《基于PLC的自動化立體倉儲系統(tǒng)設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《基于PLC的自動化立體倉儲系統(tǒng)設計（44頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

PLC課程設計說明書設計題目：自動化立體倉儲系統(tǒng)設計班 級：機械 111姓 名：XXX 學 號：XXX指導教師：偉大的王凡老師萬歲！學生姓名：陳姊韋 課題：自動化立體倉儲系統(tǒng)設計2基于 PLC的自動化立體倉儲系統(tǒng)設計摘要：隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，智能倉庫必然會在各行各業(yè)中得到越來越廣泛的應用。智能倉庫系統(tǒng)是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的一個重要組成部分，廣泛應用于各行各業(yè)中。目前，它已經(jīng)成為企業(yè)生產(chǎn)和管理信息化的標志之一。該系統(tǒng)采用 PLC 控制，通過 PLC 輸出的脈沖信號來控制步進電機的運行，兩者之間通過步進電機驅動器連接，此外還用到一些傳感器，如微動開關和反射式傳感器。此次設計的效果可以改變參數(shù)輸入，通過模擬生產(chǎn)情況及波動對系統(tǒng)造成的沖擊，從而避免了在理想化狀態(tài)下系統(tǒng)設計所無法預料的各種因素，對系統(tǒng)的堵塞有著形象和直觀的解決方案。總之，智能倉庫因其較小的占地面較佳空間利用率，應用正逐漸普及。為滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)和流通的需要，就必須采取以計算機控制主要手段的智能倉庫。關鍵詞：智能倉庫；PLC；MCGS江西理工大學應用科學學院 PLC 課程設計III目 錄前 言 .1第 1章 智能倉庫 .21.1 智能倉庫的概述 .21.2 智能倉庫的的優(yōu)點及分類 .2第 2章 系統(tǒng)控制方案的確定 .52.1 智能倉庫系統(tǒng)設計的基本步驟 .52.2 智能倉庫的系統(tǒng)控制方案 62.3 智能倉庫技術參數(shù)的確定 7第 3章 硬件設計 .83.1 控制系統(tǒng)的結構設計 83.2 PLC 的選型 .83.3 PLC 輸入輸出 I/O 的分配 .11第 4章 智能倉庫系統(tǒng)控制軟件設計 .124.1 PLC 梯形圖概述 .124.2 系統(tǒng)流程圖 134.3 梯形圖的設計 .13第 5章 系統(tǒng)調(diào)試 .205.1 梯形圖程序的下載 .205.2 程序運行 .20第 6章 MCGS 組態(tài)軟件設計立體倉庫監(jiān)控………………………216.1 基于 MCGS 仿真實現(xiàn)的意義………………………………….216.2 MCGS 實現(xiàn)立體倉庫工程畫面………………………………216.3 MCGS 實時數(shù)據(jù)庫的讀寫實現(xiàn)………………………………256.4 MCGS 與 PLC 設備的通信……………………………………236.5 監(jiān)視畫面的設定與動畫的連接…………………………….256.6 編制控制流程………………………………………………28課設總結 .30參考文獻 .31附 錄 .32江西理工大學應用科學學院 PLC 課程設計1前 言可編程控制器（簡稱 PLC 或 PC）是一種新型的具有極高可靠性的通用工業(yè)自動化控制裝置。它具有控制能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡單、使用方便、易于擴展等優(yōu)點。目前，可編程控制器成為工業(yè)自動化領域中最重要、應用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱（可編程控制器、機器人、計算機輔助設計與制造）的首位。其應用的深度和廣度成為衡量一個國家工業(yè)自動化程度高低的標志。應用 PLC 成為世界的潮流，PLC 將在我國得到更全面的推廣應用。隨著企業(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)中的一個重要且不可缺少的環(huán)節(jié)。智能倉庫正以它最小的占地面積和最佳的空間利用率，逐步替代面積利用率極低且陳舊落后的平面?zhèn)}庫，這種替代促使倉儲物流業(yè)的水平提高。為滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)與流通的需要，就必須采用的計算機控制技術為主要手段組成的智能倉庫。智能倉庫為現(xiàn)代物流系統(tǒng)的主要設備，是一種多層存放貨物的高層倉庫系統(tǒng)。也是 CIMS 的集成環(huán)節(jié)之一，在 FMS 和 FAS 中占有非常重要的地位學生姓名: 陳姊韋 課題：自動化立體倉儲系統(tǒng)設計2第 1章 智能倉庫1.1 智能倉庫的概述智能倉庫簡稱高架倉庫，一般是指采用幾層、十幾層乃至幾十層的貨架來儲存單元貨物，并用相同的搬運設備進行貨物入、出庫作業(yè)的倉庫。由于這類倉庫能充分利用空間儲存貨物，故常形象地將其稱為“智能倉庫”。根據(jù)國際自動化倉庫會議的定義，所謂智能倉庫就是采用高層貨架存放貨物，以巷道堆垛起重機為主，結合入庫出庫周邊設備來進行作業(yè)的一種倉庫。它把計算機與信息管理和設備控制集成起來，按照控制指令自動完成貨物的存取作業(yè)，并對庫存貨物進行管理。顯而易見它是物流系統(tǒng)的核心之一，并在自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中占據(jù)了非常重要的地位。20 世紀 80 年代到 90 年代，智能倉庫產(chǎn)品的設計與制造有了很大的發(fā)展，全國有幾十家科研單位和生產(chǎn)單位在進行智能倉庫的開發(fā)、設計、制造。近年來，倉儲物流行業(yè)的學術組織定期在國內(nèi)交流學術經(jīng)驗，針對目前我國智能倉庫的設計制造水平，參照國外標準制定了一系列行業(yè)標準、規(guī)范，使智能倉庫的設計制造進入了規(guī)范化發(fā)展階段不同的智能倉庫，高度、貨架形式、通道寬度都和現(xiàn)代化倉庫是不同的，倉庫內(nèi)設備的配置應與倉庫的類型相適應。 1.2 智能倉庫的的優(yōu)點及分類1.2.1 智能倉庫的優(yōu)點智能倉庫的優(yōu)越性是多方面的，主要在以下幾個方面。 1.提高空間利用率 早期智能倉庫構想的基本出發(fā)點是提高空間利用率，充分節(jié)約有限且昂貴的場地，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、保護環(huán)境等更多方面聯(lián)系起來。有些甚至把空間利用率作為考核倉庫系統(tǒng)合理性和先進性的重要指標。倉庫空間利用率與其規(guī)劃緊密相連，一般來說，智能倉庫的空間利用率為普通倉庫的 2～5 倍。 2.先進的物流系統(tǒng)提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平 傳統(tǒng)的倉庫只是貨物的儲存場所，保存貨物是其唯一的功能，屬于靜態(tài)儲存。智能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，而且還可以與倉庫以外的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行有機地連接，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)物流中的重要環(huán)節(jié)。企業(yè)外購件和自制件進入智能倉庫短時儲存是整個生產(chǎn)的一個環(huán)節(jié)，是為了在指定的時間自動輸出到下一道工序江西理工大學應用科學學院 PLC 課程設計3進行生產(chǎn)，從而形成自動化的物流系統(tǒng)環(huán)節(jié)，屬于動態(tài)儲存，是當今智能倉庫發(fā)展的明顯技術趨勢。以上所述的物流系統(tǒng)又是整個企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)(從訂貨、設計和規(guī)劃、計劃編制和生產(chǎn)安排、制造、裝配、試驗以及發(fā)運等)的一個子系統(tǒng)，建立物流系統(tǒng)與企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)間的實時連接是目前智能倉庫發(fā)展的另一個明顯技術趨勢。 3.加快貨物存取，減輕勞動強度，提高生產(chǎn)效率 建立以智能倉庫為中心的物流系統(tǒng)，其優(yōu)越性還表現(xiàn)在智能倉庫具有快速的入出庫能力，妥善地將貨物存入智能倉庫，及時自動地將生產(chǎn)所需零部件和原材料送達生產(chǎn)線。同時，智能倉庫系統(tǒng)減輕了工人綜合勞動強度。 4.減少庫存資金積壓 通過對一些大型企業(yè)的調(diào)查，我們了解到由于歷史原因造成管理手段落后，物資管理零散，使生產(chǎn)管理和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的緊密聯(lián)系難以到位。為了達到預期的生產(chǎn)能力和滿足生產(chǎn)要求，就必須準備充足的原材料和零部件，這樣，庫存積壓就成為較大的問題。如何降低庫存資金積壓和充分滿足生產(chǎn)需要，已經(jīng)成為大型企業(yè)面對的大問題。智能倉庫系統(tǒng)是解決這一問題的最有效手段之一。 5.現(xiàn)代化企業(yè)的標志 現(xiàn)代化企業(yè)采用的是集約化大規(guī)模生產(chǎn)模式，這就要求生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)緊密相連，成為一個有機整體，要求生產(chǎn)管理科學實用，做到?jīng)Q策科學化。建立智能倉庫系統(tǒng)是其有力的措施之一。由于采用計算機管理和網(wǎng)絡技術使企業(yè)領導宏觀快速地掌握各種物資信息，且使工程技術人員、生產(chǎn)管理人員和生產(chǎn)技術人員及時了解庫存信息，以便合理安排生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率。國際互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡更為企業(yè)取得與外界在線連接，突破信息瓶頸，開闊視野及外引內(nèi)聯(lián)提供了廣闊的空間和堅實強大的技術支持。 以上所述的物流系統(tǒng)又是整個企業(yè)生產(chǎn)管理大系統(tǒng)（從訂貨、必要的設計和規(guī)劃、計劃編制和生產(chǎn)安排、制造、裝配、試驗、發(fā)運等）的一個子系統(tǒng)，建立物流系統(tǒng)與企業(yè)大系統(tǒng)間的實時連接，是目前自動化高架倉庫發(fā)展的另一個明顯的技術趨勢。 現(xiàn)代化企業(yè)對管理提出了更高的要求， “管理出效益” 的思維方式已成為大多數(shù)的現(xiàn)代企業(yè)管理者的共識。1.2.2 智能倉庫的分類1.按照智能倉庫的高度分類 學生姓名: 陳姊韋 課題：自動化立體倉儲系統(tǒng)設計4（1）低層智能倉庫。低層智能倉庫高度在 5 米以下，主要是在原來老倉庫的基礎上進行改建的，是提高原有倉庫技術水平的手段。 (2)中層智能倉庫。中層智能倉庫的高度在 5～15 米之間，由于中層智能倉庫對建筑以及倉儲機械設備的要求不高，造價合理，是目前應用最多的一種倉庫。 (3)高層智能倉庫。高層智能倉庫的高度在 15 米以上，由于對建筑以及倉儲機械設備的要求太高，安裝難度大，應用較少。 2.按照貨架結構進行分類 (1)貨格式智能倉庫。貨格式智能倉庫是應用較普遍的智能倉庫，它的特點是每一層貨架都由同一尺寸的貨格組成，貨格開口面向貨架之間的通道，堆垛機械在貨架之間的通道內(nèi)行駛，以完成貨物的存取。 (2)貫通式智能倉庫。它又稱為流動式貨架倉庫，這種倉庫的貨架之間沒有間隔，不設通道，貨架組合成一個整體。貨架縱向貫通，貫通的通道具有一定的坡度，在每一層貨架底部安裝滑道、錕道等裝置，使貨物在自重的作用下，沿著滑道或錕道從高處向低處運動。 (3)自動化柜式智能倉庫。自動化柜式智能倉庫是小型的可以移動的封閉智能倉庫，有柜外殼、控制裝置、操作盤、儲物箱和傳動裝置組成，主要特點是封閉性強、小型化和智能化、有很強的保密性。 (4)條形貨架智能倉庫。是專門用于存放條形和筒形貨物的智能倉庫江西理工大學應用科學學院 PLC 課程設計5第 2章 系統(tǒng)控制方案的確定2.1智能倉庫系統(tǒng)設計的基本步驟智能倉庫系統(tǒng)設計與調(diào)試的主要步驟，如圖 1 所示：圖 1 智能倉庫控制系統(tǒng)結設計步驟在深入了解和分析智能倉庫控制系統(tǒng)的設計過程中主要考慮到以下幾點：1、深入了解和分析智能倉庫的工藝條件和控制要求。確定課題研究課題內(nèi)容 確定方案 查 找 資 料 查找資料設計原理圖 根據(jù)控制要求確定硬件配置根據(jù)控制要求編寫程序系統(tǒng)結構的設計調(diào)試程序記錄運行結果并分析總 結學生姓名：陳姊韋 課題：自動化立體倉儲系統(tǒng)設計62、確定 I/O 設備，根據(jù)智能倉庫控制系統(tǒng)的功能要求確定系統(tǒng)所需要的用戶輸入、輸出設備。3、根據(jù) I/O 口的點數(shù)選擇合適的 PLC 類型。4、分配 I/O 點以及 PLC 的輸入輸出點，編制輸入輸出分配表及輸入輸出端子的接線圖。5、設計智能倉庫控制系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設計出完整的梯形圖程序，這是整個智能倉庫系統(tǒng)設計的核心工作。6、將程序輸入 PLC 進行軟件測試，查找錯誤，是系統(tǒng)程序更加完善。7、智能倉庫整體調(diào)試，在 PLC 軟硬件設施和現(xiàn)場施工完成后，就可以進行整個系統(tǒng)的練級調(diào)試，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題可以逐一排除，直到調(diào)試成功。2.2 智能倉庫的系統(tǒng)控制方案該智能倉庫有九個倉庫位、有物品出入口與輸出口位，個倉位能自檢，其結構示意圖如圖 2 所示：圖 2 智能倉庫系統(tǒng)結構江西理工大學應用科學學院 PLC 課程設計7本課題設計的智能倉庫具有一下的功能：1、堆垛機要有三個自由度，即前進、后退；上、下；左、右；2、堆垛機的運動由步進電機驅動；3 堆垛機前進（后退）運動和上（下）運動可以同時進行；4、堆垛機前進、后退和上、下運動時必須有超限位保護；5、每個倉位必須有檢測裝置（微動開關） ，當操作有誤時會發(fā)出錯誤報警信號；6、當按完倉位號后，沒按入或取前，可以按取消鍵進行取消該操作；7、整個電氣控制系統(tǒng)必須設置急停按鈕，以防止發(fā)生意外情況。2.3 智能倉庫技術參數(shù)的確定智能倉庫的具體參數(shù)如表 1 所示：表 1 智能倉庫技術參數(shù)出入貨柜臺最重物品 20Kg每個倉位的高度 4.5CM倉位的上下距離 0.5CM倉位的平行距 0.5CM倉位的體積 4PLC 電源 24V DC堆垛機電源 220V AC，50Hz學生姓名：陳姊韋 課題：自動化立體倉儲系統(tǒng)設計8第 3章 硬件設計3.1 控制系統(tǒng)的結構設計本設計是運用 PLC 控制系統(tǒng)來控制智能倉庫的運動的方式。能快速的對輸入信號做出反應控制智能倉庫，便于檢修。3.2 PLC的選型3.2.1 PLC概述1、PLC 概述PLC 是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和運算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 PLC的用戶程序存儲器中。不同型號的 PLC，循環(huán)掃描周期在 1 微秒到幾十微秒之間。PLC 用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算 1K 邏輯程序不到 1 毫秒。它把所有的輸入都當成開關量來處理，16 位（也有 32 位的）為一個模擬量。大型 PLC 使用另外一個 CPU 來完成模擬量的運算。把計算結果送給PLC 的控制器。通用 PLC 應用于專用設備時可以認為它就是一個嵌入式控制器，但 PLC 相對一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用 PLC 或定制 PLC 取代嵌入式控制器。2、PLC 的特點（1）可靠性高，適用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境原因：PLC 在軟件和硬件上采取了提高可靠性的一些措施：硬件措施：屏蔽、濾波、電源調(diào)整與保護、聯(lián)鎖、模塊化結構、環(huán)境檢測與診斷電路；軟件措施：自診斷程序、故障檢測、信息保護與恢復（2）編程簡單，使用方便（3）控制程序可變，具有很好的柔性（4）直接帶負載能力強（5）接口簡單、維護方便（6）功能完善、便于實現(xiàn)機電一體化（7）通信、網(wǎng)絡技術趨于標準化，便于實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡控制3.2.2 PLC的選型在 PLC 系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設計選江西理工大學應用科學學院 PLC 課程設計9型。工藝流程的特點和應用的要求是設計選型的主要依據(jù)。因此，工程設計選型和估算時，應分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需要的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定 PLC 的功能、外部設備的特性等，最后選擇有較高性價比的 PLC 和設計相應的控制系統(tǒng)。1、輸入輸出 I/O 點數(shù)的估算I/O 點數(shù)估算適應考慮適當?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，在增加10%~20%的擴展。最終換需要根據(jù)制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進行圓整。根據(jù)估算該智能倉庫的 I/O 口的點數(shù)為輸入 40 點，輸出 21 點。2、存儲器容量的估算存儲器容量是 PLC 本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此程序容量在設計階段還是未知的，須在程序調(diào)試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定的估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器的估算沒有固定的公式，許多文獻資料上給出了不同的公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點數(shù)的 10~15 倍，加上模擬 I/O 點數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)（16 位一個字） ，另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。因此該課題的 PLC 內(nèi)存容量選擇應為能存儲 5000 條梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。3、控制功能的選擇該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。根據(jù)該課題設計的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇：（1）控制功能PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需要的控制功能，提高 PLC 的處理速度和節(jié)省存儲器容量。（2）編程功能離線編程方式：PLC 和編程器共用一個 CPU，編程器在編程模式時，CPU 只為編程器提供服務，不對現(xiàn)場設備進行控制。完成編成后編程器切換到運行模式，CPU 對現(xiàn)場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可以降低系統(tǒng)的成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU 和編程器有各自的 CPU，主機 CPU 負責學生姓名：陳姊韋 課題：自動化立體倉儲系統(tǒng)設計10現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機上，下一掃描周期主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。（3）診斷功能PLC 的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分為內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對 PLC 內(nèi)部的性能和功能進行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對 PLC 的 CPU 與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。PLC 的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員的技術能力的要求，并影響平均維修時間。4、PLC 機型的選擇（1）PLC 的類型FX2 系列可編程控制器主機分為 16、24、32、64、80/128 點六檔，還有各種輸入和輸出擴展單元，這樣在增加 I/O 點數(shù)時不必改變機型，可以通過擴展模塊實現(xiàn)，降低了經(jīng)濟投入。該智能倉庫的控制系統(tǒng)有輸入信號 40 個，輸出信號 21 個。其中，外部輸入元件包括：檢測元件、按鈕、取、送、急停、限位開關、超限位保護等等;輸出有三個步進電機的正反向、動作指示、錯誤顯示等等。按照上述配置，所選 I/O點應不得低于 61 點，結合實際情況，所選 I/O 點為 80 點。（2）經(jīng)濟性考慮選擇 PLC 時，應考慮性價比。考慮經(jīng)濟性的同時應考慮其可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，來進行比較和兼顧，最終選出比較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點書對價格有直接的影響。當點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應的存儲器容量相應增加，因此點數(shù)的增加對 CPU 選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應充分考慮，以便使整個控制系統(tǒng)有較合理的性價比。該智能倉庫屬于小型控制系統(tǒng)，結合經(jīng)濟性的考慮選擇整體型 PLC。3.3 PLC輸入輸出 I/O的分配根據(jù)該智能倉庫 PLC 輸入輸出的控制要求，可以得出 PLC 輸入輸出 I/O 的分配，如表 2 所示：表 2 I/O口分配表輸入 輸出江西理工大學應用科學學院 PLC 課程設計11注：因 FX2N 沒有 X30，所有程序中用 X22 代替。水平限位裝置 垂直限位裝置（以一列為例) 堆垛機水平行走電機控制第一列 X1 位置 1 X11 左行 Y1第二列 X2第一層位置 2 X12 右行 Y2第三列 X3 位置 1 X13 貨叉驅動電機控制原位限點 X4第二層位置 2 X14 上升 Y3其他 位置 1 X15 下降 Y4啟動 X0第三層位置 2 X16 伸出 Y5停止 X10 貨叉限位 縮回 Y6復位 X20 伸出 X5存/取貨切換 X30 縮回 X6下降回原位 X7學生姓名：陳姊韋 課題：自動化立體倉儲系統(tǒng)設計12第 4章 智能倉庫系統(tǒng)控制軟件設計4.1 PLC梯形圖概述梯形圖是使用的最多的圖形編程語言，被稱為 PLC 的第一編程語言。梯形圖與電氣控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關邏輯控制。梯形圖被稱為電路或程序梯形圖的設計稱為編程。PLC 梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器） ，每一軟繼電器與 PLC 存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應。該存儲單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應軟繼電器的線圈“通電” ，其常開觸點接通，常閉觸電斷開，稱這種狀態(tài)的軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲單元為“0”狀態(tài)，對應軟繼電器的線圈和觸點的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF” 狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”成為編程元件。開關量 按電壓水平分為：220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分為：有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量 按其精度可分為 12bit、14bit、16bit 等；按信號類型可以分為電流型（4~20mA ，0~20mA ） 、電壓型（ 0~10V，0~5V ，-10~10V ）等。除了上述通用 I/O 口外，還有特殊 I/O 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。梯形圖兩側的垂直公共線稱為母線。在分析梯形圖的邏輯關系時，為了借用繼電氣電路圖的分析方法，可以想象左右兩側之間有一個左正右負的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動。右母線可以不畫出。根據(jù)梯形圖中各個觸點的狀態(tài)和邏輯關系，求出與圖中各線圈相對應的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進行的。解算的結果馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時外部輸入觸電的狀態(tài)來進行的。PLC 與電氣回路的接口是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O 模塊集成了PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反應輸入信號的狀態(tài)，輸出點反應輸出鎖存器的狀態(tài)。輸入模塊將電信號轉變?yōu)閿?shù)字信號進入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O 分為開關量輸入（DI ） ，開關量輸出（DO） ，模擬量輸入（ AI） ，模擬量輸出（AO）等模塊。江西理工大學應用科學學院 PLC 課程設計134.2 系統(tǒng)流程圖根據(jù)系統(tǒng)工作過程分析可以得出，該控制系統(tǒng)的流程圖如圖 3 所示：圖 3 系統(tǒng)流程圖4.3梯形圖的設計PLC 硬件電路連接完畢后，控制功能的完成還要依靠軟件程序的運行，兩者缺一不可。該智能倉庫的梯形圖程序分析如下：4.3.1 初始化主控指令該段程序主要是用來選擇存貨取貨，如下梯形圖所示：學生姓名：陳姊韋 課題：自動化立體倉儲系統(tǒng)設計144.3.2 位置檢測指令當 M4 接通開始對各個動作進行檢測判斷，以便確定正確的位置來完成貨物的存取，如圖所示。此時前面主控程序之間的輸出開始起作用，其它的動作執(zhí)行和其相似，具體情況詳見梯形圖：江西理工大學應用科學學院 PLC 課程設計15學生姓名：陳姊韋 課題：自動化立體倉儲系統(tǒng)設計16江西理工大學應用科學學院 PLC 課程設計17學生姓名：陳姊韋 課題：自動化立體倉儲系統(tǒng)設計18江西理工大學應用科學學院 PLC 課程設計19學生姓名：陳姊韋 課題：自動化立體倉儲系統(tǒng)設計20第 5章 系統(tǒng)調(diào)試5.1梯形圖程序的下載1、要將 GX Developer8.0 中編制好的程序下載到 PLC,必須先進行網(wǎng)絡傳輸設置。先將 PLC 與計算機的串口互連，然后可以進入【傳輸設置】對話框，進行 FX2n PLC 設備與網(wǎng)絡傳輸參數(shù)設定，可以進行 PLC 和計算機的串口通信方式的設定，可以進行其他網(wǎng)絡電的設定，還可以實現(xiàn)通信測試。2、梯形圖寫入 PLC單擊【在線】-【PLC 寫入】 ，就可以打開“PLC 寫入”對話框，進行相關設置并執(zhí)行，就可以將 GX Developer8.0 中已編制好的程序寫入 PLC，如圖：選中要下載到 PLC 的內(nèi)容，單擊【執(zhí)行】就可以將寫好的梯形圖程序下載到PLC 的 CPU 中。5.2程序運行帶程序全部寫入 PLC 之后，首先運用 PLC 的編程軟件進行模擬調(diào)試，模擬調(diào)試成功后，接上外部接線進行現(xiàn)場調(diào)試。在本課題的調(diào)試過程中，預先設計的功能和動作都能正常實現(xiàn)，具有較高的可靠性，維修方便等特點。江西理工大學應用科學學院 PLC 課程設計21第 6章 MCGS 組態(tài)軟件設計立體倉庫監(jiān)控6.1 基于 MCGS仿真實現(xiàn)的意義利用 MCGS 可視化仿真技術，可以實現(xiàn)滿足要求的在仿真界面，能提供一個多角度、多層次的觀察仿真過程。計算機上實現(xiàn)工程的模擬測試和仿真，用戶可以根據(jù)需要直接修改各種仿真參數(shù)，從而大大降低了開發(fā)費和難度。同時可以通過組態(tài)仿真使讀者能夠設計出更加實用的控制系統(tǒng)，從而可以在較短的時間內(nèi)，以較少的代價完成較好的效果?；?MCGS 組態(tài)軟件設計的基本步驟可以概括為以下幾點：①查看資料，組織材料。②設計窗口。③建立設備管理和構造實時數(shù)據(jù)庫。④制作工程動畫和動畫連接。⑤編寫腳本控制流程程序。⑥整體運行、程序調(diào)試。6.2 MCGS實現(xiàn)立體倉庫工程畫面MCGS 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫窗口和運行策略五部分構成，每一部分分別進行不同的組態(tài)設計，完成不同的工作，具有不同的特性。組成 MCGS 公車各要素間的關系。工程畫面的制作是整個工程制作的主要步驟之一，其主要目的是以實際的控制對象為模板通過繪制和動畫功能的設置能夠實時模擬系統(tǒng)的運行。它是在用戶窗口中完成，由新建窗口組建。立體倉庫畫面制作具體步驟如下：（1）在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口 0”。 （2）選中“窗口 0”，單擊“窗口屬性” ，進入“用戶窗口屬性設置” 。（3）將窗口名稱改為：“立體倉庫” ；窗口位置選中“最大化顯示” ，其它不變，單擊“確認” 。如圖 4 所示:學生姓名：陳姊韋 課題：自動化立體倉儲系統(tǒng)設計22圖 4 畫面建立（4）在“用戶窗口”中，選中“立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)” ，點擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設置為啟動窗口”選項，將該窗口設置為運行時自動加載的窗口。6.3 MCGS實時數(shù)據(jù)庫的讀寫實現(xiàn)6.3.1 MCGS實時數(shù)據(jù)庫簡介MCGS 用數(shù)據(jù)對象來表述系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)，用對象變量代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義的值變量。我們把用數(shù)據(jù)庫技術管理的所有數(shù)據(jù)對象的集合稱為實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫是MCGS 的核心，是應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，系統(tǒng)各部分均以實時數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)公用區(qū)，進行數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)處理和實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化處理。設備窗口通過設備構件驅動外部設備，將采集的數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫；由用戶窗口組成的圖形對象，與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立連接關系，以動畫形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化；運行策略通過策略構件，對數(shù)據(jù)進行操作和處理。6.3.2 數(shù)據(jù)對象的類型在 MCGS 組態(tài)軟件中，數(shù)據(jù)對象有開關型、數(shù)值型、字符型、事件型、組對象等五種類型。不同類型的數(shù)據(jù)對象，屬性不同，用途也不同。①開關型：記錄開關信號（0 或非 0）的數(shù)據(jù)對象稱為開關型數(shù)據(jù)對象，通常與外部設備的數(shù)字量輸入輸出通道連接，用來表示某一設備當前所處的狀態(tài)，也用于表示MCGS 中某一對象的狀態(tài)，如對應于一個圖形對象的可見度狀態(tài)。 ②數(shù)值型：數(shù)值型數(shù)據(jù)對象除了存放數(shù)值及參與數(shù)值運算外，還提供報警信息，與江西理工大學應用科學學院 PLC 課程設計23外部設備的模擬量輸入輸出通道連接。數(shù)據(jù)對象的數(shù)值范圍是：負數(shù)是從 -3.402823E38 到 -1.401298E-45，正數(shù)從 1.401298E-45 到 3.402823E38。 ③字符型：字符型數(shù)據(jù)對象是存放文字信息的單元，用于描述外部對象的狀態(tài)特征，其值為多個字符組成的字符串，字符串長度最長可達 64KB。④事件型：用來記錄和標識某種事件產(chǎn)生或狀態(tài)改變的時間信息。事件型數(shù)據(jù)對象的值是 19 個字符組成的定長字符串，用來保留當前最近一次事件所產(chǎn)生的時刻：“年，月，日，時，分，秒” 。⑤組對象：數(shù)據(jù)組對象是 MCGS 引入的一種特殊類型的數(shù)據(jù)對象，類似于一般編程語言中的數(shù)組和結構體，用于把相關的多個數(shù)據(jù)對象集合在一起，作為一個整體來定義和處理。6.3.3 立體倉庫控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的構造MCGS 中定義的數(shù)據(jù)對象的作用域是全局的，像通常意義的全局變量一樣，數(shù)據(jù)對象的各個屬性在整個運行過程中都保持有效，系統(tǒng)中的其它部分都能對實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象進行操作處理。而數(shù)據(jù)對象是實時數(shù)據(jù)庫的基本單元。構造實時數(shù)據(jù)庫的過程，就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。通過對 2*3 立體倉庫工作要求的分析，要實現(xiàn)對倉庫控制系統(tǒng)的仿真我們需要以下實時數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)對象。如下圖 5 所示：圖 5 立體倉庫部分實時數(shù)據(jù)庫6.4 MCGS與 PLC設備的通信設備窗口是 MCGS 系統(tǒng)的重要組成部分，負責建立系統(tǒng)與外部硬件設備的連接，學生姓名：陳姊韋 課題：自動化立體倉儲系統(tǒng)設計24使得 MCGS 能從外部設備讀取數(shù)據(jù)并控制外部設備的工作狀態(tài)，實現(xiàn)對應工業(yè)過程的實時監(jiān)控。MCGS 實現(xiàn)設備驅動的基本方法是：在設備窗口內(nèi)配置不同類型的設備構件，并根據(jù)外部設備的類型和特征，設置相關的屬性，將設備的操作方法。系統(tǒng)運行過程中，設備構件由設備窗口統(tǒng)一調(diào)度管理，通過通道連接，向實時數(shù)據(jù)庫提供從外部設備采集到的數(shù)據(jù)，從實時數(shù)據(jù)庫查詢控制參數(shù)，發(fā)送給系統(tǒng)其它部分，進行控制運算和流程調(diào)度，實現(xiàn)對設備工作狀態(tài)的實時檢測和過程的自動控制。MCGS 設備驅動分類方法 MCGS 中設備通信的選擇雙擊“通用串口父設備”對其設備屬性進行編輯，其中“最小采集周期”為200ms， “串口端口號”為“0-COM1” ， “數(shù)據(jù)校驗方式”為“2-偶校驗” ， PLC 與 MCGS 的通道連接江西理工大學應用科學學院 PLC 課程設計25圖 6 PLC與 MCGS設備調(diào)試6.5監(jiān)視畫面的設定與動畫的連接由圖形對象搭制而成的圖形畫面是靜止不動的，需要對這些圖形對象進行動畫設計，真實地描述外界對象的狀態(tài)變化，達到過程實時監(jiān)控的目的。MCGS 實現(xiàn)圖形動畫設計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關性連接，并設置相應的動畫屬性。在系統(tǒng)運行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對象的實時采集值驅動，從而實現(xiàn)了圖形的動畫效果。本立體倉庫的制作的動畫效果部分包括：1）庫位的庫存情況：例如選擇庫位號并雙擊，出現(xiàn)屬性設置，選擇“顏色動畫連接”中的“填充顏色”則出現(xiàn)如圖所示。在其表達式的“？”中選擇需要的實時數(shù)據(jù)庫作為表達式，并使其與庫位號庫位 1 傳感器建立連接，并添加填充顏色連接。將 0對應的顏色改為黃色，即指示燈沒指示時的顏色，再次單擊“增加”按鈕，將 1 對應的顏色改為紅色，即指示燈有指示時的顏色。如圖 7 所示：學生姓名：陳姊韋 課題：自動化立體倉儲系統(tǒng)設計26圖 7 數(shù)據(jù)對象填充顏色設置2）按鈕的開關的設置：添加數(shù)據(jù)對象“啟動\停止”設置基本屬性，并設置好操作屬性。本開關設置為“按 1 松 0”。特別要注意的是連接已經(jīng)建立好的所需要的數(shù)據(jù)對象。如圖 8 所示：圖 8 構件的屬性設置