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1、立体仓库控制系统的设计目 录1、绪论1 1.1 设计立体仓库控制系统的意义1 1.2 立体仓库控制系统的概述22、系统工作原理23、立体仓库控制系统的硬件配置3 3.1 PLC简介3 3.2 CPU处理模块4 3.3 立体仓库控制系统的I/O分配4 3.4 立体仓库控制系统的外部接线54、立体仓库控制系统软件设计6 4.1编程软件介绍6 4.2立体仓库控制系统程序设计及分析7 4.2.1程序的设计7 4.2.2程序分析95、立体仓库控制系统监控界面的设计9 5.1 组态软件的概述9 5.2 定义数据词典10 5.3 用户界面的制作11 5.4命令语言的编写126、程序调试157、实验体会16参
2、考文献16附录 程序梯形图1630立体仓库控制系统的设计摘要：随着国民经济的飞速发展，智能仓库必然会在各行各业中得到越来越广泛的应用。只能仓库系统是现代物流系统的一个重要组成部分，广泛应用于各行各业中。目前，它已成为企业生产和管理信息化的标志之一。本文对S7-200可编程控制器和电机以及组态软件等特点、基本功能和工作原理进行了阐述和分析，基于STEP7-Micro/WIN编程软件，介绍了S7-200的通信设置。I/O地址分配以及立体仓库程序流程图及程序的编写。然后采用基于WINDOWS平台的工控组态软件建立监视界面。即通过设备连接和实时数据库的构建、动画连接及控制流程编制等实现对立体仓库的监视
3、，使其能直接。直观。准确地反映立体仓库的实际运行状态。关键词：立体仓库；可编程控制器；组态软件；实时监控1、绪论1.1 设计立体仓库控制系统的意义传统条件下的仓库管理作业，主要依据人工装卸，特别是对于一些大型物资，不仅工作效率低，浪费大量的人力、物力，存在较大的安全隐患，同时还占据大量的库房面积。立体仓库的投入使用，彻底解决了这一难题。自动化立体仓库可以生产巨大的社会效益和经济效益。它通过高层货架存储，是存储区大幅度地向高空发展，占地面积小，存储量大、周转快，在现代物流、存储、管理占有极重要的地位，是高技术密集型机电一体化产品。其中堆垛机是立体仓库的关键部件，负责全部货物的入库。出库承运作业，
4、可实现三个自由度（X、Y、Z轴）的运动。X轴方向、Y轴方向和Z轴方向即堆垛机的水平运动、垂直运动和货叉伸缩运动由电机拖动。该立体仓库控制系统的要求是实现基本的“存/取”货物功能。自动化仓库的信息系统可以与企业的生产信息系统集成，实现企业信息管理的自动化。同时，由于使用自动化仓库，促进企业的科学管理，减少了浪费，保证均衡生产，也提高了操作人员素质和管理人员的水平。立体仓库的出现，实现了仓库功能从单纯保管型向综合流通型的转变。随着现代化生产规模的不断扩大和深化，它将为工业。企业带来巨大的经济效益。1.2 立体仓库控制系统的概述在现代物流系统中，自动化立体仓库是一个重要的组成部分，它是一种新型的仓储
5、技术。自动化立体仓库又称为自动存储/检索系统。它是物料搬运和仓储科学中的一门综合科学技术工程。它以高层货架为主要标志，配以成套的先进搬运设备，以先进的计算机控制技术为主要手段，由此组成高频率、大容量的科学存储，一适应现代生产、物资交流和仓储的需求。自动化立体仓库是采用高层立体货架存储货物，利用计算机系统进行控制管理，利用自动控制堆垛机及运输车进行存取作业的仓库。它能自动、严密、准确、迅速地对物料进行搬运、存取和拣选。自动化立体仓库由七大部分组成，分别是高层货架、货箱、堆垛机、输送机系统、AGV系统、自动控制系统和库存信息管理系统。2、系统工作原理 堆垛机是自动化立体仓库系统的重要组成部分，它是
6、整个系统的执行部件，存货时将货物从出入货台准确的存放带货位里，取货时将货物从货位中取回到出入货台。无论何种类型的堆垛机，一般都由水平行走机构、起升机构、载货台及货叉机构、机架和电器设备等基本部分组成。它是在所谓高层、高速、高密度储藏的概念下的产物。巷道式堆垛机基本结构主要由机架，运行机构，起升机构，载货台，货叉，电器设备及各种安全保护装置等部分，主要包括行走，升降和货叉三部分，三维立体存取，准确地依照上位机给出的出入库地址将货物取出或放入有关货位，并将工作过程的状态信息反馈给监控系统。为了简化堆垛机的设计，我采用一个模型，如图1所示。图1 立体仓库控制系统结构图3、立体仓库控制系统的硬件配置3
7、.1 PLC简介 PLC：是由模仿原继电器控制原理发展起来的。它一存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微妙到几十微妙之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微妙量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入
8、式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。PLC由电源、中央处理器单元、存储器、输入输出接口电路和功能模块组成。可靠性高，编程简单，使用方便，控制程序可变，既有很高的柔性，直接带负载能力强，借口简单、维护方便，功能完善，通信网络技术趋于标准化，便于实现计算机网络控制。3.2 CPU处理模块cpu224的介绍：基本输入端子：CPU224的主机共有14个输入点（I0.0I0.7，I1.0I1.5）和10个输出点（Q0.0Q0.7，Q1.0Q1.1），在编写端子代码时采用
9、八进制，没有0.8和0.9。它采用双向光电耦合器，24V直流极性可任意选择，系统设置1M为输入端子（I0.0I0.7）的公共端，2M为（I1.0I1.5）输入端子的公共端。基本输出端子：CPU224有10个输出端，Q0.0Q0.4共用1M和1L公共端，Q0.5Q1.1共用2M和2L公共端，在公共端上需要用户连接适当的电源，为PLC的负载服务。图2 CPU224模块输入、输出单元的接线图3.3 立体仓库控制系统的I/O分配本系统需要14个输入点和6个输出点。根据PLC的特点和系统设计的需要，输入信号包括启动按钮、机械手到位检测等。输出信号包括小车、机械手到位指示等等。其I/O分配如表1所示。表1
10、 元件地址I/O分配 PLC地址（PLC端子）电气符号（面板端子）功能说明I0.0SD伸出限位I0.1SQ1收回限位I0.2SQ2左限位I0.3SQ3右限位I0.4SQ4上限位I0.5SQ5下限位I0.6C取消I0.7D手动自动I1.0M1向左I1.1M2向右I1.2M3向上I1.3M4向下I1.4L1伸出I1.5L2收回Q0.0D1上下输出Q0.1D2左右输出Q0.2D3上下运动方向Q0.3D4左右运动方向Q0.4D5伸叉电机正转Q0.5D6伸叉电机反转3.4 立体仓库控制系统的外部接线PLC输入点与系统分为二部分相连接，系统的机械手分别与PLC输入点I1.0I1.5相连；系统的限位分别与输
11、入点I0.0I0.7相连接。PLC输出点分别与上下脉冲输出Q0.0、左右脉冲输出Q0.1、上下运动方向Q0.2、左右运动方向Q0.3、伸叉电机正转Q0.4、伸叉电机反转相连Q0.5。 外部接线图如图3所示。图3 PLC外部接线图4、立体仓库控制系统软件设计4.1编程软件介绍STEP7-Micro/WIN是专门为S7-200设计的，在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学。CPU通过PC/PPI电缆或插在计算机中的CP5511、CP5611通讯卡通讯。通过PC/PPI电缆，可以在Windows下实现多主站通信方式。STEP7-Micro/WIN用户程序
12、结构简单清晰，即通过一个主程序调用主程序，在中断事件出现时调用中断程序，还可以通过数据块进行变量的初始化设置。用户可以用语句表、梯形图和功能块图编程，不同的编程语言编制的程序可以互相转换，可以用符号表来定义程序中使用变量地址对应的符号，例如指定符号启动按钮对应地址I0.0，使程序便于设计和理解。STEP7-Micro/WIN可以为用户提供两套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200）和国际变准指令集（IEC61131-3方式）。通过调制解调器可以实现远程编程，可以用单词扫描和强制输出等方式来调试程序和进行故障。4.2立体仓库控制系统程序设计及分析4.2.1程序的设计立体仓库控制系统分为二部
13、分，系统启动之后，对机械手进行复位，如果0#仓位有货物时，若无外部指令，就绪灯亮，演示5秒后，自动将货物放到仓位号最小的空位上。如果0#仓位无货，就绪灯亮，演示5秒后，把数值最大仓位号里的货物转至没有放货物的仓位号比它小的仓位里。程序流程图如图4所示。开始0#有？1#有？2#有？3#有？4#有？放入放入放入放入3#有？2#有？4#有？取出取出取出结束YYYYYYYYNNNNNNNN 图4 顺序流程图4.2.2程序分析 接通电源，点动归位按键，观察X、Y、Z轴运行情况，在接近极限位置时，应该执行限位保护（运行自动停止） 。当0#仓位有货物时， 5秒内若无外部操作指令，自动将货物放在编号最小且没有
14、货的仓位里。比如在延时的5秒内，1#、3#仓位有货时，5秒内若无外部操作指令，自动将货物放在2#的仓位里。若按下数字4#，然后按下“送”键，则运行机构将货物放入4#仓位，若按下数字4#键后，想取消此操作，可按“放弃”键。当0#仓位无货物时，若无人操作，就绪灯亮5秒后，把数值最大仓位号里的货物转至没有放货物的仓位号比它小的仓位里。如1#、2#、4#有货时，该程序将自动把4#货物先转至0#仓位，在延时5秒后，自动将货物放在3#仓位。关闭“电源”开关，立体仓库控制系统的整个系统停止运行。立体仓库控制系统的梯形图程序如附录所示。5、立体仓库控制系统监控界面的设计5.1 组态软件的概述组态王开发监控系统
15、软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王版本功能强大、运行稳定且使用方便的特点，并根据国内众多用户的反馈及意见，对一些功能进行了完善和扩充。组态王能够以组态王的历史库或KingHistorian为数据源，快速建立所需的班报表、日报表、周报表、月报表、季报表和年报表。此外，还可以实现值的行列统计功能。组态王在web发布方面取得新的突破，全新版的Web发布可以实现画面发布，数据发布和OCX控件发布，同时保留了组态王Web的所有功能：IE浏览客户端可以获得与组态王运行系统相同的监控画面，IE客户端与Web服务器保持高效的数据同步，通过网络您可以在任何地方获得与Web
