【《基于罗克韦尔可编程逻辑控制器PLC的堆垛机控制系统设计和实现》12000字】

目录-35-的位置上。因此，我们可以通过对货架上的每个货位进行编码，从而使堆垛机通过识别的编码的地址来找到相应货台，这些货位用列和层来表示，列指的是沿水平运动方向的位置，堆垛机入库的起始位置为1列，沿水平方向每前进一列，则货位地址列数就加1，这样，堆垛机水平运行方向的货格地址就可以编码为1列到X列。层指的是沿升降运动方向的位置，沿升降方向每上升一层货格，格货位地址层数就会加1，因此货格地址的层数就可以编码为1层到Z层。堆垛机向目标位置移动的时，必须先确定目标位置的地址。要想达到指定的货格位置的坐标轴，首先应该要让堆垛机目前在什么位置以及堆垛机需要到达的目标货格位置，然后根据当前坐标地址和目标坐标地址进行计算，从而控制堆垛机进行横向和升降方向的移动。认址方式检测堆垛机进行货物存取时，需要对货格地址进行自动认址，从而达到目的货格位置存取货物。认址方式按照工作原理可以分为绝对认址和相对认址两种方式。1.绝对认址：绝对认址就是通过多个光电开关的通断状态情况得出坐标的位置。这种方式就是堆垛机开始运动时，每次运动都会造成光电开关通断，这种通断的会形成一种被PLC所记录二进制的编码，这样就能根据相应算法计算出堆垛机所在位置的坐标。此认知址方式因为只需要记录遮挡的次数就可以知道堆垛机坐标位置，所以不需要堆垛机之前是处于什么位置。这种认址方法的优点就是编程简单并且认址的准确性也相对高，但缺点就是需要对每层和每列都需要安装光电开关，这样也就会导致光电开关的数量会随着货架层数和列数的增加而增加。2.相对认址：相对认址使用的方法是计数法，也就是堆垛机从开始时的货格开始计数，堆垛机前进一个货格时便会加一，后退一个货格时就会减一。使用此种认址方式的话，需要将将零点开关和认址片安装在地面上，计数的开关可以通过PLC计数模块得到解决。当堆垛机通过第一个认址片时，PLC的计数器就会加以，经过第二个时便会再加一，计数器的值也有一变为二，以此类推就可以知道堆垛机所在位置，这种认址方式的缺点就是需要以当前位置为基准，一旦哪部分出问题，那么后面的认址也会相应的错误，因此，这种方式的认址的可靠性相对较低。认址方式选择由之前章节的介绍后，我们知道堆垛机进行自动认址的过程就是识别货格位置的过程。下面是对之前说到的绝对认址和相对认址方式进行选择。水平运行方向采用激光测距传感器来完成，这是绝对认址方式的一种。在安装过程中，将传感器安装在堆垛机的前端，在轨道的最末端安装与之对应的目标放射部分。光的速度已知，所以通过计数器记录光脉冲从发出到接收所需要的时间，便可以算出距离大小。这是用来测量水平方向的位置的，设计之前规格就已经确定，所以货格的高度和宽度不会改变。这些高度和宽度事先存入系统内部，系统通过事先存入的距离数据和激光测距传感器传回的距离数据进行判断，通过传感器的距离是货格长度的多少倍，由此便可知道堆垛机所在位置。但是，要使用这种方式需要光束不被遮挡，一旦被遮挡，则会影响测量出的距离，这会使堆垛机计算错误。如果出现了这种错误就需要堆垛机停止运行，等待遮挡物排除后再进行工作。垂直升降方向的认址方法主要是安装在堆垛机立柱上的，堆垛机升降运行时，通过每层货架的绝对光电认址片进行认址。在安装光电开关时，需要控制载货台的上升和下降，所以使用三个光电开关来达到任务要求，上下的两个主要安装在堆垛机的上下位置上，共用的光电开光安装在中间位置。堆垛机运动控制堆垛机在运行过程中，由于有速度和惯性，所以当发出停车命令时，电机在制动过程中不能立刻停止，执行机构还要继续运动一段距离才会使堆垛机处于停止状态。为了使堆垛机能够准确停在要求的位置上，这需要在堆垛机还没有到达指定货格时就提前发出停车命令，使堆垛机有一个缓冲的过程。堆垛机的速度控制堆垛机在实际应用中，为了提高的仓库使用效率，需要对堆垛机的速度进行控制。堆垛机在工作时需要多次启停来完成货物存取，所以，堆垛机的速度会频繁发生改变。在实际的运行过程中，堆垛机运行的位置是不断改变的，但是运行时的最大速度和加速度都是通过实验已知的。图3.1所示为堆垛机加速特性曲线，这些曲线需要变频器记录下来，以便后续的查询工作。简单来说就是堆垛机通过货格之间的距离调用那段距离所对应的速度。由于堆垛机收到PLC发出的目的地不是唯一的，也不具有规律性，是完全随机的，也就是堆垛机到下一个货格距离是未知的，因此也就造成了调速控制的困难。经过多次实验可知：当堆垛机离下一个目的地的位置越远时，它的加速度曲线和理想的加速特性曲线相差不大，反之亦然。图3.1加速特性曲线图3.1所示，Vmin为停准时的最小稳定运行速度，Vmax为堆垛机加速到最高速度时的运行速度。S4表示变频器从Vmax减速到Vmin所需要运行的货格距离。S3为速度由V3减速到Vmin需要3个货格距离，S2为V2减速到Vmin需要2个货格距离，S1为V1减速到Vmin需要1个货格距离，S0为停准所需要的运行距离REF_Ref70528178\r\h[20]。在PLC的具体编程中,PLC控制器需要算出堆垛机与目标位置的距离差，根据距离差值的不同控制变频器输岀不同频率，进而控制堆垛机的速度，直到堆垛机运行距离到位,才会结束堆垛机水平方向上的运行。其过程如图3.3所示。4.程序设计与实现开始开始输入目的地址输入目的地址N以VmaxN以Vmax运行S<S4S<S3S<S3N以VN以V2运行S<S2S<S2N以VN以V1运行到位停准N到位停准N以V以Vmin运行抱闸停准抱闸停准本章小结本章首先对堆垛机的认址方式进行了简要介绍，并对其认址方式进行了比较，每种认址方式都有他们的优势和劣势，所以选择合适的认址方式对于堆垛机的控制系统有至关重要的作用。通过采用传感器与绝对认址相结合的方式对堆垛机进行了定位控制，这种方式是比较合理的，即控制了成本，也保证了能够有效的进行定位，既解决了定位问题，也实现了资源的有效利用。

程序设计与实现本文采用的编程软件是Rslogix5000，是由罗克韦尔公司开发的软件。Rslogixemulator5000是编程所需要用到的仿真器，仿真软件出现为解决系统软件开发过程中的很多问题。它不仅缩短了软件开发的周期，还提高了工作效率。编程软件Rslogix5000是由罗克韦尔软件公司开发，是一款用于编程和进行数据存储的软件。其指令库非常庞大，几乎包括所有的PLC指令，编写复杂困难的控制程序也因此变得轻松简单了。Rslogix5000主要用来与罗克韦尔自动化logix平台协同工作，该编程软件不仅提供梯形图逻辑、结构化文本、功能块图、顺序工作表，还支持运动控制配置和编程，这对于我们进行编程提供了很大的帮助。程序设计工作模式（手动、自动）程序设计图4.1工作模式的选择分析：图4.1所示，当shoudong按钮按下时，shoudong_1线圈吸合，shoudong_1开关完成自锁自锁，进行手动操作完成货物的存取；同理可得，当zidong按下时，自动完成货物的存取过程。此过程是。堆垛机工作模式进行选择。存入取出程序设计图4.2选择存入还是取出4.程序设计与实现分析：如图4.2程序所示，当选择的是存入时，cunru开关由断到开会产生一个上升沿的脉冲信号，cunrup2有信号输出，cunruzhishi自锁，经过一定的存入延时后，存入操作完成，取出操作同理。，此程序段是堆垛机是进行存入操作还是取出操作，需要手动进行选择。手动选择货架位置程序设计图4.3货架位置选择分析：如图4.3程序段所示，当shuodong按下后，手动shoudong_1自锁，手动操作状态持续，选择完成后通过比较指令，进行货架位置的选择。手动操作的情况下需要对货架的位置进行输入，堆垛机才能根据目标位置到达指定货架。即对货架的认址过程。货架的位置运算程序设计图4.4货架运算程序分析：图4.4所示，当选择存入操作时，cunru按钮按下，执行加指令，当quchu按钮按下时则执行减指令。进行存入操作时需要先选择要存取到哪个位置，该位置没有货物存入时，则存入货物，如果该位置有货物，则会存入到下一个没有货物的货架；取货过程也同理。此程序是对货架的位置运算。自动模式程序设计图4.5自动模式（上）4.程序设计与实现图4.6自动模式（下）分析：如图4.5图4.6所示，当zidong开关按下时，通过比较指令对每个货位的状态进行比较。堆垛机按照有低到高的货架位置进行货物的存货过程，堆垛机每完成一次操作，相应位置的货物的数量便会加1.进行取货操作时，堆垛机按照由高到低的货架进行取货操作，相应货架货物数量便会减1。

系统仿真调试系统仿真对堆垛机控制程序设计完成后，为了验证其能否能达到所需要的要求，为此仿真环节就至关重要，这个环节对于后续检验程序是否正常运行提供了重要的途径。本论文用的Rslogix5000进行编程，通过Rslogixemulator5000仿真器进行仿真工作。在进行仿真工作之前还需要对各部分通讯和模块进行配置。这就需要用到RslinxClassicLitel来进行通讯配置。具体操作在下面部分进行展示：1.首先打开需要打开Rslogixemulator5000，得到图5.1所示Rslogixemulator5000界面。图5.1Rslogixemulator5000界面2.添加仿真所需要的模块，模块主要有仿真器模块，输入输出模块。图5.2为模块选择。5.系统仿真调试图5.2模块选择图5.2是对仿真需要用到的模块进行添加，在本次的仿真真中只用加入仿真器模块就可以进行试验。3.添加模块完成后得到图5.3。图5.3模块添加完成图图5.3模块添加完成后需要进行通讯网络配置，这时需要用到RslinxClassicLitel进行通讯连接，图5.4为RslinxClassicLitel打开界面。图5.4RslinxClassicLitel打开界面4.连接仿真plc具体操作过程就省略，完成通信后的示意图如下图5.5所示。图5.5通讯连接完成图5.系统仿真调试5.这些基础的通讯完成后就到了仿真部分了,在这里需要注意的是控制器槽号的选择，如图5.6所示。图5.6选择控制器槽号选择之前添加模块的时候可以知道仿真plc在的是1号槽，机架默认的是0号槽，相应的模块也就依次往后推，所以仿真的时候控制器plc也应该选择1号槽。6.以上各项工作完成后就可以开始仿真，需要点击Rslogix5000的通讯中的活动项中将程序下载到仿真plc中，并进行联机操作。操作如图5.7所示。图5.7联机操作7.下载完成后进入的仿真界面如下图5.8所示。图5.8仿真界面分析：如上图5.7所示，当按键按键按下时，相应输出线圈的地方便会变成绿色，同时相应的操作便会被执行。由此可知当开始按钮按下时，系统开始启动。（1）系统运行后便可以通过程序图及监控对工作状态进行查看，图5.8图5.9为存入位置1的程序图，以及相应的状态监控图。5.系统仿真调试。图5.8程序图图5.9状态监控图下图5.10图5.11为取出位置的程序图及状态监控图。图5.10程序图图5.11状态监控图分析：由上图5.8图5.9图5.10图5.11展示的仿真程序和监控可知，通过存入操作，位置1显示存入1件货物，位置1的状态也是1，但经过取货操作后，货物的数量变为了0，由此可知道货架的运算控制程序正常运行。（2）下面进行的是复位程序的验证，下图5.12选择的是位置2程序图，图5.13为位置2的状态监控图：5.12位置2程序图图5.13位置2状态监控图按下图5.14复位程序图中的复位按钮。5.系统仿真调试5.14复位程序图当进行复位操作后，图5.12图5.13仿真程序段和监控状态对应变成图5.15图5.16所示状态。图5.15程序图图5.16状态监控图6.总结与展望分析：通过比较上图5.12图5.15程序图和图5.13图5.16状态监控图可知，当按下置位按钮时，之前存入的货物都会被取出，相应货架的状态也会发生相应改变。每个货台的货物都会被清零，置位程序正常动作。总结与展望总结本文通过分析国内外立体仓库堆垛机的发展状况，对堆垛机控制系统的认址方式设计进行了重点研究。本论文完成的主要任务如下:(1)分析了国内外堆垛机的发展状况，针对目前国内立体仓库货位使用率低、堆垛机认址精度差等不足，提出了一套以罗克韦尔PLC为核心的控制方案，给出系统各部分功能的设计。(2)分析了堆垛机的需完成的工作要求，根据控制系统的要求对堆垛机结构设计和功能设计以及传送过程设计。(3)使用Rslogix5000软件进行了PLC程序编写:通过采用RslogixEmulator5000仿真器进行仿真，并通过编程软件自带的监控功能进行货架状态的监视，实现了对堆垛机的运行状态、货架货位的使用情况、入库和出库操作等信息的实时监控。展望随着现代科学技术的发展，堆垛机在物流工业中的优越性日益突出。堆垛机作为核心部件，而验证堆垛机控制系统是否稳定，最重要的还是定位控制和速度控制。本文设计的基本要求是能够通过PLC控制实现堆垛机的存取功能，在设计过程中查阅了很多资料，在查阅过程中学到了很多知识。所以这次设计对我们实践能力的提升有了帮助。西北民族大学毕业设计参考文献闫玉姣.巷道式堆垛机自动化立体仓储的设计与实现[D].河北工程大学,2012.彭太刚.面向现代物流的自动化立体仓库控制系统的设计分析[J].科技与创新,2016(01):96-97.张志亮.罗克韦尔AB控制系统的设计和应用[J].机械管理开发,2020,35(03):173-174.胡刚,贾义龙.PLC在巷道堆垛机控制系统的应用[J].黑龙江造纸,2018,46(01):42-44.李小三.堆垛机控制系统关键技术研究与设计[D].兰州交通大学,2014.[1]吴伯刚.堆垛机提升系统控制策略研究与应用[D].重庆大学,2003.蔺喜军,刘存海,让存宾.罗克韦尔ControlLogix系统OPC通信应用及研究[J].工程建设与设计,2020(16):246-247.李杨.机电一体化技术在智能制造中的应用[J].时代汽车,2020(21):15-16.李杨.机电一体化技术在智能制造中的应用[J].时代汽车,2020(21):15-16.许海凤,张娜,陆益洋.变频调速技术在电气自动化控制中的运用分析[J].科技经济导刊,2020,28(34):98-99.梁永庆,崔瑞红,赵玉生,刘元坤,冶新刚.利用激光测距仪辅助物探测量放样[J].物探装备,2017,27(01):50-52.蒙重宝.自动化立体仓库堆垛机的控制与设计研究[J].科技风,2020(34):16-17.唐秀英,杨琳琳,姚廷强,施杰,&陈立畅.(2013).超高双立柱巷道堆垛机振动分析.云南农业大学学报,28(002),287-291.黄凯.Delta型3D打印机的动力学性能研究[D].河北工程大学,2020.6.张培志电气控制与可编程序控制器北京：化学工业出版社，2007.35-56.XuZhenhui,PanLinjun,ShenTielong.Model-freereinforcementlearningapproach6.总结与展望西北民族大学毕业设计tooptimalspeedcontrolofcombustionenginesinstart-upmode[J].ControlEngineeringPractice,2021,111.Engineering;StudyDatafromHubeiUniversityofTechnologyProvideNewInsightsintoEngineering(PracticabilityResearchOn&X201c;phase-hopping&X201d;Ac&X2013;acFrequencyConversionTechnology)[J].JournalofEngineering,2020张培志电气控制与可编程序控制器北京：化学工业出版社，2007.35-56.郭鹏辉,芮万智,肖飞,许金.一种电磁发射用直线电机智能位置检测系统[J].海军工程大学学报,2020,32(05):32-37.白栋,黄伟.步进电机正弦曲线加减速控制算法研究[J].科学技新,2021(08):171-172.方线伟,袁秀峰,杨灿兴,王文