基于plc的立体仓库监控系统

基于plc的立体仓库监控系统内容摘要：

，目前国内外常用 PLC(可编程逻辑控制器 )控制。 PLC 的模块化结构以及远程通讯功能，完全可 以满足堆垛机单机自动控制、全自动控制的要求。 ⑦ 安全及连锁保护机构 堆垛机是一种起重机械，它要在又高又窄的巷道内高速运行。 为了保证人身及设备的安全，堆垛机必须配备完善的硬件及软件的安全保护装置，并在电气控制上采取一系列联锁和保护措施。 除了一般起重机常备的安全保护措施 (如各机构的终端限位和缓冲、电机过热和过电流保护、控制电路的零位保护等 )外，还应根据实际需要，增设各种保护。 需增设的安全保护装置有 : 1）终端限位保护 :在行走、升降和伸缩的终端都设有限位保护。 2）联锁保护 :行走与升降时，货 叉伸缩驱动电路切断。 相反，货叉缩时，行走与升降电路切断。 另外，行走与升降运动可同时进行。 3）正位检测控制 :只有当堆垛机在垂直和水平方向停准时，货叉才能伸缩，即货叉运动是条件控制，以认址装置检测到确己停准的信息为货叉运动的必要条件。 4）载货台断绳保护 :当钢丝绳断裂时，断绳保护机构动作，机械夹轨上移，载货台被卡在导轨上而阻止其坠落。 正常工作时在弹簧力作用下夹轨块 (凸轮 )与导轨分离。 5)断电保护 :载货台升降过程中若出现意外断电情况，则机械式制动装置会使载货台停止升降运动，从而防止载货 台坠落。 (4)出入库输送系统 本课题出入库输送系统为出入库站台小车。 出入库站台小车安装在货架的一端，这也决定了出入库方式，即出库入库均在库房一侧进行。 自动化立体仓库计算机系统结构 自动化立体仓库系统的结构在不同企业和行业之间具有不同的特点。 目前，国内外仓库的管理及控制系统大致可以分为两大类 :三级管理控制结构和二级控制管理结构 [2]。 三级管理控制结构是指由管理层、监控层和执行层组成的三级控制系统。 二级控制管理结构将监控层与执行层功能融合在一起，简化了计算机系统结构，但是加重执 行层 PLC 的负担。 本课题的计算机系统结构采用三级管理控制结构，其结构图如图 所示。 _______________________________________________________________________________________________________ 11 (l)管理层的主要功能 [3] 管理层是自动化仓储系统的中枢，与普通的计算机管理系统类似，负责接收调度系统发布的调度任务，完成出入库操作、库存数据管理与统计分析等常规作业，而且具有仓储管理的操作流程。 在出入库货品单下达后，操作人员要根据此单进行相应的出入库操作，管理层自动或由操作人员手动选择相应的货位进行出入库操作，同时生成相应的报表统计结果，来完成一个完整的仓储出入库操作。 同时，还要求管理系统能根据入库、出库的生产任 务，发出命令来触发监控系统，实现与监控系统的通信，发布入库、出库操作任务单，并接收监控系统返回的入库、出库任务的完成报告情况。 (2)监控层的主要功能 监控系统是自动化立体仓库的信息枢纽，是实现自动化立体仓库实时控制的重要组成部分。 它负责协调系统中各个部分的运行，在整个系统中起着举足轻重的作用。 自动化立体仓库使用了很多自动化执行设备，各设备的作业任务、运动路径、运动方向都需要由监控系统来统一调度。 (3)执行层的主要功能 执行层的主要功能是接受并执行监控层计算机下发的出入库指 令，控制设备执行相应的出入库任务，自动完成取送货任务。 _______________________________________________________________________________________________________ 12 第 3 章 FX 系列 PLC 计算机链接通信 计算机链接功能，就是以计算机作为主站，最多连接 16 台 FX系列可编程控制器或者A系列可编程控制器，进行数据链接的功能。 （ 1）计算机链接最多可以执行 16 台。 （ 2）与 A 系列可编程控制器的计算机链接模块所支持的专用协议相同。 （但是在支持的格式、指令方面有所限制。 ） 下图中的 FX485PCIF 是 RS232 转 RS485 接口模块，它将计算机上的 COM1 串口和PLC 通信适配器上的 RS485 接口连接起来，从而实现上位监控机与 PLC 的通信，这种通信是一种主从协议。 主站设备发送要求到从站设备，从站设备响应，从站不能主动发出信息。 一次读写操作的步骤包括 :首先上位机发出读写命令， PLC 做出接收正确的响应，上位机接到此响应则发出确认申请命令， PLC 则完成正确的读写响应，回应给上位机数据。 这样收发两次数据，完成一次数据的读写。 使用 FX485PCIF 接口转换模块将上位监控机的 COM1串口和 PLC 通信板卡上的 RS485 接口连接起来，再向 PLC 写入一小段通信程序，并选择一定的波特率即可。 分析 PLC 的 通信协议，然后上位机采用 VC 编程，遵循 PLC 通信协议，读写 PLC 数据，实现人机操作任务。 FX 系列 PLC 的计算机链接通信规格 按下列规格执行通信，波特率等内容是用编程工具的参数或是顺控程序进行设定的。 表 FX 系列 PLC 通信格式 项目 规格 备注 连接台数 最大 16 台 传送规格 符合 RS485/RS232C 规格 最大总延长距离 RS485： 500m 以下 当系统中同时存在 485BD 时为 50m 以下 RS232C： 15m 以下 根据通信设备的种类不同距离也不同。 协议格式 计算机 链接（专用协议） 有协议格式 1/协议格式 4 控制协议 通信方式 半双工双向 波特率 300/600/1， 200/2， 400/4， 800/9， 600/19，200bps 字符格式 起始位 固定 数据位 7 位 /8 位 奇偶校验 无 /奇校验 /偶校验 停止位 1 位 /2 位 报头 固定 报尾 固定 控制线 固定 和校验 无 /有 FX 系列 PLC 的计算机链接通信的 PLC 通信设定 利用 FX485PCIF 模块进行 FX 系列 PLC 的计算机链接通信时，必须对 PLC 进行串口通信格式设定。 对 D8120 进行通信格式设置。 D8120 各位的内容如下表。 D8120 的内容 位编号 名称 内容 0（位为 OFF） 1（位为 ON） _______________________________________________________________________________________________________ 13 b0 数据长度 7 位 8 位 b1 b2 奇偶校验 b2， b1 （ 0， 0）：无 （ 0， 1）：奇校验（ ODD） （ 1， 1）：偶校验（ EVEN） b3 停止位 1 位 2 位 b4 b5 b6 b7 波特率 b7,b6,b5,b4 (0,0,1,1): 300 (0,1,0,0): 600 (0,1,0,1):1200 (0,1,1,0):2400 (0,1,1,1):4800 (1,0,0,0):9600 (1,0,0,1):19200 b8 报头 无 有（ D8124） 初始值 :STX(02H) b9 报尾 无 有（ D8125） 初始值 :ETX(03H) b10 b11 控制线 计算机链接 b11,b10 (0,0):RS485/RS422 接口 (1,0):RS232C 接口 b12 不可以使用 b13 和校验 不附加 附加 b14 协议 无协议 专用协议 b15 控制顺序 协议格式 1 协议格式 4 在设定的过程中，应注意使用计算机链接时，报头（ b8），报尾（ b9）请务必选择“无”。 并且，协议（ b14）请选择“专用协议”。 在特殊数据寄存器中设定通信格式时，数据写入后，直到下一次上电时才反映出设定内容。 站号的设定 — [D8121] 数据寄存器 D8121 用于计算机链接中设定本站的站号。 在站号 0到站号 15（ H00H0F）的范围内设定。 FX2N可编程控制器中，上电时保存参数中设定的内容。 超时判定时间 — [D8129] 数据寄存器 D8129 的作用是以 10ms 为 单位，设定当从计算机接收数据中断时开始，到出错为止的判断时间。 对于 FX2N可编程控制器， D8129 的设定范围为 13276（ 1032760ms），但是，设定为“ 0”时为 100ms。 使用 D8129 进行超时判定时间的设定时，应注意将超时判定时间设定超过当前使用的波特率下，接受 1 个字符所需的时间。 具体的设定程序如下图： _______________________________________________________________________________________________________ 14 [ M O V H 6 0 8 6 D 8 1 2 0 ][ M O V H 0 0 0 0 D 8 1 2 1 ][ M O V K 6 D 8 1 2 9 ][ E N D ]M 8 0 0 2 图中程序将 PLC 的通信参数设置为，数据传输率为 9600bit/s， 7位数据位， 1 位停止位，偶校验，站号为 0，超时判定时间为 60ms。 接线 接线步骤 （ 1）根据用途选择连接方法。 （ 2）准备好接线所需的电缆及终端电阻。 （ 3）开始接线前请务必确认可编程控制器的电源已经断开。 （ 4）连接 RS482/RS232 通信设备之间的接线。 选择连接方法 选用的连接方法是 RS485 通信场合的方法。 如 图所示： 在 RS485 中有 1 对接线和 2 对接线。 接线方法取决于用途。 两对线的接线方法如下图所示： S D AR D AS D BR D BS GS D AS D BR D AR D BS GR S 4 8 5 / 4 2 2 U N I T4 8 5 B D 在上图中， RS485UNIT 中 SDA 与 SDB 和 RDA 与 RDB 间接电阻（ 300 欧 姆）。 双绞线在 485BD侧的屏蔽线要接地。 PLC 的报文格式 本次设计中，上位监控机与 PLC 的通信为主从通信方式，即主站设备发送要求到从站设备，从站设备响应，从站不能主动发出信息。 一次读写操作的步骤包括 :首先上位机发出读写命令， PLC 作出接收正确的响应，上位机接到此响应则发出确认申请命令， PLC 则完成正确的读写响应，回应给上位机数据。 这样收发两次数据，完成一次数据的读写。 通信控制顺序 通信控制顺序为控制顺序 1，其读写申请以及 PLC 响应的具体格式如表。 _______________________________________________________________________________________________________ 15 表 PLC 报文格式 内容 控制顺序（协议） 在计算机一侧读出可编程控制器的数据时 ENQ站号PC号指令报文等待字 符A 区和 校验 码STX站号PC号字 符B 区ETX和 校验 码ACK站号PC号或 是NAK站号PC号*NAK站号PC号或 是出 错代 码计 算 机 一 侧*传 送 顺 序 由计算机一侧向可编程控制器写入数据时 ENQ站号PC号指令报文等待字 符C 区和 校验 码ACK站号PC号NAK站号PC号或 是出 错代 码计 算 机 一 侧可 编 程 控 制 器 一 侧*传 送 顺 序 备 注 1）只有当设定 [有 ]和校验时才有和校验。 当设定 [无 ]和校验时没有和校验码。 2）当设定 [有 ]和校验时，仅对上图中带※部分的字符进行和校验。 3）上图中 [字符 A 区 ]， [字符 B 区 ]， [字符 C 区 ]的内容因通过内容不同 各异，但是不会因控制协议格式不同而各异。 说明： ENQ：计算机发出请求。