发布时间 : 星期三 文章巷道式双立柱堆垛机控制系统设计更新完毕开始阅读
可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术等操作，通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一体，易于扩展其功能的原则设计。
事实上，PLC就是以嵌入式CPU为核心，配以I/O等模块，可以方便地用于工业控制领域的装置。因此PLC实际上就是：“工业专用计算机”。其硬件结构与微机室基本一致。其基本结构如下图所示。
电源模块 输入模块 CPU 模块 输出模块 指示灯 接触器 继电器 电源 编程器 图2-4PLC系统的基本结构
2.4.1.2 PLC工作原理
PLC采用巡回扫描的工作机制,经过输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段，这是一个扫描周期，PLC就是这样周而复始的执行扫描周期的，简单的说，PLC是系统程序的管理下，依据用户程序的安排，结合输入信号的变化，确定输出口工作的，当然这不是其全部内容，全部内容要复杂一些. 2.4.1.3 PLC的特点
抗干扰能力强，可靠性高；控制系统结构简单，通用性强；编程方便，易于扩展；功能完善；设计、施工、调试的周期短；体积小维护方便，能耗低。 2.4.1.4 PLC的性能
(1)硬件指标
硬件指标主要包括环境温度、环境湿度、抗震、抗冲击、抗噪声干扰、耐压、接地要求和使用环境等。由于PLC是专门为适应恶劣的工业环境而设计的，因此PLC一般都能满足以上硬件指标的要求。
(2)软件指标
编程语言 不同的PLC，具有不同的编程语言。常用的编程语言有梯形图、语句表、功能块图3种。
用户存储器容量和类型 用户存储器用来存储用户通过编程器输入的程序。其存储容量通常以字、步或KB为单位计算。常用的用户存储器类型有RAM、EEPRAM、EPRAM3种。
I/O总数 PLC有开关量和模拟量两种I/O。对开关量I/O总数，通常用最大I/O点数表示；对模拟量I/O总数，通常用最大I/O通道表示。
指令数 用来表示PLC的功能。一般指令越多，其功能越强。
软元件的种类和点数 指辅助继电器、定时器、状态、数据寄存器和各种特殊继电器等。
扫描速度 以“ s/步”表示。PLC的扫描速度越快，其输出对输入的响应越快。 2.4.1.5 PLC的发展趋势
PLC总的发展趋势向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。具体有以下几方面：向小型化、专用化、低成本方向发展；向大容量；向高速度方向发展；智能型I/O模块的发展；基于PC的编程软件取代编程器；PLC编程语言标准化；PLC通信易用化；组态软件与PLC的软件化；PLC与现场总线相结合。
2.4.2 PLC各部分功能
2.4.2.1 中央处理单元（CPU）
CPU的主要任务有控制用户程序和数据的接收与存储；用扫描的方式通过I/O部件接受现场信号的状态或数据，并存入输入映像寄存器或数据存储器中；诊断PLC内部电路的工作故障和语法错误。 2.4.2.2 存储器
PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。
系统存储器用来存放有PLC生产厂家编写的系统程序，使PLC具有基本功能，用户不能直接改写。
用户存储器包括用户程序存储器和数据存储器两部分，用来存放用户针对具体控制任务，使用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序。 2.4.2.3输入输出单元
PLC的输入和输出信号类型可是开关量、模拟量和数字量。输入/输出单元从广义上包括两部分：一是与控制设备相连接的接口电路，另一部分是输入和输出的映像寄存器。
输入单元用来接收来自用户的各种信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器信号。通过接口电路将这些信号转换成中央处理器能够识别处理的信号，并存到输入映像寄存器。运行时PLC从输入映像寄存器读取输入信号并进行处理，将处理结果放到输出映像寄存器。输出映像寄存器有输出点相应的触发器组成，输出接口电路将其由弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、指示灯等被控设备的执行文件。 2.4.2.4电源部分
PLC一般使用220V的交流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路
提供5V、12V、24V等直流电源，使PLC能正常工作。 2.4.2.5扩展接口
扩展接口用于将扩展单元以及功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活以满足不同控制系统的需要。
2.5 堆垛机的定位控制方案
采用光电编码器的位移定位方法
光电编码器分为绝对脉冲编码器（APC）和增量脉冲编码器（SPC），两者一般都作为速度控制或位置控制系统的检测元件。编码器分为单路输出和双路输出两种。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。
当采用光电编码器进行位移定位时，由于堆垛机的运行是由曳引电动机来拖动的，因此曳引电动机正反转动的角度也就决定了它所移动的距离，如图2-5所示。
在曳引电动机轴上安装一个光电盘，盘上同一圆周上均匀地打上许多小孔，曳引电动机旋转时，光电盘也跟着旋转，光电编码器根据转过小孔的数量，发出相应数量的脉冲信号，这样只要计算出脉冲数，就可知道堆垛机运行的距离，也就是堆垛机的实际位置。
图2-5光电编码示意图
目前，PLC一般都具有高速脉冲输入端或专用计数单元，可用编码器测取堆垛机运行过程中的准确位置，并可直接与PLC的高速脉冲输入端相连，利用高速记数器的功能指令能很方便地实现堆垛机的定位。
由以上的介绍，我们可以看出，安装限位开关的定位方法，不仅废工废料，而且每个开关的实际安装距离，均不可避免地存在一定量的误差，使得系统的安装调试变得复杂，而且定位质量难以保证。一旦系统要求改造，又要重新进行安装工作。而采用旋转编码器的位移定位方法，通过其发出的脉冲数可以很容易地确定堆垛机的当前位置，再经过给定速度曲线的计算，得出变频器应当输出的频率来进行调速，这种堆垛机的位移定位方法具有定位精度高、适应性强的优点，因此，我们采用此方案。
2.6 本章小结
本章针对立体仓库中堆垛机的控制系统进行了方案设计。在速度控制方案方面，选取当前应用范围非常广泛的变频调速技术，它所具有的调速范围广、输出平滑性好、机械特性较硬、可实现异步电动机的无级调速以及可以进行恒转矩和恒功率调速等优点，使它完全可以胜任本设计中的速度控制要求。系统主控制器选择了在工业环境中广受欢迎的可编程控制器（PLC），并结合本设计的实际要求，设计了相应的PLC控制系统。最后，在综合比较了多种堆垛机的定位方法后，选择了定位精度更高，控制方法更加灵活的光电编码器的位移定位方法。最终，设计了一套比较合理的堆垛机控制系统方案。