玉溪市西门子模块代理商

1 引言

随着我国国民经济飞速的发展和企业现代化生产规模不断的扩大，现代物流系统从六十年代刚刚起步到现在蓬勃发展，其中立体仓库控制系统是不可缺少的重要部分。立体仓库控制系统是以PLC作为控制核心，集自动控制技术、计算机技术、通讯技术和机电一体化技术于一体的高科技控制设备。本文探讨了如何利用德国西门子PLC S7—200实现立体仓库控制，并分别从硬件和软件两个方面进行了分析和研究。

此自动控制系统已在营口红塔集团得到了很好的应用。

2 系统概况

自动化立体仓库又称自动存取系统(AS/RS)，是一种用高层立体货架储存物资，坩自动控制堆垛机进行存取作业和，f=I计算机监控管理的仓库。目前，立体仓库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、圆形水平循环式等等。本系统采用巷道堆垛式立体仓库，此系统由PLC、堆垛机、计算机、货架、出入库输送机等设备构成。其巾PLC是控制核心，堆垛机是立体仓库的主要存取设备，它是由机架、行走机构、升降机构、载货台、伸叉、导轨构成。堆垛机执行PLC命令去高速度、高密度地自动存取货物，同时在上位机可进行实时监控。

3 系统硬件设计

根据立体仓库控制系统要求，我们采用了德国西门子PI C S7—200 CPU226型号，此类型PLC可以满足多种多样自动化控制的要求，它虽为小型机，但有些功能可与大中型PLC 媲美。S7—200具有很强大的指令系统，具有功能齐全的编程软件和界面友好的工业控制组态软件，同时它有多种功能模块，便于组网，有良好的扩展性。此外，低廉的价格，很高的性价比也是我们采用它的重要原因。尤其它的两路高速脉冲输出(Fro)功能在步进电机控制上非常的方便，它可以直接通过驱动模块来驱动步进电机实现不同的旋转要求，从而实现起步的加速或停止时的减速。

此系统为了保证堆垛机三维位置移动定位的 ，在同一位置误差不超过10毫米，我们采用两个步进电机控制堆 机的升降和行走。同时伸叉控制使用直流电动机为执行元件，完成伸出收回动作。堆垛机系统硬件结构图如图1所示。PLC把多种输入信号如控制面板信号和传感器信号采样进来，通过PLC内部逻辑控制和运算处理，输出步进电机驱动所需的Fro脉冲等信号，从而控制堆垛机通过导轨按其指定距离运动，同时输出变量控制直流电动机正反转从而控制伸叉的伸出和收回动作。

此系统的输入信号分为两部分，一是控制面板上的控制按钮，包括急停按钮、自动手动转换开关、左右按钮、上下按钮、伸出和收回按钮。另一部分是各方位的限位开关，包括：上下限位、左右限位、伸出限位和收回限位。此系统的输出相对要复杂一些，s7—200 CPU226支持两路的PTO脉冲输出，分别为QO.0和QO.1。PTO可以输出一串占空比50%的脉冲，我们可以控制脉冲的周期和个数，其中周期可以根据需要选用微秒或毫秒，脉冲个数是一个32位的无符号数。此系统用QO.0来控制上下电机的运动，QO.1来控制左右电机的运动。另外，步进电机还有正反转控制功能，用QO.2来控制上下电机的运动方向，用QO.3来控制左右电机的运行方向。同时，用QO.4和QO.5来控制伸叉电机的正反转。

4 系统软件设计

4.1 通讯协议的制定

当选择自动的工作方式，上位机可以通过通讯来控制PLC并终控制步进电机，实现堆垛机的送货和取货过程。

PLC通过串口与上位机做通讯，当有操作的时候会将控制信息发给PLC，PLC收到后发回一个接收到的信息，并在执行完发回一个完成信息。

我们采用计算机编程软件Ⅵsu Basic 6.0作为 佬 揿件，在PLC和VB编程的时f嚏设置，两边的波特率部为9600bps，每个字符的数据为8位，—个啪匕位。通信协议定义如下：

“#”+bytel+byte2+byte3+chr(13)

其中，byte1为控制字符(cON)，设0为入库，设1为出库，设2回原点，设3为停止。byte2和byte3分别为货架左右和上下运动脉冲轮廓号。Chr(1 3)为回车符表示信息结束。

4.2 向导配置PTO 脉冲输出

西门子s7—200有两台PTO/PWM 生成器，建立高速脉冲链或脉冲宽度调节波形。一台生成器指定给数字输出点QO.0，另一台生成器指定给数字输出点QO.1。一个指定的特殊内存(SM)位置为每台生成器存储以下数据：一个控制字节、一个脉冲计数值和一个循环时间和脉冲宽度值。

我们使用S7-200编程软件STEP7所带的脉冲输出向导来进行脉冲串输出和运动轮廓的配置。PTO的输出直接控制步进电机驱动器的PLS接口，我们只要地控制输出脉冲的数量和周期，那么电机就能实现相应的运动距离了。因为步进电机驱动器提供了细分功能，所以不同的细分方式下电机的相同转数则需要不同的脉冲个数。根据公式：(脉冲个数=运行距离/齿轮周长 步进电机每转步数 细分数)计算出运动一格的脉冲数添入向导所提供的轮廓中，在程序中根据各个情况调用不同的运动轮廓来实现运动距离。

5 结束语

PLC应用于立体仓库控制系统，与传统的继电接触器控制系统相比较，具有通用性强，可靠性高，操作方便，维护简单等优点。此控制系统经过两年多的实际运行，自动化程度高，空间利用率高，减轻了劳动强度，提高了生产效率，已取得了很好的经济效益，具有很好的应用前景。

一、引言

城市建设的迅速发展对供水质量的要求也越来越高。供水系统实现运行、控制和管理综合自动化已势在必行。近年来由于我市地表水源日趋紧张，且受到不同程度的污染，严重影响城市的经济发展和市民的生活。于是我设计新建一座利用河水的侧渗补给开发地下水源的洗煤厂。

在水源地内，多眼井星罗棋布在水库上。为了确保供水生产的安全、可靠、连续。针对水厂制水过程的特点和控制系统的功能要求，我们采用基于西门子PLC的恒压力供水系统。

二、编程控制器概述

PLC即可编程控制器，是一种以计算机技术为基础的新型工业控制装置。国际电工委员会(IEC)对PLC曾作了如下定义：“PLC是一种数字运算操作的电子系统，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和生产过程。PLC及其有关设备，都应该按易于与工业控制系统形成一个整体。易于扩充其功能的原则设计。”这段话完全道出TPLC的特点和应用领域。其主要有以下特点：

1.可靠性高。为了满足工业生产对控制设备安全可靠性的要求，PLC采用了微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成。

2.环境适应性强。PLC具有良好的环境适应性，可应用于十分恶劣的工业现场。在电源瞬间断电的情况下，仍可正常工作，具有很好的抗宅间电磁干扰的能力，它一般对环境温度要求也不高。在环境温度-20至65度、相对湿度为35%至85%情况下仍可正常工作。

3.灵活通用。在完成一个控制任务时，PLC具有很高的灵活性。首先，PLC产品L三经系列化，结构形式多种多样，在机型上又很大的选择余地。其次同一机型的PLC其硬件构成具有很大的灵活性，用户可以根据不同任务的要求，选择不同类型的输入输出模块或特殊功能模块组成不同硬件结构的控制装置。

4.使用方便、维护简单。PLC控制的输入输出模块。特殊功能模块都具有即插即卸功能，连接十分容易。对于逻辑信号，输入输出均采用开关方式，不需要进行电平转换和驱动放大;对于模拟信号，输入输出均采用传感器仪表和驱动设备的标准信号。各个输入和输出模块与外部设备的连接十分简单。整个连接过程仅需要一把螺钉旋具即可完成。

三、变频恒压供水系统控翻方案的设计与选择

变频恒压供水系统主要有压力传感器、压力变送器、变频器、恒压控制单元、水泵机组以及低压电器组成。系统主要的设计任务是利用恒压控制单元馒变频器控制一台水泵或循环控制多台水泵，实现管网水压的恒定和水泵电机的软起动以及变频水泵与J：频水泵的切换，同时还要能对运行数据进行传输。根据系统的设计任务要求，结合系统的使用场所，有以下方案可供选择：

1.有供水专用的变频器+水泵机组+压力传感器。这种控制系统结构简单，它将PID调节器和PLC可编程控制器等硬件集成在变频器供水基板上，通过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统的功能。它虽然简化了电路结构.降低了设备成本，但对压力设定和压力反馈值的显示比较麻烦，无法自动实现不同时段的不同恒压要求，在调试时，PID调节参数的系统优化比较困难。调节范围小，系统的稳态，动态性能不易保证。其输出接口的扩展功能缺乏灵活性，数据通信困难，并且限制了带负载的容量，因此仅适用于要求不高的小容量场合。

2.通用变频器+单片机(包括变频控制、调节器控制)+人机界面+压力传感器。这种方式控制精度高、控制算法灵活、参数调整方便，具有较高的性能价格比，但开发周期长，程序一旦固化，修改较为麻烦，因此现场调试的灵活性差，同时变频器在运行时，将产生干扰。变频器的功率越大，产生的干扰越大，所以必须采取相应的抗干扰措施来保证系统的可靠性。该系统适用F某一特定领域的小容量的变频恒压供水。

3.通用变频器+PLC(包括变频控制、调节器控制)+组态软件十压力传感器。这种控制方式灵活方便，具有良好的通信接口，町以方便地与其他的系统进行数据交换：通用性强，由于PLC产品的系列化和模块化，用户可灵活组成各种规模和要求不同的控制系统。在硬件设计上，只需确定PLC的硬件配置和UO的外部接线，当控制要求发生改变时，可以方便地通过Pc机来改变存储器中的控制程序，所以现场调试方便。通过对以上这几种方案的比较和分析，可以看出“变频器主电路++PLC(包括变频控制、调节器控制)十组态软件十压力传感器”的控制方式更适合于本系统。这种控制方案既有扩展功能灵活方便、便于数据传输的优点，又能达到系统稳定性及控制精度的要求。

四、变颏恒压供水控制器性能特点

1.高效节能。优化的节能控制软件，使水泵实现大限度地节能运行。由电机学公式可知。系统电机功耗与电机转速成立方关系，在压力不变时。水泵出水量与电机转速成上E比。本设备采用恒压量：r作方式。当用水量减小时，系统保持管嗍恒压，通过降低水泵转速来减少供水量，耗电量按立方特性降低。根据实际用水情况设定管网压力，自动控制水泵出水量，减少了水的跑、漏现象。

2.设备投资省、占地面积小。本系统与其它供水方式比较，由于主要设备只是控制柜及水泵，省去了大量的设备占地面积，从而大幅度节省了上建投资，而且就设备本身而言，供水量越大，采用变频恒压供水设备的价格优势就越显著。

3.设备运行合理、可靠性高、配置灵活。采用闭环调节控制技术，达到了恒压供水，避免了由于超压供水造成的电能浪费。变频器采用软起动工作方式，消除了直接起动对电网的冲击和干扰，彻底避免了水泵启动时大电流和水压突增的情况，减少对供电电网的冲击，降低了电机及电气元件的故障率。

4.联网功能。采用全中文工控组态软件一Kingview，实时监控各个站点，如电机的电压、电流、工作频率、管网压力及流量等。并且能够累积每个站点的用电量，累积每台泵的出水量，同时提供各种形式的打印报表，以便分析统计。

5.减少污染。由于变频恒压调速宜接从水源供水，减少了原有供水方式的二次污染，防I卜了很多传染疾病的传染源头。

五、恒压供水设备的应用场合

1.居民区、住宅楼、村镇的集中生活供水系统;

2.高层建筑、宾馆、饭店等生活供水系统;

3.综合市场、写字楼、商务楼宇的生活供水系统：

4.自来水厂、供水加压泵站;

5.工矿企业的生产、生活供水、恒压流量供水工艺流程等。

基于PLC的监控系统具有优越的性能，并且现在技术成熟，其应用前景广阔。