plc在仓库中的应用

摘要
自动化立体仓库是物流中的重要组成部分，它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存储和取出物流的系统。

它是现代工业社会发展的高科技产物，对提高生产率、降低成本有着重要意义。

它具有占地面积小、储存量大、周转快的优点，是集信息、存储、管理于一体的高技术密集型机电一体化产物。

近年来，随着企业生产与管理的不断提高，越来越多的企业认识到物流系统的改善与合理性对企业的发展非常重要。

堆垛机是自动化立体仓库中最重要的起重堆垛设备，它能够在自动化立体的巷道中来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格；或者相反取出货格的货物运送到巷道口。

上世纪50年代末开始，相继研制和采用了自动导引小车（AVG ）、自动货架、自动存取机器人、自动识别和自动分拣等系统。

到上世纪70年代，旋转体式货架、移动式货架、巷道式堆垛机和其他搬运设备都加入了自动控制行列，但只是各个设备的局部自动化并各自独立应用，被称为“自动化孤岛”。

随着计算机技术的发展，工作重点转向物资的控制和管理，要时、协调和一体化。

计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以与它们与主计算机之间的通信可以与时的汇总信息，仓库计算机与时地记录订货和到货时间，显示库存量，计划人员可以方便地作出供货决策，管理人员随时掌握货源与需求。

信息技术的应用已成为仓储技术的重要支柱。

到上世纪70年代末，自动化技术被越来越多地应用到生产和分配领域。

“自动化孤岛”需要集成化，于是便形成了“集成系统”的概念。

在集成化系统中，整个系统的有机协作，使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和。

集成化仓库技术作为计算机集成制造系统中物资存储的中心受到人们的重视，在集成化系统里包括了人、设备和控制系统。

关键词：自动化立体仓库；堆垛机；计算机与PLC的通信。

目录
摘要： (6)
关键词： (6)
前言： (8)
第一章FP0系列PLC的规格与系统的构成 (9)
1．1 概述
1．2 FP0的部寄存器与I/O配置 (9)
第二章用微型PLC─FP0实现小型立体仓库控制 (12)
2. 1 电气元件的设备选用 (12)
2. 2 小型立体仓库与其控制系统 (16)
第三章立体仓库的软件设计 (20)
3. 1 控制系统的梯形图 (20)
第四章计算机与PLC通信 (36)
4. 1 计算机与PLC的连接 (36)
4.2 立体仓库控制系统的通信 (36)
第五章总结 (37)
参考文献 (39)
前言
企业现代化生产规模的不断扩大和深化,使得仓库成为生产物流系统成为生产物流系统中的一个重要而且不呆缺少的环节.立体仓库正以它最小的占地面积和最佳的空间利用率, 逐步代替促使仓库物流的水平提高.
自动化立体仓库作为现代物流中的一个重要组成部分,它是一种集信息, 存储管理于一体的高技术密集型机电一体化产品,是一种多层次存放货物的高架仓库系统.它是把计算机,与信息管理和设备控制集起来,能探按控制指令要求自动化完成货物的存取作业,并能对库存的货物进行自动管理,达到存储技术的全面自动化,因此,自动化立体仓库是企业管理的重要手段之一.通过对立体仓库自动控制系统的硬件的设计,基本上达到采用计算机自动控制技术提高立体仓库的管理水平,提高立体仓库的可靠性可维修性,从而提高企业生产率和经济效益的目的.本毕业实训正是详细介绍PLC如何在微型机立体仓库中得到应用的.
总结一下本设计的软硬件系统,有如下特点:
1自动存取,收发准确迅速,提高入出库效率;
2 机械自动化作业,解放人力,减小劳动强度;
3灵活的增减模块,不需对系统作较大的改动;
第一章
FP0系列PLC的规格与系统构成
1.1概述
立体仓库主体由底盘、四层十二仓位库体、运动机械与电气控制等四部分模型的机械部分采用滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件组成，采用步进电机直流电机作为拖动元件。

随着科学技术和工业生产的飞速发展，现代物流技术领域出现了一种新型仓储方式——自动化立体仓库.它是以高层货架为主体，以成套搬运设备为基础，以计算机控制技术为手段的高效率物流、大容量存储的机电一体化高科技集成系统。

它集机械、电子、计算机、通信、网络、传感器和自动控制等多种技术于一体，以搬运机械化、控制自动化、管理微机化、信息网络化为特征，成为现代化物流设计中产品生产与存储的枢纽。

自动化立体仓库又称自动化仓库、现代智能库、高层货架仓库等，是近年来国际上迅速发展起来的一种新型仓储设施，是在不直接进行人工干预的情况下能自动存储和取出物料的系统。

自动化立体仓库在现代物流系统中的作用是显而易见的，将自动化仓库技术应用到物流领域中，充分利用自动化仓库的优势和特点，实现仓库信息管理自动化和物品入出库作业的自动化，为提高货物的流通效率发挥重要的作用。

国外各个行业采用自动化仓库的情况己经充分证明，使用自动化立体仓库能够产生巨大的社会效益和经济效益。

在货物流通领域中采用自动化仓库技术，也将获得巨大的经济效益。

PLC-FP0这是松下电工最新推出的一种袖珍式微型
PLC产品，该产品保留了其小型机原有的性能，双增加了许多极有用的特殊性
能。

而其体积只有原FP1的三分之一左右组成.
本章结合具体机型──松下电工FP0系列PLC进行介绍.
为适应工业控制领域日益灵活多变的市场要求，各PLC厂家面临着激励的市
场竞争，不断更新其产品，小型PLC产品发展趋势是体积越来越小而且性能越来
越高，其松下电工的微型PLC-FP0在设计上亦独具匠心，颇有物特点，其主控单
元外型尺寸只有25*90*60（mm）宽。

可放入胸前的不口袋，休积如此之小性能
却堪称一流，其指令执行速度这0。

9us,程序容量为500步数据寄存器可达6144
字，除此之外它还具有如下特点：
1具有两路独立的高速脉冲输出，最高计数率可达10KHZ。

2具有双向通道高速计数器（HS0），最高计数器频率可达10KHZ。

3可直接输出频率可调制（PWM）脉冲序列，脉冲频率可在0。

15到38HZ之间可调，占空比可在0。

1%~99。

9%之间可调节。

4 可经RS2322C电缆与PC直接相连无须另加适配器。

1.2FP0的部寄存器与I/0配置
在使用PLC之前最重要的是先了解PLC的部寄存器与I/0配置情况。

H：是16进制常数 WY：是外部输出
WX：是部寄存器 IX：是索引寄存器0
WR：是部寄存器 IY：是索引寄存器1
X4:Z轴回复零位 Y7：轴反转取出
X5：Z轴到达限位 Y20：系统就绪显示
X6：小车有无物品 Y21：系统取出显示
X7：手动自动选择 Y22：系统送入显示
X25：X轴回复零位 R9013：系统初始化
X27：Y轴回复零位 R0：暂存零位标志
X40~X4C：n号仓库选中 R1：X轴回复零位
Y6：Z轴正转送入 R2：Y轴回复零位
R3：初始回零标志 R9：系统回复标志
R4：Z轴回零标志 R121~R12C,号仓库选中标志
R5：Z轴调用标志 R120：取出物品标志
R6:对应仓库标志 R13E物品标志
R7：中转位置标志 R130：仓库选中标志
R8：意外情况标志 R131：系统零位标志
基本功能指令。

有定时器指令，如表1-1所示
表1-1 基本功能指令
控制指令。

决定程序执行的顺序和流程，如表1-2所示
表1-2 主控指令表
第二章
用微型PLC─FP0实现小型立体仓库控制
2．1电气元件设备的选用
小型仓库装置的电气结构采用步进电机驱动模快传感器开关电源
电磁阀等电子器件组成。

下面将对这些电气器件作一个简单介绍。

一步进电机
采用二相八拍混合式步进电机，主要特点：体积小，具有较高的起动运行频率，有定位转矩等特点。

型号：42BYGH101。

电气原理图如图一
快接线插头：
红色表示A相：
蓝色表示B相：
二步进电机驱动模快
采用中美合资SH系列步进电机驱动器，主要由电源输入部分信号输入输出部分等。

电源输入部分由电源模快提供，用两根线连接，注意极性。

信号输入部分：信号源由FP0主机提供。

由于FP0提供的电平24V，而输入部分的电平为5V，中间加了保护电路。

输入部分：与步进电机连接，注意相序。

步进驱动器
图二：驱动模块
三传感器
微动开关：当挡快碰到微动开关
四 FP0模快
#在这个毕业设计中，我们将用到的松下电工微机型号是 FP0-C16CT，
FP0-E16RS，FP0-E16X。

其中FP0-C16CT是控制单元，晶体管输出型，输
入8点，输出8点NPN输出型。

FP0-E16RS 是扩展单元。

继电器输出型，
输入8点，NPN输出型。

输出8点，终点型FP0-E16X是输入16点。

#FP0D 速度位置控制指令
该指令可以指定以下端口和寄存器作为位置控制专用，其功能分配如下表1
其中Y0。

Y1作为高速脉冲输出，Y2。

Y3分别为Y0。

Y1的方向控制端子，X0，X1则指定为高速计数器的输入端子，可分别接收来自。

Y0，Y1的高速脉冲，表中经过值控制还是绝对数值控制，是否需要原点返回等。

# 由松下FP0系列PLC 晶体管输出的主机，具有高速运算能力，PID 调节功能，同时可以输出两路脉冲控制两台电机的优点。

输出两路脉冲梯形图。

F0F0MV F0F0F0F0
F0
F168F0F0F1F0F168F1MV SPD1MV
DMV MV MV MV H102MV MV MV
DT 100MV MV
SPD1
K500DT 100K200DT 102K500
DT 103
K3800DT 104KD DT 106
DT 100
H0
H102DT 200K500DT 201K2000DT 202K500DT 203D3800DT 204KD
DT 206
DT 200.H1
输出方式开始频率运行频率
上升，下降时间
发出脉冲数停止频率第一通道输出
第二通道输出
输出f/t 坐标（输出共300个脉冲）
t
500ms
图五：体形图
0500ms
500Hz
2000Hz
f
表一：演示程序PLC 的I/0地址分配表：
注：Out1~Out5为传感器输出。

五直流电动机：
输入电压为12~24V，两根导线输入红色为直流电机正极，兰色为负极。

六直流电机控制板：
机如图由输入信号。

输入电源。

输出等组成，输入信号由FP0模块提供；
输入电源由输入模块提供；输出驱动直流电
七电源模块：
输入交流电压：110V~220V/50Hz 60Hz;
输出直流电压：24V/6。

5A；
最大功率：156W；
2．2小型立体仓库与其控制系统
我们在一个小型仓库的控制系统中以FP0作为主控制器，下面简要介绍一下系统的构成与原理。

一控制系统的流程图
该系统需要三维位控制，而FP0只有两路脉冲输出，故在编程时采用分时分工的办法，即当堆垛机运行到指定位置时（此时因无取贷，送贷动作，故无伸叉运动，只要两路脉冲即可），再用旋转电机控制伸叉运动，分时分工的方法是以不同的时间来控制不同的电机来达到三维控制的，其主要的工作原理本同一维位控制。

1接通电源。

2将选择开关置于手动位置（此时1~6号有效）
3分别点动按键1←，2↓，3→，4↙，5↑，6↗，观察水平（X轴），垂直（
Y轴），前后（Z轴）各丝杆运动的情况，运行应平稳，在接近限（位置轴），时，应执行限位保护（运行自动停止）。

4用机算机或手持编程器（需加购）编写程序并下装至PLC。

（出厂前已经演示程序，详见光碟，以下描述为演示程序运算情况）。

5将选择开关置于自动位置（通电状况下，各机构复位，即返回零点）。

6将带托盘汽车模型零号仓位，放下模型时，人位要准确，并注意到仓位底部检测开关已动作。

7执行送指令
（1）选择预送仓位号，按动仓位号对应按钮，控制面板上的数码管显示仓位号。

（2）按动送指令按钮，观察送入动作（若被选择仓位已有汽车，则该指令不被执行）。

（3）指令完成后，机械自动返回。

（4）零号仓位已无汽车，则下一个送指令（误操作）将不被执行。

8执行取指令
（1）选择欲仓位号对应按钮，控制面板上的数码管显示仓位
（2）按动取指令按纽，观察取出动作（若被选择仓位汔车，则该指令不被执行）。

（3）指令完成后，机械自动复位。

（4）零号仓位已无汔车，则下一个取指令（误操作）将不被执行。

9演示程序中其它容
（1）当零号仓位上有贷物时，若无外部操作指令，“就绪”等亮，延时10秒后。

自动将贷物放在仓位号最小的空位上，依次类推。

如1#，2#，3#，4#都已有贷物，程序延时10秒。

10秒若无外部操作指令，自动将贷物放在2#仓库。

在延时10秒，若按下数字5#，然后按下“送”键。

此时，则运行机构将贷物放在5#库，若按下5#键后，想取消此操作，可按下“放弃”
键，此时，程序又处在待命状态，“就绪”灯亮，又可进行其它操作。

（2）当零号仓位上无贷物时，若无人操作，“就绪”灯亮10秒后，程序将把数值最大仓库号里的物品转运至没有放贷物的仓号比其它的仓库里。

1#，2#，5#有物，该程序将自动把5#物品转至3#仓库。

若需从5#取回物品，放入4#库，操作步骤如下：“就绪”灯亮时，按下“5”，再“取”键，运行机构执行程序要求取回贷物后，停在起初位置。

此时按按键4#，在按送键运行机构将把贷物放在4#库，然后停在起初位置，“就绪”灯亮10秒后，若去外部操作指令，程序又将4#库贷物转至3#库。

※装置中已实施的硬件保护
1X轴极限保护（SQ0，SQ1）
2Y轴极限保护（SO2，SO3）
3Z轴极限保护（SO4，SO5）
4X轴，Y轴，Z轴协调保护（SQ6，SO7硬件联锁）
以上各种保护开关，确保学员在编程实验中，立体仓库在程序出错时，并不损坏
该装置。

一、装置中已实施的硬件保护
1、X轴极限位保护（SQ0、SQ1）
2、Y轴极限位保护（SQ2、SQ3）
3、Z轴极限位保护（SQ
4、SQ5）
4、X轴、Y轴、Z轴协调保护（SQ6、SQ7硬件联锁）
以上各种保护开关，确保学员在编程实验中、立体仓库在程序出错时，并不损坏该装置。

10监控系统
在win98系统中，把光盘放入光驱中，自动运行MCGS组态软件。

此时出现对话框，安装MCGS组态软件通用版，直至安装完毕，桌面快捷方式出现两个新图标，即MCGS组态环境和MCGS运行环境。

进行监控。

第三章立体仓库的软件设计
3.1控制系统的梯形图
第四章计算机与PLC通信
4．1计算机的连接有以下3种。

1 使用计算机的RS2322C端口与PLC的编程口直接相连。

2 能过网络，与其它站点的PLC进行通信。

3 通过调制解调器，与远程的PLC进行通信。

本设计是使用计算机的RS2322C端口与PLC的编程口直接相连的情况
①设置PLC的通信条件。

关于PLC通信条件设置的容，请参照和PLC的相关硬件手册。

请预先将PLC与计算机的通信条件相符合。

②利用计算机的RS2322C端口，与PLC的编程口1：1连接。

连接方法根据各PLC而不同。

计算机与FP0相连时
计算机→RS2322C 电缆→PLC
RS2322C电缆型号：3MAFP8513
4．2 立体仓库控制系统的通信
通信协议包括两个方面的容：一是通信接口；二是通信方式。

PLC与上位机一般采用RS─232接口的异步串行通信方式。

系统的通信
该系统是一种主从事总线型工业局域网。

采用RS─232总线上位连接系统。

以上位机作为工业局域网通信的主站，其它3台PLC作为从站。

主站采用轮询的方式，按一定的顺序，逐个与各PLC通信，所有数据通信都只在上位机与PLC之间进行，各PLC之间没有数据交换。

如各PLC要进行交换数据，也只能经过上位机中转。

PLC向上位机发回的信处包抱堆垛机当前的位置与状态，操作命令的完成，取消等。

经过通信再在屏幕上显示堆垛机位置与状态。

以便操作员了解现场有关情况。

实训总结
经过二个多月的毕业实训，是对学习的总结过程，更是进一步学习探索的过程，在这个过程中，我们对可编程控制器进行了设计和开发有了深刻的认识，对立体仓库的工作原理有了进一步的掌握，对控制系统的分析与设计工程有了切身的体会，并在学习和实践过程中增长了知识，丰富了经验，控制系统的开了设计是一项复杂的系统工程，必须严格的按照系统分析，系统设计，过程来进行。

系统的分析与设计过程是一项辛苦的工作，同时也是一个充满乐趣的过程。

在设计过程中，特别体会到理论必须和实际相结合。

虽然收集了大量的资料，但是实际用中却有很多的差异，出现了许多意想不到问题我国，立体仓库的发展是从70年代初期开始的，是在消化吸收德国西马克—特兰斯普兰股份公司专有技术的基础上开发出来的。

我国进人80年代以来，一些交通运输部门，物资储存部门以与现代大中型企业对老式仓库进行了技术改造，开始采用自动化立体仓库，据不完全统计，目前我国拥有立体仓库500余座，在15米以上的大型立体仓库100多座，其中全自动化的立体仓库有30多个 1980年由机械工业自动化研究所等单位研制建成我国第一座自动化立体仓库，并在汽车制造厂投产。

从此以后，立体仓库在我国得到了迅速的发展。

1995年建成的仪征化纤工业联合公司涤纶长丝自动化立体仓库是日前由国独立设计和制造的综合自动化程度最高的立体仓库高度。

这些立体仓库广泛使用在机器制造业、电器制造业、航空港、轻工和化工企业、商储业、军需部门等各行各业。

目前我国有能力承接立体仓库设计任务的单位已达数十家. 近些年我国自动化仓库技术发展很快，已实现了与其它信息决策系统的集成，并正在做智能控制和模糊控制的研究工作。

尽管如此，至今在我国己建成的集成化仓储系统还不多，我国的自动化立体仓库与国外发达国家相比，无论是从数量上还是从建设水平上都有着比较大的差距未来的发展趋势自动化程度不断提高，近年来采用可编程控制器(PLC)和微机控制搬运设备的仓库和采用计算机管理与PLC联网控制的全自动化仓库在全部立体仓库中的比重不断增加大型自动化仓库系统己不再是发展方向。

为了适应工业发展的新形势，出现了规模更小，反应速度更快，用途更广的自动化仓库系统。

在堆垛机方面，不断推出具有新的物理外形和更高性能的设备。

最新的开发包括提高电子和控制技术，在使堆垛机具有更高定位精度的同时，提高搜索能力和运行速度，以期获得更短的操作周期和更大的生产能力。

应用领域日趋广泛，从制造工厂、商场、机场、
港口、军需部门到地下室冷库等各行各业均有采用。

仓库存储货物品种也日益多样化，除了大多数仍是制成品外，储存品种越来越多。

提高仓库运转的可靠性与安全性。

在仓库自动控制与信息传输中采用高可靠性的硬、软件，增强抗干扰能力。

国外自动化仓库这方面发展的一个方向是普遍采用扫描技术，使货物的存取和发送信息做到快速、实时、可靠和准确。

在拣选作业自动化方面，各国正加紧研究开发可供实用的拣选自动化设备和系统，但尚未真正达到能可靠实用阶段。

在一些生产企业，立体仓库己不仅仅简单地作为物料的储存的仓库，而且与生产企业的工艺流程紧密结合，成为生产物流的一个组成部分。

如柔性加工系统(FIMS)中的自动化仓库就是一个典型例子。

随着计算机技术的不断发展，人工智能技术，特别专家系统在自动化仓库中的应用日益增多。

射频数据通信、条形码技术、扫描技术和数据采集越来越多的应用于仓库堆垛机、自动导引车和传送带等运输设备上，移动式机器人也作为柔性物流工具在柔性生产中、仓储和产品发送中日益发挥重要作用。

实现系统柔性化，采用灵活的传输设备和物流线路是实现物流和仓储自动化的趋势。

人工智能技术的发展必将推动自动化仓库技术向更高阶段即智能自动化方向发展，在智能自动化物流阶段，生产计划作出后，自动生成物料和人力需求，查看存货单和购货单，规划并完成物流。

如果物料不够，无法满足生产要求，系统会自动推荐修改计划以便生产出等值产品。

这种系统是将人工智能集成到物流系统中。

在本文中，首先是对于自动化立体仓库历史背景、发展现状的介绍，主要介绍了从立体仓库出现到现在的发展情况，各个时期的主要特点，的情况进行介绍,介绍了从立体仓库出现到现在的发展情况，，还介绍了现代立体仓库的控制系统，，整个设计进行了仓库概述，主要对电气元件，设备的选定，如PLC机型的选择，电源模块，步进电机，驱动模块等。

控制系统的梯形图设计，还有计算机与PLC的通信。

在设计过程中其中电器元件设立的选择是本文中的重点，进行PLC选形时首先根据控制系统的功能要求，同时兼顾设备维修的通用性，本设备控制对象是一个开关量控制系统，同时利用脉冲控制步进电动机的运转，故应采用晶体管形式的输出。

松下FP0系列小型PLC具有性价比高、功能完善、指令丰富等优点，能满足各项性能要求和控制要求，因此，本系统采用松下FP0系列-16CT，作为基本模快，能输出两路脉冲信号进行步进电机的控制。

步进电机采用二相作作八拍合式步进电机，主要特点：体积小，具有较高的起动和运行频率。

采用Dm系列开关电源。

其特点是输出功率大，体积小，可靠性高，具有过流，过压保护功能。

立体仓库自动存储系统的研究是现在社会各都在关注的一个热门领域，这次我做出的
对于工业品立体仓库的调度程序只是在这个方向上面的一点小小的探索，在这次设计任务中遇到了很多新的问题，也经过自己的思考和老师的指导，解决了一些问题，但是受时间和自己的专业知识水平所限，还有很多问题没有解决，所以，这次毕业设计任务的完成并不是对于这个课题的终止，我会在以后的学习中继续，争取能够解决这些没有实现的问题，务必将这次设计的结果作的最好。

总之，通过这次毕业实训，我学到了很多东西，获益良多。

致
本次毕业实训能够完成得较为顺利，主要得益于我的指导老师指导，对于我的设计，不论是总体的方向还是具体的实施过程，老师都给与了我全面的帮助。

首先，我要对老师致以最诚挚的意。

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