plc实现自动化立体仓库课题研究

目 录第1章 绪论1.1 课题研究意义自动化立体仓库是一种新型仓库，也是一种处于发展中的技术。国外自动化立体仓库经过几十年的发展与完善，显示出了它的许多优点。然而，由于国内外的资源状况、经济体制、管理水平都各不相同，自动化立体仓库在国外显示的许多优点，并不一定就能在国内也表现出优势。所以，我国在采用自动化立体仓库这项技术时，一定要从实际出发，考虑我国近期的情况，特别要立足于本单位的实际情况。立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。50年代初，美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50年代末60年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科。60年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。到目前为止立体仓库已经功能强大并且应用十分广泛。我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚，1963年研制成第一台桥式堆垛起重机（机械部北京起重运输机械研究所），1973年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库（高15米，机械部起重所负责），该库1980年投入运行。到2003年为止，我国自动化立体仓库数量已超过200座。立体仓库由于具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，越来越受到企业的重视。我国自动化仓库已经有三十余年的历史，可以相信，随着国民经济的发展，经济体制的日趋完善，生产水平的大大提高，自动化立体仓库将得到更好地应用与发展。 实践已充分证明，使用自动化立体仓库，可带动企业其他部门人员素质的提高，还会产生很大的社会效益和经济效益，如提高装卸速度等。1.2 课题分析与研究计划关于立体仓库模型触摸屏监控系统设计重点和难点大体分以下三点：（1）上位机控制关于触摸屏的程序设计包括：人机界面的美观，操作的简单、可靠性等的设计。（2）PLC程序的控制设计主要关于脉冲输出PLS指令的应用。脉冲输出（PLS）指令被用于控制在高速输入（Q0.0和Q0.1）中提供的脉冲串输出（PTO）和脉宽调制（PWM）功能。PTO提供方波（50%占空比）输出，配备周期和脉冲数用户控制功能。PWM提供连续性变量占空比输出，配备周期和脉宽用户控制功能。脉冲输出范围 Q0.0至Q0.1。（3）步进电动机伺服驱动控制的应用。自动化立体仓库不是单一设备堆积而成的仓库，它是一个仓库系统。有了自动化立体仓库，必然少不了自动化仓库管理系统，只有使用强大的仓库管理系统才能使得仓库管理和业务流程上一个台阶，才能将先进的硬件设备发挥作用和产生效益，针对这一仓库管理系统的设计我选择了PLC和触摸屏的结合进行实现，选择PLC是因为它的稳定性比单纯的使用单片机要稳定的多，所能实现的功能也强大的多。应用触摸屏对PLC进行监测和控制是因为这样可以省去PC机的使用和与现实工业中对各中控制广泛应用触摸屏的一种发展趋势，用触摸屏实现了比PC机运行的更加稳定和操作的简单化，方便操作人员的学习使用，使操作人员更加快速的上手和准确的使用。在实现立体仓库货物自动堆垛功能，堆垛机是一个重要组件，稳定可靠的堆垛机在货物堆放流程中可以代替繁重的人力搬运，以及已损坏物品的忧虑。堆垛机的控制系统通常采用PLC为主的控制方式，由于堆垛机的操作位置是随着货物的堆放位置变化而变化的，其通讯控制是移动变化中进行的，对位置的移动精度有较高的要求因此用两个步进电动机来确定所要寻找物料的仓位，这样可以对物料进行的精确存取，至于取物和送物的精度要求就不是很高，对于此采用直流电机实现此功能，节约了成本。操作面板功能键高度集成，采用人机对话友好界面，操作步骤、作业状况清晰易懂，即使是初次使用也毫无困难。既可手自动切换，实现高效运行；又可点动操作，以便于检修。根据需要和运行的状态，系统有以下操作方法及特点：手动操作；自动操作；点动操作；设计模块化；维修极为方便、快捷。立体仓库模型触摸屏监控系统设计的框架思想如图1.1所示实现触摸屏与PLC结合对立体仓库模型的控制和监测及信息管理功能，尽可能的仿真出实际环境中立体仓库的功能及应用。图1.1 系统设计框架1.3 社会经济效益分析（1）高层货架存储，由于使用高层货架存储货物，存储区可以大幅度地向高空发展，充分利用仓库地面和空间，因此节省了库存占地面积，提高了空间利用率。目前世界上最高的立体仓库已达50M。立体仓库单位面积的存储量是普通仓库的510倍。采用高层货架储存可以防止货物的自然老化、变质、生锈或发霉。立体仓库也便于防止货物的丢失及损坏，对于防火防潮等大有好处。集装箱化的存储也有利于防止货物搬运过程中的破损。（2）自动存取，使用机械和自动化设备，运行和处理速度快，提高了劳动生产率，降低操作人员的劳动强度。同时，能方便地纳入企业的物流系统，使企业物流更趋合理化。（3）计算机控制，计算机控制能够始终准确无误地对各种信息进行存储和管理，能减少货物处理和信息处理过程中的差错，而人工管理做不到这一点。同时借助于计算机管理还能有效地利用仓库储存能力，便于清点和盘库，合理减少库存，加快资金周转，节约流动资金，从而提高仓库的管理水平。如某汽车厂的仓库，在采用自动化仓库后，库存物资金额比过去降低了50%，节约资金数百万元。自动化立体仓库的信息系统可以与企业生产信息系统联网，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，提高了操作人员素质和管理人员的水平。 第2章 立体仓库模型硬件构造2.1 模型控制需求及硬件清单系统采用滚珠丝杠、滑杠和普通丝杠作为主要传动机构，电机采用步进电机和直流电机，其关键部分是堆垛机，它由水平移动、垂直移动及伸叉机构三部分组成，其水平和垂直移动分别用两台步进电机驱动滚珠丝杠来完成，伸叉机构由一台直流电机来控制。它分为上下两层，上层为货台，可前后伸缩，低层装有丝杠等传动机构。当堆垛机平台移动到货架的指定位置时，伸叉电机驱动货台向前伸出可将货物取出或送入，当取到货物或货已送入，则铲叉向后缩回。硬件清单如下表2.1所示表2.1 硬件清单机械部件一个有13个方格组成的货架、滚珠丝杠两根、滑杠六根、普通丝杠一根、货叉一个、支架台一个、I/O面板两块、货物托架四块电气部件一个继电器输出PLC和EM235扩展模块、一个220V交流转5V和24V直流的电源盒、步进电机及驱动模块两对、直流电机一个、双相24V继电器两个、行程开关15个2.2 主要模块工作原理图如图2.1所示为整个立体仓库硬件控制的连接图，控制器为可编程序控制器PLC，通过PLC给驱动器的信号来控制步进电机的运行实现立体仓库叉车的定位。图2.1 硬件控制原理图2.3 驱动模块（1）电气规格见表2.2表2.2 电气规格说明最小值典型值最大值单位供电电压182440V均值输出电流0.2111.50A逻辑输入电流61530mA步进脉冲响应频率100kHz脉冲低电平时间51s（2）表2.3为电流设定，其中SW1,SW2,SW3为驱动模块上用来设定电流值的三个开关。表2.3 电流设定电流值SW1SW2SW3 0.21AOFFONON0.42AONOFFON0.63AOFFOFFON0.84AONONOFF1.05A0FFONOFF1.26AONOFFOFF1.50AOFFOFFOFF（3）细分设定见表2.4表2.4 细分设定细分倍数步数/圈（1.8整步）SW4SW5SW61200ONONON2400OFFONON4800ONOFFON81600OFFOFFON163200ONONOFF326400OFFONOFF6412800OFFONOFF由外部确定动态改细分/禁止工作OFFOFFOFF（4）信号接线描述见表2.5表2.5 信号接线信 号功 能PUL脉冲信号：上升沿有效，每当脉冲由低变高时电机走一步DIR方向信号：用于改变电机转向，TTL平驱动OPTO光耦驱动电源ENA使能信号：禁止或允许驱动器工作，低电平禁止GND直流电源地+V直流电源正极，典型值+24VA+电机A相A-电机A相B+电机B相B-电机B相（5）PLC控制器与步进电机驱动器工作原理如图2.2所示：图2.2 步进电机驱动器工作原理图2.4 步进电机采用二相八拍混合式步进电机，主要特点：体积小，具有较高的起动和运行频率，有定位转矩等优点。本模型中采用串联型接法，其电气图如下图2.3所示：图2.3 步进电机电气图第3章 PLC程序设计3.1 PLC社会发展随着人类进步、社会发展、科学技术的应用，工业产品的品种就要不断更新换代，从而要求产品的生产线级附属的控制系统不断地修改甚至更换。在20世纪60年代，生产线的控制主要采用继电器控制。修改一条生产线，要更换许多硬件设备，进行复杂的接线，既浪费了许多硬件又大大拖延了施工周期，增加了产品的成本。于是人们寻找研制一种新型的通用控制设备，逐渐就产生了可编程控制器。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械动作过程。可编程控制器及其相关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则设计。可编程控制器的出现，立即引起了各国的注意。日本于1971年引进可编程控制器技术；德国于1973年引进可编程控制器技术。中国于1973年开始研制可编程控制器，1977年应用到生产线上。3.2 PLC的应用领域及特点PLC的应用非常广泛，例如：电梯控制、防盗系统的控制、交通分流信号灯控制、楼宇供水自动控制、消防系统自动控制、供电系统自动控制、喷水池自动控制及各种生产流水线的自动控制等。按PLC编程功能来分可分为4大类：开关量顺序控制；模拟量控制；运动控制；通信功能。PLC的应用大大的提高了控制系统的稳定性、适用性、并且降低了系统成本其主要在于它具有的特点：学习PLC编程容易；控制系统简单，更改容易，施工周期短；系统维护容易。3.3 设计思想及流程图PLC在立体仓库系统中起到了主要的控制作用，通过对PLC的编程设计使立体仓库的自动化更加完善和强大，操作起来更加的方便稳定，根据实际情况对立体仓库应该具有的基本功能进行实现，从时间、经济、可操作性进行分析设计，实现了自动和手动及故障检修功能。自动功能方便快捷的对货物进行存储，具体工作流程：货物放到中转仓等待人员操作，如果在一定时间内无任何操作则自动存储货物到最小号的空仓位，在等待的过程中，操作人员可以根据自身意愿指定存取的仓位。手动功能更加快速的实现了货物在仓位之间的调整，大大缩短了操作时间。故障检修功能完全的实现了点动功能，方便了操作人员对设备的检修和维护。具体的程序流程图如图3.1所示图3.1 程序流程图3.4 PLS指令 3.4.1 PLS指令定义脉冲输出（PLS）（见图3.2）指令被用于控制在高速输入（Q0.0和Q0.1）中提供的脉冲串输出（PTO）和脉宽调制（PWM）功能。PTO提供方波（50%占空比）输出，配备周期和脉冲数用户控制功能。PWM提供连续性变量占空比输出，配备周期和脉宽用户控制功能。脉冲输出范围Q0.0至Q0.1特殊内存PTO / PWM高速输出寄存器图3.2 PLS指令3.4.2 识别S7-200高速输出指令S7-200有两台PTO/PWM发生器，建立高速脉冲串或脉宽调节信号信号波形。一台发生器指定给数字输出点Q0.0，另一台发生器指定给数字输出点Q0.1。一个指定的特殊内存（SM）位置为每台发生器存储以下数据：一个控制字节（8位值）、一个脉冲计数值（一个不带符号的32位值）和一个周期和脉宽值（一个不带符号的16位值）。PTO/PWM发生器和过程映像寄存器共用Q0.0和Q0.1。PTO或PWM功能在Q0.0或Q0.1位置使用时，PTO/PWM发生器控制输出，并禁止输出点的正常使用。输出信号波形不受过程映像寄存器状态、点强迫数值、执行立即输出指令的影响。PTO/PWM发生器非现用时，输出控制转交给过程映像寄存器。过程映像寄存器决定输出信号波形的初始和最终状态，使信号波形在高位或低位开始和结束。注释：（1）在启用PTO或PWM操作之前，将用于Q0.0和Q0.1的过程映像寄存器设为0。（2）所有的控制位、周期、脉宽和脉冲计数值的默认值均为0。（3）PTO/PWM输出必须至少有10%的额定负载，才能完成从关闭至打开以及从打开至关闭的顺利转换。脉冲串（PTO）功能提供方波（50%占空比）输出或指定的脉冲数和指定的周期。脉宽调制（PWM）功能提供带变量占空比的固定周期输出。每台PTO/PWM发生器有一个控制字节（8位），一个周期值和脉宽值（不带符号的16位值）和一个脉冲计值（不带符号的32位值）。这些值全部存储在特殊内存（SM）区域的指定位置。一旦设置这些特殊内存位的位置，选择所需的操作后，执行脉冲输出指令（PLS）即启动操作。该指令使S7-200读取SM位置，并为PTO/PWM发生器编程。通过修改SM区域中（包括控制字节）要求的位置，您可以更改PTO或PWM的信号波形特征，然后执行PLS指令。您可以在任意时间向控制字节（SM67.7或SM77.7）的PTO/PWM启用位写入零，禁用PTO或PWM信号波形的生成，然后执行PLS指令。注释：所有控制位、周期、脉宽和脉冲计值的默认值均为零。注释：PTO/PWM输出必须至少有10%的额定负载，才能完成从关闭至打开以及从打开至关闭的顺利转换。3.4.3 PTO操作PTO为指定的脉冲数和指定的周期提供方波（50%占空比）输出。PTO可提供单脉冲串或多脉冲串（使用脉冲轮廓）。指定脉冲数和周期（以微秒或毫秒递增）。图3.3 脉冲串周期范围从10微秒至65,535微秒或从2毫秒至65,535毫秒。脉冲计数范围从1至4,294,967,295次脉冲。周期指定基数为微秒或毫秒（例如75毫秒），否则会引起占空比的失真。脉冲计数和周期限制如表3.1表3.1 脉冲计数和周期限制脉冲计数周期反应周期 2个时间单位周期的默认值为2个时间单位脉冲计数 = 0脉冲计数的默认值为1次脉冲状态字节（SM66.7或SM76.7）中的PTO空闲位表示编程脉冲串已完成。另外，也可在脉冲串完成时激活中断例行程序。如果您使用多段操作，则在轮廓表完成时立即激活中断例行程序。请参阅以下多段管线连接。PTO功能允许脉冲串链接或管线作业。现用脉冲串完成时，新的脉冲串输出立即开始。这样就保证了随后的输出脉冲串的连续性。该管线作业可以两种方式中的一种完成：单段管线作业或多段管线作业。3.4.4 单段管线作业在单段管线作业中，您负责更新下一个脉冲串的SM位置。初始PTO段一旦开始，您必须按照对第二个信号波形的要求立即修改SM位置，并再次执行PLS指令。第二个脉冲串特征被保留在管线中，直至第一个脉冲串完成。管线中每次只能存储一个条目。第一个脉冲串一旦完成，第二个信号波形输出即开始，管线可用于新的脉冲串规格。您可以重复此一步骤，设置下一个脉冲串的特征。可在脉冲串之间平稳转换，下列情况除外：（1）如果执行改动（2）如果现用脉冲串在执行PLS指令捕获到新脉冲串设置之前完成如果您在管线已满时尝试载入，状态寄存器（SM66.6或SM76.6）中的PTO溢出位被设置。进入RUN（运行）模式时，该位被初始化为0。如果您希望探测随后出现的溢出，则必须在探测到溢出之后以手动方式清除该位。3.4.5 多段管线作业在多段管线作业中，S7-200从V内存中的轮廓表自动读取每个脉冲串段的特征。该模式中的SM位置是轮廓表的控制字节、状态字节和起始V内存偏移量（SMW 168或SMW178）。可以为微秒或毫秒，但该选项适用于轮廓表中的所有周期值，但在轮廓运行时不得变更。然后可由执行PLS指令开始多段操作。每段输入的长度均为8个字节，由一个16位周期值、一个16位周期值和一个32位脉冲计值组成。下表说明轮廓表的格式。多段PTO操作的另一个特征是能够通过指定每个脉冲的数量自动增加或减少周期。在周期域编程正值会增加周期，在周期域编程负值会减少周期。若值为零，则周期不变。如果您指定的周期数值在一定数量的脉冲后导致非法周期，则会出现数学溢出条件。PTO功能被终止，输出转换成映象寄存器控制。此外，状态字节（SM66.4或SM76.4）中的计算错误位被设为1。如果以手动方式异常中止正在运行的PTO轮廓，状态字节（SM66.5或SM76.5）中的用户异常中止位则被设为1。运行PTO轮廓时，SMB166（或SMB176）中提供当前现用段数。1. 多段PTO操作的轮廓表格式表3.2 多段PTO操作轮廓距离轮廓表起始位置的字节偏移量轮廓段数目表格条目说明0段数（1至255）；数值0生成非严重错误，生成无PTO输出1#1初始周期（2至65535个单位）3每次脉冲的周期（带符号的值）（-32768至32767个单位）5脉冲计数（1至）9#2初始周期（2至65535个单位时间基准）11每个脉冲的周期（带符号的数值）（-32768至32767个单位时间基准）13脉冲计数（1至）:#3:2.计算轮廓表数值PTO/PWM发生器的多段管线作业功能在许多应用程序中都很有用，特别是步进电机控制中。例如，可以通过简单加速、运行和减速顺序或更复杂的顺序使用配备脉冲轮廓的PTO，控制步进电机，方法是定义一个最多包含255个段的脉冲轮廓，每个段与一个加速、运行或减速操作相对应。下图显示生成加速步进电机（#1段）、按恒速操作电机（#2段）、随后减低电机速度（#3段）的输出信号波形所要求的轮廓表数值样本。3.简单步进电机应用程序的频率与时序图举例如图3.4所示图3.4 步进电机应用程序的频率和时序图在本例中：起始和终止脉冲频率为2 kHz，最大脉冲频率为10 kHz ，要求4000次脉冲才能达到所需的电机转动次数。因为用阶段（周期）表示轮廓表值，而不使用频率，需要将给定频率数值转换成周期数值。因此，起始（最初）和终止（结束）周期为500 ms，与最大频率对应的周期为100 ms。在输出轮廓的加速部分，应在约400次脉冲时达到最大脉冲频率。轮廓减速部分应在约400次脉冲时完成。以下公式3.1确定PTO/PWM发生器用于调节某一特定段每次脉冲周期的周期值。段的周期 =该段的结束周期 =该段的初始周期 =该段的脉冲数利用该公式，计算出的加速部分（或#1段）的周期为-2。与此相似，减速部分（或#3段）的周期为1。因为#2段是输出信号波形的恒速部分，该段的周期为零。假定轮廓表位于从V500开始的V内存中，以下显示用于生成所需信号波形的表值。可以在程序中包括指令，将这些数值载入V内存，或者在数据块中定义轮廓数值。4.轮廓表数值举例如表3.3表3.3 轮廓表V内存地址数值说明段数VB5003总段数VW501500初始周期#1VW503-2初始周期VD505200脉冲数VW509100初始周期#2VW5110周期VD5133400脉冲数VW517100初始周期#3VW5191周期VD521400脉冲数利用程序中的指令可将这些表值置于V内存中。另一种方法是定义数据块中的轮廓值。为了确定信号波形段之间的转换是否可接受，您需要确定段中最后一次脉冲的周期。除非值是0，您必须计算段最后一次脉冲的周期，因为该数值未在轮廓中指定。使用以下公式计算最后一次脉冲的周期：上例是简化的情况，用于介绍目的，实际应用程序可能要求更复杂的信号波形轮廓。请记住：（1）周期只能指定为整数微秒或毫秒（2）可对每次脉冲执行周期修改这两个项目产生的效果是计算某个特定段的周期数值可能要求一个循环方案。计算某个特定段的结束周期或脉冲数目时可能要求一定的灵活性。特定轮廓段期限对确定正确的轮廓表值程序有用。可利用以下公式3.2计算完成特定轮廓段的时间长度： 段时间长度= =该段的结束周期=该段的初始周期=该段的脉冲数3.4.6 PTO/PWM控制寄存器PLS指令读取存储在指定的SM内存位置的数据，并以此为PTO/PWM发生器编程。SMB67控制PTO 0或PWM 0，SMB77控制PTO 1或PWM 1。PTO/ PWM控制寄存器表描述用于控制PTO/PWM操作的寄存器。您可以将下表用作快速参考，帮助确定放置在PTO/PWM控制寄存器中用于激活所需操作的数值。您可以改变PTO或PWM信号波形的特征，方法是修改SM区（包括控制字节）中的位置，然后执行PLS指令。可以在任何时间禁止PTO或PWM信号波形的生成，方法是向控制字节（SM67.7或SM77.7）的PTO/PWM启用位写入0，然后执行PLS指令。状态字节中的PTO空闲位（SM66.7或SM76.7）表示编程脉冲串已完成。此外，可在脉冲串完成时激活中断例行程序。如果您在使用多段操作，在轮廓表完成时激活中断例行程序。以下条件设置SM66.4（或SM76.4）和SM66.5（或SM76.5）：(1) 指定一个在数次脉冲后导致非法周期的周期数值生成一个数学溢出条件，该条件会终止PTO功能，并将计算错误位（SM66.4或SM76.4）设为1。输出回复为映像寄存器控制。 (2)以手动方式异常中止（禁用）正在执行的PTO轮廓会将用户异常中止位（SM66.5或SM76.5）设为1。(3)尝试在管线已满的情况下载入会将PTO溢出位（SM66.6或SM76.6）设为1。如果您希望检测随后的溢出，您必须在检测到溢出后以手动方式清除该位。转换至RUN（运行）模式可将该位初始化为0。注释：当您载入新脉冲计数（SMD72或SMD82）、脉宽（SMW70或SMW80）或周期（SMW68或SMW78）时，在执行PLS指令之前，还需要在控制寄存器中设置适当的更新位。对于多段脉冲串操作，在执行PLS指令之前，您还必须载入轮廓表的起始偏移量（SMW168或SMW178）和轮廓表数值。PTO/PWM控制寄存器见表3.4和表3.5表3.4 控制寄存器控制寄存器（十六进制值）启用选择模式PTO段操作PWM更新方法脉冲计数脉宽周期16#81是PTO单段1 us循环载入16#84是PTO单段1 us循环载入16#85是PTO单段1 us循环载入载入16#89是PTO单段1 ms循环载入16#8C是PTO单段1 ms循环载入16#8D是PTO单段1 ms循环载入载入16#A0是PTO多段1 us循环16#A8是PTO多段1 ms循环16#D1是PWM同步1 us循环载入16#D2是PWM同步1 us循环载入16#D3是PWM同步1 us循环载入载入16#D9是PWM同步1 ms循环载入16#DA是PWM同步1 ms循环载入16#DB是PWM同步1 ms循环载入载入表3.5特殊寄存器Q0.0Q0.1状态位/控制位/其他PTO/PWM寄存器SM66.4SM76.4PTO轮廓由于计算错误异常中止 0 = 无错;1 = 异常中止SM66.5SM76.5PTO轮廓由于用户命令异常中止0 = 无错;1 = 异常中止SM66.6SM76.6PTO管线溢出下溢0 = 无溢出； 1 = 溢出下溢SM66.7SM76.7PTO空闲 0 = 进行中;1 = PTO空闲SM67.0SM77.0PTO/PWM更新周期值 0 = 无更新；1 = 更新周期SM67.1SM77.1PWM更新脉宽时间值 0 = 无更新；1 = 更新脉宽SM67.2SM77.2PTO更新脉冲计值0 = 无更新；1 = 更新脉冲计数SM67.3SM77.3PTO/PWM选择0 = 1 祍/tick；1 = 1ms/tickSM67.4SM77.4PWM更新方法 0 = 异步更新； 1 = 同步更新SM67.5SM77.5PTO操作： 0 = 单段操作； 1 = 多段操作SM67.6SM77.6PTO/PWM模式选择 0 = 选择PTO 1 = 选择PWMSM67.7SM77.7PTO/PWM启用 0 = 禁用PTO/PWM； 1 = 启用PTO/PWMSMW68SMW78PTO/PWM周期值（范围：2至 65535）SMW70SMW80PWM脉宽值（范围：0至65535）SMD72SMD82PTO脉冲计值（范围：1至）SMB166SMB176进行中的段数（仅用于多段PTO操作）SMW168SMW178轮廓表起始位置，用距离V0的字节偏移量表示（仅用于多段PTO操作）SMB170SMB180线性轮廓状态字节SMB171SMB181线性轮廓结果寄存器SMB172SMB182手动模式频率寄存器1.PTO/PWM初始化和操作顺序以下是初始化和操作顺序说明，能够帮助您更好地识别PTO和PWM功能操作。在整个顺序说明过程中一直使用脉冲输出Q0.0。初始化说明假定S7-200刚刚置入RUN（运行）模式，因此首次扫描内存位为真实。如果不是如此或者如果必须对PTO/PWM功能重新初始化，您可以利用除首次扫描内存位之外的一个条件调用初始化例行程序。2.PTO初始化单段操作从主程序建立初始化子程序调用后，用以下步骤建立控制逻辑，用于在初始化子程序中配置脉冲输出Q0.0：(1)通过将以下一个值载入SMB67: 16#85（选择微秒增加）或16#8D（选择毫秒增加）的方法配置控制字节。(2)两个值均可启用PTO/PWM功能、选择PWM操作、设置更新脉宽和周期值、以及选择（微秒或毫秒）。在SMW68中载入一个周期的字尺寸值。(3)在SMD72中载入脉冲计数的双字尺寸值。(4)（选项）如果您希望在脉冲串输出完成后立即执行相关功能，您可以将脉冲串完成事件（中断类别19）附加于中断子程序，为中断编程，使用ATCH指令并执行全局中断启用指令ENI。(5)执行PLS指令，使S7-200为PTO/PWM发生器编程。(6)退出子程序。3.改变PTO周期单段操作对于单段PTO操作，您可以使用中断例行程序或子程序改变周期。欲使用单段PTO操作更改中断例行程序或子程序中的PTO周期，请遵循下列步骤：(1)设置控制字节（启用PTO/PWM功能、选择PTO操作、选择、设置更新周期值），方法是在SMB67: 16#81（用于微秒）或16#89（用于毫秒）中载入下列一个值。(2)在SMW68中，载入新周期的一个字尺寸值。(3)执行PLS指令，使S7-200为PTO/PWM发生器编程。更新脉冲计数信号波形输出开始之前，CPU必须完成所有进行中的PTO。(4)退出中断例行程序或子程序。4.改变PTO脉冲计数单段操作对于单段PTO操作，您可以使用中断例行程序或子程序改变脉冲计数。欲使用单段PTO操作在中断例行程序或子程序中改变PTO脉冲计数，请遵循下列步骤：(1)设置控制字节（启用PTO/PWM功能、选择PTO操作、选择、设置更新周期值），方法是在SMB67: 16#84（用于微秒）或16#8C（用于毫秒）中载入以下两个值之一。(2)在SMD72中，载入新脉冲计数的一个双字尺寸值。(3)执行PLS指令（以便S7-200为PTO/PWM发生器编程）。开始用更新脉冲计数生成信号波形之前，S7-200完成所有进行中的PTO。(4)退出中断例行程序或子程序。5.改变PTO周期和脉冲计数单段操作对于单段PTO操作，您可以使用中断例行程序或子程序改变周期和脉冲计数。欲使用单段PTO操作更改中断例行程序或子程序中的PTO周期和脉冲计数，请遵循下列步骤：(1)设置控制字节（启用PTO/PWM功能、选择PTO操作、选择、设置更新周期和脉冲计数值），方法是在SMB67: 16#85（用于微秒）或16#8D（用于毫秒）中载入以下两个值之一。(2)在SMW68中，载入新周期的一个字尺寸值。(3)在SMC72中，载入新脉冲计数的一个双字尺寸值。(4)执行PLS指令，使S7-200为PTO/PWM发生器编程。用更新脉冲计数和脉冲时间信号波形输出开始之前，CPU必须完成所有进行中的PTO。(5)退出中断例行程序或子程序。6.PTO初始化多段操作通常，您用一个子程序为多段操作的脉冲输出配置和初始化PTO。您从主程序调用初始化子程序。使用首次扫描内存位（SM0.1）将PTO使用的输出初始化为0，并调用子程序，执行初始化操作。当您使用首次扫描位调用初始化子程序时，随后的扫描不再调用该子程序，这样会降低扫描时间执行。从主程序建立对初始化例行程序的调用后，使用以下步骤建立控制逻辑，用于在初始化子程序中配置脉冲输出Q0.0：使用首次扫描内存位（SM0.1）将输出初始化为0，并调用您所需的子程序，执行初始化操作。这样会降低扫描时间执行，并提供结构更严谨的程序。(1)通过将以下一个值载入SMB67: 16#A0（选择微秒增加）或16#A8（选择毫秒增加）的方法配置控制字节。两个数值均可启用PTO/PWM功能、选择PTO操作、选择多段操作、以及选择（微秒或毫秒）。(2)在SMW168中载入一个字尺寸值，用作轮廓表起始V内存偏移量。(3)使用V内存在轮廓表中设置段值。确保段数域（表的第一个字节）正确无误。(4)（选项）如果您希望在PTO轮廓完成后立即执行相关功能，您可以将脉冲串完成事件（中断类别19）附加在中断子程序中，为中断编程。使用ATCH执行全局中断启用指令ENI。(5)执行PLS指令，使S7-200为PTO/PWM发生器编程。(6)退出子程序。3.5 PLC编程3.5.1 连线表和地址说明表立体仓库模型各元件与PLC的I/O连接如表3.6所示表3.6 模型接线表输入部分输出部分I0.0回位限位Q0.0横轴脉冲I0.1到位限位Q0.1竖轴脉冲I0.2是否有物Q0.2横轴方向I0I0.3故障急停Q0.3竖轴方向I0I1.1左限位Q0.5叉车收回I1.3下限位Q0.6叉车前伸注：PLC主机输出的1L、2L、输入1M、2M、3M、4M分别与电源L+相连 输出的3L、4L、5L、6L、1M、2M与电源M相连I2.0I3.4接012号仓限位 立体仓库模型程序中地址说明如表3.7所示表3.7 地址说明表地址说明地址说明地址说明M0.0手动自动切换开关M0.1故障检修M0.2取指令M0.3送指令M0.4取y轴脉冲M0.5送y轴脉冲M0.6取指示灯M0.7送指示灯M1.0x轴脉冲子程序调用M1.1y轴脉冲子程序调用M1.2点动x轴向左M1.3点动y轴向下M1.4点动x轴向右M1.5点动y轴向上M1.6点动伸叉M1.7点动收叉M2.0vw60中第一列仓位M2.1vw60中第二列仓位M2.2vw60中第三列仓位M2.3vw60中第一行仓位M2.4vw60中第二行仓位M2.5vw60中第三行仓位M2.6vw60中第四行仓位M3.0vw50中第一列仓位M3.1vw50中第二列仓位M3.2vw50中第三列仓位M3.3vw50中第一行仓位M3.4vw50中第二行仓位M3.5vw50中第三行仓位M3.6vw50中第四行仓位M9.0仓库有物取允许M9.1仓库无物送允许M9.2手动伸叉标志M9.3手动收叉标志M9.4点动伸叉标志M9.5点动收叉标志M10.0初始回零M10.1自动时结束回零M10.2自动取操作标志M10.3自动送操作标志M10.4自动时取记忆M10.5自动时送记忆M10.65S后自动存标志S0.0手动S0.1自动VW50选中仓位寄存地址VW60叉车所在仓位寄存地址VW70自动仓位选择暂存T37手动取伸叉延时T38手动送伸叉延时T39自动取延时T40自动送延时T41自动等待时间C0自动时叉车伸收次数M4.0M8.6为脉冲方向控制标志；M11.0M12.4为触摸屏012号仓位地址3.5.2 PLC程序分析程序中实现各种功能和调用子程序的是主程序，主程序按照实现的功能分类又分为三个部分：手动、自动、点动。其中点动功能是在发生故障的情况下提供给技术人员对程序及设备进行检修维护时所要使用的功能，所以就其运行还可分为故障和无故障两大方面，在故障状态下可以随意的进行点动操作，只有在无故障的情况下才可以进行手动和自动操作，并可以自由的切换运行。这样使程序更加模块化，提高了程序复杂繁多时所带来的稳定性。各种功能的实现都是在满足条件时对子程序的调用完成的，如下图3.5程序是对子程序SBR_0进行的调用，其中这个子程序的调用是在满足S0.0置位的情况下才能运行到这个网络，满足所选的仓位和当前所在仓位不相同时就调用子程序进行叉车的定位运行。图3.5 调用定位子程序下图3.6程序也是在S0.0置位的情况下同时满足叉车不在初始位置、叉车到达目标仓位并且进行了取或送操作时调用子程序SBR_1。图3.6 叉车运行子程序以下程序是对步进电机发送脉冲最重要的程序，通过它实现了叉车的横向和纵向运动，只要是想要给步进电机发送命令运动就要满足下面的任何一条条件，下面的这两个网络就把故障和无故障的操作进行了分类，无故障情况下上电如果叉车不在初始位置则先运行到初始位置和实现手动/自动情况下的仓位定位功能，在有故障的情况则可以点动运行叉车。SBR_3的调用是X轴方向的运行，SBR_4的调用是Y轴方向的运行见图3.7。图3.7 脉冲发送调用程序下面的这两个网络则是针对上面那两个网络来控制对步进电机发送脉冲停止操作的，到达了指定的仓位后通过调用SBR_5和SBR_6来停止X轴和Y轴方向上的运动，同时对特殊寄存器SMB166和SMB176这两个存储脉冲发送的当前阶段进行清零见图3.8。图3.8 脉冲停止程序以上这些就是主程序所起到的关键作用。实现定位功能最重要的程序是子程序SBR_0，其程序主要思想是通过对所选仓位所在的行和列进行交叉计算得到的，例如：如下图3.9程序所示，寄存目标仓位号的寄存器VW50中的数值为1、4、7、10号仓位时属于第一列，M3.0置位导通，然后是通过当前仓位号存储寄存器VW60中的数值对X轴的步进电机进行脉冲数传送，当在初始位置时则把初始位置到达中转仓位的脉冲数和两个仓位之间运行时的仓位数相加送给寄存等待发送给X轴步进电机脉冲数的寄存器VD300中同时置位M4.6来控制步进电机运行的方向，同理当前在中转仓位时则直接发送仓位之间所需的脉冲数即可，假如相隔两个仓位的位置则发送两倍仓位之间脉冲数即可到达指定仓位，通过加法指令、传送指令、和乘法指令对脉冲数进行计算实现准确定位。图3.9 脉冲计算实现叉车运行功能最主要的程序是子程序SBR_1，其程序功能是对叉车的伸叉和收叉进行需要处理，主要完成了取和送这两个功能的全过程操作。在这个程序中分为两大模块分别是取功能和送功能，两个功能的实现原理是近似相同的。对此主要举例取功能程序的实现操作，如下图3.10程序在发送取指令之后M0.6置位监测到叉车无物的情况下叉车前伸运行到达到位限位I0.1时，I0.1置位停止前伸叉车开始上升取物在此用1S的时间对上升进行等待，上升结束叉车收回到达回位限位I0.0时，I0.0置位停止叉车回收，这样就完成了一次取操作。图3.10 叉车的伸收程序对于脉冲发送和停止起最主要的程序是子程序SBR_3、SBR_4和SBR_5、SBR_6，这四个子程序主要用到了PLS脉冲输出指令的控制（具体使用方法见第3章第4节），以下这四个网络分别是这四个子程序的关键，在此网络中完成了对特殊寄存器的功能设置，和脉冲数发送的启动和停止见图3.11。图3.11 PLS指令的启动和停止3.5.3 手动控制控制面板上的手动/自动切换开关选择到手动，即可启动PLC程序中的手动控制，通过界面上形象的立体仓库画面可以随意点击仓位即可以发送指令到PLC中运行程序控制步进电机运行到达指定位置，于此同时仓位显示当前叉车所在的仓位号，通过对取、送按钮的操作可以轻松的进行仓位之间货物的调整，更加节省了时间，其中实现手动功能选择的程序如下图3.12所示：然后就针对各项功能对子程序分别进行调用完成。图3.12 选择手动程序3.5.4 自动控制控制面板上的手动/自动切换开关选择到自动，即可启动PLC程序中的自动控制，自动控制的实现主要有两方面无操作自动和有操作自动，其中无操作自动是程序自动监测到中转仓位是否有货物等待5S，如果没有任何操作程序就自动运行到达中转仓位取出货物存到最小号的空仓位中，完成存储任务后自动回到初始位置进行等待，如果在5S内有对其存储仓位选择操作和取、送指令发送，则程序根据所选操作进行运行，把中转仓位的物品存储到指定的仓位，完成操作回到初始位置等待下一个操作的运行，如果选中有物的仓位进行取操作，则监测中转仓无物即开始运行到达指定仓位取出物品送到中转仓位，完成后自动回到初始位置，自动功能实现了中转仓位和储物仓位之间的取、送。其中实现自动功能选择和等待5S的主要程序如下图3.13所示:图3.13 选择自动程序3.5.5 点动控制 点动控制是在故障的状态下运行的功能，I0.3相当于故障状态下的急停开关，发现故障置位I0.3即可禁止手动和自动操作，由于故障检修和维护的需要设置了点动功能，这样可以更加快速方便的发现故障原因，及时的采取措施修理避免停工所带来的不必要经济损失。如下图3.14程序所示当发现故障急停时置位故障检修M0.1复位其它所有用到的中间继电器等指令，来停止工作进行故障维修。图3.14 故障初始化第4章 监控系统的设计4.1 监控系统介绍人机界面是在操作人员和机器设备之间作双向沟通的桥梁，用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化信息的多功能显示屏幕。触摸屏作为一种新型的人机界面，从一出现就受到关注，它的简单易用，强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于工业环境，甚至可以用于日常生活之中，应用非常广泛，比如：自动化停车设备、自动洗车机、天车升降控制、生产线监控、自动化立体仓库等，甚至可用于智能大厦管理、会议室声光控制、温度调整MT500系列触摸屏是专门面向PLC应用的，它不同于一些简单的仪表式或其它的一些简单的控制PLC的设备，其功能非常强大，使用非常方便，非常适合现代工业越来越庞大的工作量及功能的需求。日益成为现代工业必不可少的设备之一。图4.1 触摸屏全新的WEINVIEW MT506MV5全面吸取了WEINVIEW MT506MV4的优点，采用了更加先进的LED背光模组技术，解决了CCFL在TFT LCD应用中出现的“黑化、暗黑启动、低温启动、环保问题、寿命短”等缺陷，不仅使用寿命大大提高，而且显示屏的亮度和色彩对比度也大幅提升，运行稳定性更有保障！先进的LED（Light Emitting Diode，发光二极管）与传统的CCFL（Cold Cathode Fluorecent Lamps，冷阴极荧光灯）相比，具有以下优势：（1）LED的色域更广，色彩饱和度可以达到100%以上；CCFL色