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文檔簡介
1、<p> 立體倉庫串行通信控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p> 摘要:堆垛機(jī)控制系統(tǒng)是自動化立體倉庫的核心部分 ,主要完成貨物的出入庫以及貨物位置的自動分配,系統(tǒng)中采用西門子PLC作為下位機(jī)控制其他設(shè)備,為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)以組態(tài)王6.5設(shè)計(jì)監(jiān)控及操作界面,以ACCESS設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集,并通過PPI協(xié)議實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)PLC的串行通信。在上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控程序及畫面的設(shè)計(jì),并完成畫面的運(yùn)行
2、。由于組態(tài)軟件對控制系統(tǒng)的集中管理,并且形成了很好的人機(jī)界面,大大提高了工作效率。 </p><p> 關(guān)鍵詞: 堆垛機(jī),PPI協(xié)議,串行通訊 </p><p> 中圖分類號:E965 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A </p><p><b> 0 引言 </b></p><p> 隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展,越來越多的生產(chǎn)設(shè)備配
3、備了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的接口,利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的處理能力對檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。串行通信因?yàn)槠湔Q生時(shí)間早,使用簡單方便,成本低廉,可以適應(yīng)大規(guī)模長距離傳輸?shù)榷喾N原因,在工業(yè)自動化領(lǐng)域一直得到廣泛的應(yīng)用,大量的設(shè)備采用串行通信方式進(jìn)行連接[1-4]。在此基礎(chǔ)上,也發(fā)展出了多種規(guī)格不同的串行通信標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p> 自動化立體倉庫主要由高層貨架、巷道堆垛機(jī)、出入庫系統(tǒng)等硬件設(shè)備以及計(jì)算機(jī)管理與控制系統(tǒng)等軟件設(shè)
4、備組成。自動化立體倉庫中最重要設(shè)備是巷道堆垛機(jī),巷道堆垛機(jī)是實(shí)現(xiàn)整個(gè)倉庫系統(tǒng)“自動”功能的關(guān)鍵設(shè)備。巷道堆垛機(jī)自動控制系統(tǒng)由通訊接口、傳感檢測系統(tǒng)、速度、位置控制系統(tǒng)、控制軟件等組成。速度、位置檢測控制系統(tǒng)是堆垛機(jī)自動控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分,其中的傳感檢測系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)編碼器或激光測距儀等。而速度、位置控制采用變頻器調(diào)速控制。各機(jī)構(gòu)采用了閉環(huán)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對堆垛機(jī)的高速、高精度定位控制。 </p><p> 本文中
5、SIEMENS S7-200系列PLC(CPU226)的 RS-485串行接口與上位機(jī)的RS-232串行接口之間采用西門子公司的PC/PPI電纜連接,組成小型的集散控制系統(tǒng)。SIEMENS S7-200PLC的編程通訊接口,內(nèi)部固化的通訊協(xié)議為PPI協(xié)議,如果上位機(jī)遵循PPI協(xié)議來讀寫PLC,就可以省略編寫PLC的通訊代碼[5-7]。 </p><p> 本文的主要工作就是使用PPI協(xié)議完成上位機(jī)與下位機(jī)的通訊
6、。在此基礎(chǔ)上編寫相應(yīng)的監(jiān)控程序,對立體倉庫的貨物存取進(jìn)行現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控;編寫動態(tài)監(jiān)控畫面。 </p><p><b> 1 總體方案 </b></p><p> 1.1 總體功能的介紹 </p><p> 堆垛機(jī)控制系統(tǒng)有手動及自動兩種工作模式。手動模式一般用于檢修和一些特殊場合,在控制柜中完成,自動模式則是無須人工的作業(yè)。上位機(jī)的COM
7、1口通過PPI電纜直接與PLC相連。下位機(jī)PLC檢測堆垛機(jī)的當(dāng)前位置,將檢測到的當(dāng)前排、當(dāng)前層、當(dāng)前列的參數(shù)發(fā)送給上位機(jī)。上位機(jī)決定是取貨還是存貨后,向下位機(jī)發(fā)出取貨目的位置或存貨目的位置對應(yīng)的目的排、目的層、目的列。PLC控制1#變頻器和2#變頻器,使行走電機(jī)、升降電機(jī)和伸叉電機(jī)動作,堆垛機(jī)按照路程最優(yōu)化的原則到達(dá)目的位置,完成貨物的存取。 </p><p> 1.2 PPI的介紹與設(shè)置 </p>
8、<p><b> 網(wǎng)絡(luò)的連接 </b></p><p> PPI網(wǎng)絡(luò)通信的連接非常簡單,只要用一根PPI電纜將PLC設(shè)備的RS-485端口與上位機(jī)的RS-232端口直接連接即可。 </p><p> ?。?)站地址及存儲區(qū)的安排 </p><p> 按照網(wǎng)絡(luò)讀及網(wǎng)絡(luò)寫指令的要求,根據(jù)主站及從站的不同需要在各站中指定足夠數(shù)量的
9、存儲單元,并明確它們的用途,如發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)、接收數(shù)據(jù)區(qū)或其他數(shù)據(jù)區(qū)[8]。 </p><p> 為網(wǎng)絡(luò)中所有通信設(shè)備指定唯一的站地址,S7-200支持的網(wǎng)絡(luò)地址從0~126。對于有兩個(gè)通訊口的S7-200,每一個(gè)通訊口都要安排一個(gè)站地址。 </p><p> 2 監(jiān)控程序與運(yùn)行 </p><p> 堆垛機(jī)控制系統(tǒng)通過上位機(jī)監(jiān)控程序?qū)ο挛坏默F(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行動態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控
10、,上位機(jī),下位機(jī)發(fā)出指令,使下位機(jī)來控制堆垛機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行入貨、出貨或在高層貨架上自動進(jìn)行貨物調(diào)配。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要由組態(tài)王和ACCESS數(shù)據(jù)庫兩大部分組成。組態(tài)王數(shù)據(jù)庫技術(shù)的關(guān)鍵是:首先利用ACCESS構(gòu)建一動態(tài)數(shù)據(jù)庫,然后在系統(tǒng)ODBC數(shù)據(jù)源中連接該數(shù)據(jù)庫。創(chuàng)建記錄體,記錄體用來連接數(shù)據(jù)庫表格的列和組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典中的變量。通過組態(tài)王SQL訪問管理器建立與該數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系,在組態(tài)王中的適當(dāng)位置調(diào)用SQL函數(shù)實(shí)現(xiàn)各種操作。這些函數(shù)用來創(chuàng)建表
11、格,插入、刪除記錄,編輯已有的表格,清空、刪除表格,查詢記錄等操作。 </p><p> 2.1 ACCESS數(shù)據(jù)庫表格的設(shè)計(jì) </p><p> 在“開始”菜單中打開Microsoft Access,點(diǎn)擊新建數(shù)據(jù)庫后,選擇“空數(shù)據(jù)庫”。點(diǎn)擊確定,保存數(shù)據(jù)庫名為cc.mdb,進(jìn)入數(shù)據(jù)庫。在“cc.mdb數(shù)據(jù)庫中”雙擊“使用設(shè)計(jì)器創(chuàng)建表”進(jìn)入表格設(shè)計(jì)。給表格設(shè)計(jì)出2個(gè)字段,表名稱設(shè)定為“
12、作業(yè)表1”。 </p><p> 2.2 監(jiān)控程序的設(shè)計(jì) </p><p> “主畫面”中其他各按扭在彈起時(shí)的命令語言如下: </p><p> Ctrl0001.FetchData(); </p><p> Ctrl0001.RefreshData(); </p><p> Ctrl0001.FetchEn
13、d(); </p><p> SQLSelect( DeviceID, "取貨", "z1", "", "" ); </p><p> 第一條記錄:SQLFirst( DeviceID ); </p><p> 最后一條記錄:SQLLast( DeviceID ); </p&
14、gt;<p> 上一條記錄:SQLPrev( DeviceID ); </p><p> 下一條記錄:SQLNext( DeviceID ); </p><p> 運(yùn)行:\\本站點(diǎn)\目的取排=\\本站點(diǎn)\取排; </p><p> \\本站點(diǎn)\目的取層=\\本站點(diǎn)\取層; </p><p> \\本站點(diǎn)\目的取列=0;
15、 </p><p> \\本站點(diǎn)\目的放排=11; </p><p> \\本站點(diǎn)\目的放層=1; </p><p> \\本站點(diǎn)\目的放列=1; </p><p> \\本站點(diǎn)\啟動小車=0; </p><p> \\本站點(diǎn)\啟動小車=1; </p><p> 通過以上上位機(jī)監(jiān)控程
16、序的設(shè)計(jì),堆垛機(jī)可以自動地將貨物按照需求從取貨位置調(diào)度到放貨位置,也可實(shí)現(xiàn)從貨架上取貨放到出貨臺或從入貨臺接收貨物放到貨架上。 </p><p><b> 3 畫面運(yùn)行 </b></p><p> 點(diǎn)擊主畫面上的取貨記錄,存貨記錄按鈕可將本次的貨物調(diào)配信息記錄在對應(yīng)的取、放貨表格中。假設(shè)目的取貨排為5,目的取貨層為2,則當(dāng)堆垛機(jī)運(yùn)行到目的取貨位置的監(jiān)控畫面。堆垛機(jī)
17、在貨架對應(yīng)位置(5,2)上取得貨物后,自動將貨物送至出貨臺位置,出貨臺位置為(11,1)。 </p><p> 對于“入貨”的調(diào)試過程與“出貨”基本類似,這里就不再贅述。通過調(diào)試驗(yàn)證堆垛機(jī)控制系統(tǒng)可以完全正常工作。 </p><p><b> 4 小結(jié) </b></p><p> 堆垛機(jī)控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)貨物的自動出入庫及自動分配貨物位置,
18、通過上位機(jī)對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,采集現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并做記錄,提高了系統(tǒng)的可操作性、實(shí)用性和工業(yè)自動化程度。 </p><p><b> 參考文獻(xiàn): </b></p><p> [1] 趙炯,熊肖磊. 自動化控制系統(tǒng)中通信協(xié)議設(shè)計(jì)研究[J].計(jì)算機(jī)工程,2002,28(8) </p><p> [2] 廖常初.PLC應(yīng)用技術(shù)問答[M].機(jī)械
19、工業(yè)出版社,2006 </p><p> [3] 范逸之,廖錦棋.自動化系統(tǒng)監(jiān)控[M].清華大學(xué)出版社,2006 </p><p> [4] 彭魏臻,麻紅昭等.PPI協(xié)議分析[J].化工自動化及儀表,2006,33(4) </p><p> [5] 謝瑞和.串行技術(shù)大全[M].北京:清華大學(xué)出版社,2003 </p><p> [6]
20、 Jan Axelson.串行端口大全[M].北京,中國電力出版社,2001 </p><p> [7] 王霄,段智敏. 自動化立體倉庫設(shè)計(jì)[J].沈陽工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2004,23(2) </p><p> [8] 趙衍棟,王桂枝.PLC與工控機(jī)串口通訊應(yīng)用研究[J].北京廣播學(xué)院學(xué)報(bào),2005(6):19- 21 </p><p> 作者簡介:朱帥(1985
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