辽宁石油化工大学毕业设计

名称 行程开关 按钮开关 激光测距传感器 光电传感器 光电编码器 三相交流异步电动机

单相交流异步电动机

代号符号 SQ SA M

个数 14 1 2 2 1

规格符号 LF-0124LB KD2B-21 ODSL8型 E3G-MR19 755A Y2-632-2

备注

额定电压10-30VDC 带自锁，24V 检测距离25-45米 增量式

额定电压380V，额定功率300W

额定电压380V，额定功率250W 24-70VDC 步距角0.9/1.8

M 1 YY7112

步进电动机驱动器 二相混合式步进电动机

M

1 1

SH-20403 42BYG

3.8 通信方案的确定

为了控制无人运转堆垛机，必须向堆垛机发送运转和作业的信息。一个指令执行完了之后，必须从堆垛机向地面发送响应信号，即确认信号，之后才能执行下一个指令。堆垛机的信息传递顺序是：堆垛机首先接受的作业信息是从什么地方取货，之后把它存入什么货位。堆垛机控制盘在收到作业信息之后向地面控制盘发出响应信息。堆垛机根据作业信息进行作业。作业完了之后，向地面发出“作业结束”信息。这样把一系列作业进行完了之后，成为等待下一个作业信息的待机状态。

串行通信中最常用的物理层协议为RS-232C和RS-485。本文采用RS-485标准。主要基于以下两点考虑：

（1） RS-232C接口标准只能用于点对点的通信，而RS-485能实现多点对多点的通信。RS-485允许平衡电缆上连接32个发送器/接收器。立体仓库控制系统要求监控系统和3台堆垛机控制系统连接，要求物理层的协议必须支持一点

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对多点的通信。

（2） RS-485采用差动发送/接收，所以共模抑制比高，抗干扰能力强。立体仓库的工作环境较恶劣，热、电、磁等干扰信号较多，要求通信网络的抗干扰能力较强，才能保证数据的正确接收。RS-485标准除上述优点外，还具有传输速率高、传输距离远等优点。

由于PLC带有串行通信接口，只需用RS-485总线分别连接到计算机即可，可见系统的构建十分简单当需要增加新设备时，只需要将新设备也连接到计算机，系统的扩展也较容易。为了利用计算机带有的RS-232接口与下层的各个模块通信，在计算机上需要安装232-485转换器。

在自动化立体仓库控制系统中选用Modbus通讯协议作为其通信网络数据链路层的协议。Modbus通讯协议是Modicon公司设计的一种适用于工业控制的主从结构式串口通讯协议，已经成为通用工业标准。Modbus串行链路协议是一个主-从协议，采用请求-响应方式，主站发出带有从站地址的请求报文，具有该地址的从站收到后发出响应报文进行应答。采用该协议，不同厂商生产的控制设备可以互连成工业网络，实现集中监控。许多工控产品，例如PLC、变频器、人机界面、DCS和自动化仪表等，都在广泛地使用Modbus协议。本系统中使用的变频器和PLC都支持Modbus协议。而且Modbus协议编程简单、容易实现。在笔者所研制的自动化立体仓库控制系统中得到了很好的应用，数据传输准确、可靠。

3.9 输入输出点分配

为方便系统施工时的硬件连接，方便上位机查询、修改系统的输入/

输出点状态，在

系统程序编写前，需对系统的输入输出点进行合理的规划分配。分配1/0点时，应注意系

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统公共点的带载能力，以免烧毁设备。在进行1/0分配时，将相同设备、相似功能的输入输出点集中在一起，即便于线路连接、记忆，又便于上位机查询系统的工作状态及设备的位置。

堆垛机控制系统采用的PLC是S7-200 CPU226，总共使用了所有的24个输入点和11个输出点，具体I/O点分配如表3.6所示堆垛机控制系统使用扩展I/O模块EM221，其I/O分配表如表3.7 。扩展模块EM235是模拟量4输入/1输出模块，在本文所设计的控制系统中，只用到两个扩展模块EM235的输出通道MO、VO，接变频器MM440的端口3和4。

表3.6 PLC（CPU226）输入输出I/O点分配

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

控制元件 启动 停止 复位 存货 取货 自动

水平编码器反馈A 水平编码器反馈B 手动 货叉右伸到位 货叉到中位 货叉左伸到位 垂直编码器反馈A 垂直编码器反馈B 前进按钮 后退按钮 上升按钮 下降按钮

编程地址 序号 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 I2.0 I2.1

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

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控制元件 货叉右伸按钮 货叉左伸按钮 货叉原位按钮 货叉电机脉冲输出 堆垛机上升 堆垛机下降 货叉方向改变 堆垛机前进 堆垛机后退 低货位指示灯 高货位指示灯 水平停准指示灯 垂直停准指示灯 警示灯 水平电动机停机

编程地址 I2.2 I2.3 I2.4 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3

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表3.7 EM 221模块I/O点分配

序号

控制元件 水平左限位 水平右限位 垂直上限位 垂直下限位 水平前对准 水平认址计数

编程地址 序号

控制元件

编程地址

1 2 3 4 5 6 7 8

I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7

9 10 11 12 13 14 15 16

纵向认址下对准 左端歪斜传感器 右端歪斜传感器 左探有货传感器 右探有货传感器 低速按钮 中速按钮 高速按钮

I4.0 I4.1 I4.2 I4.3 I4.4 I4.5 I4.6 I4.7

纵向认址上对准 纵向认址计数

3.10 本章小节

本章依据设计立体仓库的有关参数，对堆垛机电气控制的硬件系统进行了设计。包括堆垛机作业流程图、系统结构图，堆垛机的控制方式、通讯方案及认址方式的选择，并

设置了相应的安全保护措施，对堆垛机PLC控制系统输入瑜出点的分配进行了详细论述。

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