自动化仓储实训控制系统的设计与实现.docx

摘要进入新世纪以来，互联网带来的巨大变化对物流仓储领域中的自动化控制技术提出了新的要求。如何应对并处理这新的机遇和矛盾，认我把握好第四次工业革命对物流仓储控制系统技能人才的需求，快速培养出适应社会与企业发展需要的自动化物流仓储充技能人才，己成为当前技工教育改革与发展的重大研究课题.因此，设计与实现一套自动化仓储实训控制系统具有重要的理论和实际应用价（ft.在研究自动化物流仓储控制技术在国内外发展状况的基础上，对目前社会上应用比较广泛的自动化物流仓储设番的工作过程和生产特点进行r调查，提炼和浓缩出比较典型的J1.作任务：设计j'自动化物流仓储实训控制系统的整体工艺过程，详细分析并阐述了设计方案，研究了硬件组成及元器件选型等，最后乂对实训控制系统的关键技术进行了详细研究。通过以工作过程为导向的实验实训，强化对复杂自动化物流仓储控制系统的设计、安装、调试与维护等综介职业能力，满足自动化物流仓储类、机电类、电气类等相关专业的教学和实训要求。关键词：自动化仓储；实训控制系统；工业控制网络第一章绪论1.1研究背景与意义中国的改革开放已使我国从农业大国变成工业大国，但还达不到工业强国的标准。因为一方面我国在专业控制技术方面相对落后，另一方面物流与仓储管理落后，特别是物流仓储成本较高。因此，我国的物流和仓储企业迫切需要采用先进的自动化控制技术，提高运行效率和管理水平，加快信息化建设.近年来随着互联网的快速发展，物流仓储行业也迎来了快速发展期，有关物流仓储的投资规模也迅速增长，从2001年的几百亿元增加到2016年的近万亿元，这也说明了仓他物流行业需要高度自动化的装备。虽然我国的物流仓储行业发展较快，但起步较晚，与欧美发达国家相比，仍然处于初级水平，并且这一差距近些年来呈现逐步扩大的趋势。分析其原因，首当其冲是制造业成本占比较高，共次一个重要原因就是物流仓储设备自动化程度较低、管理效率较底。所以，研尢与发展物流仓储自动化设备有很大的潜力。据统计，过去十几年间，国内自动化物流仓储设备市场以每年超过20¾的速度用长，并旦随着工业4O和智能制造技术的发展，到2022年自动化物流系统市场规模将突破2600亿元。目前，人力资源成本不断增高，如何实现物流仓储自动化，以便降低企业的人力资源成本，已成为一个重要的研究课题。对于制造业来说，有统计数据表明，物流仓储成本在其整个成本中所占比重相对较大，通常要超过制造成本的一半以上。所以，提高物流仓储的自动化水平将会大大提高产品的市场竞争力，也会提向企业的效益。随着大量研发资本的投入，自动化物流仓储技术日益成熟，设备类型越来越多，大中小型自动化物流仓储设备一应俱全。并且设备生产商可根据企业的实际情况进行个性化设计，以满足社会的不同需求。面对新世纪物流仓储领域新的发展变化，我们应如何应对并处理物流仓储领域新的机遇与矛盾，认真把握好第四次工业革命对物流仓储控制系统技能人才的需求，快速培养出适应社会与企业需要的大量的和物流仓储岗位相关的高技能人才，成为当前技工教育改革与发展的重大研究课题。F1.前，在新的机遇下，快速培养出具有物流仓储技术的专业技能人才已非常紧迫，越来越多的技工院校已经开设以培养物流仓储操作、安装、维护与设计的高技能人才为目标的课程体系，建立开放里、多功能的自动化物流仓储控制系统实训室已经成为必不可少的环节。12国内外的研究现状随若社会化大生产和专业化分工越来越细，物流仓储产业加速促进了社会经济发展，是“第三利涧”的源泉，是检验一个国家或企业现代化发展程度的标志之一，也是衡量一个国家国际竞争力的重要标志之一。美国是世界上最先研发与应用自动化物流仓储系统的国家，它从1959年开始研究。随着计算机技术的发展，美国在1963年率先把计算机控制技术引入自动化物流仓储的控制管理系统中，从此物流仓储设备的自动化水平大大提高。此后，欧美一些发达国家和亚洲的日本注意到物流仓储设备的自动化、高速化、信息化所带来的巨大效益便迅速跟进，80年代后，自动化物流仓储技术在世界各国迅速发展。20世纪70年代我国的自动化物流仓储系统才开始研制，不仅起步较晚而且发展比较慢，直到1973年才研制出第一座由计算机控制的自动化立体仓储，相较于美国整整落后了IO年，系统投入运行则落后更多。随着国家对科技发展的重视，大量研发资金的投入，我国的自动化物流仓储技术才逐渐成熟，但与先进国家技术相比，设备的高速性、工艺、可靠性等方面还有较大的提高空间。我国的很多行业都要用到自动化物流仓储设备，像机械、医药、烟隼等行业。随着国家经济持续的良性发展，许多行业、企业都需要大量的自动化物流仓他设备，所以未来市场需求巨大。2012年，随着和自动化物流仓储系统相关的工程项目纷纷开工建设，自动化物流仓储市场一片盛荣，是中国自动化物流仓储史上难得的发展较快的一年。多年来物流仓储的内涵不断加深，外延不断扩展，所覆蛊的范围也越来越广，原有的管理手段不断被淘汰，其技术水平也在不断改进和提高。怎样优化物流仓储组织、提高物流仓储效率是我们面临的共同问题.为了解决问题达到目标，各国政府在扩大基础设施规模、提高基础设施质量等与物流活动相关的各个环节都投入大量资金，以使物流仓储行业水平不断提高。随着物流仓储行业的快速发展，逐渐呈现出物流仓储社会化、一休化、信息化、系统化、标准化等五大发展趋势。国内外的自动化物流仓储设备发展大致经历了如下过程：(1)人工仓储阶段在此阶段，整个物资的输入与输出、存储与管理都依靠人工来实现，其工人的劳动量大且效率低，但它也有优点，曾如实时性和直观性好、能帔减少设备初期投资等。(2)机械化仓储阶段与人工仓他阶段相比较，机械化仓储阶段不仅能大大降低工人的劳动强度与劳动时间，还能解决人们对重量、精度、高度、速度、无聊的重笑存取和搬运的要求。因为物料可以通过各种各样的传送带、机械手、工业机器人来移动和搬运，可用货架托盘存储物料.通过人工来控制机械存取设备，使川限位开关等检测仪耦来控制设备的运行。(3)自动化仓储阶段在机械化仓储阶段，虽然能减轻人的劳动量，但不能减少对人的依赖。而随着自动化控制技术的发展，自动化物流仓储技术便应运而生。早期的物流仓储设备只是局部的自动化,各自独立应用，还需要人把这些局部自动化的设备联系起来，所以后来就被称为“自动化孤岛”。伴随着通信技术的发展，后来我国建成的现代化程度较高的物流仓储中心，都采用先进的通信技术把各个自动化埴元连成一个整体，基本上实现/整个系统的自动化，把人完全从繁看的劳动中解放出来。总之，自动化仓储控制系统有很大的发展空间，物流仓储在社会上的应用会越来越重要。因此，技工学校的自动化仓储实训控制系统的研究就成为职业院校智能制造技能培训的重要课题之一。1.3本文的主要研究内容本文研究的主要内容是为制造出一套适合学生水平的自动化物流仓储实训控制系统，然后通过实验实训，强化学生对自动化物流仓储控制系统的设计与安装、编程与调试、故障诊断与维修等专业技术能力的培养，快速培养出一批企业急需的应用型、技能型人才。研究过程是首先对目前社会上比较知名的物流仓储企业、先进制造类行业的工业现场设备进行实地考察，收集其工作过程和相关技术，再时其认真研究分析。然后对应用比较广泛的自动化物流仓储设备的工作过程和生产特点进行提炼和浓缩，总结出比较典型的、和自动化仓储控制技术相关的工作任务。最后结合技工学校实际的实验实训教学活动，以现代自动化物流仓储控制概念为指导，辅以多领域的自动化控制技术进行研究与设计，尽可能的把与之相关的现代化控制技术融合于一体，采用P1.C作为各个单元及整体输送系统的控制器，利用计算机和触摸屏作为管理和监控主机，再利用PrOribuS现场总线技术，把各个独立的工作站关联起来，组成一个完整的控制系统.此自动化立体仓储实训控制控制系统是一种技术相对比较综合、复杂程度较高的实训控制系统.它将机械加工与装调、液压与气动传动控制、电机传动、传感器检测、P1.£控制以及工业控制网络等技术有机地融合在一体，并按照模块化结构设计，便于拆装与组合，既可以完成各类单项技能训练与考核，也可以实现综合性项H训练，能较好地满足实训教学、工程训练的需要。其次整个系统采用统一标准的接口，林容性强，扩展性好。1 .4自动化仓储实训控制系统研究的意义人才的培养要服务于社会经济发展,要结合区域的企业需求来规划。目前，我国物流仓储产业发展迅速.社会和企业对物流仓储专业技术人才有大量的需求,但是，现在物流仓储专业技术人才十分紧缺。不仅从事物流仓储专业的人员较少，而熟悉自动化物流仓储控制技术和自动化物流仓储管理的人才更缺。自动化物流仓储技术人才的严IR短缺大大影响了我国物流仓储行业的发展得因此，要保证自动化物流仓储产业快速发展，就必须加快自动化物流仓储专业技术人才的培养，把对自动化物流仓储专业教学的认识提升到一个新的高度。自动化物流仓储实训控制系统是典型的自动控制技术的集大成衣，因为它广泛应用了气动、液压、伺服与步进、传感器、P1.C、通讯总线，甚至过程控制等。自动化物流仓储控制系统的应用,为培养具仃现代化专业技术人才提供了实验实训平台。自动化物流仓储实训控制系统作为一套教学实险实训设备，涵盖了现代化物流仓储工业级生产中所用到的典型控制单元，是培养应用型高素质人才的必要支掠平台。因此可以将自动化物流仓储控制系统制作成教学模型，不仅可以在教学过程中增加教学的应用性，也可用于学生的课程设计、毕业设计等.第二章自动化物流仓储实训控制系统的方案设计2.1控制系统整体设计自动化物流仓储实训控制系统的设计与实现是一个系统的、笑杂的工作，必须事先做好详细的计划。完成本次任务的主要步骡如下：(1)认真研究和分析自动化物流仓储控制系统的工艺要求和控制要求。(2)确定I/O设备。(3)根据1/0点数选择合适的P1.C类型。(4)进行I/O点分配，列出输入输出分配表，画出输入输出端子的接线图。(5)根据工艺过程绘制出控制流程图，然后再转化或设计出系统的梯形图程序。(6)先将各个单元的程序写入P1.C进行单机调试，发现错误，及时修改与完善。(7)进行整机联调，发现问题要逐个排除，直至调试成功。2 .2控制系统整体工艺过程自动化物流仓储实训控制系统的工艺过程是：苜先对传送带上的工件进行整体检测，检测一匚件的颜色、有无工件盖、有无销子及销子材质等，为后续单元提供数据.检测完毕后进入分拣输送环节，对于次品则把工件搬运到次品传送带上输送至次品回收站，对于成品则把工件与托盘分离，托盘被传送带先输送到码垛与解垛单元进行码垛，工件则被夹起并旋转90度然后再放回到传送带上。再经过直角转向单元传送进入条形码贴标及识别单元，模拟企业的粘贴标答和读标签环节。然后送到仓储单元，根据检测单元检测出的工件颜色进行分类入库，火中黄色工件放置在最上层，蓝色工件放置在中层，红色工件放置在最下层。当托盘经过仓储单元时，由于检测到没有工件故直接放过，托盘直接到达堆垛与解垛单元，托盘被搬运到托盘架上进行码垛操作：当检测到起始位置处没有托盘时，码垛与解垛单元就进行解垛操作，把托盘从托盘架上放到传送带上，经过行车机械手搬运单元把工件运送到生产线的起始位置，形成一条环形生产线。共控制系统流程图如图3-2所示。图32控制系统流程图2.3控制系统的组成自动化物流仓储实训控制系统是比较有代表性的，因为整个控制系统包括上位机（微机）、触摸屏（人机界面）、1台主站（由S7-300P1.C构成）和6台从站（由S7-200P1.C构成）等所有现代化控制要素，其实训系统蛆成平面布置图如图43所示。其中上位机使用的是WinCC组态软件，主要用于监控设备的工作状况.生站采用带彳工工业以太网通信模块的西门子300P1.a主要负货收集各从站数据，并统一控制各从站有序运行，还可以给上位机的监控程序提供数据。6个从站单元分别是检测单元、分拣输送单元、条形码贴标及识别单元、仓储单元、堆垛解垛单元、行车机械手单元,它们均采用西门子S7.200P1.C做为控制器，主要用于控制与驱动现场生产设备，并采集现场的输出信号反馈给主站.各站之间使用PrB1.Bus-DP总线进行通讯，同时系统配有工业用触摸屏，主要用于集成系统控制网络的监控与控制。传输链行三种模式，分别是链条滚轮传送、皮带传送和转道传送。四个转角中有1个采用的是直角转向转角，其余3个使用的都是圆带圆盘转弯装置。整条环形自动化物流仓储实训控制系统通过传输链和转角连接任起.上述所有工作单元与机构均安装在用工业型材制作的工作台面上，系统中的各个工作站或机构完全相互独立,互不影响。此环形自动化仓储实训系统均按照企业使用标准来设计制作，便于进行拆、装练习与实验实训。整个控制系统有两种工作模式，分别是单机模式和联机模式。单机工作模式运行时,6台从站互不关联，各自独立运行，站间没仃数据传送：在联机工作模式下，系统在主站的控制下，各从站同时工作，相互关联，组成一个完整的自动化仓储实训控制系统，依次模拟进行检测、分拣输送、贴标签及识别、分类入库、码垛4解垛、行车机械手搬运等操作。各站均采用标准的电气接口，支持多种通信方式，站与站之间通过现场总线进行数据传送操作等。仓储单元条形内贴标及识别单元直角圆带转角转向托盘堆垛及解堆单元分三一检测单兀Pg转角转角行车机械手主控台图3-3自动化仓储实训控制系统平面图2.4控制系统的元器件选型2.4.1P1.C及CPU的选型P1.C是专为在工业环境下应用而设计的，它的主要特点就是抗卜扰能力强，可靠性高，其次是小型化、模块化、可在线修改、柔性好。随着自动化程度的日益提高，越来越多的行业开始使用P1.C控制，因为P1.C作为控制系统的核心，性能稳定，控制方便，成本低廉，便于维护。目前小型P1.C中，特别是西门子200P1.e应用领域比以前更为广泛，因为它不仅具有极高的可能性、丰富的指令集和内置的集成功能，而且它的通信能力强大、扩展模块品种丰富，使用非常方便。它不仅可以单机运行去控制一个工作单元，也可以多台P1.C组成一个更杂控制系统用于生产线的自动化控制。由于它有极强的通信功能，可以保证整个控制系统的无健连接。根据此实训控制系统的1.g分配数量及类型，各典型控制单元我们选用西门子P1.C的CPU226型，它拥有24D1和16DO.可连接7个扩展模块，最大数字量点数分别是128DI和128DO。模拟量输入/模拟量输出/及大模拟量点数分别为32/28/41。CPU226拥有24KB的用户程序存储器和IOKB的用户数据存储器，6路独立的30KHZ的相高速计数器，2路独立的20KHZ高速脉冲输出。它还限置.了2个RS-485通讯端口，共串行通信端口的外部信号与逻辑电路之间没有隔寓，支持PPI、自由通信Q协议和点对点PP1.主站模式，也可以做MPI从站。在此自动化物流仓储实训控制系统中，我们选川S7-3OOP1.C(CPU3152DP)作为主站，因为它功能强大，能够给用户进行编程、启动和维护提供支持与帮助。它具有下面一些主要功能：(1)拥为高速的指令处理。(2)采用浮点数运算可简便匆杂的算数运算。(3)方便用户的参数赋值。(4)方便的人机界面(HMD服务。(5)S7-3(X)P1.C(CPU315-2DP)操作系统自动地处理数据的传送11(6)行连续诊断功能。(7)拥有多级口令保护和搽作方式选择开关。(8)具有多种不同的通讯接口。2.4.2步进电机的选择步进电机是数字控制系统中必不可少的执行器件，只要改变输入脉冲的频率大小和通电相序，就能使步进电动机的转速和转向达到我们预想的目标，实现无级平滑控制，其它电动机都无法实现步进电动机的这种优越的控制功能。a:步进电动机的特点：步进电动机的旋转是以“步距角”运行的，因此没有积景误差：步进电动机的旋转速度JE比于输入脉冲信号的频率：步距值不容易受外界影响，具有良好的定位控制功能：起制动、正反转、变速等控制方便：价格便宜，可靠性高：效率低，需要专门驱动器是它的主要缺点：带负载惯性能力不强。b:步进电机驱动系统的基本组成步进电动机的组成如图3-1所示，共有四个组成部分，分别是脉冲发生器、直流电源功率放大器/、脉冲分配器脉冲分配器步进电动机图37步进电机骤动系统的组成脓冲分配器、功等放大器和直流电源。其中脉冲发生器产生脉冲，用来控制电动机速度和旋转角度：脉冲分配潞把脉冲进行分配,控制电动机绕组电流按规定次序通断：功率放大器把脉冲信号进行放大，保证电动机正常运行：直流电源为脉冲分配器和功率放大器提供动力。2. 4.3步进电动机的选择计算在进行步进电动机的选择时，我们主要考虑两点，一是选择步进电动机的类型，二是选择具体的品种。选择类型时主要观察步进电动机电压、电流、定速转矩和定位装宜是否满足要求；选择品种时要综合考虑变速比、轴向力、负载转矩、额定转矩和运行频率是否符合要求.两者都满足时我们才可以确定步进电机的具体规格和控制装置.2. 5步进电机驱动器的选择若要使步进电机运行就必须配套相应的步进电机驱动器，它的作用就是把脉冲信号转化为步进电机的角位移，也可理解为步进电机驱动器每接收个脉冲信号,就能驱使步进电机旋转定角度(步距角)。因此脉冲信号的频率与步进电机的转速成正比例关系。步进脉冲信号、方向电平信号和脱机信号等三路信号，是所有型号驱动器的输入信号，而且它们在驱动器内部有相同的接口电路，如下图3-5所示OPTO湍需要外接VCC,而且根据电压的不同需要在外部另加串入不同阻值的限流电阻。例如在该自动化物流仓储实训控制系统中由于OPTO端所用电平为24V.就需要在外部另加1.8K的限流电阻。3. 6配套传感器选择光电传感器：我们采用变调光式光电传感器，因为它不易受周围外来光线的影响。光电传感器有红、瞌、黑三根引出线，其中红色接电源的正极、蓝色接电源的负极、黑色为输出信号。在实际应用时要注您保持适当的检测距离，不要距离传感器太近或太远，否则传感器不能动作或误动作：连接时采用接插方式，不要对端子进行焊接，否则会损坏传感器。(2)位更传感器：采用位置.传感器主要是实现位置检测功能，特别是具体定位功能。此控制系统中选用的传感器有电容型、电感型和接近型，当然少不了行程开关，当位更传感涔被触发，常开触点闭合，将信号送至P1.C输入端。(3)条码阅读传感器：条码阅读器采用激光扫描原理，主要用于读取条形码信息，促进物流仓储系统的自动化管理。(4)触摸屏的选用(5)触摸班是目前最简单、方便、自然的输入设备，因此它的应用越来越普遍。在此系统中我们选用MT4500C触摸屏作为系统的人机界面。利用这项技术，通过简平的界面操作，便可实现整个实训系统的控制功能。(6)输送系统的选择(7)输送系统主要完成物料的输送、搬运、码垛、分拣等位置上的变化。根据实训控制系统教学上的需要，我们选择了带式输送机、轻式输送机、链式输送机等三种输送方式。第三章控制系统关键技术研究3.1 基于Profibus的工业控制网络Profibus是目前世界上应用最广泛的一种现场总线技术，它具有国际通用的和对全球用户开放的特点，并且不依匏设备的设计者和制造商，它的传送速度最低是96kbaud.最高可以是12MbaUd.所有连接到总线上的设备，都要设成相同的数据传送速度，这样在总线系统启动时才能进行数据传送。这种现场总线通讯技术广泛应用了制造业、流水化生产线、楼宇热电、交通运输、电力配送等领域。1 .1.1S7-3OOP1.C与S7-2OOP1.C的通信西门子300P1.C与西门子200P1.C之间的信息传递是通过PROFIBUS-DP现场总线进行的。在这个总线网络中，S7-3(X)P1.C(CPU3I5-2DP)用作主站，通过DP通信端口连接到PRoFIBUS-DP现场总线网络：六个S7-2OOP1.C(CPU226)作为从站，各扩展一个EM227通信模块，S7-200P1.C(CPU226)被S7-300P1.C(CPU315-2DP)通过组态将各EM227模块定义成DP从站,六个EM227通信模块通过其DP通信端口连接到PRoF1.BUS-DP总线网络上。采用主站从站控制方式进行通信，在主从控制方式下，一个主站可以控制多个从站，任何一个从站都可以与一个主站建立一条数据传输链路进行通信。3 .1.2触摸屏与S7-300P1.C、S7-20()P1.C的通信S7-3OOP1.C和S7-200P1.C都携带一个RS-485MP1通讯接W,P1.C和PG,'OP之间就是通过MP1.接II进行数据通信的。MT450OC触摸屏的RS232串行通信口与S7-3OO(CPU315-2DP)P1.C的MP1.通信口是通过MT5-MPI专用电缆连接起来.总线参数主要包括波特率、数据位、奇偶校验、停止位、MT4500C触摸屏的站地址、315-2DPP1.C的站地址，其设定值分别为19200Bit/s、8Brt奇校验、IBk0、2。通过这样设置，MT4500C触摸屏就可以和MPI网络自动连接，也可以与S7-300P1.C(CPU315-2DP)进行通信。MT450OC触摸屏与S7-200PI(通信时，是将S7-3OOP1.C(CPU315-2DP)作为通信中介来实现的。3.2 P1.C与伺服控制器的连接交流伺服控制器具有两种控制模式，一是位置控制，二是速度控制，并且这两种控制模式能够进行相互自由切换。4. 2.1位置控制模式伺服电机的旋转速度和旋转方向是用高速脉冲串控制的，脉冲串的速度的高可达到50OkPPs。定位精度也非常高，可达到100OoO脉冲/转的分辨率。5. 2.2速度控制模式伺服电机的旋转速度和方向之所以能够进行高度的平滑控制，一方面是由参数构成的内部速度指令控制进行，另一方面，速度指令在进行加诚速时还具有的常数设置功能，以及在停止时还具有伺服镣定功能.33P1.C与步进电机及驱动器的连接木自动化仓储实训控制系统采用的是60和80两种机座号的三相步进电机，搭配的是3ND583驱动器，它是一种高细分的三相步进界动器，采用的是精定电流控制技术，因此3ND583驱动器与配套三相步进电机的发热址小、噪声低、位置控制精度高、平稳性好.1.3. 1驱动器的电流、细分拨码开关设定步进电机在位罚控制时需要很高的定位精度，这就要求相应的胆动器必须能满足这样的要求。3ND583驱动涔就是这样种高细分的，能满足要求的骄动器。它是采用八位拨码开关（SW1.-SW8）.运用不同的组合方式来设定相应的参数，者如用SW1.-SW4来设定动态电流，设定半流/全流模式是用SW5,用SW6-SW8来设定细分精度等.3. 3.2供电电源选择一般设备的供电电源要求输入电压稔定,但3ND583驱动器却恰恰相反，它的供电电源一般不选用稳压直流电源,选用的非稳压型电源电潦输出能力达到驱动器设定电流的2/3以上即可：也可以采用二极管桥式整流电路，先用变压器把输入电压变到二极管可以承受的电压范围内，然后进行整流，最后可选取6800UF或100oOU卜的电容进行滤波，电源电压在DC2O-5OV之间都可以正常工作，但注通:整流后电压纹波峰值不得超过50V,接线时还要注意电源正负极性，切勿把极性接反。4. 3.3适配电机的选配3ND583!抠动器可以用来邨动多种三相步进电机,包括3线的和6线的，步即角为1.2度电机可以使用3ND583驶动器，步距角为0.6度的IHJ样也可使用3ND583驱动器来驱.动。我们主要依据两个指标来选择电机，分别是：第电机的扭矩，第二，电机的额定电流。而电机尺寸的大小决定了扭矩的大小，电感的大小和电流的大小息息相关。电机尺寸越大,其扭矩也越大：电机尺寸越小,其扭矩也越小.电感越小的电机电流越大，电感越大的电机电流越小。若要保持较好的高速性能，一般选用电感较小的电机04.1. 4保护功能一般的步进电机驱动器都具有过压欠压保护、过流和短路保护（电机线圈匝数间短路保护）。但当有任何保护功能启动时，电机轴便没有自锁力。若要让电机恢豆到正常运转的工作状态，需要先确认以上故障，对照故障编码手册行找出故障原因并排除故障，然后把电源重新接通，绿色电源指示灯亮起，驱动器正常工作恢空，电机轴将被锁紧。最后要注意，驱动潞不能区分电源正负极是否反接，没仃反接保护功能，一旦把电源正负极接反了将烧坏驱动冷，所以,电机上电前要认真仔细的检查，确保电源正负极接线正确。第四章软件设计4.1 编程软件介绍整个控制系统具备多种组态软件、螭程软件、管理软件等功能软件，以方便用户级程与应用.5. 1.1.西门子编程软件西门子STEp7M100WINSP4和STEp7V5.5编程软件，如图47和4-2所示.分别对S7200和S7-300系列P1.C编程、在线监控。这些编程软件为用户提供了良好的编程环境，可以让使用者能快速高效的开发、编辑和控制自己的应用程序.o血QIdeJj1.300卧bC65aaC*fcE图4-1ST1P7MiCWWINSP4程软件川构'',-'-I1.1.«|IJ.X，i»1Mv.1.*jr2ii11a!ifM2*t三2景习QRmE*AVJTAHC3XM40：VKthmwM5sMtfMH1.八Etifri<A®fW*t1.>11j?MVW>>*1.J;J<M11、11S；.功"，“!xMZ-tun7f11rr*图1.-2STEP7V5.5箱程软件4.1.2WINCC组态软件WinCCV6.0组态软件采用标准的MicrosoftSQ1.Server2000数据库，可以对控制系统的相关数据进行归档分类，同时WinCCV6。组态软件还具有浏览器功能“自动化物流仓储控制系统的管理人员不用亲自到环境恶劣的现场，即能在办公室把整条自动化生产线的运行情况掌握的了如指掌，从而能够更好地进行企业管理、协调指挥、调度生产，是工业企业中管理与监控系统首选的实时生产数据平台软件。4.2软件设计若要顺利的进行软件设计，首先要分析被控对象的匚作特点，确定被控对软对P1.C控制系统的控制要求，选择合适的P1.C型号及网络组态：然后根据自动化物流仓储控制系统各个组成单元的工艺过程绘制出相应的工艺流程图，同时还要构思整个控制系统的动作顺序、动作条件：再次对P1.C的1/0进行分配，采用经验设计法进行软件设计，最后联机调试。在此我们以物流仓储单元为例来进行软件设计。首先我们根据生产工艺过程绘制出相应的工艺流程图，然后进行程序编写。工艺流程图如下图4-3所示。tt<ISW1.d一后动按珀H流电机自动i,>j.M托盘到位有工件无托盘工件成品刎达相应设定仓计：廷时5秒卜手瓜央紧传感M件架光电怖形辩延时2秒电机停止Cm无样气1区好出至前以何自线无杆”百后网J-接动'"MaMQ1.+左事位XYMi动作回原位戈乐松开Y轴上升摄动气缸Ife转I+左厚HYFP+至最定位就气爪夫X卜笔BI定位B1.提动气缸右旋转180*+JiIB位fI图4-3工艺流程图此实训控制系统既可以雉机运行，也可以联机运行。因此我们在进行程序调试时要先单站调试，再联机调试。P1.C程序调试一般分为模拟调试和现场调试两个调试过程。但是，在程序调试前首先要对P1.a的外部接续再次作仔细检查，确保准确无误，这一个环节非常重要.也可以用试验程序对外部接线做扫描通电检查来查找接线故障。不过，为了安全考虑，最好将主电路断开，当确认接线无误后再连接主电路。1.2.1程序的模拟调试首先将设计好的程序逐条仔细检查，并改正编写时出现的错误，然后再写入P1.O用户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模拟，备输出量的通/断状态用P1.C上有关的发光二极管来显示，一般不用接P1.C实际的负载（如接触器、电磁阀等屋可以根据功前表图，在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号，如限位开关触点的接通和断开。对于峡序控制程序，调试程序的主要任务是检杳程序的运行是否符合功能表图的规定，即在某一转换条件实现时，是否发生状态的正确变化.在调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏.发现问题后应及时修改梯形图和P1.C中的程序，直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。如果程序中某些定时器或计数潞的设定值过大，为了缩短调试时间，可以在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。4.2.2程序的现场调试完成模拟调试_E作后，将P1.C安装在控制现场先进行单机调试，在调试过程中将暴露出系统中可能存在的传感器、执行器和硬接线等方面的问题，以及P1.C的外部接线图和梯形图程序设计中的问题，应对出现的问题及时加以蒯决。如果调试达不到指标要求，则对相应硬件和软件部分作适当调整，通常只命要修改程序就可能达到调整的目的。然后再进行联机总调试，观察系统是否能协调一致地完成整体的控制功能。全部周试通过后，经过一段时间的重复实验，确保系统运行无误后就可以投入实际的运行了。结论一、课题研究的工作总结本文通过研究整个实训控制系统的工艺要求与控制过程，解决J'一体化教学过程中设备安装与调试、P1.C编程和调试等多项与自动化物流仓储控制技术相关的实验实训任务，通过以工作过程为导向的实验实训，强化了学生对更杂自动化物流仓储控制系统的设计、安装、调试与维护等综合职业能力，在教学上具有一定的实用价值。充分实现了学生在校学习与到企业就业的无缝对接。具体工作如下：首先查阅大量的和自动化仓储实训控制技术相关的文献资料,在研究自动化物流仓储控制技术在国内外发展状况的基础上，对目前社会上应用比较广泛的自动化物流仓储设备的工作过程和生产特点进行了调查，提炼和浓缩出比较典哒的工作任务：然后结合技工学校实际的实训教学活动，设计了自动化物流仓储实训控制系统的整体工艺过程，详细分析了设计方案，研究了硬件组成及元器件选型，分配了P1.C的1.O地址，绘制了外部接线图，标明了面板端子的时应标号，编写了P1.C程序，并进行了电站调试和组网联调等；最后又对实训控制系统的关键技术进行了详细研究，包括Profibus工业控制网络设计与实现、P1.C与伺服控制系统的连接、P1.C与步进电机及驱动器的连接等。二、工作展望本课题还可以在以下方面继续进行更加深入的研究：（D自动化仓储实训控制系统作为一套实训设备，如何与实际教学活动有机结合起来，充分发挥设备的功能，还需要在教学实践中进一步探索研究。（2）随着技术的发展，是否可以采用了二维码（DataMatrix）代杵惯用的一维条码有待继续研究。因为二维码具有更高的数据密度、更强的容错能力及更小的打印面枳。编码数据被喷墨打印机打印在不r股标签，贴在物品表面或通过激光打标设备直接刻印在物品表面即可，这样在物品的运输、仓储等环节即可使信息共享。（3）现在光学读码技术被普遍使用，特别是RF1.D（无线射频识别）技术发展迅速。是否可以把RF1.D技术应用在循环使用的工件托盘的识别上值得研究。因为RFID具有不少优势.像数据载体（标签）中的值可以按需更新、无线射频芯片能被无限次重复使用等。（4）随着第四次工业革命的到来，智能制造技术特别是工业机器人技术发展迅速，是否可以用工业机涔人取代伺服和步进控制，也霜要深入研究。