立体仓库控制系统.docx
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立体仓库控制系统.docx
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立体仓库控制系统
立体仓库控制系统
一、实训目的:
1、了解A7003型立体仓库系统工作原理与工作过程;
2、进一步掌握MicroLogix1400可编程控制器原理;
3、掌握RSLogix500编程软件使用方法;
4、掌握组态编程的控制思想及实现;
5、掌握立体仓库的编程实现方法。
二、实训的设备
A7003立体仓库系统,电脑,MicroLogix1400编程器
三、实训内容
1、控制要求及控制原理
1)控制要求:
该立体仓库模拟系统可以模拟自动仓储系统,利用光电编码器及限位开关确定仓库及叉车的位置,从而可以实现仓库叉车系统可以从初始位置走到目标位置取货,然后将取得的货物再送到指定的位置。
本次模拟立体仓库控制实训项目的基本控制要求为:
(1)让叉车永远从初始的1位置开始运行
(2)让叉车可以运行到目标位置,即可以实现X定位和Y定位
(3)可以让叉车实现取货或者送货操作。
即可以实现Z轴定位
要求在本次实训中,利用RSLINX完成对系统的通信,利用Rslogix500软件完成对程序的编写。
利用RSVIEW32软件完成对组态界面的在线控制及监控。
在完成基本要求的前提,可以尝试一下控制要求。
(1)让叉车永远从初始的1位置开始运行
(2)让叉车可以运行到目标位置,即可以实现X定位和Y定位
(3)可以让叉车实现取货操作。
即可以实现Z轴定位
(4)然后让叉车自动运行的送货的目标位置并完成送货操作。
2)控制原理
本实训项目核心的控制原理为定位原理。
其具体的定位原理如下所述。
(一).列定位:
S1为列定位光电传感器,列定位片顺序安装于叉车运行轨道左侧;共三只。
叉车运行时的列定位,由光电传感器检测到列定位片的开始沿(上升沿)来实现。
参照图:
(二)层定位
S2为层定位传感器,共3只,垂直运行经过层定位片时,发出到位信号;每只层定位片有两只遮光片;分别为上遮光片和下遮光片。
参照图:
图2层定位原理图
注:
1)如果要放料,a.升叉至上遮光片;b.然后进叉;c.进叉到位后;d.降至下遮光片(此时料盘应已放在库架上)e.出叉。
2)如果要取料,a.升叉至下遮光片;b.然后进叉;c.进叉到位后;d.升至上遮光片(此时料盘应已插上叉子)e.出叉。
注意:
列定位片与层定位片均已调整好,请不要随意调整!
!
否则可能引起定位误差,造成设备损坏!
!
!
层及列定位的关电开关,结合光电编码器实现对层及列的定位控制。
Z轴点位通过Z轴限位开关完成
2、了解立体仓库模拟系统的硬件配置
原则:
在进行编程之前,必须根据系统的特点,了解需要的输入输出对象以及其在PLC上的接线。
(1)系统简介
。
其具体的系统硬件介绍如下所述。
装置样图如下:
规格尺寸:
66*56*122cm(长*宽*高)
下图为立体仓库实验系统组成示意图。
图3立体仓库组成
1.水平行走电机2.转动轴3.传动滑杠4.水平同步传送带5.底座6.升降滑杆7.进叉出叉电机8.升降电机9.货叉10.滑杆11.小同步带12.提升链条13.光电开关14.限位开关
1)控制面板主要有电源开关,自动手动选择开关及手动控制左右上下伸出收回按钮组成,主要完成对A7003立体仓库模型系统的手动控制操作。
2)货架:
货架结构为铝合金组装而成的3列3层架体,采用20*20铝型材,货位数量为3*3。
货位图如下:
3)三维(X、Y、Z)运动机械:
(X、Y轴完成仓位定位,Z轴完成送/取动作)。
a.水平行走机构:
主要由水平行走电机(包括减速器)、转动轴、同步传送带、同步链轮、传动滑杠、轴承等部件构成。
b.升降机构:
升降电机(包括减速器)、提升链条(采用双排滚子链)、齿轮、传动滑杠、轴承等部件构成。
c.货叉进出机构:
电机、齿轮、小链轮、小同步带、导轨、货台等部件构成。
4)电气控制采用西门子的可编程控制器或者AB的CompactLogix、减速直流电机、光电传感器、行程开关、开关电源(开关电源把220V市电变换成24V直流电,为整个系统电路供电)、电源线(电源线为市电供电连接线,必须保证可靠的接地)、编程通讯电缆(编程通讯电缆为带隔离的232-485转换数据线,完成编程程序的下载和上位机与模型数据通讯的功能)。
(2)具体硬件接线
根据控制要求,本设计需要对系统将叉车从初始位置移动到特定的位置,然后取货,再移动要特定的位置送货。
因此其在硬件上要求可以行定位,列定位,以及叉车的X轴前后定位,另外叉车运行不能超过规定的x,y方向范围要求,所以其要求在X,Y,Z轴有限位开关。
具体的硬件接入点介绍:
因为本次控制只关心是否到位,因此其输入输出点选择为数字量控制。
输入量及PLC点之间的对应关系:
其中水平方向上的定位IN0接水平方向上光电开关,通过光电编码器的脉冲计数用于实现水平方向上的定位,其中SQ1ON,和SQ2ON,分别实现水平方向上的限位。
分别接IN8,IN9.SQ1ON是左限位开关,SQ2ON是右限位开关。
垂直方向上的定位IN1,接垂直方向上的关电开关,通过光电编码器的脉冲计数用于垂直方向上的定位。
其中SQ3ON和SQ4ON分别实现垂直方向上的限位,分别接IN4,IN5.SQ3ON是上限位开关。
SQ4ON是下限位开关。
Z轴上的定位通过限位开关SQ5ON和SQ6ON实现Z轴出叉和进叉定位,其中SQ6ON是出叉到位限位开关,SQ5ON是进叉到位开关。
分别接IN6,IN7.
输出量及PLC点之间的对应关系:
输出点主要是控制水平方向上的电机,上下方向上的电机,以及Z轴方向上的点击。
其分别的对应为:
MD1水平方向上的电机:
通过out0,out1控制正反转,分别控制左行和右行。
MD2上下方向上的电机,通过out2,out3控制正反转,分别控制上升和下降。
MD3是Z轴方向上的点击,通过out4,out5控制正反转,分别控制进叉和出叉。
3、软件编程——自动运行程序编写
注意:
自动时,面板电源在“关”位置,所有旋钮在“自动”位置;手动时面板电源在“开”位置。
首先把电源设置到关位置,这个位置将由PLC读取。
如果不是关位置,PLC不会运行。
其它所有旋钮都处于自动位置,否则对应的操作无法自动实现,同时手动因为面板电源关闭,所以也无法操作。
(1)系统步骤分解
我们把从库取货和送货到库的步骤分成四步。
取货:
(必须完成)
第一步:
到达目标库位下侧,进叉。
目标位置保存到X1,Y1,Z1。
Y1是库下侧,Z1就是1。
第二步:
到达目标库位上侧,退叉。
目标位置保存到X2,Y2,Z2。
Y2是库上侧,Z1就是0。
第三步:
到达0库位上侧,进叉。
目标位置保存到X3,Y3,Z3。
Y3是库上侧,Z1就是1。
第四步:
到达0库位下侧,退叉。
目标位置保存到X4,Y4,Z4。
Y4是库下侧,Z1就是0。
送货:
(拓展部分)
第一步:
到达0库下侧,进叉。
目标位置保存到X1,Y1,Z1。
Y1是库下侧,Z1就是1。
第二步:
到达0库上侧,退叉。
目标位置保存到X2,Y2,Z2。
Y2是库上侧,Z1就是0。
第三步:
到达目标库位上侧,进叉。
目标位置保存到X3,Y3,Z3。
Y3是库上侧,Z1就是1。
第四步:
到达目标库位下侧,退叉。
目标位置保存到X4,Y4,Z4。
Y4是库下侧,Z1就是0。
(2)光电计数器位置确定
命令读取,实际就是位置算法,在N=1时进行。
一般可以把库位1作为缓冲库位,旁边布置移动叉车。
所有操作都是:
如果取货,则从目标库位到1库位,如果送货,则从1库位到目标库位。
所以不要制定从1到1库位的作为。
从组态软件发送下来不是库位,而是坐标图,而在计数器上,实际的Y轴坐标为库位坐标Y_COMMAND*2,下面的就是Y_COMMAND*2-1。
取货COMMAND=1:
第一步:
X_COMMAND,Y_COMMAND*2-1,1。
进库取货
第二步:
X_COMMAND,Y_COMMAND*2,0。
上行,退叉
第三步:
1,2,1。
进库送货
第四步:
1,1,0。
下行,退叉
送货COMMAND=2:
(选作)
第一步:
1,1,1到达目标库位下侧,进叉。
目标位置保存到X1,Y1,Z1。
Y1是库下侧,Z1就是1。
第二步:
1,2,0到达目标库位上侧,退叉。
目标位置保存到X2,Y2,Z2。
Y2是库上侧,Z1就是0。
第三步:
X_COMMAND,Y_COMMAND*2,1到达目标库位上侧,进叉。
第四步:
X_COMMAND,Y_COMMAND*2-1,0。
到达目标库位下侧,退叉
(3)运动算法
当前位置,X0,Y0,Z0。
每个步骤把坐标拷贝到X1,Y1,Z1,第一步不需要拷贝,因为第一步的目标位置就保存在这里。
先运动到指定X,Y位置,然后进叉,或者退叉。
以上运动算法:
IFX1>X0,左行,X0减计数器。
IFX1 IFX1=X0,停止X电机。 IFY1>Y0,下行,Y0减计数器。 IFY1 IFY1=Y0,停止Y电机。 IFX1=X0,Y1=Y0,Z1>Z0;前进 IFX1=X0,Y1=Y0,Z1 IFZL_BACK=1Z0=0, IFZL_FORW=1Z0=1, IFZ1=Z0停止Z电机 IFX1=X0&Y1=Y0&Z1=Z0STEP=STEP+1进入到下一步骤 拷贝X[STEP]到X[1],Y[STEP]到Y[1],Z[STEP],Z[1] (4)具体实现及点的分配 寄存器 名称 用途 备注 N9: 0 COMMAD =0无操作,=1取货,=2存货 N9: 1 Xdec 库位坐标,水平坐标 N9: 2 Ydec 库位坐标,垂直坐标,连续的 N10: 0 X0 叉的当前X位置 N10: 1 X1 各个步骤的目标位置 每个step会拷贝 N10: 2 X2 叉的第1目标位置 N10: 3 X3 叉的第2目标位置 N10: 4 X4 叉的第3目标位置 N10: 5 X5 叉的第4目标位置 N11: 0 Y0 叉的当前Y位置 每个库位2个Y N11: 1 Y1 各个步骤的目标位置 每个step会拷贝 N11: 2 Y2 叉的第1目标位置 N11: 3 Y3 叉的第2目标位置 N11: 3 Y4 叉的第3目标位置 N11: 3 Y5 叉的第4目标位置 N12: 0 Z0 叉的当前Z位置 不是0就是1 N12: 1 Z1 各个步骤的目标位置 每个step会拷贝 N12: 2 Z2 叉的第1目标位置 N12: 2 Z3 叉的第2目标位置 N12: 3 Z4 叉的第3目标位置 N12: 3 Z5 叉的第4目标位置 N14: 0 STEP 运行步骤,或者称为状态机 1)系统程序 注意脉冲计数输入的IO定义的滤波时间为8毫秒。 在IOCONFIG中,选择ADVCONFIG,如图所示。 考虑了增和减计数器。 上升或者右移动,就是增,向反就是减。 但是除了脉冲输入作为计数器条件之外,其他不要在计数器前面,否则错误。 包括main函数,goxyz,getxyz两个调用的子函数。 Getxyz获取位置和命令。 Goxyz,移动到指定位置。 每次包括x,y,z轴的一次移动。 Z在最后移动。 Main首先复位,复位算法比较特殊。 然后读取命令。 然后开始四次移动。 (本次设计可只移动一次,其他三次的移动和第一次相似) 具体程序请看相关文件。 2)取货参考程序 依据运动规则,命令,以及目标库位,该函数获取X,Y,Z各个步骤的目标位置。 获得目标库位的临时坐标2*Y_COMMAND,2*Y_COMMAND-1。 N15是临时变量。 图表1 判定是否是取货。 如果是,则把X1=X_COMMAND,Y1=2*Y_COMMAND-1,Z1=1。 表示移动到库位下方,然后进库。 图表2 第二步,X2=X_COMMAND,Y2=2*Y_COMMAND,Z2=0,表示叉先上抬,然后出库。 第三步,X3=1,Y1=2,Z1=1,表示到缓冲位上方,然后入库。 第四步,X4=1,Y1=1,Z1=0,表示叉先下降,然后出库。 如果是送货,则具有近似的代码。 3)送货参考程序(选做部分) 该函数依据X0,Y0,Z0到X1,Y1,Z1进行操作,进行取货送货等操作。 而一个操作分成四个步骤,这里并不管四个步骤,只是按照两个点的坐标来进行操作。 X轴向光电计数器,由于只有光电开关的脉冲可以进行计数,所以我们并没有在增减计数器的条件上增加其他条件。 如果到达限位,则直接写X0=0,增减列计数器=0 如果没有到达限位,则依据左行还是右行,选择增计数器还是减计数器,付值给X0,然后反馈回另一个计数器。 两个计数器的开始计数器位置保持一致。 Y轴向光电计数器和X轴向光电计数器操作一样,代码不重复了。 而Z轴向坐标比较简单,在库里就是1,后退了就是0。 如图下: 图表3 依据目标位置和当前位置,决定了运行的方向。 图表4 如果X,Y方向已经到达目标位置,则依据Z运行坐标,进行进叉和出叉操作。 5)主程序 依据STEP进行操作,采用了状态机的方法。 依据手动自动开关,如果是自动,则把STEP=0,并把所有的输出都定义为0,关闭所有输出。 从高电平到低电平的状态改变时操作。 图表5 如果状态STEP=0,则初始化。 图表6 把各个计数器的值以及当前X,Y,Z位置值设置为100。 这个数值很大,一当运行,则肯定向左行,向下行,向后行。 图表7 STEP=1,就初始化复位运行,运行取货操作,判定是否运行到位,也就是到达0,0,0位置。 图表8 判定STEP=2,则看是否有取货,或者送货操作。 图表9 STEP=3,则读取命令,调用GETXYZ,获得四个步骤的坐标X2,Y2,Z2;X3,Y3,Z3;X4,Y4,Z4;X5,Y5,Z5。 图表10 STEP=4,准备第1次运行,读取x2,y2,z2到x1,y1,z1。 图表11 STEP=5,第1次运行,调用GOXYZ,判定是否到位置。 STEP=6,准备第2次运行,把x3,y3,z3送x1,y1,z1。 然后调用GOXYZ,判定是否到位置。 按照上面的操作方法,一直到第四次运行完毕。 LBL用于标号,跳转命令,进行快速调试用的。 最后的状态为12,在组态软件中,可以读取这个变量,从而可以显示当前的状态。 如果发送了新的命令,则令STEP=2,重新开始读取命令操作。
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