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文檔簡介
1、<p><b> 畢業(yè)設計報告</b></p><p> 設計題目: 立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng) </p><p><b> 摘 要</b></p><p> 隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展,自動化立體倉庫的應用越來越廣泛。利用立體倉庫設備可實現(xiàn)倉庫高層合理化,存取
2、自動化,操作簡便化。自動化立體倉庫的主體由貨架、巷道式堆垛起重機、入(出)庫工作臺和自動運進(出)及操作控制系統(tǒng)組成。本課題的電氣控制主要由西門子公司的PLC、步進電機驅動器、步進電動機、直流電動機等器件組成。</p><p> 本文首先對本課題進行簡要的介紹,包括背景,研究意義,現(xiàn)狀等;其次對該系統(tǒng)的硬件組成、結構、原理進行了闡述和分析;再次對本系統(tǒng)用到的器件進行分別介紹,重點對PLC程序進行了編寫;最后對設
3、計本課題所學到的知識和結論進行歸納和總結。 </p><p> 關鍵詞:立體倉庫;電氣控制;PLC </p><p><b> Abstract</b></p><p> With the development of national economy of our country, The application of automate
4、d warehouse will become more widely. The main body of the automated warehouse is made up of shelves, staking cranes roadway, worktable and operation control system. Electrical control of the subject mainly by Siemens PLC
5、, stepper motor drive power modules and other devices. </p><p> Firstly, It’s a brief introduction of the system, including background, significance, status, etc. secondly, The hardware components of the sy
6、stem, structure, principle are described and analyzed. Thirdly, the devices of this system are introduced, focusing on the PLC—the software is written. Finally, summarize the knowledge about this paper.</p><p&
7、gt; Keywords: Warehouse;Electrical Control;PLC;</p><p><b> 目錄</b></p><p><b> 第一章 引言1</b></p><p> 第二章 設計的任務及要求2</p><p> 2.1 設計任務2</p&
8、gt;<p> 2.2 設計要求2</p><p> 第三章 系統(tǒng)總體設計3</p><p> 3.1 方案論證3</p><p> 3.2 系統(tǒng)結構框圖設計及說明3</p><p> 第四章 系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計4</p><p><b> 4.1硬件設計4<
9、/b></p><p> 4.1.1 步進電機驅動模塊4</p><p> 4.1.2 絲桿驅動模塊4</p><p> 4.1.3 工件推出裝置5</p><p> 4.1.4 I/O接線端口5</p><p> 4.1.5可編程控制器(PLC)簡介5</p><p&g
10、t; 4.1.6可編程控制器(PLC)的特點6</p><p> 4.1.7 昆侖通太MCGS TPC7062Hi6</p><p> 4.1.8MCGS組態(tài)軟件的功能和特點8</p><p> 4.1.9 PLC輸入輸出分配9</p><p> 4.1.10硬件原理圖10</p><p> 4.
11、2軟件設計11</p><p> 4.2.1 系統(tǒng)總流程圖及設計思路說明11</p><p> 4.2.2PLC軟件各功能模塊的流程圖設計及思路說明13</p><p> 4.2.3MCGS組態(tài)軟件立體倉庫模型的軟件設計及思路說明21</p><p> 4.2.4MCGS與PLC設備的通信31</p><
12、;p> 第五章 安裝與調試35</p><p><b> 第六章 結論36</b></p><p> 第七章 心得體會38</p><p><b> 致謝39</b></p><p><b> 參考文獻40</b></p><p&g
13、t;<b> 附錄41</b></p><p> MCGS組態(tài)腳本程序41</p><p><b> 啟動程序:41</b></p><p><b> 停止程序:47</b></p><p><b> 第一章 引言</b></p&g
14、t;<p> 由于世界經(jīng)濟、現(xiàn)代科技的快速發(fā)展,物流產(chǎn)業(yè)成為經(jīng)濟發(fā)展中的新興的一個服務部門。在國際上,物流產(chǎn)業(yè)成為了國民經(jīng)濟發(fā)展的動脈,其發(fā)展的程度成為一個國家的現(xiàn)代化程度以及綜合鍋里的重要標志之一。在我們國家,由于市場經(jīng)濟的不斷深入,單純依賴商流而賺取利潤的機會將會變少。因此,企業(yè)需要將目標轉向物流。</p><p> 在20世紀六、七十年代,一些發(fā)達國家都開始重視倉儲管理。</p>
15、;<p> 立體倉庫一般是指采用幾層、十幾、幾十層的貨架儲存單元貨物,用相應的物料搬運設備進行貨物的出、入庫操作。因為這類倉庫能充分的利用空間存儲貨物,所以將它稱為立體倉庫。</p><p> 我國立體倉庫與物料搬運的研究也并不是很晚,1973年開始研究立體倉庫,1980年就有立體倉庫應用于實踐。</p><p> 自動化立體倉庫有很高的空間利用率、很強的入出庫能力、采
16、用計算機進行控制管理而利于企業(yè)實施現(xiàn)代化管理等特點,已經(jīng)成為了企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉儲技術。</p><p> 自動化立體倉庫的主要優(yōu)點如下:</p><p> (1)倉庫作業(yè)實現(xiàn)機械化和自動化。</p><p> (2)采用高層貨架、立體儲存,能有效地利用空間,減少占地面積,降低土地購置費用。(3)采用托盤或貨箱儲存貨物,貨物的破損率顯著降低。<
17、;/p><p> (4)貨位集中,便于控制與管理,特別是使用電子計算機,不但能夠實現(xiàn)作業(yè)過程的自動控制,而且能夠進行信息處理。</p><p> 在本論文中第一章介紹了立體倉庫的發(fā)展情況;第二章介紹了立體倉庫系統(tǒng)的設計要求;第三章介紹了立體倉庫系統(tǒng)設計的方案;第四章闡述了立體點陣系統(tǒng)的軟件設計思路;第五章介紹了在編寫程序時遇到的問題和解決辦法。</p><p>
18、第二章 設計的任務及要求</p><p><b> 2.1 設計任務</b></p><p> 1、機械手(貨臺)要有三個自由度,即:前進、后退;上、下;左、右。</p><p> 2、機械手的運動由步進電機驅動。</p><p> 3、機械手前進(或后退)運動和上(或下)運動可同時進行。</p>
19、<p> 4、機械手前進、后退和上、下運動時必須有超限位保護。</p><p> 5、每個庫位必須有檢測裝置(微動開關)。</p><p> 6、在手動模式下通過組態(tài)可以實現(xiàn)任意倉庫的的貨物存儲。</p><p> 7、在自動模式下可以實現(xiàn)自動切換倉庫里面的格子。</p><p> 8、能是實現(xiàn)切換倉庫(即貨物架)。<
20、;/p><p><b> 2.2 設計要求</b></p><p> 1、通電狀態(tài)下,各機構手動復位,即返回初始狀態(tài)。點擊手自動選擇開關置于自動(或自動)位置,立體倉庫坐標定位以初始位置開始。 </p><p> 2、當手動模式的時候,可點擊停止,選擇物架(有3*3、4*4、5*5物架,默認為5*5物架)按送物料按鈕后,
21、送料臺上有物件,選擇欲送貨物的倉庫位。貨物自動送入指定的倉位號對應的倉庫位里。若被指定的倉位號里已存滿貨物(即:有3個物料),則送貨命令不被執(zhí)行。送貨完成后,小車自動返回原來的位置。 </p><p> 3、當自動模式的時候,可點擊停止,選擇物架(有3*3、4*4、5*5物架,默認為5*5物架)點擊啟動送料臺可以自動將貨物依次從倉庫1存放到滿,實現(xiàn)報警。</p><p&
22、gt; 4、送貨指令完成后,機構自動返回原來位置。 </p><p> 5、在組態(tài)畫面上必須能監(jiān)視到貨臺現(xiàn)在的位置</p><p> 6、上電復位時貨臺的位置不能飄出組態(tài)界面</p><p> 7、在安全方面。當舞臺回到原點后便不能繼續(xù)向原點方面運行</p><p> 8、 整個電氣控制系統(tǒng)必須設置急
23、停按鈕,以防發(fā)生意外。</p><p> 第三章 系統(tǒng)總體設計</p><p><b> 3.1 方案論證</b></p><p> 方案一: PLC負責驅動程序和控制程序,組態(tài)負責監(jiān)視</p><p> 如果由PLC負責驅動程序和主控程序,那么PLC還必須建立一個數(shù)據(jù)庫來統(tǒng)計立體倉庫中每個一格子的原件個數(shù),而P
24、LC本身對數(shù)據(jù)庫這一方面并不擅長。</p><p> 方案二: PLC作為下位機,組態(tài)作為上位機</p><p> 由PLC負責驅動程序,組態(tài)負責主控程序,在這樣的情況下組態(tài)只要想PLC提供3個值:1、X軸的坐標;2、Y軸的坐標。3、啟動信號。數(shù)據(jù)庫就完全脫離PLC由組態(tài)來控制,腳本的編程語言是VB更便于數(shù)據(jù)庫的編寫。</p><p> 由于所設計的立體倉庫需
25、要較為大量的數(shù)據(jù)庫程序,所以我們選擇了方案二來作為我們的最終方案。</p><p> 3.2 系統(tǒng)結構框圖設計及說明</p><p> 立體存儲單元主要PLC、由I/O接線端口、步進驅動模塊、絲桿驅動模塊、工件推出裝置、立體倉庫、氣源處理組件和MCGS組態(tài)等部件組成。系統(tǒng)結構框圖如3-1所示。</p><p> 圖3-1 系統(tǒng)結構框圖</p>&
26、lt;p> 第四章 系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計</p><p><b> 4.1硬件設計</b></p><p> 4.1.1 步進電機驅動模塊</p><p> 立體儲存單元中由兩套步進驅動模塊。步進驅動器接受PLC發(fā)出的告訴脈沖信號及方向信號,并將這些信號轉換成驅動步進電機的信號。步進電機旋轉的方向由電平控制;旋轉速度由脈沖頻率
27、控制;而需要轉多少圈是由脈沖信號的數(shù)目控制的。而立體存儲單元的步進電機其步距角為1.8度,由此可知發(fā)出200個脈沖的時候步進電機旋轉一周。由于步進電機驅驅動器的將脈沖4分,所以需要發(fā)出800個脈沖才能使步進電機旋轉一周。所以步進電機每個脈沖可以走0.005MM。從原點到第一個格子的X軸的距離是41MM,所以需要8200個脈沖。到Y軸的距離是36MM,說需要的脈沖式7200個脈沖。往后X軸每格43.5MM的寬度,也就是說每格需要8700個
28、脈沖,Y軸每格高度42MM,所需要的脈沖為8400個脈沖。</p><p> 圖4-1 步進電動機驅動控制器的構成</p><p> 4.1.2 絲桿驅動模塊</p><p> 絲桿驅動模塊是將步進電機的旋轉運動轉換成直線往復運動,兩套絲桿</p><p> 驅動模塊成90°垂直安裝,這樣就形成了一個X-Y軸的平面運動系統(tǒng)。
29、在兩個絲桿驅動模塊上均設有一個零點,用以校正位置及提供位置參考點。</p><p> 同時為防止絲桿驅動模塊過沖而產(chǎn)生機械物理損傷,在絲桿驅動模塊的極限位置均裝有碰撞保護開關,用來防止絲桿驅動模塊過沖。</p><p> 4.1.3 工件推出裝置</p><p> 該部分由一個雙作用氣缸、推塊和一個接收工件的推塊導槽組成。</p><p&g
30、t; 4.1.4 I/O接線端口</p><p> I/O接線端口是該工作單元與PLC之間進行通信的線路連接端口。該工作單元中的所有電信號(直流電源、輸入、輸出)線都接到該端口上,再通過信號電纜線連接到PLC上。</p><p> 4.1.5可編程控制器(PLC)簡介</p><p> 可編程控制器的基本結構由輸入/輸出模塊、中央處理單元、電源部件和編程器
31、等組成。PLC與計算機的基本組成一致,它實際上就是一種工業(yè)控制計算器。</p><p> 輸入/輸出模塊 在PLC中,CPU是通過輸入/輸出模塊與外界連接的。輸入模塊用于將控制現(xiàn)場輸入信號變換成CPU能接收的信號,并對其進行濾波、電平轉換、隔離和放大等;輸出模塊用于將CPU的決策輸出信號變換成驅動控制對象執(zhí)行機構的控制信號,并對輸出信號進行功率放大、隔離PLC內(nèi)部和外部執(zhí)行元件等。</p>&l
32、t;p> 中央處理單元 中央處理器單元包括微處理器、系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。微處理器CPU是PLC的核心部件。</p><p> 電源部件 電源部件是把交流電轉換成直流電源的裝置,它向PLC提供所需的高質量直流電源。</p><p> 基本結構如下圖4-2所示:</p><p> 圖4-2 PLC的基本結構</p><
33、p> 4.1.6可編程控制器(PLC)的特點</p><p> 1、可靠性高,抗干擾強。</p><p> 2、功能強大,性價比高。</p><p> 3、編程簡易,現(xiàn)場可修改。</p><p> 4、配套齊全,使用方便。</p><p> 5、壽命長,體積小,能耗低。</p><
34、p> 6、系統(tǒng)的設計、安裝、調試、維修工作量少,維修方便。</p><p> 4.1.7 昆侖通太MCGS TPC7062Hi</p><p> MCGS即"監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)",英文全稱為Monitor and Control Generated System。MCGS是為工業(yè)過程控制和實時監(jiān)測領域服務的通用計算機系統(tǒng)軟件,具有功能完善、操作簡便、可視性好
35、、可維護性強的突出特點。TPC7062Hi,是一套以嵌入式低功耗CPU為核心(主頻600MHz)的高性能嵌入式一體化觸摸屏。該產(chǎn)品設計采用了7英寸高亮度TFT液晶顯示屏(分辨率800×480),四線電阻式觸摸屏(分辨率1024×1024)。 </p><p> 圖4-3 TPC7062</p><p> 圖4-4 產(chǎn)品參數(shù)介紹</p><
36、;p> 4.1.8MCGS組態(tài)軟件的功能和特點</p><p> ?。?)概念簡單,易于理解和使用。</p><p> ?。?)功能齊全,便于方案設計。</p><p> ?。?)實時性與并行處理。</p><p> ?。?)建立實時數(shù)據(jù)庫,便于用戶分步組態(tài),保證系統(tǒng)安全可靠運行。</p><p> (5)設
37、立"設備工具箱",針對外部設備的特征,用戶從中選擇某種"構件",設置于設備窗口內(nèi),賦予相關的屬性,建立系統(tǒng)與外部設備的連接關系,即可實現(xiàn)對該種設備的驅動和控制。</p><p> ?。?)"面向窗口"的設計方法,增加了可視性和可操作性。</p><p> ?。?)利用豐富的"動畫組態(tài)"功能,快速構造各種復雜生動
38、的動態(tài)畫面。</p><p> (8)引入"運行策略"的概念。復雜的工程作業(yè),運行流程都是多分支的。</p><p> ?。?)MCGS系統(tǒng)由五大功能部件組成,主要的功能部件以構件的形式來構造。不同的構件有著不同的功能,且各自獨立。三種基本類型的構件(設備構件、動畫構件、策略構件)完成了MCGS系統(tǒng)三大部分(設備驅動、動畫顯示和流程控制)的所有工作。用戶也可以根據(jù)需要
39、,定制特定類型構件,使MCGS系統(tǒng)的功能得到擴充。這種充分利用"面向對象"的技術,大大提高了系統(tǒng)的可維護性和可擴充性。</p><p> ?。?0)支持OLEAutomation技術。MCGS允許用戶在VisualBasic中操作MCGS中的對象,提供了一套開放的可擴充接口,用戶可根據(jù)自己的需要用VB編制特定的功能構件來擴充系統(tǒng)的功能。</p><p> ?。?1)MC
40、GS中數(shù)據(jù)的存儲不再使用普通的文件,而是用數(shù)據(jù)庫來管理一切。組態(tài)時,系統(tǒng)生成的組態(tài)結果是一個數(shù)據(jù)庫;運行時,數(shù)據(jù)對象、報警信息的存儲也是一個數(shù)據(jù)庫。利用數(shù)據(jù)庫來保存數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù),提高了系統(tǒng)的可靠性和運行效率,同時,也使其他應用軟件系統(tǒng)能直接處理數(shù)據(jù)庫中的存盤數(shù)據(jù)。</p><p> ?。?2)設立"對象元件庫",解決了組態(tài)結果的積累和重新利用問題。</p><p>
41、 4.1.9 PLC輸入輸出分配</p><p> 表4-1 PLC I/O分配表</p><p> 4.1.10硬件原理圖</p><p> 圖4-5 硬件原理圖</p><p><b> 4.2軟件設計</b></p><p> 4.2.1 系統(tǒng)總流程圖及設計思路說明</p
42、><p><b> (1)設計思路說明</b></p><p> 系統(tǒng)的電氣設計中,電機主要采用2臺步進電動機,分別控制水平移動、垂直移動及貨臺的動作(即:X軸、Y軸)。并由雙作用氣缸來控制貨物的推送。</p><p> 傳感器采用光接收器(光接收器探頭)處于相對的位置工作的光電接近開關和電感傳感器以及行程開關,用于完成貨物、貨架初始位置檢測
43、和限位保護等。</p><p> 系統(tǒng)在機構設計上采用滾珠絲杠、滑軌和普通絲杠作為傳動機構。當堆垛機平臺移動到貨架的指定位置時,貨臺推料氣缸向前伸出可將貨物推入物架,當貨物已經(jīng)送入時,氣缸縮回。整個系統(tǒng)流程如圖4.1所示</p><p> 1、其工作流程如下:</p><p><b> 2、接通電源。</b></p><
44、;p><b> 3、系統(tǒng)自檢。</b></p><p><b> 4、人工手動復位</b></p><p> 5、手/自動模式切換</p><p><b> 6、等待送貨信號</b></p><p> 7、在手動模式下點擊TPC7062Hi觸摸屏上所要送到的倉庫
45、位置和確認啟動信號</p><p> 8、在手動模式貨臺移動到位,氣缸推出將貨物送進倉庫</p><p> 9、在手動模式送進倉庫后貨臺返回到原點等下下一輪的循環(huán)</p><p> 10、在自動模式下確認有物件</p><p> 11、將物品送進到倉庫1</p><p> 12、如果倉庫1能存放的3個貨物已滿
46、則存到倉庫2,依次類推</p><p> 13、存放完后回到原點進行第二次存放</p><p> 因此,該立體倉庫系統(tǒng)的運行情況可歸納為:當按下啟動按鈕后,允許進行立體倉庫允許的控制。判斷有無貨物,如果有就將貨物送到倉庫,送完之后回到原點。 </p><p> ?。?)軟件系統(tǒng)總流程圖</p><p><b> 圖4-6 總流
47、程圖</b></p><p> 4.2.2PLC軟件各功能模塊的流程圖設計及思路說明</p><p> (1)上電初始化模塊</p><p> 上電調用時PLC處于初始化,清除以前殘留的數(shù)據(jù):包括中間繼電器殘留的數(shù)據(jù),同時給SMB67初值,讓高速脈沖PTO使能兵允許PTO發(fā)出脈沖。并且S7-200有兩臺PTO/PWM發(fā)生器,建立高速脈沖串或脈寬調節(jié)
48、信號信號波形。一臺發(fā)生器指定給數(shù)字輸出點Q0.0,另一臺發(fā)生器指定給數(shù)字輸出點Q0.1。一個指定的特殊內(nèi)存(SM)位置為每臺發(fā)生器存儲以下數(shù)據(jù):一個控制字節(jié)(8位值)、一個脈沖計數(shù)值(一個不帶符號的32位值)和一個周期和脈寬值(一個不帶符號的16位值)。</p><p> PTO/PWM發(fā)生器和過程映像寄存器共用Q0.0和Q0.1。PTO或PWM功能在Q0.0或Q0.1位置現(xiàn)用時,PTO/PWM發(fā)生器控制輸出,
49、并禁止輸出點的正常使用。輸出信號波形不受過程映像寄存器狀態(tài)、點強迫數(shù)值、執(zhí)行立即輸出指令的影響。PTO/PWM發(fā)生器非現(xiàn)用時,輸出控制轉交給過程映像寄存器。過程映像寄存器決定輸出信號波形的初始和最終狀態(tài),使信號波形在高位或低位開始和結束。而上電初始化就是允許PTO輸出脈沖,程序如以下2個部分所組成。</p><p><b> 1、主程序調用模塊</b></p><p&g
50、t; 2、上電初始化子程序</p><p><b> ?。?)復位模塊</b></p><p> 使貨物臺回到原點的位置等待程序執(zhí)行?;氐皆c后并將高速計數(shù)器清零。并讓主控開關M10.0得電,讓后面的驅動程序可以運行。并且程序由以下3部分組成</p><p><b> 1、主程序調用模塊</b></p>
51、<p><b> 2、復位子程序</b></p><p><b> 3、回原點子程序</b></p><p> (3)X軸,Y軸信號驅動程序</p><p> MOV-DW移動雙字(MOVD)指令將輸入雙字(IN)移至輸出雙字(OUT),不改變原來的數(shù)值。SM67.7PTO使能,允許PLC輸出脈沖。&l
52、t;/p><p> 這段驅動程序的是根據(jù)VD72現(xiàn)在的數(shù)據(jù),然后相對應的脈沖值。從而讓步進電機旋轉起來。程序由以下一部分說組成。</p><p> 1、X軸和Y軸的驅動程序</p><p> ?。?)貨臺位置計算模塊</p><p> 高速計數(shù)器(HSC)指令根據(jù)HSC特殊內(nèi)存位的狀態(tài)配置和控制高速計數(shù)器。參數(shù)N指定高速計數(shù)器的號碼。高速計
53、數(shù)器最多可配置為十二種不同的操作模式。每臺計數(shù)器在功能受支持的位置有專用時鐘、方向控制、復原和起始輸入。對于雙相計數(shù)器,兩個時鐘均可按最高速度運行。在正交模式中,可以選擇一倍\(1x)或四倍(4x)的最高計數(shù)速率。所有的計數(shù)器按最高速率運行,而不會相互干擾。</p><p> 在這個程序主要是利用高速計數(shù)器的第12個模式開計算PTO輸出的脈沖數(shù)量,從而監(jiān)控貨臺現(xiàn)在的位置,但是由于PTO脈沖計算的時候只能增加不能
54、減少,所以又利用了計算模塊和方向信號來對貨臺精確位置的計算。其工作原理是當正向行駛時,HCO和HC3送到VD1000和VD1100,。然后組態(tài)讀取VD1000和VD1100的值來確定貨物臺現(xiàn)在所在的位置進行監(jiān)視。并且監(jiān)視的位置分為復位前和復位后,因為剛上電時貨臺并一定處于原點,而不處于原點是V1000和VD11000的數(shù)據(jù)會以為中間的計算值而改變造成組態(tài)監(jiān)視畫面的貨臺飛出了界面,根據(jù)這個原因又單獨寫一個復位前的子程序,并用主控開關M10
55、.0來區(qū)分開來。并且程序如下面所示。</p><p><b> ?。?)組態(tài)驅動模塊</b></p><p> 驅動模塊主要功能是:由組態(tài)送來2組數(shù)據(jù)VD72和VD82,然后把這2組數(shù)據(jù)送到PTO01和PTO02,在根據(jù)確定啟動指令M2.0然后貨臺走起來,當貨臺走到位了,推料氣缸把貨物推出,推出后I0.3得電,然后氣缸斷電,然后推料氣缸收回到位,I0.2得電后PTO
56、發(fā)出脈沖并且Q0.2和Q0.3得電,讓貨臺回到原點等下下一輪的循環(huán)。</p><p> 4.2.3MCGS組態(tài)軟件立體倉庫模型的軟件設計及思路說明</p><p> 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
57、過程,就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。實時數(shù)據(jù)庫 如下:</p><p> ?。?)組態(tài)軟件中的主要組成部分及畫面動畫組態(tài)設計</p><p> 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。 </p><p> 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
58、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.以下是本系統(tǒng)的畫面設計。</p><p><b> *主界面</b></p><p> 介紹本設計的名稱及設計人、指導老師、設計時間;并設置“進入系統(tǒng)”按鈕,可切換到“控制界面”,如圖4-7所示:</
59、p><p> 圖4-7 “進入系統(tǒng)”按鈕設置</p><p><b> 畫面效果:</b></p><p><b> 圖4-8 主界面</b></p><p><b> *控制界面</b></p><p><b> 1、按鈕控制區(qū)<
60、/b></p><p> 啟動、停止來控制整個系統(tǒng)的開啟與關閉,當啟動時,各個部件待命,準備執(zhí)行預定任務,當系統(tǒng)運行完本次動作再停止系統(tǒng)運動 ,復位來控制系統(tǒng)復位,系統(tǒng)將回到初始位置;手自動切換按鈕可實現(xiàn)手動及自動的切換;更換物件按鈕可選擇某個倉庫(倉庫01~倉庫25)進行清除物料;送物件按鈕是在手動模式下,點擊它才把物料放入送料臺上,才可進行送物料操作;更換物料矩形框,用來選擇物架的型號(有3
61、*3物架、4*4物架、5*5物架),點擊它則下面的物架選擇區(qū)可見,選擇物架后則不可見,矩形框顯示所選擇的的物架。按鈕區(qū)如圖所示:</p><p><b> 2、指示燈區(qū)</b></p><p> 指示燈監(jiān)視本系統(tǒng)的動作模式(手動還是自動)及工作狀態(tài)(停止、啟動、復位),報警指示燈是當物架存滿后邊顯示綠色。指示燈區(qū)如圖所示:</p><p>
62、 圖4-9 按鈕區(qū)圖4-10 指示燈區(qū)</p><p><b> 3、升降機及送料臺</b></p><p> 升降機是由插入不同元件然后構成圖符,如圖;進行屬性設置,設置水平移動量X,實時監(jiān)控升降機的位置,如圖所示:</p><p> 圖4-11 升降臺圖4-12 屬性設置</p>
63、;<p> 送料臺是由矩形框構成,設置水平移動量X,垂直移動量Y,實時監(jiān)控送料臺的位置,如圖所示:</p><p> 圖4-13 送料臺X軸移動量</p><p> 圖4-14 送料臺Y軸移動量</p><p><b> 4物架</b></p><p> 物架是由矩形框搭建起來的,物架倉庫門的矩形
64、框設置一個按鈕動作,調用腳本程序使該倉庫的位置坐標送給PLC,PLC將會把送料臺送到相應的位置;并將會進行計數(shù),把所存放的個數(shù)顯示在倉庫的右上角,等到存放個數(shù)等于3時,倉庫后面指示器將會點亮。物架效果圖如下:</p><p> 圖4-15 控制界面</p><p> 倉庫門按鈕動作設置如下:</p><p> 圖4-16 倉庫門屬性設置</p>
65、<p><b> 物料計數(shù)設置:</b></p><p> 圖4-17 物料計數(shù)屬性設置</p><p> 倉庫存滿(即:倉庫物料數(shù)大于等于3)指示器設置:</p><p> 圖4-18 存滿屬性設置</p><p><b> 5、物料</b></p><p&
66、gt; 通過設置物料可見度實現(xiàn)物件存放的動態(tài)過程,送料臺上的物料設置:</p><p> 圖4-19 物件可見度設置</p><p><b> 物架倉庫里的物料:</b></p><p> 圖4-20 物件可見度設置</p><p> ?。?)立體倉庫腳本程序的編制 </p><p&
67、gt; 本設計主要由兩種模式(手動和自動),手動模式下,點擊所要送到的倉庫,如果送料臺上有物件,則系統(tǒng)會把物料送上去。在自動模式下,系統(tǒng)會自動把物料依次從第一層往上存放。</p><p> 初始狀態(tài)復位的程序設置:</p><p> IF 復位 AND 物架1 = 0 AND 物架2 = 0 AND 物架3 = 0 THEN </p><p><b>
68、; 物架3 = 1</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> 本設計具體程序見附錄。</p><p> ?。?)組態(tài)軟件的運動說明</p><p> 用戶首先進入主畫面窗口,如下圖4-21所示</p><p><b> 圖4-21 主界
69、面</b></p><p> 點擊進入系統(tǒng)進入自動化立體倉庫窗口,組態(tài)模型如下圖所示:</p><p> 圖4-22 控制界面</p><p> 按下復位按鈕,點擊停止,選擇物架(有3*3、4*4、5*5物架,默認5*5物架),點擊啟動,系統(tǒng)啟動,點擊手自動切換按鈕(默認自動),手動模式下,點擊送物件按鈕送料臺有物件,點擊所要存放的倉庫,送料臺運動
70、至指定位置,完成存料操作,再返回原點;自動模式下,點擊啟動,系統(tǒng)自動從倉庫1存放直至存滿,并報警。</p><p> 4.2.4MCGS與PLC設備的通信</p><p> 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,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。 </p><p>
71、 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。 </p><p> MCGS設備目錄的分類方法,為
72、了用戶在眾多的設備驅動中方便快速的找到需要的設備驅動,MCGS所有的設備驅動都是按合理的分類方法排列的,分類方法如圖4-23所示:</p><p> 圖4-23 MCGS設備驅動分類方法</p><p> 在本次設計中,要進行設備通信的步驟是:打開“設備窗口”,雙擊“設備窗口”,選中設備工具箱,單擊設備管理,選中本組態(tài)設計中需要的“通用串口父設備”、“西門子S7-200PPI”如圖4-
73、24所示:</p><p> 圖4-24 MCGS設備組態(tài)</p><p> 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100ms,“串口端口號”為“1-COM2”,“數(shù)據(jù)校驗方式”為“2-偶校驗”,如圖4-25再點擊確認:</p><p> 圖4-25 MCGS 通用串口父設備</p><p> 雙擊“PLC
74、-{西門子S7-200PPI}”,對MCGS數(shù)據(jù)與PLC中的數(shù)據(jù)進行連接,由于本次設計中需要的輸入口、輸出口較多,為滿足通道要求,需要增加輸入輸出口,具體步驟為:在PLC-{西門子S7-200PPI}中增加設備通道,根據(jù)本次設計的需要,增加合適的通道值,將MCGS中的按鈕輸入、顯示輸出與PLC設備中的輸入輸出口相聯(lián)接。點擊確認。增加通道后如圖所示:</p><p> 圖4-26 MCGS通道設備組態(tài)</p
75、><p><b> 第五章 安裝與調試</b></p><p> 1、編寫了調試的程序,主要是檢查PLC脈沖的發(fā)出是否正常,但是把程序燒寫進去之后,步進電機沒有轉動。</p><p> 解決方法:通過對程序進行檢查,以及在S7-200符號表的檢查,發(fā)現(xiàn)SM67.7沒有得電所以PLC不能輸出脈沖。</p><p> 2
76、、PLC無法直接讀取步進電機的位置,高速脈沖計數(shù)器無法監(jiān)視</p><p> 解決方法:經(jīng)過多次的測試發(fā)現(xiàn)高速脈沖計數(shù)器的值存在于HC0和HC3中,監(jiān)視HC0和HC3在通過計算就可以監(jiān)視步進電機現(xiàn)在的位置</p><p> 3、回到原點后PLC依然能夠向行程極限的位置繼續(xù)移動</p><p> 解決方法:在回原點的程序加上Q0.0和Q0.1的指令。</p
77、><p> 送料臺系統(tǒng)運行后,突然不見</p><p> 解決方法:因為它的偏移量太大,以至于超出組態(tài)屏大小,最后通過實驗,設置合適的偏移量。</p><p> 腳本程序捕捉不到PLC推料到位的信號</p><p> 解決方法:因為腳本程序循環(huán)時間太短,最后減小他的循環(huán)周期。</p><p><b>
78、通信連接不上</b></p><p> 解決方法:通過組態(tài)簡單畫面進行試驗,最后檢查時波特率不一致。</p><p><b> 無法切換物架</b></p><p> 解決方法:通過整理腳本程序運行過程,再加了一個標志位實現(xiàn)的。具體看腳本程序。</p><p><b> 第六章 結論<
79、/b></p><p> 本次設計給我們增加了許多的知識,不僅僅是PLC的知識、MCGS組態(tài)軟件,還有電機及傳感器的知識。讓我認識到了大學中學習的不足之處,也彌補了許多知識的空白區(qū)。</p><p> 對于本次設計的自動化立體倉庫,我國目前已建成自動化立體倉庫400 多座、立體倉庫2000 多座。在此,我僅僅將立體倉庫的一個簡單的構架描述了出來。基于PLC和MCGS監(jiān)控系統(tǒng)的自動
80、化立體倉庫,有著許多的優(yōu)勢,它通過高層貨架存儲,使得存儲區(qū)大幅度向高空發(fā)展,提高了空間利用率,自動化立體倉庫采用層級式存放。通過自動化存儲系統(tǒng),加快了運行和處理速度。提高了勞動生產(chǎn)率,減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。</p><p> 計算機控制能夠始終確保無誤的對各種信息經(jīng)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
81、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)約資金,從而提高倉庫的管理水平。總之,利用自動化立體倉庫大大的減少了人力,提高了效率,減少了成本,帶來了很大的收益。</p><p> 本次設計是應用PLC控制器及MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。PLC具有強大的控制功能。在自動化立體倉庫中,如果需要增加倉庫,增加機械手,我們不需要花費大量的人力物力財力,這里運用的是了PLC的接線簡單、
82、編程直觀方便、擴展容易等特點。此時,我們只需要在硬件接線上增加開關輸入的信號或連接MCGS觸摸屏,然后在我們的程序中適當添加語句就可以了。所以基于MCGS、PLC所設計出的立體倉庫,方便實用,易于擴展與改造。</p><p> 自動化立體倉庫的發(fā)展需要我們下更大的功夫去深入研究,可以結合計算機控制以及現(xiàn)場總線的連接,對倉庫的控制進行實時監(jiān)控,更加凸顯我們的智能化發(fā)展。隨著PLC技術的應用和發(fā)展,自動化立體倉庫的
83、實時性和可靠性會越來越高,控制也會越來越完善。</p><p> 通過本次的畢業(yè)設計,我不僅增加了專業(yè)知識,而且也在工作的細心程度上得到了鍛煉,端正了我的工作態(tài)度,指導老師陳金佳老師給了我很大的幫助與啟發(fā)。</p><p><b> 第七章 心得體會</b></p><p> 通過這次畢業(yè)設計使我對課堂上的理論知識有了進一步的了解,并增強
84、了對PLC和組態(tài)領域的興趣。同時也發(fā)現(xiàn)自己對PLC和MCGS組態(tài)設計軟件掌握得不夠。</p><p> 這次設計我們用到了V1.0 S7-200 Explorer和MCGS組態(tài)環(huán)境7.6,從軟件的安裝到使用,從網(wǎng)上查閱資料學到了很多課堂之外的專業(yè)知識。這次的設計最主要是PLC和組態(tài)的使用,這個技術是一個多學科的綜合,要做到靈活應用需要自我學習各種輔助技術的應用。</p><p> 這次
85、設計中我明顯體會到自己知識的匱乏,思考問題不全面,這激勵我學好基礎知識的同時要拓展知識面,增強自己的綜合能力,從而使自己成為一個高綜合素質人才從而更好地適應社會。</p><p> 在完成畢業(yè)設計后,我們發(fā)現(xiàn)功能還有很多不足,所學到的知識還遠遠不夠,以至于還有一些功能不能夠完善。但通過這一次的畢業(yè)設計,增強了我們的動手能力,提高和鞏固了我們所學到的知識。</p><p><b>
86、; 致謝</b></p><p> 本設計是在**老師的精心指導下完成的。在畢業(yè)設計的學習過程中,陳老師對我們細心的指導,給予我非常有益的指導和幫助,為我創(chuàng)造了各方面的有利條件。陳老師嚴謹踏實的治學態(tài)度,勤奮拼搏的工作作風深深地影響了我們,而且必將激勵和指導我們在今后的工作和學習中不斷進步。我要向*老師表示衷心的感謝和崇高的敬禮!還有要感謝機電工程和自動化學院的老師們,他們對我的課題也提供了很大的
87、幫助并且在我的研究過程中也給了我很多有益的建議和指導。</p><p> 不僅僅要感謝老師們的指導,也要感謝同組人員的全力配合與互相探討的精神。我一直都相信一個團隊的力量是無限的,所以相信我們是最好的。</p><p> 最后我要感謝曾經(jīng)幫助過我的所有朋友們,感謝你們的理解、關懷和誠摯的幫助!</p><p><b> 參考文獻</b>&
88、lt;/p><p> 李仁 電氣控制技術 機械工業(yè)出版社 2008</p><p> 李廣賓 立體倉庫自動控制系統(tǒng)的設計[J],糧食流通技術,2001,(06)</p><p> 汪國春 自動化立體倉庫堆垛機控制系統(tǒng)的設計[J]起重運輸機械,2008</p><p> 張運剛 宋小春 西門子S7-200系列 人民郵電出版社,2010
89、</p><p> 付瑩 基于現(xiàn)代物流的自動化立體倉庫控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計,2006 </p><p><b> 附錄</b></p><p> MCGS組態(tài)腳本程序</p><p><b> 啟動程序:</b></p><p> IF X = 0 AND Y = 0
90、 THEN</p><p> IF 有物件標志 = 1 THEN </p><p><b> 物件可見 = 0</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫01 = 1 THEN </p><p> IF 倉庫01存儲個數(shù) &l
91、t; 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 =7200</p><p> X偏移量 = 8300</p><p><b> 手動啟動 = 1</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDI
92、F</b></p><p> IF 倉庫02 = 1 THEN </p><p> IF 倉庫02存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 =7200</p><p> X偏移量 = 17000 </p><p><b> 手動啟動 = 1<
93、;/b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫03 = 1 THEN </p><p> IF 倉庫03存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p>
94、 Y偏移量 =7200</p><p> X偏移量 = 25700 </p><p><b> 手動啟動 = 1 </b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫
95、04 = 1 AND ( 物架2 OR 物架3 ) THEN </p><p> IF 倉庫04存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 =7200</p><p> X偏移量 = 34400 </p><p><b> 手動啟動 = 1</b></p>
96、<p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫05 = 1 AND 物架3 THEN </p><p> IF 倉庫05存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 =7200
97、</p><p> X偏移量 = 43100</p><p><b> 手動啟動 = 1 </b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫06 = 1 THEN
98、</p><p> IF 倉庫06存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 =15600</p><p> X偏移量 = 8300 </p><p><b> 手動啟動 = 1 </b></p><p><b> ENDIF</
99、b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫07 = 1 THEN </p><p> IF 倉庫07存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 =15600</p><p> X偏移量 = 17000 &
100、lt;/p><p><b> 手動啟動 = 1 </b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫08 = 1 THEN </p><p> IF 倉庫08存儲個數(shù) &
101、lt; 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 = 15600</p><p> X偏移量 = 25700</p><p><b> 手動啟動 = 1</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b>
102、ENDIF</b></p><p> IF 倉庫09 = 1 AND ( 物架2 OR 物架3 ) THEN </p><p> IF 倉庫09存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 = 15600</p><p> X偏移量 = 34400 </p><p
103、><b> 手動啟動 = 1</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫10 = 1 AND 物架3 THEN </p><p> IF 倉庫10存儲個數(shù) < 3 AND
104、 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 = 15600</p><p> X偏移量 = 43100</p><p> 手動啟動 = 1 </p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p>
105、<p> IF 倉庫11 = 1 THEN </p><p> IF 倉庫11存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 = 24000</p><p> X偏移量 = 8300 </p><p><b> 手動啟動 = 1</b></p>
106、<p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫12 = 1 THEN </p><p> IF 倉庫12存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 = 24000</p
107、><p> X偏移量 = 17000</p><p><b> 手動啟動 = 1 </b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫13 = 1 THEN </p
108、><p> IF 倉庫13存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 = 24000</p><p> X偏移量 = 25700 </p><p> 手動啟動 = 1 </p><p><b> ENDIF</b></p><p&
109、gt;<b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫14 = 1 AND ( 物架2 OR 物架3 ) THEN </p><p> IF 倉庫14存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 = 24000</p><p> X偏移量 = 34400 <
110、/p><p><b> 手動啟動 = 1 </b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫15 = 1 AND 物架3 THEN </p><p> IF 倉庫15存
111、儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 = 24000</p><p> X偏移量 = 43100 </p><p> 手動啟動 = 1 </p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b
112、></p><p> IF 倉庫16 = 1 AND ( 物架2 OR 物架3 ) THEN </p><p> IF 倉庫16存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 = 32400</p><p> X偏移量 = 8300 </p><p><b>
113、 手動啟動 = 1</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫17 = 1 AND ( 物架2 OR 物架3 ) THEN </p><p> IF 倉庫17存儲個數(shù) < 3 AND 有
114、物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 = 32400</p><p> X偏移量 = 17000 </p><p><b> 手動啟動 = 1</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF<
115、/b></p><p> IF 倉庫18 = 1 AND ( 物架2 OR 物架3 ) THEN </p><p> IF 倉庫18存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 = 32400</p><p> X偏移量 = 25700 </p><p><b
116、> 手動啟動 = 1</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫19 = 1 AND ( 物架2 OR 物架3 ) THEN </p><p> IF 倉庫19存儲個數(shù) < 3 A
117、ND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 = 32400</p><p> X偏移量 = 34400 </p><p><b> 手動啟動 = 1</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDI
118、F</b></p><p> IF 倉庫20 = 1 AND 物架3 THEN </p><p> IF 倉庫20存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 = 32400</p><p> X偏移量 = 43100 </p><p><b> 手
119、動啟動 = 1</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫21 = 1 AND 物架3 THEN </p><p> IF 倉庫21存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN <
120、/p><p> Y偏移量 = 40800</p><p> X偏移量 = 8300</p><p><b> 手動啟動 = 1</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p>
121、<p> IF 倉庫22 = 1 AND 物架3 THEN </p><p> IF 倉庫22存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 = 40800</p><p> X偏移量 = 17000 </p><p><b> 手動啟動 = 1</b></
122、p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫23 = 1 AND 物架3 THEN </p><p> IF 倉庫23存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移
123、量 = 40800</p><p> X偏移量 = 25700</p><p><b> 手動啟動 = 1</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫24 =
124、 1 AND 物架3 THEN </p><p> IF 倉庫24存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 =40800</p><p> X偏移量 = 34400</p><p> 手動啟動 = 1 </p><p><b> ENDIF</b&
125、gt;</p><p><b> ENDIF</b></p><p> IF 倉庫25 = 1 AND 物架3 THEN </p><p> IF 倉庫25存儲個數(shù) < 3 AND 有物件標志 THEN </p><p> Y偏移量 = 40800</p><p> X偏移量 =
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