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1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 專(zhuān) 業(yè)： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 二〇一三年五月 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于西門(mén)子S7-200系列PLC的自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng) Based on Siemens S7-200 series PLC automatic cargo sorting system 2013年 5月 摘 要 隨著社會(huì)飛速發(fā)展，電子商務(wù)交易下，貨物的流通量日益增長(zhǎng)，使得人工對(duì)貨物的分揀也顯得效率不高，勞動(dòng)強(qiáng)度大；本文以Siemens

2、 S7-200系列PLC為控制器，結(jié)合Siemens上位機(jī)組態(tài)軟件Wincc，設(shè)計(jì)、模擬了自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)貨物分揀系統(tǒng)，上位機(jī)與PLC的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換采用OPC Scout協(xié)議技術(shù)；系統(tǒng)大概工作過(guò)程為：貨物經(jīng)檢錄入倉(cāng)后，經(jīng)機(jī)器人取貨放入主傳送帶，主傳送帶一側(cè)的傳感器對(duì)貨物進(jìn)行分析檢測(cè)，傳感器信號(hào)傳達(dá)至PLC，PLC輸出相應(yīng)命令驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，進(jìn)行貨物的分揀，貨物被揀入緩存?zhèn)}后經(jīng)機(jī)器人取貨至出倉(cāng)，或者分發(fā)到立體倉(cāng)庫(kù)經(jīng)堆垛機(jī)進(jìn)行貨物的儲(chǔ)存；系統(tǒng)體現(xiàn)了現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)，運(yùn)行穩(wěn)定的同時(shí)更易于操作員的監(jiān)控。 關(guān)鍵詞：PLC Wincc OPC 傳感器 堆垛機(jī)

3、 ABSTRACT Along with the social rapid development，the electronic commerce trade，of goods in circulation，increasing makes manual sorting of goods also appears efficiency is not high,，the labor intensity；Based on Siemens S7-200 series PLC as controller，combining with Siemens upper unitconfiguratio

4、n software Wincc, design, simulation, automatic warehouse goods sorting system，PC and PLC in the system of data exchange by OPC technology Scout agreement；System work process is：probably after roll call warehousing of goods，the robot take cargo put into the conveyor belt，the conveyor belt，analyze th

5、e goods side of the sensor，the sensor signals to PLC，PLC output corresponding command driven actuator， the sorting of goods，after the goods be picked into slow inventory via robot take the goods to the warehouse，or distributed to warehouse by the stacker for storage of goods；System embodies the mode

6、rn automation technology，running stable and easier to operators monitoring． Keywords: PLC　 Wincc OPC　Sensor Piler 目 錄 摘 要 3 ABSTRACT 4 1 引言 1 1.1研究背景及內(nèi)容 1 1.2倉(cāng)庫(kù)貨物分揀系統(tǒng)概述 1 1.2.1倉(cāng)庫(kù)貨物分揀系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r 1 1.3堆垛機(jī)的概述 2 1.3.1堆垛機(jī)的發(fā)展 2 2 西門(mén)子S7-200PLC概述 3 2.1 產(chǎn)品概述 3 2.1.1 S7

7、-200 CPU 3 2.2 S7-200系列PLC的工作原理 4 3自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 6 3.1系統(tǒng)的控制要求 6 3.2方案設(shè)計(jì) 7 3.2.1 PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 7 3.2.2 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 8 3.2.3 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 8 4自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 10 4.1系統(tǒng)流程圖 10 4.2系統(tǒng)涉及到的軟件 11 4.2.1 STEP 7 MicroWIN V4.0編程軟件 11 4.2.2 OPC服務(wù)器 12 4.2.3 OPC服務(wù)器的以太網(wǎng)通訊處理器的設(shè)置 13 4.2.4 STEP7與OPC硬件組態(tài) 17

8、4.3 組態(tài)畫(huà)面的設(shè)計(jì) 19 4.4 程序編寫(xiě)的設(shè)計(jì) 21 結(jié) 論 29 參考文獻(xiàn) 30 致 謝 31 31 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 1.1研究背景及內(nèi)容 分揀作業(yè)是倉(cāng)庫(kù)貨物輸送中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它指的是依據(jù)貨物信息及貨物屬性，迅速、準(zhǔn)確地將商品從儲(chǔ)位或其他區(qū)域揀出，并按照一定方式進(jìn)行分類(lèi)、集中儲(chǔ)存，等待配裝送貨的作業(yè)過(guò)程。分揀是配送中心作業(yè)中最繁鎖，工作量最大的環(huán)節(jié)，也是配送中心作業(yè)系統(tǒng)的核心。如今，商品經(jīng)濟(jì)逐步深入，社會(huì)需求呈現(xiàn)出向小批量、多品種方向發(fā)展的趨勢(shì)，配送商品的種類(lèi)和數(shù)量急劇增加，這使得分揀作業(yè)在配送中心作業(yè)的比重

9、越來(lái)越大。隨著電子技術(shù)的成熟，倉(cāng)庫(kù)貨物的分揀也越來(lái)越依靠的電子設(shè)備及計(jì)算機(jī)的輔助控制，從而達(dá)到最優(yōu)效率；基于PLC的貨物自動(dòng)分揀系統(tǒng)，具有穩(wěn)定性強(qiáng)，效率高，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架豐富等特點(diǎn)，越發(fā)受到關(guān)注。 1.2倉(cāng)庫(kù)貨物分揀系統(tǒng)概述 構(gòu)建分揀系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。從規(guī)劃設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)，需要考慮很多因素。分揀系統(tǒng)與上游的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)以及下游的裝運(yùn)送貨系統(tǒng)都有著緊密的聯(lián)系，所以還要考慮它們之間的銜接，解決好接口的問(wèn)題。 建立分揀系統(tǒng)首先應(yīng)了解分揀作業(yè)的流程，明確系統(tǒng)需要完成的任務(wù)。就實(shí)際運(yùn)作過(guò)程來(lái)看，分揀作業(yè)主要由生成揀選信息、行走或搬運(yùn)、揀貨、分類(lèi)和集中四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成。其中: 揀選信息是分揀工作的指令，一般

10、由顧客訂單或送貨單經(jīng)加工處理而成，以?huà)泦位螂娮有盘?hào)等形式存在; 行走搬運(yùn)是分揀作業(yè)人員或機(jī)器直接接觸并拿取和移動(dòng)貨物的過(guò)程。 實(shí)現(xiàn)形式主要有三種，一是人員通過(guò)步行或搭乘運(yùn)載工具到達(dá)貨物儲(chǔ)位; 二是貨物隨自動(dòng)化貨架到達(dá)人員面前; 三是無(wú)人參與的自動(dòng)分揀系統(tǒng)中完全由機(jī)械自動(dòng)完成；貨物的分揀是按照揀選信息的指示抓取貨物并確認(rèn)的過(guò)程，是分揀作業(yè)的核心，根據(jù)貨物體積、重量、出貨頻率等的不同分為手工、機(jī)械輔助及自動(dòng)化設(shè)備等實(shí)現(xiàn)形式; 分類(lèi)集中是必要時(shí)（如批量揀選時(shí)）為了銜接出貨裝運(yùn)作業(yè)而進(jìn)行的再加工，在實(shí)際中也有人力分貨、機(jī)械輔助和自動(dòng)分貨機(jī)等實(shí)現(xiàn)形式。 分揀作業(yè)流程是分揀系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程依據(jù)，合理利用

11、機(jī)械、自動(dòng)化設(shè)備，采用新技術(shù)可以節(jié)約作業(yè)時(shí)間、降低分揀錯(cuò)誤率，也是構(gòu)建分揀系統(tǒng)的目標(biāo)與關(guān)鍵。 1.2.1倉(cāng)庫(kù)貨物分揀系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r 最初的分揀系統(tǒng)是完全基于人力的作業(yè)系統(tǒng)，通過(guò)人工搜索、搬運(yùn)貨物來(lái)完成貨物的提取。在這種系統(tǒng)中，書(shū)面文件的制作和查找、人工搬運(yùn)等浪費(fèi)了巨大的人力物力，作業(yè)效率低下， 顯然無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代化物流配送對(duì)速度和準(zhǔn)確性的高要求。 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開(kāi)始運(yùn)用各種各樣的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。雖然在多數(shù)的分揀系統(tǒng)中，某些作業(yè)環(huán)節(jié)還需要有人工的參與，但作業(yè)強(qiáng)度已越來(lái)越小，完全由機(jī)械完成分揀作業(yè)的自動(dòng)分揀系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生

12、。機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)。 在現(xiàn)代的倉(cāng)庫(kù)貨物分揀系統(tǒng)中，高科技的應(yīng)用為作業(yè)效率和質(zhì)量的提高提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保證。現(xiàn)代化的分揀系統(tǒng)逐漸成為物流機(jī)械化系統(tǒng)、信息系統(tǒng)以及管理組織系統(tǒng)的有機(jī)組合。物流機(jī)械化系統(tǒng)主要是各種物流設(shè)備的有效組合和配置，信息系統(tǒng)是分揀信息和控制信息等流動(dòng)的載體，管理組織系統(tǒng)負(fù)責(zé)設(shè)備、人員的調(diào)度，控制系統(tǒng)總體的運(yùn)作模式。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、信息技術(shù)以及物流自動(dòng)化機(jī)械成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的重要組成部分。 1.3堆垛機(jī)的概述 堆垛機(jī)是倉(cāng)庫(kù)貨物分揀系統(tǒng)的重要組成部分，它是整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行部件，存貨時(shí)將貨物從出/入貨臺(tái)準(zhǔn)確的存放到貨位里，取貨時(shí)將貨物從貨

13、位中取回到出入貨臺(tái)。無(wú)論何種類(lèi)型的堆垛機(jī)，一般都由水平行走機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)及貨叉機(jī)構(gòu)、機(jī)架和電氣設(shè)備等基本部分組成。它是在所謂高層、高速、高密度儲(chǔ)藏的概念下的產(chǎn)物。盡管各廠(chǎng)家各有獨(dú)創(chuàng)，結(jié)構(gòu)形式有些差異，但可以說(shuō)大同小異，所有的堆垛機(jī)都不外乎由機(jī)架、載貨臺(tái)、伸縮貨叉、軌道和控制系統(tǒng)等部分組成。 1.3.1堆垛機(jī)的發(fā)展 初期的倉(cāng)庫(kù)貨物使用的堆垛機(jī)以橋式起重機(jī)為基礎(chǔ)，這種堆垛機(jī)是從起重機(jī)的大梁上懸掛一個(gè)門(mén)架，利用門(mén)架的上下和旋轉(zhuǎn)來(lái)搬運(yùn)貨物。1960年左右在美國(guó)出現(xiàn)了巷道式堆垛機(jī)，隨后巷道式堆垛機(jī)逐漸替代了受重量和跨度限制的橋式堆垛機(jī)。1967年日本安裝了高度10-15米的高層堆垛機(jī)，196

14、9年出現(xiàn)了聯(lián)機(jī)全自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)，我國(guó)是在上世紀(jì)70年代初期開(kāi)始研究采用巷道式堆垛機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)。目前的堆垛機(jī)技術(shù)取得了重大的發(fā)展，控制技術(shù)、定位精度、運(yùn)行速度都得到了很大程度的提高。巷道式堆垛機(jī)的起升速度已經(jīng)可以達(dá)到90m/min，運(yùn)行速度達(dá)到240m/min，在有的立體倉(cāng)庫(kù)中采用上、下兩層分別用巷道堆垛機(jī)進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)的方法提高出入庫(kù)能力。 2 西門(mén)子S7-200PLC概述 2.1 產(chǎn)品概述 S7--200系列是一種可編程序邏輯控制器（Micro PLCs）。它能夠控制各種設(shè)備以滿(mǎn)足自動(dòng)化控制需求。 S7--200的用戶(hù)程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模

15、塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7--200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。 2.1.1 S7-200 CPU S7--200 CPU將一個(gè)微處理器、一個(gè)集成電源和數(shù)字量I/O點(diǎn)集成在一個(gè)緊湊的封裝中，從而形成了一個(gè)功能強(qiáng)大的微型PLC，參見(jiàn)圖2-1。在下載了程序之后，S7--200將保留所需的邏輯，用于監(jiān)控應(yīng)用程序中的輸入輸出設(shè)備。 圖2-1 S7-200的中央處理單元 Siemens公司提供多種類(lèi)型的CPU以適應(yīng)各種應(yīng)用，如表2-2中介紹了S7-2

16、00系列的對(duì)各種CPU特性。 表2-2 S7-200系列PLC的技術(shù)指標(biāo) 2.2 S7-200系列PLC的工作原理 PLC的工作過(guò)程一般可分為三個(gè)主要階段：輸入采樣階段，程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，如2-2圖所示。 現(xiàn)場(chǎng)輸入 輸入模板 輸入映像區(qū) 執(zhí)行用戶(hù)程序 輸出映像區(qū) 輸出模板 輸出裝置 輸入采樣階段 程序執(zhí)行階段 輸出刷新階段 圖2-2 PLC工作過(guò)程 1、輸入采樣階段 PLC以?huà)呙韫ぷ鞣绞剑错樞驅(qū)⑺行盘?hào)

17、讀入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像區(qū)中存儲(chǔ)，這一過(guò)程稱(chēng)為采樣。在整個(gè)工作周期內(nèi)，這個(gè)采樣結(jié)果的內(nèi)容不會(huì)改變，而且這個(gè)采樣結(jié)果將在PLC執(zhí)行程序時(shí)被使用。 2、程序執(zhí)行階段 PLC按順序進(jìn)行掃描，即從上到下、從左到右地掃描每條指令，并分別從輸入映像區(qū)和輸出映像區(qū)中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、處理，再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫(xiě)入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像區(qū)中保存。這個(gè)結(jié)果在程序執(zhí)行期間可能發(fā)生變化，但在整個(gè)程序未執(zhí)行完畢之前不會(huì)到輸出端口。 3、輸出刷新階段 在執(zhí)行完用戶(hù)所有程序后，PLC將輸出映像區(qū)中的內(nèi)容送到寄存輸出狀態(tài)的輸出鎖存器中，再去驅(qū)動(dòng)用戶(hù)設(shè)備。 PLC重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段，每重復(fù)一次的時(shí)間稱(chēng)為

18、一個(gè)掃描周期。PLC在一個(gè)工作周期中，輸入采樣和輸出刷新的時(shí)間一般為毫秒級(jí)，而程序執(zhí)行時(shí)間因程序的長(zhǎng)度不同而不同。PLC一個(gè)掃描周期因CPU模塊的運(yùn)算速度差別很大。 當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，重復(fù)完成以上三個(gè)階段的工作，即采用循環(huán)掃描工作過(guò)程。PLC工作的主要特點(diǎn)是輸入輸出采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新的“串行”工作坊式，這樣既可避免繼電器、接觸器控制系統(tǒng)中的觸電競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序混亂，又可提高PLC的運(yùn)算速度，這是PLC系統(tǒng)可靠性高、響應(yīng)快的原因。但是，也導(dǎo)致輸出對(duì)輸入在時(shí)間上的滯后。 3自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 3.1系統(tǒng)的控制要求 一

19、、主要技術(shù)指標(biāo)： 基于Siemens s7-226PLC進(jìn)行編程控制，結(jié)合Siemens機(jī)組態(tài)軟件WinCC，進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)控、仿真模擬運(yùn)行設(shè)計(jì)。 二、工作過(guò)程分析： 自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)包括檢錄貨物、貨物分析、貨物輸送、貨物分揀、機(jī)械手臂取貨裝置、堆垛儲(chǔ)存和報(bào)警功能等組成。 （1）檢錄貨物：貨物經(jīng)倉(cāng)庫(kù)傳送入庫(kù)的傳感器檢測(cè)到時(shí)，取貨機(jī)械手將執(zhí)行取貨命令，將貨物送往下級(jí)傳送帶。 （2）貨物分析：貨物經(jīng)傳送帶入口處信息檢錄，在傳送帶上，貨物的固有屬性，如體積，質(zhì)料等經(jīng)相關(guān)傳感器檢測(cè)后，將檢測(cè)信息傳達(dá)到控制單元。 （3）貨物輸送：上源端的貨物在主傳送帶經(jīng)檢測(cè)后將進(jìn)行貨物的分揀，經(jīng)不同要求，執(zhí)行

20、貨物的存儲(chǔ)或出倉(cāng)。 （4）貨物分揀：在主傳送帶一側(cè)設(shè)有若干個(gè)分揀格口，貨物經(jīng)過(guò)分析后，氣動(dòng)回路通過(guò)電磁閥可控制分揀推桿的前推和后退，將貨物按其自身屬性，如材質(zhì)、體積等，進(jìn)行分揀，送入不同的緩存儲(chǔ)位；為了儲(chǔ)存漏檢測(cè)的貨物與特殊貨物，在主傳送帶的末端還設(shè)有應(yīng)急儲(chǔ)位；儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)分別設(shè)有接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)各儲(chǔ)位是否有貨物。 （5）機(jī)械手取貨裝置：為氣動(dòng)控制，可在X、Y 2個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，從不同的緩存儲(chǔ)位取得貨物后送往倉(cāng)庫(kù)出口傳送帶。 （6）堆垛存儲(chǔ)：如果貨物需要存放，則通過(guò)堆垛機(jī)的上升與下降，使于不同的貨物存儲(chǔ)在立體倉(cāng)庫(kù)，取貨出倉(cāng)時(shí)也雷同；為了方便操作員控制，堆垛機(jī)設(shè)有手動(dòng)與自動(dòng)工作方式。 (7) 報(bào)警

21、功能 系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，如傳送帶停止、貨物溢出等，傳感器將信號(hào)傳達(dá)控制單元后，系統(tǒng)立即響應(yīng)處理，上位機(jī)操作畫(huà)面中的故障指示閃爍。只要故障排除，并按下故障復(fù)位按鈕后，系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。 自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)的大致流程為：貨物進(jìn)倉(cāng)進(jìn)行暫時(shí)堆放，當(dāng)下達(dá)存儲(chǔ)貨物命令后，貨物經(jīng)機(jī)械手抓取后到主傳送帶，住傳送帶設(shè)有相應(yīng)檢測(cè)傳感器件，進(jìn)行貨物的檢測(cè)，信號(hào)傳達(dá)到PLC，PLC處理傳感器的信號(hào)并輸出對(duì)應(yīng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)下達(dá)出倉(cāng)指令或堆垛儲(chǔ)存指令后，由出倉(cāng)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的調(diào)取、分發(fā)出倉(cāng)或者通過(guò)傳送帶送往立體倉(cāng)庫(kù)區(qū)進(jìn)行堆垛儲(chǔ)存流程圖由3-1所示。 機(jī)械手 主傳送帶 堆垛機(jī) 立體倉(cāng)庫(kù) 出傳送帶 機(jī)械手

22、進(jìn)貨倉(cāng) 進(jìn)貨倉(cāng) 進(jìn)貨倉(cāng) 圖3-1 自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)的總體流程 三、編程規(guī)范： Siemens s7-200系列PLC使用STEP7 MicroWIN V4.0編程軟件，編寫(xiě)梯形圖程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)的工作要求。 四、系統(tǒng)演示： 用Siemens組態(tài)軟件Wincc組態(tài)好畫(huà)面，通過(guò)PLC與上位機(jī)Wincc的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)的工作過(guò)程的模擬運(yùn)行、監(jiān)控、報(bào)警等功能。 3.2方案設(shè)計(jì) 自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)貨物分揀系統(tǒng)的被控對(duì)象一般為機(jī)械加工設(shè)備、電器設(shè)備、傳送帶或傳送過(guò)程?？刂品桨冈O(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì)、軟件程序設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)及調(diào)試等幾部分內(nèi)容。

23、 3.2.1 PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 由于PLC應(yīng)用方便、可靠性高，在各個(gè)行業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域大量地應(yīng)用著各種類(lèi)型的PLC。隨著PLC本身的功能不斷的拓寬與增強(qiáng)，它已成為繼電器控制柜的替代物，逐漸進(jìn)入到過(guò)程控制和閉環(huán)控制等各個(gè)領(lǐng)域，它所能控制的系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，控制規(guī)模越來(lái)越龐大。因此，如何用PLC完成實(shí)際控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，是每個(gè)從事電氣自動(dòng)化控制技術(shù)人員所面臨的實(shí)際問(wèn)題。 然而，隨著PLC應(yīng)用場(chǎng)合的不同，控制規(guī)模的不同，使用經(jīng)驗(yàn)的不同等，目前還沒(méi)有一個(gè)固定的設(shè)計(jì)模式。盡管如此，還是可以根據(jù)PLC的工作特點(diǎn)和以往的經(jīng)驗(yàn)，提出PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則和一般的設(shè)計(jì)步驟，以及實(shí)際應(yīng)用時(shí)的

24、注意事項(xiàng)。 可編程控制器的一個(gè)重要特點(diǎn)就是一旦選擇好機(jī)型后，就可以同步進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。因此，在了解了PLC的基本工作原理及掌握該機(jī)型的指令系統(tǒng)和編程原則后，就可以把PLC應(yīng)用在實(shí)際的工程項(xiàng)目中。當(dāng)采用PLC構(gòu)成一個(gè)實(shí)際的控制系統(tǒng)時(shí)，這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是PLC的應(yīng)用設(shè)計(jì)。 3.2.2 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 1、最大限度的滿(mǎn)足被控對(duì)象提出的各項(xiàng)性能指標(biāo) 為明確控制任務(wù)和控制系統(tǒng)應(yīng)有的功能，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)前，就應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，以便協(xié)同解決在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。 2、確?？刂葡到y(tǒng)的安全

25、可靠 電氣控制系統(tǒng)的可靠性就是生命線(xiàn)，不能安全可靠工作的電氣控制系統(tǒng)，是不可能長(zhǎng)期投入生產(chǎn)運(yùn)行的。尤其是在以提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量，保證生產(chǎn)安全為目標(biāo)的應(yīng)用場(chǎng)合，必須將可靠性放在首位，甚至構(gòu)成冗余控制系統(tǒng)。 3、力求控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單 在能夠滿(mǎn)足控制要求和保證可靠工作的前提下，應(yīng)力求控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單。只有構(gòu)成簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)才具有經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性的特點(diǎn)，才能做到使用方便和維護(hù)容易。 4、留有適當(dāng)?shù)脑Ａ? 考慮到生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，控制任務(wù)的增加，以及維護(hù)方便的需要，要充分利用可編程控制器易于擴(kuò)充的特點(diǎn)，在選擇PLC的容量（包括存儲(chǔ)器的容量、機(jī)架插槽數(shù)、Ｉ／Ｏ點(diǎn)的數(shù)量等）時(shí)，應(yīng)留有時(shí)當(dāng)?shù)脑?/p>

26、量。 3.2.3 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 1．明確設(shè)計(jì)任務(wù)和技術(shù)條件 設(shè)計(jì)任務(wù)和技術(shù)條件一般以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的方式給出，在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中，應(yīng)明確各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求、約束條件及控制方式。因此，設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。 2．確定用戶(hù)輸入設(shè)備和輸出設(shè)備 用戶(hù)的輸入、輸出設(shè)備是構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)中，除了作為控制器的PLC本身以外的硬件設(shè)備，是進(jìn)行機(jī)型選擇和軟件設(shè)計(jì)的依據(jù)。因此，要明確輸入設(shè)備的類(lèi)型（如控制按鈕、行程開(kāi)關(guān)、操作開(kāi)關(guān)、檢測(cè)元件、保護(hù)器件、傳感器等）和數(shù)量，輸出設(shè)備的類(lèi)型（如信號(hào)燈、接觸器、繼電器等執(zhí)行元件）和數(shù)量，以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的負(fù)載（如電動(dòng)機(jī)、電磁閥等）。并進(jìn)行分類(lèi)、匯總。

27、 3．選擇可編程控制器的機(jī)型 可編程控制器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部件，正確、合理的選擇機(jī)型對(duì)于保證整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。 4．分配Ｉ／Ｏ地址，繪制Ｉ／Ｏ接線(xiàn)圖 通過(guò)對(duì)用戶(hù)輸入、輸出設(shè)備的分析、分類(lèi)和整理，進(jìn)行相應(yīng)的Ｉ/Ｏ地址分配，并據(jù)此繪制Ｉ／Ｏ接線(xiàn)圖。本設(shè)計(jì)的I/O分配表如表3-2所示； 輸入 輸出 地址 地址 對(duì)象 地址 地址 對(duì)象 I0.0 M10.0 手/自動(dòng)切換 Q0.0 M14.0 1號(hào)機(jī)器人 I0.1 M10.1 急停 Q0.1 M14.1 1號(hào)傳送帶 I0.2 M10.2 信息檢錄確認(rèn)

28、 Q0.2 M14.2 執(zhí)行器1 I0.3 M10.3 1號(hào)機(jī)器人 Q0.3 M14.3 執(zhí)行器2 I0.4 M10.4 1號(hào)傳送帶 Q0.4 M14.4 執(zhí)行器3 I0.5 M10.5 執(zhí)行器1 Q0.5 M14.5 堆貨倉(cāng)1 I0.6 M10.6 執(zhí)行器2 Q0.6 M14.6 堆貨倉(cāng)2 I0.7 M10.7 執(zhí)行器3 Q0.7 M14.7 堆貨倉(cāng)3 I1.0 M11.0 1號(hào)限位開(kāi)關(guān) Q1.0 M15.0 2號(hào)機(jī)器人 I1.1 M11.1 2號(hào)機(jī)器人 Q1.1 M15.1 2號(hào)傳送帶 I1.2 M

29、11.2 2號(hào)傳送帶 Q1.2 M15.2 堆垛機(jī)1 I1.3 M11.3 出倉(cāng)傳感器 Q1.3 M15.3 堆垛機(jī)2 I1.4 M11.4 報(bào)警解除 Q1.4 M15.4 堆垛機(jī)3 I1.5 M11.5 體積傳感器-大 Q1.5 M15.5 限位報(bào)警燈 I1.6 M11.6 體積傳感器-中 Q1.6 M15.6 傳送帶報(bào)警燈 I1.7 M11.7 體積傳感器-小 Q1.7 M15.7 急停指示燈 表3-2 自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)的I/O分配表 5．設(shè)計(jì)控制程序 根據(jù)控制任務(wù)和所選擇的機(jī)型以及Ｉ／Ｏ接線(xiàn)圖，一般采用梯形圖語(yǔ)

30、言設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制程序。設(shè)計(jì)控制程序就是設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件，這對(duì)于保證整個(gè)系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行至關(guān)重要，必須經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，使之滿(mǎn)足控制要求。 6．必要時(shí)設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 在進(jìn)行設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。如無(wú)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備可選，還可能需要設(shè)計(jì)操作臺(tái)、控制柜、模擬顯示屏等非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。 7．編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件 在設(shè)計(jì)任務(wù)完成后，要編制系統(tǒng)的技術(shù)文件。技術(shù)文件一般應(yīng)包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、使用說(shuō)明書(shū)、Ｉ／Ｏ接線(xiàn)圖和控制程序（如梯形圖等）。 4自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 4.1系統(tǒng)流程圖 具體工作過(guò)程如圖4-1，4-2所示： 機(jī)械手 主傳送帶 堆垛機(jī) 立體倉(cāng)庫(kù) 出傳送帶 機(jī)械手

31、 進(jìn)貨倉(cāng) 進(jìn)貨倉(cāng) 進(jìn)貨倉(cāng) 圖4-1 自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)總體工作過(guò)程 圖4-2 自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)工作流程 4.2系統(tǒng)涉及到的軟件 4.2.1 STEP 7 MicroWIN V4.0編程軟件 STEP7-Micro/WIN32是SIEMENS公司專(zhuān)為SIMATIC系列S7-200研制開(kāi)發(fā)的編程軟件，它是基于Windows平臺(tái)的應(yīng)用軟件。STEP7-Micro/WIN32可以使用個(gè)人計(jì)算機(jī)作為圖形編輯器，用于聯(lián)機(jī)或脫機(jī)開(kāi)發(fā)用戶(hù)程序，并可在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶(hù)程序的執(zhí)行狀態(tài)。 啟動(dòng)STEP 7-Micro/WIN 32編程軟件，其主界面外觀(guān)如圖4-3所示

32、。主界面一般 可以分為以下幾個(gè)部分：主菜單、工具條、瀏覽條、指令樹(shù)、用戶(hù)窗口、輸出窗口和狀態(tài)條。除菜單條外，用戶(hù)可以根據(jù)需要通過(guò)檢視菜單和窗口菜單決定其它窗口的取舍和樣式的設(shè)置。 圖4-3 編程軟件主畫(huà)面 4.2.2 OPC服務(wù)器 一、產(chǎn)生背景 OPC誕生以前，硬件的驅(qū)動(dòng)器和與其連接的應(yīng)用程序之間的接口并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。例如，在FA(FactoryAutomation)——工廠(chǎng)自動(dòng)化領(lǐng)域，連接PLC(ProgrammableLogicController)等控制設(shè)備和SCADA／HMI軟件，需要不同

33、的FA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成。根據(jù)某調(diào)查結(jié)果，在控制系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的所需費(fèi)用中，各種各樣機(jī)器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)占費(fèi)用的7成，而開(kāi)發(fā)機(jī)器設(shè)備間的連接接口則占了3成。此外，在PA(ProcessAutomation)——過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域，當(dāng)希望把分布式控制系統(tǒng)(DCS——DistributedControlSystem)中所有的過(guò)程數(shù)據(jù)傳送到生產(chǎn)管理系統(tǒng)時(shí)，必須按照各個(gè)供應(yīng)廠(chǎng)商的各個(gè)機(jī)種開(kāi)發(fā)特定的接口，例如，利用C語(yǔ)言DLL(動(dòng)態(tài)鏈路數(shù)據(jù)庫(kù))連接的DDE(動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換)服務(wù)器或者利用FTP(文件傳送協(xié)定)的文本等設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。如由4種控制設(shè)備和與其連接的監(jiān)視、趨勢(shì)圖以及表報(bào)3種應(yīng)用程序所構(gòu)成的系統(tǒng)時(shí)，必須花費(fèi)大量時(shí)

34、間去開(kāi)發(fā)分別對(duì)應(yīng)設(shè)備A，B，C，D的監(jiān)視，趨勢(shì)圖以及表報(bào)應(yīng)用程序的接口軟件共計(jì)要用12種驅(qū)動(dòng)器。同時(shí)由于系統(tǒng)中共存各種各樣的驅(qū)動(dòng)器，也使維護(hù)運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境的穩(wěn)定性和信賴(lài)性更加困難。 而OPC是為了不同供應(yīng)廠(chǎng)商的設(shè)備和應(yīng)用程序之間的軟件接口標(biāo)準(zhǔn)化，使其間的數(shù)據(jù)交換更加簡(jiǎn)單化的目的而提出的。作為結(jié)果，從而可以向用戶(hù)提供不依靠于特定開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)環(huán)境的可以自由組合使用的過(guò)程控制軟件組件產(chǎn)品。 利用OPC的系統(tǒng)，是由按照應(yīng)用程序(客戶(hù)程序)的要求提供數(shù)據(jù)采集服務(wù)的OPC服務(wù)器，使用OPC服務(wù)器所必需的OPC接口，以及接受服務(wù)的OPC應(yīng)用程序所構(gòu)成。OPC服務(wù)器是按照各個(gè)供應(yīng)廠(chǎng)商的硬件所開(kāi)發(fā)的，使之可以吸

35、收各個(gè)供應(yīng)廠(chǎng)商硬件和系統(tǒng)的差異，從而實(shí)現(xiàn)不依存于硬件的系統(tǒng)構(gòu)成。同時(shí)利用一種叫做Variant的數(shù)據(jù)類(lèi)型，可以不依存于硬件中固有數(shù)據(jù)類(lèi)型，按照應(yīng)用程序的要求提供數(shù)據(jù)格式。 二、應(yīng)用領(lǐng)域 1、工控解決方案用戶(hù) 2、樓控解決方案用戶(hù) 3、工控解決方案廠(chǎng)商 4、樓控解決方案廠(chǎng)商 5、工控解決方案集成商 6、樓控解決方案集成商 7、AllAutomationFields 如圖4-4所示為OPC的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)應(yīng)用模式: ApplicattionX OPC Interface ApplicattionY OPC Interface 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) A OPC Serve

36、r B OPC Server A 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) B 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 圖4-4 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)應(yīng)用模式 4.2.3 OPC服務(wù)器的以太網(wǎng)通訊處理器的設(shè)置 一、配置PC站的硬件機(jī)架： 需要的軟件：(1)SIMATIC NCM PC V5.4 SP1； (2)MicroWINV4.0編程軟件。 完成安裝SIMATIC NET軟件（SIMATIC NCM PC V5.4 SP1）之后,單擊 左面類(lèi)似于電腦圖標(biāo)的“Station Configuration”,彈出如圖4-5對(duì)話(huà)框，并選擇一號(hào)插槽，右擊鼠標(biāo)，選擇“Add”

37、。 依次為槽內(nèi)添加OP Sever和IE General，添加“IE General”完畢，彈出相應(yīng)對(duì)話(huà)欄，對(duì)話(huà)欄顯示MAC地址，和IP地址，此IP地址是PC的IP地址，如圖4-6所示，點(diǎn)擊OK并在“Station Name”處單擊鼠標(biāo)，為此工作站點(diǎn)修改名字為“LZ”，如圖4-7所示。 圖4-5 PC站點(diǎn)的工作畫(huà)面 圖4-6 PC站點(diǎn)的IE組件添加 圖4-7 PC站點(diǎn)的名字更改 二、以太網(wǎng)模塊向?qū)У脑O(shè)置： 雙擊桌面“STEP7 MicroWIN V4.0”，打開(kāi)編程軟件，在編程窗口菜單欄中找到“工具”，在下拉菜單中找到并打開(kāi)如4-8圖所示的“以太網(wǎng)向?qū)?/p>

38、”,選擇模塊位置后，要為此向?qū)гO(shè)置IP地址，如4-9圖示。 指定命令字節(jié)和模塊配置的連接數(shù)目，為此設(shè)置連接請(qǐng)求，可以選擇接受所有也可以為此建立唯一的一個(gè)IP連接請(qǐng)求并為遠(yuǎn)程屬性設(shè)置TSAP，設(shè)置TSAP為“10.11”；需要為數(shù)據(jù)塊中的此配置生成CRC保護(hù)，最后為向?qū)Ыㄗh一個(gè)地址，這樣，我們就完成了此次向?qū)У脑O(shè)置，可以在編程窗口中找到并添加此向?qū)ё映绦?，?-10圖所示。 圖4-8 配置以太網(wǎng)向?qū)? 圖4-9 以太網(wǎng)向?qū)P的配置 4-10 添加以太網(wǎng)向?qū)ё映绦? 4.2.4 STEP7與OPC硬件組態(tài) Wincc與S7-200PLC通訊的手段是利用OPC服務(wù)，

39、而OPC站點(diǎn)的設(shè)置是建立在“STEP7”軟件的硬件設(shè)置里，或者說(shuō)“STEP7”起到建立OPC服務(wù)，使得Wincc上位機(jī)與PLC通訊的“橋梁”。 雙擊桌面名為“STEP7”的編程軟件，新建立一個(gè)工程，為工程命名，在編程軟件左半欄空白處，右擊鼠標(biāo)，在彈出列表中單擊選擇“Insert New Object”，在擴(kuò)展欄中選擇 “SIMATIC PC Station”，為此工程添加一個(gè)PC站點(diǎn)，如4-11圖所示。 圖4-11 添加PC站點(diǎn) 添加完畢后，在窗口右邊空白處，“MPI(1)”右邊會(huì)增加一個(gè)“PC Station”，右擊鼠標(biāo)，并更改名字

40、，名字為前面為PC站的硬件機(jī)架配置時(shí)設(shè)置名字“LZ”，雙擊進(jìn)入已經(jīng)更改好名字的PC站，進(jìn)入PC站的硬件組態(tài)畫(huà)面“HW Config”，接下來(lái)是為PC站的槽位插入“OPC Server”和“IE General”，其位置和先前PC站的硬件機(jī)架配置時(shí)候一致，當(dāng)插入“IE General”時(shí)候，會(huì)彈出“Properties”對(duì)話(huà)框，為此新建一個(gè)以太網(wǎng)連接，并設(shè)置IP地址（此IP地址跟網(wǎng)上鄰居的IP地址一致），如4-12圖所示。 硬件組態(tài)完畢后點(diǎn)擊“”圖標(biāo)，即可以進(jìn)行編譯，編譯完成后點(diǎn)擊“”圖標(biāo)，即可下載此次的硬件組態(tài)。 下載完成后，單擊“Configure Network”按鈕。單擊“OPC S

41、erver ”在連接表第一行點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵插入一個(gè)新的連接或通過(guò)“Insert >new connection” 插入新連接.此后，將彈出“Insert new connection”對(duì)話(huà)框，單擊“OK”后，即可完成一個(gè)連接。如4-13圖與4-14圖所示。 圖4-12 網(wǎng)絡(luò)硬件組態(tài) 圖4-13 添加鏈接 圖4-14 添加好的連接 4.3 組態(tài)畫(huà)面的設(shè)計(jì) 通過(guò)PC作為上位機(jī)顯示畫(huà)面，Wincc與PLC的數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)操作員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制。系

42、統(tǒng)組態(tài)圖如圖4-15、4-16、4-17所示： 圖4-15 上位機(jī)主畫(huà)面 圖4-16 上位機(jī)物流分揀過(guò)程畫(huà)面 圖4-17 立體倉(cāng)庫(kù)畫(huà)面 4.4 程序編寫(xiě)的設(shè)計(jì) 通過(guò)STEP7 Micro/Win v4.0進(jìn)行程序的編寫(xiě)，結(jié)合傳統(tǒng)的繼電器控制電路，編寫(xiě)了梯形圖編程，使程序易于理解，采用結(jié)構(gòu)化編程，主要功能建立在自程序中，例如手動(dòng)子程序，自動(dòng)子程序，以太網(wǎng)子程序，總體輸出子程序等，最后由主程序調(diào)用子程序，這樣的結(jié)構(gòu)顯得清晰、有調(diào)理，方便調(diào)試。具體程序如下所示，由于程序過(guò)多，在此不一一列出。 圖 4-18 主程序調(diào)用子程序 SM0.0為特殊寄存器，其特點(diǎn)為在

43、PLC上電后，SM0.0常開(kāi)/常閉觸點(diǎn)一直處于閉合/斷開(kāi)的狀態(tài)，如圖4-18所示，調(diào)用輸出、手動(dòng)子程序；輸出子程序指PLC的輸出端口，例如：Q0.0、0.1等，都集中在輸出子程序里，從而方便調(diào)試與監(jiān)控。為了避免誤輸出，在程序開(kāi)始時(shí)調(diào)用了SM0.1為特殊寄存器，其特點(diǎn)為PLC上電后，周期只掃描一次的特殊寄存器，目的是每次上電后都將所有的位存儲(chǔ)區(qū)復(fù)位。 圖 4-19 手動(dòng)子程序1 圖4-19是手動(dòng)子程序開(kāi)始部分，信息檢錄端口I0.2的使能將置位存儲(chǔ)區(qū)M0.0置位，從而T33進(jìn)行時(shí)間延時(shí)，延時(shí)到達(dá)將置位M30.0，其目的是為了報(bào)警。代表了貨物進(jìn)行檢錄完畢，從而開(kāi)啟主傳送帶，主傳送帶若

44、沒(méi)開(kāi)啟，則報(bào)警。 圖 4-20手動(dòng)子程序2 4-20圖為手動(dòng)子程序續(xù)接，傳送帶開(kāi)啟端口I0.4開(kāi)啟將使能M0.0位存儲(chǔ)區(qū)，將M0.0 位復(fù)位，時(shí)間延時(shí)關(guān)斷，不能觸發(fā)“主傳送帶未開(kāi)啟”報(bào)警信息，主傳送帶開(kāi)啟致使T34時(shí)間繼電器進(jìn)行延時(shí)，作用為開(kāi)啟1號(hào)調(diào)貨機(jī)器人使能準(zhǔn)備。 圖4-21手動(dòng)子程序3 如圖4-21所示為手動(dòng)子程序續(xù)接，當(dāng)主傳送帶觸發(fā)的T34時(shí)間繼電器延時(shí)結(jié)束后，將使能M0.2位存儲(chǔ)區(qū)，開(kāi)啟1號(hào)取貨機(jī)器人，取貨的時(shí)間長(zhǎng)短取決于T35時(shí)間繼電器的設(shè)定時(shí)間。 圖 4-22 手動(dòng)子程序4 如圖4-22所示為手動(dòng)子程序續(xù)接，2號(hào)到堆垛機(jī)的傳送帶端口

45、I0.2使能后，傳送帶開(kāi)始運(yùn)行并觸發(fā)2#取貨機(jī)器人的延時(shí)繼電器T37 ，T37定時(shí)作為機(jī)器人使能延時(shí)處理。 圖 4-23 手動(dòng)子程序5 如圖4-23所示為手動(dòng)子程序續(xù)接，當(dāng)主傳送帶開(kāi)啟后，T37時(shí)間繼電器進(jìn)行延時(shí)，延時(shí)結(jié)束后使能2#取貨機(jī)器人，同時(shí)使能T38時(shí)間繼電器，進(jìn)行延時(shí)，T38時(shí)間繼電器延時(shí)時(shí)間結(jié)束后則關(guān)閉機(jī)器人。 圖 4-24 手動(dòng)子程序6 如圖4-24所示為手動(dòng)子程序續(xù)接，1#進(jìn)貨主傳送帶上的傳感器對(duì)貨物進(jìn)行檢測(cè)分析，根據(jù)貨物的體積、質(zhì)料，傳達(dá)信息至PLC，使PLC下

46、發(fā)命令驅(qū)動(dòng)相應(yīng)執(zhí)行器動(dòng)作，使貨物進(jìn)入緩存?zhèn)}；為減少誤差，執(zhí)行器的動(dòng)作時(shí)，將傳送帶暫停運(yùn)行。 圖 4-25 手動(dòng)子程序7 如圖4-25所示為手動(dòng)子程序續(xù)接，貨物通過(guò)主傳送帶，在不同的傳感器檢測(cè)下，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)貨物的分揀。 圖 4-26 輸出子程序1 如圖4-26所示為輸出子程序開(kāi)端，急停按鈕端口I0.1使能后，報(bào)警燈點(diǎn)亮，為防止誤動(dòng)作，將所有位存儲(chǔ)區(qū)復(fù)位。限位開(kāi)關(guān)是防止倉(cāng)傳送帶上的貨物超出極限，當(dāng)貨物超出極限位置后，限位開(kāi)關(guān)端口I1.0使能，復(fù)位傳送帶輸出及機(jī)器人輸出，使傳送帶及機(jī)器人停止運(yùn)行。 圖 4

47、-27 輸出子程序2 如圖4-27所示為輸出子程序續(xù)接，前面提到的當(dāng)貨物檢錄后，主傳送帶若未開(kāi)啟則觸發(fā)報(bào)警，其報(bào)警端口Q1.6使能，顯示傳送帶未開(kāi)啟信息；報(bào)警解除端口I1.4使能后，所有的報(bào)警被恢復(fù)，系統(tǒng)重新進(jìn)入待運(yùn)行階段。 如圖4-28所示，通過(guò)執(zhí)行器的動(dòng)作，使不同的緩存?zhèn)}的顯示燈點(diǎn)亮，則代表貨物存放緩存?zhèn)}的位置，類(lèi)似功能的程序還有圖4-29、4-30、4-31所示。 圖 4-28 輸出子程序3 圖 4-29 輸出子程序4

48、 圖 4-30 輸出子程序5 圖 4-31 輸出子程序6 結(jié) 論 基于可編程控制器PLC的自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)，不僅能實(shí)現(xiàn)精確分揀，還提高了系統(tǒng)的效率，從而達(dá)到大批量分揀貨物。此次模擬設(shè)計(jì)，結(jié)合Siemens S7-200系列PLC，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的組建，選擇精簡(jiǎn)的控制的方式，結(jié)合傳感器信號(hào)，把自動(dòng)貨物分揀系統(tǒng)的各個(gè)功能環(huán)節(jié)與時(shí)序邏輯控制的方面有機(jī)結(jié)合在一起；通過(guò)Siemens 組態(tài)軟件WinCC，構(gòu)建了簡(jiǎn)明、易操作的過(guò)程畫(huà)面，結(jié)合組態(tài)

49、軟件的報(bào)警、報(bào)表等信息，為操作員及整個(gè)自動(dòng)貨物分揀企業(yè)提供一個(gè)便捷的渠道。 與此同時(shí)完成了以下設(shè)計(jì): (1)模擬實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中的貨物分揀系統(tǒng)，選擇可執(zhí)行的方案，與此同時(shí)選定控制軟件和需要的系統(tǒng)硬件設(shè)施，根據(jù)系統(tǒng)控制流程，確定系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)關(guān)系，最后確定系統(tǒng)的輸入輸出及中間變量并編程；明確確定控制手段；Siemens OPC服務(wù)器與Siemens CP243-1工業(yè)以太網(wǎng)通訊處理器的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)WinCC在以太網(wǎng)通訊模式下對(duì)下位機(jī)Siemens S7-200PLC進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)變量與數(shù)據(jù)的傳輸。 (2)依據(jù)有關(guān)實(shí)際生產(chǎn)需求，在程序的設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)了手動(dòng)與自動(dòng)工作方式；程序的編寫(xiě)采用Sie

50、mens Step7 MicroWIN V4.0編程軟件，對(duì)照傳統(tǒng)繼電器控制線(xiàn)路思想，采用梯形圖結(jié)構(gòu)化編程，使得程序清晰易懂，并且縮短了掃描周期，提高了系統(tǒng)的執(zhí)行效率。 硬件上，采用Siemens PLC與工業(yè)以太網(wǎng)通訊處理器，結(jié)合功能強(qiáng)大的上位機(jī)組態(tài)軟件，基本達(dá)到了此次設(shè)計(jì)的要求；盡管如此，本系統(tǒng)任然存在一些需要改進(jìn)的方面，比如需要更完善、的監(jiān)控系統(tǒng)，上位機(jī)模擬的堆垛機(jī)運(yùn)行的位置精度有待提高，等。 參考文獻(xiàn) [1] SIEMENS公司.SIMATIC S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè) [2] 黃靜云.《自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)一本通》中國(guó)物資出版社，20

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