年4月19日PLC倉儲系統(tǒng)的設計文檔僅供參考畢業(yè)生論文說明書課題名稱：柔性制造教學實訓系統(tǒng)自動化立體倉庫設計與實現(xiàn)學生姓名：XXX系別：電氣工程系

目錄摘要 3Abstract 4第一章緒論 51.1本文研究的目的和意義 51.2自動化立體倉庫的歷史及國內外現(xiàn)狀 51.3采用PLC控制立體倉庫的優(yōu)越性 6第二章自動化立體倉庫系統(tǒng)的總體設計 62.1本課題設計的內容 62.2系統(tǒng)的總體方案 7第三章立體倉庫的硬件設計 93.1系統(tǒng)結構 93.2傳感與檢測系統(tǒng)的設計 103.3S7—200系列PLC與通信系統(tǒng)的連接 123.4自動化立體倉庫通信系統(tǒng) 133.5堆垛機開環(huán)控制系統(tǒng) 143.6立體倉庫PLC控制系統(tǒng)的設計 17第四章．PLC的軟件設計 214.1PLC的軟件及程序設計 21第五章基于組態(tài)軟件倉儲監(jiān)控管理系統(tǒng)的設計 365.1工程組態(tài)軟件MGCS的簡介 365.2組態(tài)軟件的模型的設計 36結束語 37致謝 38參考文獻 39摘要自動化立體倉庫集存儲、搬運、輸送、分發(fā)一體，作為工業(yè)物流與計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的一部分，代表了當今物流發(fā)展的趨勢。為了對自動化立體倉庫進行更加有效的管理，提高整體作業(yè)效率，要求對控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，對貨位進行優(yōu)化分配，以減少貨物搬運和存儲的成本，降低在存儲及搬運過程中所損耗的時間，從而降低物流成本，提高收益。本文構建了一個實驗室規(guī)模的自動化立體倉庫系統(tǒng)，系統(tǒng)是由管理層、監(jiān)控層和執(zhí)行層組成的二級系統(tǒng)。在管理系統(tǒng)中，根據(jù)自動化立體倉庫中存放貨品的特點，提出了采用分類隨機存儲和定位存儲相結合的貨品存儲策略。按照貨品出入庫頻度進行貨位存儲區(qū)域劃分，提高了貨位和存儲區(qū)域的利用率。同時針對因同類貨品集中進行出入庫操作而導致巷道阻塞的問題，在進行貨位分配設計時采用一種均勻分配算法，結合電子標簽技術，實現(xiàn)了貨位的自動均勻分配勺就近出入庫，并運用此均勻分配算法實現(xiàn)了批量出入庫作業(yè)和單件出入庫作業(yè)。執(zhí)行系統(tǒng)由傳送帶、機械手、堆垛機三個部分組成。研究了整個控制系統(tǒng)的組成結構與控制原理，進行了總休功能設計重點設計了PLC控制的程序模塊，實現(xiàn)了各個單元的單動控制與聯(lián)動的順序控制。同時經過PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線網實現(xiàn)三臺PLC的連接以及與監(jiān)控系統(tǒng)的通信，接收出入庫指令，完成相應的出入庫操作。為了確保二級系統(tǒng)之間的協(xié)調運行，管理層與監(jiān)控層的通信實現(xiàn)也是很重要的。采用OPC技術實現(xiàn)了兩者的通信，重點研究了組態(tài)軟件WinCC中的通信設計以及全局腳本的編寫。本系統(tǒng)經過調試與設備的運行，各部分功能正常;系統(tǒng)=級分層之間實現(xiàn)了相應的通信，靈活的貨品存儲策略與貨位的自動均勻分配克服了傳統(tǒng)立體倉庫的許多不足，提高了倉庫貨位利用率和出入庫效率，達到了預期的效果，不但保持了系統(tǒng)的靈活性與可靠性，而且提高了整個倉儲系統(tǒng)的自動化水平與工作效率。關鍵字：自動化立體倉PLCAbstractAutomatedwarehousestorage,handling,transport,setdistributedone,asthelogisticsindustryandcomputerintegratedmanufacturingsystem(CIMS)part,representsthecontemporarylogisticsdevelopmenttrend.Inordertoautomaticstereowarehouseformoreeffectivemanagement,improvetheoveralloperationefficiency,requirementsofthecontrolsystemforoptimizationdesignofspace,optimizeddistribution,toreducethecargohandlingandstoragecost,reducethestorageandtransportprocessinthelossoftime,therebyreducingthelogisticscost,increaseprofit.Inthemanagementsystem,accordingtotheautomaticstereowarehousestorageofgoodscharacteristics,putsforwardtheclassificationandlocalizationofrandomstoragecombinedgoodsstoragestrategy.AccordingtothestorageofgoodsforstoragememoryfrequencyExecutivesystemconsistsofinlet/deliveryroller,mechanicalhand,stackingmachineiscomposedofthreeparts.Studyonthecompositionofcontrolsystemstructureandcontrolprinciple,theoverallfunctionaldesignfocusofthedesignofPLCcontrolprogrammodule,toachievethevariousunitsinglepneumaticcontrolandlinkagesequencecontrol.AtthesametimethroughthePROFIBUS-DPfieldbusnetworkofthreePLCconnectionandmonitoringsystemofcommunication,receivingstorageinstructions,completethecorrespondingwarehousingoperation.Inordertoensurethatthetwolevelsystemofcoordinationbetweentheoperation,managementandmonitoringlevelcommunicationisveryimportant.Thesystemdebuggingandoperationoftheequipment,thefunctionofeachpartofthenormal;systemlevelhierarchicalachievedbetweencorrespondingcommunication,flexiblegoodsstoragestrategiesandtheirautomaticuniformdistributionovercomesmanyoftheshortcomingsofstereoscopicwarehouse,warehousespaceutilizationrateandimprovethestorageefficiency,hasachievedtheanticipatedeffect,notonlytomaintainthesystem'sflexibilityandreliability,butalsoimprovethewholestoragesystemautomationlevelandworkefficiency.Keywords:automaticstereowarehouse.PLC第一章緒論1.1本文研究的目的和意義傳統(tǒng)條件下的庫房管理作業(yè)，主要依據(jù)人工裝卸，特別是對于一些大型物資，不但工作效率低，浪費大量的人力、物力，存在較大的安全隱患，同時還占據(jù)大量的庫房面積。立體庫的投入使用，徹底解決了這一難題。自動化立體倉庫能夠產生巨大的社會效益和經濟效益。它經過高層貨架存儲，使存儲區(qū)大幅度地向高空發(fā)展，提高空間利用率；自動化立體倉庫采用層積式存放，結合計算機管理，能夠很容易實現(xiàn)先入先出，防止貨物的自然老化、變質和損壞；經過自動存取系統(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，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)能夠與企業(yè)的生產信息系統(tǒng)集成，實現(xiàn)企業(yè)信息管理的自動化。同時，由于使用自動化倉庫，促進企業(yè)的科學管理，減少了浪費，保證均衡生產，也提高了操作人員素質和管理人員的水平。1.2自動化立體倉庫的歷史及國內外現(xiàn)狀立體倉庫產生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產和技術發(fā)展的結果。中國在自動化立體倉庫的研究和應用方面起步較早。1963年，北京起重運輸機研究所設計了第一臺1.25t橋式堆垛機，并由大連起重機廠完成試制。1974年，鄭州紡織機械廠建成了中國第一座立體倉庫，這座倉庫是利用原有鋸齒形廠房改建而成的，用于存放模具。1977年，北京起重運輸機研究所等單位研究制造出北京汽車制造廠自動化倉庫，這座自動化倉庫屬于整體式結構，采用計算機進行控制和數(shù)據(jù)處理。從此以后，自動化立體倉庫在中國得到迅速發(fā)展。中國當前己經建成數(shù)百座各種類型的自動化倉庫，多數(shù)是中小型自動倉庫。當前，自動化立體倉庫在發(fā)達國家己相當普遍，日本是自動化倉庫發(fā)展最快、建造數(shù)量最多的國家。另外，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，自動化倉庫在設計、制造、自動化控制和計算機管理方面的技術也日趨成熟。近些年中國自動化倉庫技術發(fā)展很快，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，至今在中國已建成的集成化倉儲系統(tǒng)還不多，中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.由于自動化立體倉庫在當今物流和制造業(yè)中的廣泛應用、計算機技術和網絡技術的推波助瀾，使得立體倉庫的發(fā)展十分迅速，其發(fā)展趨勢主要有：1倉儲作業(yè)管理自動化水平逐步提高。隨著生產的進一步發(fā)展，對物流的要求將更加嚴格。具體來說，就是在要求的時間內、在準確的地點、按準確的順序與方法、提供準確的品種和數(shù)量的貨物。2.智能技術將會獲得應用。人工智能技術的發(fā)展，推動了自動化技術向其高級階段一智能化方向發(fā)展，已經在倉庫的設計、搬運系統(tǒng)的控制和儲運設備的選用等方面應用了專家系統(tǒng)。3.倉庫作業(yè)向柔性化發(fā)展。隨著柔性化的普及，自動化倉庫的儲運作業(yè)也將向柔性化發(fā)展。國外已經開始出現(xiàn)一批可拆卸的或移動式的倉庫結構。1.3采用PLC控制立體倉庫的優(yōu)越性1、低成本利用電力線上網，最大的優(yōu)點就是成本低。由于利用電力線上網，直接使用現(xiàn)有電力網就能夠實現(xiàn)通信，而不需要另外鋪設電話線、光纜線等，大大地減少了在基礎網絡上的投資。2、范圍廣無所不在的電力網絡也是這種技術的優(yōu)勢。電力線是最基礎的網絡，它的規(guī)模之大，是其它任何網絡無法比擬的。因為家家都有電力線，由此，運營商就能夠輕松地把這種網絡接入服務滲透到每一個家庭。因此，這一技術一旦進入商業(yè)化階段，將會促進電信市場的變革，并給互聯(lián)網普及帶來極大的發(fā)展空間。3、高速利用電力線上網能夠提供高速傳輸。德國最大的電力設備生產商RWE承諾，運用她們的電力線上網技術，其速度要比ISDN撥號上網快30多倍，比ADSL更快！足以支持現(xiàn)在網絡上各種應用。更高速率的PLC產品正在研制之中。4、便捷不論在家里的哪個角落，只要連接到房間內的任何電源插座上，就可立即擁有PLC帶來的高速網絡享受！5、永遠在線PLC屬于“即插即用”不用繁瑣的撥號過程，接入電源就等于接入網絡。6、結構靈活經過PLC技術實現(xiàn)Internet接入，能夠靈活擴展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率。當前還未有效解決電力線信號經過變壓器的技術，因此，電力線通信設備都是集中在220V線路變壓器的用戶端。7、家庭數(shù)字化PLC技術能夠經過電力線將整個家庭的電器與網絡聯(lián)為一體，在室內的設備之間構筑起可自由交換信息的局域網，使人們能夠經過網絡來控制自己家里的電器設備。第二章自動化立體倉庫系統(tǒng)的總體設計2.1本課題設計的內容本文研究的主要內容包括三個部分：基于電子標簽技術的倉儲物流管理系統(tǒng)：基于西門子S7一200PLC的下位執(zhí)行機構自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)以及PLC程序的編制：管理層、監(jiān)控層、控制層三層之間的通信實現(xiàn)。在管理系統(tǒng)中，研究內容涉及到：自動化立體倉庫的出入庫方式、存儲策略及貨位分配原則：根據(jù)自動化立體倉庫中存放貨品的特點，提出了采用分類隨機存儲和定位存儲相結合的貨品存儲策略。結合電子標簽技術，根據(jù)貨品出入庫頻度劃分貨品的大致存儲區(qū)域：在此基礎上，使用貨位自動均勻分配算法實現(xiàn)貨位的均勻分配與貨品的就近出入庫;最后根據(jù)此算法實現(xiàn)了批量出入庫作業(yè)和單件出入庫作業(yè)。在執(zhí)行系統(tǒng)中，研究內容涉及到：構建一個實驗室規(guī)模的自動化立體倉庫系統(tǒng);分析整個控制系統(tǒng)的構成以及電氣控制原理，進而對下位執(zhí)行系統(tǒng)進行總體功能設計，并對各單元PLC的控制功能模塊進行了分析;最后迸行PLC程序的編寫，局部調通之后再將三個部分整合在一起進行調試，實現(xiàn)三個單元的順序控制。在管理層、監(jiān)控層、控制層的網絡結構與通信實現(xiàn)中主要研究OPC通訊實現(xiàn)過程中，組態(tài)軟件WinCC中的相應設置：監(jiān)控層與控制層的基于現(xiàn)場總線PROFIBUS的具體組網通訊實現(xiàn)以及WinCC中全局腳本的編寫，最終實現(xiàn)管控一體化。2.2系統(tǒng)的總體方案在立體倉庫控制系統(tǒng)的設計過程中主要考慮以下幾點：1.深入了解和分析立體倉庫的工藝條件和控制要求確定I/O設備。根據(jù)立體倉庫控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備。根據(jù)I/O點數(shù)選擇合適的PLC類型。分配I/O點，分配PLC的輸入輸出點，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。設計立體倉庫系統(tǒng)的梯形圖，根據(jù)工作要求設計出周密完整的梯形圖程序，這是整個立體倉庫系統(tǒng)設計的核心工作。將程序輸入PLC進行軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。立體倉庫整體調試，在PLC軟硬件設計和現(xiàn)場施工完成后，就能夠進行整個系統(tǒng)的聯(lián)機調試，調試中發(fā)現(xiàn)的問題要逐一排除，直至調試成功。以下是設計步驟框圖：確定課題確定課題研究課內容確定方案查找資料設計電氣原理圖根據(jù)控制要求確定硬件配置根據(jù)要求編寫程序系統(tǒng)結構的設計調試程序記錄運行結果并分析總結錯誤圖2—1立體倉庫控制系統(tǒng)設計步驟第三章立體倉庫的硬件設計3.1系統(tǒng)結構本文設定倉庫類型為單元貨格式自動化立體倉庫;倉庫規(guī)模設定為4巷道3排4列3層共計12個貨位:倉庫中相關設備主要有巷道式堆垛機、出入庫臺(位于貨架同側)、傳送帶輸送系統(tǒng)等設備，以上設備均經過S7—200PLC進行控制;工作方式為單元出入庫作業(yè)和揀選出入庫作業(yè)。同時設定管理級與監(jiān)控級位于同一臺計算機上，此不需要進行遠程訪問，現(xiàn)場PC一PLC之間通信距離較短時，采用簡單的PC用PI電纜來進行點對點的連結，PLC采用現(xiàn)場總線PROFIBUS一DP網組成網絡，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與實時控制。圖3-1存儲單元示意圖在現(xiàn)如今傳統(tǒng)的立體倉庫在控制方式上主要有聯(lián)機自動控制（即上位機控制）、自動控制（即本機自動）、半自動控制及手動控制四種。本設計中自動化立體倉庫主要采用手動控制方式，此方法是由控制按鈕和限位開關控制堆垛機、升降臺、傳送帶運行至指定庫位，執(zhí)行預定任務,經過手動控制按鈕能夠方便的查詢庫位是否已存貨物,大大的節(jié)省了立體倉庫的成本,手動控制立體倉庫適用于小型的自動化立體倉庫,適于發(fā)展型地區(qū)廣泛使用實驗平臺上的控制對象可分為三個控制區(qū)域，即傳送帶、機械手及對堆垛機的控制。三個部分的自動控制采用的可編程控制器均為西門子57一20系列PLC。三個部分可獨立作為一個課題來進行實驗開發(fā)研究，也能夠將三個部分綜合起來作為一個完整控制系統(tǒng)進行實驗開發(fā)。1.傳送帶輸送機控制本系統(tǒng)中共有二條傳送帶，其傳動采用交流變頻調速系統(tǒng)控制，可進行速度調節(jié)設定及正、反轉控制。每臺輸送機可由安裝在其上面的光電開關根據(jù)程序設計自動控制啟/停及正/反轉，完成貨物送入、取出動作。在實驗臺的按鈕板上有一些轉換開關和按鈕，用于手動控制操作。2.機械手的控制機械手的動作由氣缸驅動，而氣缸由對應的電磁閥控制，當下降電磁閥通電時，機械手下降，當下降電磁閥斷電時機械手停止，只有當上升電磁通電時，機械手才上升，斷電時才停止。機械手的放松和夾緊由一個線圈兩位置電磁閥控制。3.堆垛機的控制在立體貨庫中配有一臺全自動堆垛機，由二臺步進電機和一臺直流電機控制，可進行行走、升降及叉貨控制。主要根據(jù)設計程序，進行立體倉庫進貨的自動存儲及出貨的自動提取。堆垛機在行走方向共有三個限位開關：左/右極限限位開關和行走認址限位開關，行走的位置靠碰到限位開關計數(shù)來完成。堆垛機在升降方向共有四個限位開關：上/下極限限位開關、一個入庫認址限位開關和一個出庫認址限位開關，升降的位置靠碰到限位開關計數(shù)來完成。在實驗臺的按鈕板上有一些轉換開關和按鈕，用于手動控制操作。在發(fā)生緊急情況時，可按下緊停按鈕，用以切斷步進電機控制模塊的電源。3.2傳感與檢測系統(tǒng)的設計什么叫傳感器？從廣義上講，傳感器就是能感知外界信息并能按一定規(guī)律將這些信息轉換成可用信號的裝置；簡單說傳感器是將外界信號轉換為電信號的裝置。因此它由敏感元器件（感知元件）和轉換器件兩部分組成，有的半導體敏感元器件能夠直接輸出電信號，本身就構成傳感器。敏感元器件品種繁多，就其感知外界信息的原理來講，可分為①物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應。②化學類，基于化學反應的原理。③生物類，基于酶、抗體、和激素等分子識別功能。一般據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類（還有人曾將傳感器分46類）。下面對常見的光電傳感器及電感傳感器介紹如下。a.光電傳感器圖3-2光電傳感器在探測物體擋在發(fā)射器與接收器之間是接受其不能接受到足夠的光線時輸出信號b.電感傳感器接線圖圖3-3電感傳感器接線圖1.在本單元所使用的傳感器的位置及型號如下表所示：表3-1傳感器的位置及型號3.傳感器與PLC的連接將氣缸移動到相應磁性傳感器位置，觀察PLC相應輸入點的指示燈以及傳感器自身的指示燈將相應機械行程開關按下，觀察PLC相應輸入點的指示燈；用手、弓箭活其它物體放在傳感器檢測為止，觀察PLC相應輸入點的指示燈以及傳感器自身的指示燈。圖3-4傳感器與PLC的接線3.3S7—200系列PLC與通信系統(tǒng)的連接本自動化立體倉庫模型整個整個下位控制系統(tǒng)三大組成部分：輥道、機械手、堆垛機的自動控制實現(xiàn)用到的可編程控制器均是S7－200系列PLC。同其它的PLC一樣基本組成也是由單元加編程器，在需要進行系統(tǒng)擴展時，系統(tǒng)組成中還包括：數(shù)字擴展單元模塊、模擬量擴展單元模塊、通信模塊、網絡、人機界面HMI等。采用PC/PPT電纜建立個人計算機與S7－200CPU的連接。具體實現(xiàn)過程如下：設置PC/PPI電纜開關（下＝0，上＝1）；在DIP開關上：選擇計算機所支持的波特率：9600（123設置為010）選擇11位（4設置為0）選擇DCE（5設置為0）PC/PPI電纜的RS－232端（標有PC）連接到PC的通信口：COM１或COM2。PC/PPI電纜的RS－485端（標有PPI）連接到CPU的通信口。圖3-5CPU的通信口的連接圖3.4自動化立體倉庫通信系統(tǒng).自動化立體倉庫系統(tǒng)分為3個層次:管理層、監(jiān)控層、執(zhí)行層。1.管理層的主要功能。管理層是自動化倉儲系統(tǒng)的中樞，與普通的計算機管理系統(tǒng)類似，要負責接受上級生產系統(tǒng)發(fā)布的生產任務，完成出入庫操作、庫存數(shù)據(jù)管理與統(tǒng)計分析等常規(guī)作業(yè)，而且具有倉儲管理的操作流程。在出入庫貨品單下達后，操作人員要根據(jù)此單進行相應的出入庫操作，管理層自動或由操作人員手動選擇相應的貨位進行出入庫操作，同時生成相應的報表統(tǒng)計結果，來完成一個完整的倉儲出入庫操作。同時，還要求管理系統(tǒng)能根據(jù)入庫、出庫的生產任務，發(fā)出命令來觸發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)的通信，發(fā)布入庫、出庫操作任務單，并接收監(jiān)控系統(tǒng)返回的入庫、出庫任務的完成報告情況。2監(jiān)控層的主要功能。它的主要功能有:提供倉儲物流系統(tǒng)中的自動化設備運行的動畫形式的彩色模擬顯示畫面:實時監(jiān)視整個立體倉庫中各部分的運行情況;動態(tài)顯示堆垛機和出入庫傳輸設備以及各貨物的運行位置:查看高層貨架的貨位占用情況:顯示所有任務的當前運行狀態(tài)、出錯報警情況:根據(jù)上位管理層發(fā)來的命令自動執(zhí)行出入庫操作并實時監(jiān)控動作執(zhí)行情況，并把動作執(zhí)行結果反饋給管理層:它還能獨立地控制倉庫中所有設備的運行。3，執(zhí)行層的主要功能。它的主要功能是接受監(jiān)控層的出入庫指令，控制設備執(zhí)行相應的出入庫任務。當前用PLC來實現(xiàn)動作控制。系統(tǒng)正常運行需要保證三層系統(tǒng)之間通信的順暢和可靠。管理層與監(jiān)控層經過數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)共享和信息交換，管理層把任務命令信息傳達給監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)把任務完成情況再反饋回來:監(jiān)控層與執(zhí)行層經過組態(tài)軟件和特定的網絡實現(xiàn)通信，監(jiān)控層監(jiān)視并控制執(zhí)行層設備的運行;執(zhí)行層接收監(jiān)控層的指令，觸發(fā)相應的寄存器，完成出入庫操作，并將完成標志位傳送回監(jiān)控層。到此才算完成一次完整地出入庫操作。倉儲信息管理系統(tǒng)倉儲信息管理系統(tǒng)中間監(jiān)控系統(tǒng)STMATIC200傳送帶STMATIC200機械手STMATIC200堆垛機EM277PROFIBUS-DPEM277PROFIBUS-DPEM277PROFIBUS-DPOPC管理層PROFIBUS監(jiān)控層執(zhí)行層圖3-6自動化立體倉庫的三層結構3.5堆垛機開環(huán)控制系統(tǒng)1）變頻器的控制變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。變頻器是將工頻電源（50HZ或60HZ）變成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電變成交流電，對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉矩計算的CPU以及一些相應的電路。變頻調速是經過改變電機定子繞組供電的頻率來達到調速的目的。圖3-7變頻器與電機的連接變頻器LED的狀態(tài)顯示：表3-2LED的狀態(tài)顯示 變頻器與PLC連接的方式:變頻器的輸入信號包括:運行、停止、正轉、反轉等數(shù)字量輸出信號變頻器利用繼電器接點形成與上機位連接，經過脈沖序列作為頻率指令。并得到這些運行信號。圖3-8變頻器與PLC的連接2）步進電機的控制原理步進電動機不是直接經過PLC驅動，而是用專門的步進驅動器驅動，經步進電機和不但驅動器俺要親連接好，PLC只要給步進驅動器提供脈沖信號和方向信號就能夠了。將步進驅動器“脈沖信號+”接到PLC的輸出Q0.0點，PLC輸出地高速脈沖信號經過Q0.0發(fā)出驅動步進電動機；“方向控制信號+”接到Q0.1，經過Q0.1的置“1”和置“0”的狀態(tài)來控制步進電動機的方向；而“脈沖信號—”和“方向控制信號—”直接接到了PLC開關電源的負極1M上。程序分為主程序、子程序和中斷程序3部分。主程序完成子程序調用和確定步進電動機方向。子程序完成高速脈沖指令PLC的控制字節(jié)設定，脈沖周期的設定以及輸出的脈沖個數(shù)，接著連接和開放中斷，最后Q0.0輸出高速脈沖，驅動步進電動機運行。Q0.0輸出脈沖完成執(zhí)行中斷：當步進電動機沒有運行到原點時，機械手后限位10.4不動作，繼續(xù)調用子程序，Q0.0繼續(xù)發(fā)脈沖，步進電動機繼續(xù)運行；當運行到原點時，機械手后限位10.4動作，執(zhí)行中斷返回指令RET1，同時復位指示燈Q1.7亮，步進電動機完成復位。因此步進電動機不是直接經過PLC驅動，而是用專業(yè)的步進驅動器驅動，用PLC只要給步進驅動器提供脈沖信號和方向就能夠了，下面是驅動器與PLC的接線示意圖：圖3-9PLC與驅動器的連接I/O分配表表3-3I/O分配表步進驅動器圖及它的功能的介紹本設計中步進電機驅動器主要包括環(huán)形放大器和功率放大器兩部分。其中環(huán)形分配器是根據(jù)運行指令按一定的邏輯關系分配脈沖，經過功率放大器加到加到步進電機的各個繞組，是步進電機按一定的方式運行，并實現(xiàn)正反轉控制與定位控制，由于輸出功率極小，因此脈沖分配器不能直接驅動步進電機工作，必須經過功率放大器進行放大，才能給步進電機各項繞組提供足夠的電流。圖3-10驅動器接線示意圖3.6立體倉庫PLC控制系統(tǒng)的設計1.傳感器與個執(zhí)行元件的連接圖：圖3-11傳感器與個執(zhí)行元件的連接圖2．列出I/O符號分配表：表3-4I/O分配表控制元件編程地址編碼器aI0.0編碼器bI0.1堆垛機前后參考點I0.2升降參考點I0.3升降上到位I0.4轉移汽缸右到位I0.5小車檢測傳感器I0.6列一參考點I0.7列二參考點I1.0列三參考點I1.1列四參考點I1.2啟動I1.3停止I1.4復位I1.5運行標志M0.0上機位啟動M0.1上機位復位M0.2上機位停止M0.3步進脈沖Q0.0步進電動機的方向Q0.1變頻器的啟停Q0.2變頻器的方向Q0.3轉移皮帶線啟停Q0.4堆垛機皮帶線啟停Q0.5升降氣缸Q0.6轉移氣缸Q0.7機械手Q1.0小車定位氣缸Q1.1報警燈（綠）Q1.2報警燈（黃）Q1.3.報警燈（紅）Q1.4循環(huán)開始V1.2停止標志V1.3啟動標志4V1.4步進復位標志V1.5標志啟動1V0.0地軌復位標志V0.1第四章．PLC的軟件設計4.1PLC的軟件及程序設計本設計是利用西門子S-200系列的PLC來進行課題的研究和討論的。西門子S7-200是西門子公司小型可編程序控制器。它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在完成控制系統(tǒng)的設計時更加方便簡單，幾乎能夠完成任何功能的任務，同時具有可靠性高，運行速度快的特點，繼承和發(fā)揮了它在大型PLC領域的技術優(yōu)勢，有豐富的指令集，具有強大的多種集成功能和實時特性，其性價比高，因此在大規(guī)模不大的領域是較為理想的控制設備。各種PLC都是采用循環(huán)掃描的方式進行工作的。西門子S7-200PLC的工作過程：PLC上電后，首先進行初始化，然后進入循環(huán)工作過程。一次循環(huán)過程可歸納為子程序的調用、時間的調配、機械手的運作、堆垛機的運行、步進電動機的控制、各階段完成的如下程序所示：程序的設計：主程序：堆垛機向下運行的程序：注釋：堆垛機向下運行由Q0.1發(fā)送脈沖，采用SMD72作為高速脈沖輸出的控制字節(jié)，當堆垛機到達某個升降參考點時即發(fā)送脈沖數(shù)為200個向下運行的脈沖，當19號事件發(fā)生時則調用步進中斷程序堆垛機向上運行：注釋：堆垛機向上運行由Q0.0發(fā)送脈沖，采用SMD72作為高速脈沖輸出的控制字節(jié)，在計數(shù)器是4時發(fā)送向上的脈沖70000個，當計時器是五5、8時發(fā)送向上的脈沖40個，當計數(shù)器是9、12時發(fā)送770000個脈沖，當19號事件發(fā)生時，調用步進中斷程序。中斷程序：當步進復為標志復位，到達堆垛機升降參考點時調用向下運行的子程序第五章基于組態(tài)軟件倉儲監(jiān)控管理系統(tǒng)的設計5.1工程組態(tài)軟件MGCS的簡介組態(tài)軟件在國內是一個約定俗成的概念，并沒有明確的定義，它能夠理解為“組態(tài)式監(jiān)控軟件”。“組態(tài)(Configure)”的含義是“配置”、“設定”、“設置”等意思，是指用戶經過類似“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)”。它有時候也稱為“二次開發(fā)”，組態(tài)軟件就稱為“二次開發(fā)平臺”?！氨O(jiān)控（SupervisoryControl）”，即“監(jiān)視和控制”，是指經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)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。譯自英文SCADA,即SupervisoryControlandDataAcquisition(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)控功能的、通用層次的軟件工具。5.2組態(tài)軟件的模型的設計下圖是組態(tài)的模型圖，然后經過MCGS進行設計與制作。圖5-1組態(tài)模型結束語經過進行“基于PLC的貨物自動倉儲及監(jiān)控系統(tǒng)設計”，基本完成對自動倉儲監(jiān)控系統(tǒng)的設計要求，實現(xiàn)了PLC對自動化立體倉庫的控制和利用組態(tài)軟件對其進行監(jiān)控。在這次設計中經過對PLC、數(shù)字驅動電路和直流電機以及傳感器工作原理的學習，使我掌握了PLC的基本編程方法，而且實現(xiàn)了PLC對直流電機進行較復雜的位置控制及時序邏輯控制功能。在軟件編程過程中我們首先解決了利用數(shù)字驅動電路配合PLC來實現(xiàn)