基于PLC控制的自动化立体仓库设计与组态监控.doc

1 引言
第二次世界大战之后,工业飞速发展,立体仓库应运而生。50年代初,美国首先研制出采用桥式堆垛起重机的立体仓库,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。我国于1963年成功研制出了第一台桥式堆垛起重机,1973年开始研制第一座由计算机控制的自动化立体仓库。随着当今企业现代化生产规模不断扩大和深化,仓库成为生产物流系统中一个重要而不可或缺的环节,而立体仓库正以其占地面积小和空间使用率佳的特点,正在逐步替代面积利用率低且陈旧落后的平面仓库,这种替代大大提高了仓储物流的水平。
近几年国内外立体仓库的发展方向,以采用可编程控制器(PLC)与微控制搬运设备的仓库以及采用PC机远程管理与PLC联网控制的全自动立体仓库为主。但其中不容忽视的一个问题是,当前各领域中使用的立体仓库系统通常是比较庞大的,在研发立体仓库的过程中,需要投入大量的人力和财力,这必然会给立体仓库系统的研制带来巨大的成本负担。目前比较流行的方法是通过制作小型的立体仓库模型,采用可重复使用的编程系统对其进行编程控制,在模型上模拟调试成功后,最后将实验结果应用到立体仓库的实际生产研发中。通过以上的流程即可节约成本、提高效率,多角度多方式的确定出最优的立体仓库生产方案。
本设计将采用三菱FX1N-40MT型PLC和北京昆态公司的MCGS组态软件设计一个自动化立体仓库系统模型,最终实现立体仓库系统的自动化、智能化在实际生产中的应用。
2 可编程逻辑控制器(PLC)简介
随着微处理器,计算机和数字通信技术的飞速发展,计算机控制几乎已经扩展到了工业领域的每一个角落。可编程序控制器(Programmable Logic Controller, PLC)作为一种应用面积广,功能强大,使用方便的通用自动控制装备,已经成为工业控制领域不可或缺的重要组成部分。PLC已经广泛的应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中,在其他领域也得到了迅速的发展。国际电工委员会(IEC)在1985年的PLC标准草案第3稿中对它作了如下定义:“可编程序控制器是一种数字运算的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,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的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于使工业控制系统联成一个整体,易于扩充的原则设计。”
PLC的发展历史
可编程序控制器(PLC)问世于1969年。美国数据设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程控制器,并成功地应用在美国通用汽车公司(GM)的生产线上。其后日本、原联邦德国等相继引入,使其迅速发展起来。
PLC从诞生至今,其发展大体经历了三个阶段:第一阶段从诞生到20世纪80年代中期,以单机为主发展硬件技术,研发除了取代传统继电器控制系统的各种型号的PLC;第二阶段从20世纪80年代中期到20世纪80年代末期,为适应柔性制造系统(FMS)的发展,在提高单机功能的同时,加强了软件的开发,并提高了PLC通信能力;第三阶段从20世纪90年代以来,为适应计算机集成制造系统(CIMS)的发展,采用多CPU的PLC系统,不断提高其运算速度和数据处理能力。
PLC的特点、应用领域和发展趋势
PLC的主要特点:
(1)可靠性高、抗干扰能力强
为保证PLC能在工业环境下可靠工作,在设计和生产过程中采取了一系列硬件和软件的抗干扰措施。主要采用以下方面的措施:如隔离、滤波;对PLC的内部电源采取了屏蔽、稳压、保护等措施,以减少外界干扰;在内部设置了连锁、环境监测与诊断、看门狗等电路;利用系统软件定期进行系统状态、用户程序、工作环境和故障监测,并采取信息保护和恢复措施;对用户程序及动态工作数据进行电池备份,以保障停电后有关状态或信息不丢失。
通过以上措施保证了PLC能在恶劣的环境中可靠地工作,使平均故障间隔时间指标高,故障修复时间短。
(2)可实现三电一体化
PLC将电控(逻辑控制)、电仪(过程控制)和电结(运动控制)这三电集于一体,可以方便、灵活地组合成各种不同规模和要求的控制系统,以适应各种工业控制的需要。
(3)编程简单、使用方便、控制程序可变、具有很好的柔性和扩展性。
(4)体积小、重量轻、功耗低。
PLC的应用领域
可编程控制器是在继电器控制和计算机技术的基础上开发出来的,并逐渐发展成以微处理器为核心,集计算机技术、自动控制技术及通信技术于一体的一种新型工业控制装置。随着微电子技术的快速发展,PLC的制造成本不断下降,但功能却大大的增强了。目前在先进工业国家中PLC已成为工业控制的标准设备,几乎覆盖了工业控