三菱PLC基本结构和原理概述

基于PLC的智能仓库控制系统的设计姓名：梁帅令专业：机电一体化技术指导教师：党保华摘要随着国民经济的飞速发展，智能仓库必然会在各行各业中得到越来越广泛的应用。智能仓库系统是现代物流系统的一个重要组成部分，广泛应用于各行各业中。目前，它已经成为企业生产和管理信息化的标志之一。该系统采用PLC控制，通过PLC输出的脉冲信号来控制步进电机的运行，两者之间通过步进电机驱动器连接，此外还用到一些传感器，如微动开关和反射式传感器。

此次设计的效果可以改变参数输入，通过模拟生产情况及波动对系统造成的冲击，从而避免了在理想化状态下系统设计所无法预料的各种因素，对系统的堵塞有着形象和直观的解决方案。

总之，智能仓库因其较小的占地面较佳空间利用率，应用正逐渐普及。为满足现代化生产和流通的需要，就必须采取以计算机控制主要手段的智能仓库1.1智能仓库的概述智能仓库简称高架仓库，一般是指采用几层、十几层乃至几十层的货架来储存单元货物，并用相同的搬运设备进行货物入、出库作业的仓库。由于这类仓库能充分利用空间储存货物，故常形象地将其称为“智能仓库”。根据国际自动化仓库会议的定义，所谓智能仓库就是采用高层货架存放货物，以巷道堆垛起重机为主，结合入库出库周边设备来进行作业的一种仓库。它把计算机与信息管理和设备控制集成起来，按照控制指令自动完成货物的存取作业，并对库存货物进行管理。显而易见它是物流系统的核心之一，并在自动化生产系统中占据了非常重要的地位。20世纪60年代中期，日本开始兴建智能仓库，并且发展速度越来越快，从1965年到1977年短短的12年间，日本全国建立了18833座智能仓库，存货总数达到262万托盘，目前是世界上拥有智能仓库最多的国家之一。我国智能仓库的起步比较晚，1974年郑州纺织机械厂建成了国内第一个智能仓库。20世纪80年代到90年代，智能仓库产品的设计与制造有了很大的发展，全国有几十家科研单位和生产单位在进行智能仓库的开发、设计、制造。近年来，仓储物流行业的学术组织定期在国内交流学术经验，针对目前我国智能仓库的设计制造水平，参照国外标准制定了一系列行业标准、规范，使智能仓库的设计制造进入了规范化发展阶段不同的智能仓库，高度、货架形式、通道宽度都和现代化仓库是不同的，仓库内设备的配置应与仓库的类型相适应

第1章智能仓库1.2智能仓库的的优点及分类1.2.1智能仓库的优点1.提高空间利用率

早期智能仓库构想的基本出发点是提高空间利用率，充分节约有限且昂贵的场地，在西方有些发达国家提高空间利用率的观点已有更广泛、深刻的含义，节约土地已与节约能源、保护环境等更多方面联系起来。有些甚至把空间利用率作为考核仓库系统合理性和先进性的重要指标。仓库空间利用率与其规划紧密相连，一般来说，智能仓库的空间利用率为普通仓库的2～5倍。

2.先进的物流系统提高企业生产管理水平

传统的仓库只是货物的储存场所，保存货物是其唯一的功能，属于静态储存。智能仓库采用先进的自动化物料搬运设备，不仅能使货物在仓库内按需要自动存取，而且还可以与仓库以外的生产环节进行有机地连接，并通过计算机管理系统和自动化物料搬运设备使仓库成为企业物流中的重要环节。企业外购件和自制件进入智能仓库短时储存是整个生产的一个环节，是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进行生产，从而形成自动化的物流系统环节，属于动态储存，是当今智能仓库发展的明显技术趋势。以上所述的物流系统又是整个企业生产管理系统(从订货、设计和规划、计划编制和生产安排、制造、装配、试验以及发运等)的一个子系统，建立物流系统与企业生产管理系统间的实时连接是目前智能仓库发展的另一个明显技术趋势。

3.加快货物存取，减轻劳动强度，提高生产效率

建立以智能仓库为中心的物流系统，其优越性还表现在智能仓库具有快速的入出库能力，妥善地将货物存入智能仓库，及时自动地将生产所需零部件和原材料送达生产线。同时，智能仓库系统减轻了工人综合劳动强度。

4.减少库存资金积压

通过对一些大型企业的调查，我们了解到由于历史原因造成管理手段落后，物资管理零散，使生产管理和生产环节的紧密联系难以到位。为了达到预期的生产能力和满足生产要求，就必须准备充足的原材料和零部件，这样，库存积压就成为较大的问题。如何降低库存资金积压和充分满足生产需要，已经成为大型企业面对的大问题。智能仓库系统是解决这一问题的最有效手段之一。5.现代化企业的标志

现代化企业采用的是集约化大规模生产模式，这就要求生产过程中各环节紧密相连，成为一个有机整体，要求生产管理科学实用，做到决策科学化。建立智能仓库系统是其有力的措施之一。由于采用计算机管理和网络技术使企业领导宏观快速地掌握各种物资信息，且使工程技术人员、生产管理人员和生产技术人员及时了解库存信息，以便合理安排生产工艺，提高生产效率。国际互联网和企业内部网络更为企业取得与外界在线连接，突破信息瓶颈，开阔视野及外引内联提供了广阔的空间和坚实强大的技术支持。

以上所述的物流系统又是整个企业生产管理大系统（从订货、必要的设计和规划、计划编制和生产安排、制造、装配、试验、发运等）的一个子系统，建立物流系统与企业大系统间的实时连接，是目前自动化高架仓库发展的另一个明显的技术趋势。

现代化企业对管理提出了更高的要求，

“管理出效益”的思维方式已成为大多数的现代企业管理者的共识。

1.按照智能仓库的高度分类

（1）低层智能仓库。低层智能仓库高度在5米以下，主要是在原来老仓库的基础上进行改建的，是提高原有仓库技术水平的手段。

(2)中层智能仓库。中层智能仓库的高度在5～15米之间，由于中层智能仓库对建筑以及仓储机械设备的要求不高，造价合理，是目前应用最多的一种仓库。

(3)高层智能仓库。高层智能仓库的高度在15米以上，由于对建筑以及仓储机械设备的要求太高，安装难度大，应用较少。1.2.2智能仓库的分类2.按照货架结构进行分类

(1)货格式智能仓库。货格式智能仓库是应用较普遍的智能仓库，它的特点是每一层货架都由同一尺寸的货格组成，货格开口面向货架之间的通道，堆垛机械在货架之间的通道内行驶，以完成货物的存取。

(2)贯通式智能仓库。它又称为流动式货架仓库，这种仓库的货架之间没有间隔，不设通道，货架组合成一个整体。货架纵向贯通，贯通的通道具有一定的坡度，在每一层货架底部安装滑道、锟道等装置，使货物在自重的作用下，沿着滑道或锟道从高处向低处运动。

(3)自动化柜式智能仓库。自动化柜式智能仓库是小型的可以移动的封闭智能仓库，有柜外壳、控制装置、操作盘、储物箱和传动装置组成，主要特点是封闭性强、小型化和智能化、有很强的保密性。

(4)条形货架智能仓库。是专门用于存放条形和筒形货物的智能仓库2.1智能仓库系统设计的基本步骤智能仓库系统设计与调试的主要步骤，如图2­—1所示第2章系统控制方案的确定在深入了解和分析智能仓库控制系统的设计过程中主要考虑到以下几点：1、深入了解和分析智能仓库的工艺条件和控制要求。2、确定I/O设备，根据智能仓库控制系统的功能要求确定系统所需要的用户输入、输出设备。3、根据I/O口的点数选择合适的PLC类型。4、分配I/O点以及PLC的输入输出点，编制输入输出分配表及输入输出端子的接线图。5、设计智能仓库控制系统的梯形图程序，根据工作要求设计出完整的梯形图程序，这是整个智能仓库系统设计的核心工作。6、将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，是系统程序更加完善。7、智能仓库整体调试，在PLC软硬件设施和现场施工完成后，就可以进行整个系统的练级调试，调试中发现的问题可以逐一排除，直到调试成功。2.2智能仓库的系统控制方案智能仓库系统结构智能仓库结构示意图

本课题设计的智能仓库具有一下的功能：1、堆垛机要有三个自由度，即前进、后退；上、下；左、右；2、堆垛机的运动由步进电机驱动；3堆垛机前进（后退）运动和上（下）运动可以同时进行4、堆垛机前进、后退和上、下运动时必须有超限位保护5、每个仓位必须有检测装置（微动开关），当操作有误时会发出错误报警信号；6、当按完仓位号后，没按入或取前，可以按取消键进行取消该操作；7、整个电气控制系统必须设置急停按钮，以防止发生意外情况。专用寄存器(FP1机：WR900~WR903)。常用的如下：R900A:“>”标志R900B:“=”标志

R900C:“>”标志R9010:常ON继电器R9011:常OFF继电器R9013:仅在第一个扫秒周期ON，其他时候均为OFFR9014:仅在第一个扫秒周期OFF，其他时候均为ONR9018~R901D:周期分别为0.01s,002s,0.1s,0.2,1s,2s的时钟脉冲继电器专用数据寄存器(FP1机：DT9000~DT9069)设置日期时间、高速计数器、步进等指令有关。 指令表（助记符）语言 梯形图语言 流程图语言 布尔代数语言常用助记符语言：类似于微机中的汇编语言。梯形图语言：沿袭了传统的控制图。直观明了，易于掌握。10.2.2编程语言一.PLC的编程语言有：二.梯形图的规则：（1）梯形图的左边为起始母线，右边为结束母线。梯形图按从左到右、从上到下的顺序书写。（2）梯形图中的接点（对应触头）有两种： 常开（）和常闭（）（3）输出用[]表示，如--[R0]、--[Y0]。一个输出变量只能输出一次。输出前面必须有接点。（4）梯形图中，接点可串可并，但输出只能并不能串。（5）程序结束时有结束符---（ED）。§10.3PLC指令及编程方法各个厂家生产的PLC产品的指令系统大同小异。编程方法也类似。以下介绍以松下电工的PLC产品为例。10.3.1、指令的分类键盘指令、非键盘指令、高级指令一.按编程器输入指令的方式分类PLC的基本指令语法教学目的：让学生熟悉PLC的各种基本指令语法，能够识别各种语法错误，学生能自己编写功能单一的小程序。教学安排：(1)旧课复习（5分钟）(2)新课讲解（80分钟）(3)新课小结（5分钟）作业：课本习题PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREAD

OTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC

(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMT

SVACLRENTBAFEDC

98

3

2

1

0

7

6

5

4(DELT)CLR键盘指令：可从键盘上直接键入的指令扩展功能指令：用F键加功能号方可键入的指令。非键盘指令：用指令代码方可输入的指令。SCSC指令代码

基本指令

数据传送指令

算术运算指令

位移指令

位操作指令

数据变换指令

转移控制指令

特殊控制指令二.按指令的功能分类按指令的功能可分为：ST：（Start）从母线开始一个新逻辑行时，或开始一个逻辑块时，输入的第一条指令。

ST：以常开接点开始ST/：以常闭接点开始OT：（Output）表示输出一个变量。ED：（End）表示程序无条件结束。CNED：（Conditionend）程序有条件结束。NOP：（No-operation)空操作指令。10.3.2、基本指令逻辑关系梯形图助记符Y0X0X1ST X0AN X1OT Y0ST X0OR X1OT Y0ST/X0OT Y0与或非ANDORNOT当X0

与X1

都“ON”时，则输出Y0

“ON”。当X0

或X1

“ON”时，则输出Y0

“ON”。当X0

“OFF”时，则输出Y0

“ON”。Y0X0X1Y0X0注意：与、或、非运算均是对从该指令前面的ST指令到该指令的前一个指令处的结果进行运算。AX2是与图中A点处的结果（即X0与X1的结果）相或，而不是与X1相或。Y0X0X2X1ST X0AN X1OR X2OT Y0例：逻辑关系梯形图助记符ST X0OR X1ST X2OR X3ANSOT Y0ST X0AN X1ST X2AN/X3ORSOT Y0当“X0

或X1”与“X2

或X3”

都“ON”时，则输出Y0

“ON”。区块与ANDSTACK区块或ORSTACK当“X0

与X1”或“X2

与X3非”

“ON”时，则输出Y0

“ON”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3PSHS,RDS,POPS（栈指令）Y0X0Y1R30X2X1X2STX0PSHSANX2OTY0RDSANX1OTY1POPSAN/X2OTR30功能解释PSHS(PushStack)：将结果存入堆栈RDS(ReadStack)：从堆栈读数POPS(PopStack)：从堆栈读数并清空堆栈DF,DF/：微分指令(DF)R30(DF/)R31X0X1STX0DFOTR30STX1DF/OTR31X0接通瞬间（上升沿），R30接点接通一个扫描周期。X1断开瞬间（下降沿），R31接点接通一个扫描周期。功能解释指令使用当只需要信号的上升或下降沿时使用。例：启动或停车按钮信号。例1：直接启动停车控制控制电路图SB1SB2KMKMI/O分配：X0：启动X1：停车Y0：KM常开接点常闭按钮Why?X1X0COMY0COM~KMSB2SB1PLC外部接线图(ED)Y0X1Y0X0程序：KMRM3~ABCKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1I/O分配：STX0SSFX1SSRX2KMFY0KMRY1例2：三相异步电动机的正反转控制Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1ST X1OR Y0AN/X0AN/Y1OT Y1ST X2OR Y1AN/X0AN/Y0OT Y0ED编程中应注意的几个问题(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y01.用电路变换简化程序(减少指令的条数）2.逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5X6X2X2编程中应注意的几个问题3.避免出现无法编程的梯形图X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5编程中应注意的几个问题KP：（Keep）置位信号：例X0复位信号：例X1KPR0STX0STX1KPR0说明：（1）在置位信号接通的瞬间，R0置1。以后无论置位信号状态如何，只要复位信号断开，R0的状态均为1。（2）在复位信号接通的瞬间，R0置0。（3）在复位信号和置位信号同时接通时，复位优先。SET、RST（Reset）这两条指令的功能类似于KP指令，但使用比KP指令灵活。<SETY0><RSTR30>例：X0R20STX0SETY0STR20RSTR30TM:（定时指令）XTn输入接点定时器号码（FP1:0～99）时间常数:1~32767类型R：时钟为0.01秒X：时钟为0.1秒Y：时钟为1秒（1）时间常数与类型一起确定了定时的时间。（2）定时器为减计数。当输入接点接通时，每来一个时钟脉冲减1，直到减为0。这时，定时器的常开接点闭合，常闭接点断开。当输入接点断开时，定时器复位。说明：动作说明：当Y0闭合后，定时器TM5开始计时。经过30×0.1=3s后，Y1闭合，Y2断开。Y0TXK305Y1T5Y2T5STY0TMX5K30STT5OTY1ST/T5OTY2例：定时器应用举例与定时器有关的两个寄存器：EVn和SVn(n为寄存器编号,该编号与定时器编号对应)EVn：存储定时器TMn的过程值。SVn：存储定时器TMn的设置值。CTn计数器初始值：1~32767计数器编号(FP1机：100~143)计数脉冲复位信号（1）复位信号接通时，计数器复位，装入初始值。（2）复位信号断开时，每来一个计数脉冲减1，直到减为0，计数器的常开接点接通，常闭接点断开。CT:（计数器）说明：与计数器有关的两个寄存器：EVn和SVn(n为寄存器编号,该编号与计数器编号对应)EVn：存储计数器CTn的过程值。SVn：存储计数器CTn的设置值。UDC:（可逆计数）F118UDC

S

D加减计数信号例：设为X0计数脉冲例：设为X1复位信号：例：设为X2初值或存放初值的寄存器作为加减计数器的寄存器STX0STX1STX2F118(UDC)SDIYDSIXDTEVSVWRWYWX常数

一.数据传送指令：F0(MV)、F1(MV/)F0MVSD功能说明：S为常数或寄存器，D为寄存器。当条件满足时，S或S的内容传送到D。F0(MV)：把S或S的内容传送到D。F1(MV/)：把S或S的内容求反后传送到D。10.3.3、其他常用指令简介其他传送指令常用的有：F10(BKMV)，F11(COPY)等等。例：某控制控制系统，若出现严重故障信号，则所有的动作全停，故障指示显示。F0MVK1WY0X0I/O分配：X0：故障信号Y0：故障指示其他输出端：Y1~YF二.算术指令：F60(CMP)F60CMPEV0K100R10Y0R10R900AY1R10R900BY2R10R900C其它的算术运算指令，如算术运算、BCD码运算、比较指令等等。功能说明：当R10接通时，比较EV0和100，若EV0>100，则Y0接通；若EV0=100，则Y1接通；若EV0<100，则Y2接通。例：设计一个顺序控制电路:启动时，电机D1先启动，3s后电机D2启动，再过5s后电机D3启动。I/O分配：X0：启动按钮X1：停车按钮Y0：电机D1Y1：电机D2Y2：电机D3Y1(DF)TXK300TXK501(ED)Y0X0Y0T0X1Y0Y2T1Y1方案一(DF)TXK300TXK501(ED)Y0X0Y0T0X1Y0Y2T1Y1Y1方案一方案二(DF)TXK800(ED)Y0X0Y0R900CX1Y0Y2T0F60CMPEV0K50R9010Y1三.移位指令：(1)左移指令SRINCPCLRSRWRn（1）SR指令只能对WR型寄存器进行移位。（2）IN：串行输入端（补位），接点通，补1，接点断，补0。（3）CP：移位脉冲（4）CLR：复位清零。INOUT说明：210534SW2SW3SW1MV次品正品SW1:检测有无次品SW2:检测凸轮的突起SW3:检测有无次品落下SW1,SW2,SW3为光电传感器:凸轮每转一圈发出一个脉冲，且每个脉冲过一个物品。当次品移到4号位时，电磁阀MV打开，次品落入次品箱内。无次品则自动掉入正品箱内。有一复位按钮SB实现手动复位。I/O分配：X0:SW1X1:SW2X2:SW3X3:SBY0:MV例：I/O分配：X0:SW1检测有无次品X1:SW2

检测凸轮的突起X2:SW3

检测有无次品落下X3:SB复位Y0:MVX1X0R4X3X2(ED)SRWR0KPY0

RFRERDRCRBRAR9R8R7R6R5R4R3R2R1R0IN无次品时该位总为0(2)双向移位指令LRSRDIRINCLRCPF119LRSRD1

D2DIR：移位方向。ON:左移OFF:右移IN：串行输入端CP：移位脉冲CLR：复位清零说明：D1，D2为移位区的首址和末址。可使用的寄存器有：WY,WR,SV,EV,DT例一：冲压机控制程序工作指示灯带式输送机输送机传动电机工件冲压机气筒冲压工作结束加工品检测搬运结束(x1)(X1)(X3)(X2)启动开关(X1)(Y0)(Y1)§10.4应用举例例二：楼宇电梯自动控制顺序控制例三：电机变速及精密位置控制X2X3X4X5工作台步进电机其他信号有：启动、停车、紧急停车、运动方向控制等等例四：在智能建筑技术中的应用智能建筑的七个层次（7）楼宇专用信息（6）楼宇共用信息处理（5）楼宇运营管理（4）楼宇设备自动控制（3）楼宇通讯（2）智能建筑环境（1）一般建筑PLC在其中的应用：（1）防盗、防火系统（2）供热、供气、空调、照明系统（一）办公自动化（二）楼宇自动化网络楼宇自动化：（1）保安（2）设备管理例五：在大型车库管理中的应用管理分为三级：（2）管理级：由总出入口的PLC和各分库的PLC构成。可监控全库车辆的进出情况，同时显示各分库是否有空车位。（3）现场监控级：每个分库的PLC用远程I/O单元检测车辆的出入情况。（1）中央监控级：一台PC及其外围设备。例六：养鱼场管理中的应用对鱼池中的水质、水温、