時動定時器（03276.7s）31秒延時定時器TMY設置以1秒為單位的秒延時動定時器（032767s）4表1-1 基本功能指令控制指令。如表1-2所示。名 稱助記符說 明步數(shù)主控繼電器MC主控序區(qū)開始2主控繼電器結束MCE主控程序結束2結束END結束程序的運算1有條件結束CNDE當執(zhí)行條件為ON時，中止程序的運算1子程序調(diào)用CALL轉移到子程序并且開始執(zhí)行。返回主程序后，子程序內(nèi)的輸出并保持2子程序進入SUB子程序N的起始1子程

12、序的返回RET子程序的終端1表1-2 主控指令表2.用微型PLCFP0實現(xiàn)小型立體倉庫控制2.1.電氣元件設備的選用小型倉庫裝置的電氣結構采用步進電機、驅(qū)動模快、傳感器、開關電源、電磁閥等電子器件組成。下面將對這些電氣器件作一個簡單介紹。1、步進電機采用二相八拍混合式步進電機，主要具有體積小，有較高的起動/運行頻率，有定位轉矩等特點。型號：42BYGH101，電氣原理圖如圖1所示。圖2-1 42BYGH101型步進電機電氣原理圖2、步進電機驅(qū)動模塊采用中美合資SH系列步進電機驅(qū)動器，主要由電源輸入部分、信號輸入/輸出部分等。電源輸入部分：由電源模塊提供，用兩根線連接，注意極性。信號輸入部分：信

13、號源由FP0主機提供。由于FP0提供的電平為24V，而輸入部分的電平為5V，所以中間加了保護電路。輸出部分：與步進電機連接，注意相序。圖2-2 驅(qū)動模塊3、傳感器微動開關：當擋塊碰到微動開關，通過操作件使接觸片壓縮超過死點時，即使常閉、常開瞬時換接。圖2-3 微動開關原理圖4、FP0模快在這個設計中，我們將用到松下PLC的各模塊單元是FP0-C16CT、FP0-E16RS、FP0-E16X。其中FP0-C16CT是控制單元，晶體管輸出型輸入8點，NPN輸出型。輸出8點。FP0-E16RS 是擴展單元，繼電器輸出型輸入8點，NPN輸出型。輸出8點。FP0-E16X是終點型，輸入16點。FP0D速

14、度位置控制指令，該指令可以指定以下端口和寄存器作為位置控制專用，其功能分配如表2-1所示。脈沖輸出口方向輸出口脈沖輸入口控制標志經(jīng)過值區(qū)目標值區(qū)Y0Y2X0R903ADT9044DT9034DT9046DT9047T1Y3X1R903BDT9048DT9049DT9050DT9051表2-1 FP0D速度位置控制指令功能分配表其中Y0、Y1作為高速脈沖輸出。Y2、Y3分別為Y0、Y1的方向控制端子。X0、X1則指定為高速計數(shù)器的輸入端子，可分別接收來自Y0、Y1的高速脈沖。表中經(jīng)過值控制還是絕對數(shù)值控制，是否需要原點返回等，由松下FP0系列PLC晶體管輸出的主機，具有高速運算能力，PID調(diào)節(jié)功

15、能，同時可以輸出兩路脈沖控制兩臺電機的優(yōu)點。輸出兩路脈沖梯形圖。圖2-4 梯形圖圖2-5 PLC主機接線端子圖輸入X0橫軸正限位輸出Y0橫軸脈沖輸入X1豎軸正限位輸出Y1豎軸脈沖輸入X2橫軸反限位輸出Y2橫軸方向輸入X3堅軸反限位輸出Y3豎軸方向輸入X4旋轉脈沖輸出Y4手正轉輸入X5手正轉限位輸出Y5手反轉輸入X6手反轉限位輸出Y6底座正轉輸入X7底座正限位輸出Y7底座反轉輸入X8底座反限位輸出Y8電磁閥動作表2-2 PLC的I/0地址分配表5、直流電動機輸入電壓為1224V，兩根導線輸入紅色為直流電機正極，蘭色為負極。6、直流電機控制板機如圖由輸入信號。輸入電源。輸出等組成，輸入信號由FP0

16、模塊提供；輸入電源由輸入模塊提供；輸出驅(qū)動直流電圖2-6 直流電機控制板7、電源模塊輸入交流電壓：110V220V/50Hz 60Hz;輸出直流電壓：24V/6.5A；最大功率：156W。2.2.小型立體倉庫及其控制系統(tǒng)我們在一個小型倉庫的控制系統(tǒng)中以FP0作為主控制器，下面簡要介紹一下系統(tǒng)的構成及原理。1、控制系統(tǒng)的流程圖該系統(tǒng)需要三維控制，而FP0只有兩路脈沖輸出，故在編程時采用分時分工的辦法，即當堆垛機運行到指定位置時（此時因無取貨，送貨動作，故無伸叉運動，只要兩路脈沖即可），再用旋轉電機控制伸叉運動，分時分工的方法是以不同的時間來控制不同的電機來達到三維控制的效果，其主要的工作原理基本

17、同一維控制。圖2-7控制系統(tǒng)的流程圖按鍵號功能選擇定義1自動選擇一號倉庫1手動機構水平向左移動2自動選擇二號倉庫2手動機構垂直向下移動3自動選擇三號倉庫3手動機構水平向右移動4自動選擇四號倉庫4手動機構水平向后移動5自動選擇五號倉庫5手動機構垂直向上移動6自動選擇六號倉庫6手動機構水平向前移動7自動選擇七號倉庫7手動無意義8自動選擇八號倉庫8手動無意義9自動選擇九號倉庫9手動無意義10自動選擇十號倉庫10手動無意義11自動選擇十一號倉庫11手動無意義12自動選擇十二號倉庫12手動無意表2-3 按鍵號對照表2、接通電源。將選擇開關置于手動位置（此時16號有效）分別點動按鍵1，2，3，4，5，6，

18、觀察水平（X軸），垂直（Y軸），前后（Z軸）各絲桿運動的情況，運行應平穩(wěn)，在接近限 （位置軸），時，應執(zhí)行限位保護（運行自動停止）。用機算機或手持編程器（需加購）編寫程序并下裝至PLC。（出廠前已經(jīng)演示程序，詳見光碟，以下描述為演示程序運算情況）。將選擇開關置于自動位置（通電狀況下，各機構復位，即返回零點）。將帶托盤汽車模型零號倉位，放下模型時，人位要準確，并注意到倉位底部檢測開關已動作。3、執(zhí)行送指令選擇預送倉位號，按動倉位號對應按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示倉位號。按動送指令按鈕，觀察送入動作（若被選擇倉位內(nèi)已有汽車，則該指令不被執(zhí)行）。指令完成后，機械自動返回。零號倉位已無汽車，則下一個送

19、指令（誤操作）將不被執(zhí)行。4、執(zhí)行取指令選擇欲倉位號對應按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示倉位。按動取指令按紐，觀察取出動作（若被選擇倉位內(nèi)內(nèi)汔車，則該指令不被執(zhí)行）。指令完成后，機械自動復位。零號倉位已無汔車，則下一個取指令（誤操作）將不被執(zhí)行。5、演示程序中其它內(nèi)容當零號倉位上有貸物時，若無外部操作指令，“就緒”等亮，延時10秒后。自動將貸物放在倉位號最小的空位上，依次類推。如1#，2#，3#，4#都已有貸物，程序延時10秒。10秒內(nèi)若無外部操作指令，自動將貸物放在2#倉庫。在延時10秒內(nèi)，若按下數(shù)字5#，然后按下“送”鍵。此時，則運行機構將貸物放在5#庫，若按下5#鍵后，想取消此操作，可按下“

20、放棄”鍵，此時，程序又處在待命狀態(tài)，“就緒”燈亮，又可進行其它操作。當零號倉位上無貸物時，若無人操作，“就緒”燈亮10秒后，程序?qū)褦?shù)值最大倉庫號里的物品轉運至沒有放貸物的倉號比其它的倉庫里。1#，2#，5#有物，該程序?qū)⒆詣影?#物品轉至3#倉庫。若需從5#取回物品，放入4#庫，操作步驟如下：“就緒”燈亮時，按下“5”，再“取”鍵，運行機構執(zhí)行程序要求取回貸物后，停在起初位置。此時按按鍵4#，在按送鍵運行機構將把貸物放在4#庫，然后停在起初位置，“就緒”燈亮10秒后，若去外部操作指令，程序又將4#庫貸物轉至3#庫。裝置中已實施的硬件保護。（1） X軸極限保護（SQ0，SQ1）（2） Y軸極限

21、保護（SO2，SO3）（3） Z軸極限保護（SO4，SO5）（4） X軸，Y軸，Z軸協(xié)調(diào)保護（SQ6，SO7硬件聯(lián)鎖）以上各種保護開關，確保在編程實驗中，立體倉庫在程序出錯時，并不損壞該裝置。6、監(jiān)控系統(tǒng)在win98系統(tǒng)中，把光盤放入光驅(qū)中，自動運行MCGS組態(tài)軟件。此時出現(xiàn)對話框，安裝MCGS組態(tài)軟件通用版，直至安裝完畢，桌面快捷方式出現(xiàn)兩個新圖標，即MCGS組態(tài)環(huán)境和MCGS運行環(huán)境。進行監(jiān)控。3.立體倉庫控制系統(tǒng)的梯形圖立體倉庫控制系統(tǒng)的梯形圖程序如下：4.計算機與PLC通信4.1.計算機的連接方式1 使用計算機的RS2322C端口與PLC的編程口直接相連。2 能過網(wǎng)絡，與其它站點的PLC進行通信。3 通過調(diào)制解調(diào)器，與遠程的PLC進行通信。本設計是使用計算機的RS2322C端口與PLC的編程口直接相連的情況。 設置PLC的通信條件。關于PLC通信條件設置的