PLC实现自动化立体仓库.doc

目目 录录 第 1 章 绪论 1 1 1 课题研究意义 1 1 2 课题分析与研究计划 2 1 3 社会经济效益分析 3 第 2 章 立体仓库模型硬件构造 5 2 1 模型控制需求及硬件清单 5 2 2 主要模块工作原理图 5 2 3 驱动模块 6 2 4 步进电机 8 第 3 章 PLC 程序设计 9 3 1 PLC 社会发展 9 3 2 PLC 的应用领域及特点 9 3 3 设计思想及流程图 10 3 4 PLS 指令 11 3 4 1 PLS 指令定义 11 3 4 2 识别 S7 200 高速输出指令 11 3 4 3 PTO 操作 12 3 4 4 单段管线作业 13 3 4 5 多段管线作业 13 3 4 6 PTO PWM 控制寄存器 17 3 5 PLC 编程 22 3 5 1 连线表和地址说明表 22 3 5 2 PLC 程序分析 23 3 5 3 手动控制 30 3 5 4 自动控制 31 3 5 5 点动控制 32 第 4 章 监控系统的设计 33 4 1 监控系统介绍 33 4 2 监控画面设计 34 第 5 章 通信 36 5 1 PLC 与 PC 机通信 36 5 2 PC 和触摸屏通信 39 5 3 PLC 和触摸屏通信 40 第 6 章 维护 41 总 结 42 致 谢 43 参考文献 44 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 课题研究意义课题研究意义 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 5 10 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 第第 2 章章 立体仓库模型硬件构造立体仓库模型硬件构造 2 1 模型控制需求及硬件清单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5 1 s 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 1 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 SW4SW5SW6 1200ONONON 2400OFFONON 4800ONOFFON 81600OFFOFFON 163200ONONOFF 326400OFFONOFF 6412800OFFONOFF 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 24V A 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 第第 3 章章 PLC 程序设计程序设计 3 1 PLC 社会发展社会发展 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 故障 手 自动 有无操作 自动 取 送 脉冲数 计算 开始进行取 有 取 脉冲数 计算 送 开始进行送 脉冲数 计算 开始自动存 无 手动 仓位选 择 脉冲数 计算 到达指定仓 位 手动取 仓位选 择 返回初始位 置结束 开始 脉冲数 计算 到达指定仓 位 手动送 无 X轴 左右 Y轴 左右 伸叉 收叉 脉冲数 计算 堆垛机运动 叉车伸 收运 动 有 图 3 1 程序流程图 3 4 PLS 指令指令 3 4 1 PLS 指令定义指令定义 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 识别识别 S7 200 高速输出指令高速输出指令 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 1 脉冲计数 1 至 4294967295 9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 2 脉冲计数 1 至 4294967295 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 seg segseg Quantity CTInitCTEnd 1 3 该段的结束周期 seg CTEnd 该段的初始周期 seg CTInit 该段的脉冲数 seg Quantity 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 VW503 2初始 周期 VD505200脉冲数 1 VW509100初始周期 VW5110 周期 VD5133400脉冲数 2 VW517100初始周期 VW5191 周期 VD521400脉冲数 3 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 12 segsegsegseg QuantityDeItaCTInitQuantity 2 3 该段的结束周期 seg Quantity 该段的初始周期 seg CTInit 该段的脉冲数 seg DeIta 3 4 6 PTO PWM 控制寄存器控制寄存器 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 tick SM67 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 PWM SM67 7SM77 7PTO PWM 启用 0 禁用 PTO PWM 1 启用 PTO PWM SMW68SMW78PTO 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 4294967295 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 编程编程 3 5 1 连线表连线表和地址说明表和地址说明表 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 I 0 I0 3 故障急停 Q0 3 竖轴方向 I 0 I1 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 0 I3 4 接 0 12 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 0 x 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 0 M8 6 为脉冲方向控制标志 M11 0 M12 4 为触摸屏 0 12 号仓位地址 3 5 2 PLC 程序分析程序分析 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 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 第第 4 章章 监控系统的设计监控系统的设计 4 1 监控系统介绍监控系统介绍 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