基于PLC的立体仓库堆垛机监控系统设计8425.docx

《基于PLC的立体仓库堆垛机监控系统设计8425.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC的立体仓库堆垛机监控系统设计8425.docx（65页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 装订线安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书摘 要要在现代的的物流仓仓储系统统中，自自动化立立体仓库库应用日日益广泛泛。而堆堆垛机性性能的优优劣，对对整个立立体库的的正常运运行起着着重要的的作用。在在自动化化立体仓仓库中设设计出造造价低廉廉、工作作可靠的的堆垛机机替代原原有仓库库的控制制和管理理，能更更加适应应某些中中小企业业要求投投资少见见效快的的目标。本本论文就就实现这这一目标标的堆垛垛机控制制系统进进行了设设计。本本文详细细阐述了了本控制制系统的的设计思思想，以以及整个个系统的的硬件实实现和软软件设计计。本文所述述系统采采用先进进的PLLC控制制器控制制，变频频器驱动动的闭环环交流伺伺服

2、系统统。采用用光电传传感器检检测堆垛垛机位置置，分析析了堆垛垛机的工工作过程程，并研研究了堆堆垛机运运动制、认认址检测测方式，实实现了堆堆垛机的的定位方方案。采采用S77-2000 PPLC对对堆垛机机系统进进行控制制，并给给出关键键部分的的程序。为为了监控控和管理理立体仓仓库的运运行状态态，利用用组态王王软件对对立体仓仓库的运运行情况况设计了了一个实实时监控控系统。该该系统能能对现场场数据进进行采集集处理，管管理人员员只要通通过运行行监控系系统就可可以实时时监控立立体仓库库的工作作状态，保保证了正正常运作作，对出出现的问问题作出出及时的的判断和和处理。 关键字字：自动动化立体体仓库； 堆堆垛

3、机； PPLC ； 组组态AbsttracctIn mmodeem llogiistiics warrehoousiing sysstemms，aautoomatted stooragge iis iincrreassinggly widdesppreaadPPerfformmancce oof tthe staackeer pplayys aan iimpoortaant rolleNNew staackeer wwhicch iis llow cosst aand relliabble repplacce tthe oriiginnal conntrool aand mannageemen

4、nt oof tthe auttomaatedd sttoraageThee neew sstacckerr caan bbe bbettter adaapteed tto tthe reqquirremeentss off loow iinveestmmentt annd ssomee smmalll orr meediuum-ssizeed qquicck ggoallsTThiss paaperr ellabooratted on thee deesiggn oof tthe sysstemm off coontrrol,as welll aas tthe impplemmenttati

5、ion of thee syysteem,s hharddwarre aand thee deesiggn oof tthe sofftwaare.In tthiss paaperr itt iss ussed thaat tthe moddem cloosedd-looop AC serrvo-sysstemm coontrrollled by PLCC annd ttrannsduucerr.Ligght-eleectrriciity sennsorrs aare useed tto mmeassuree diispllaceemennt oof tthe hayy sttackkerTh

6、eey aare anaalyzzed，wwhicch iinclludee woork proocesss，tthe wayy off reecoggnizzingg thhe ssitee annd tthe runnninng cconttroll inn thhe hhay staackeer ssysttem.thee S77-2000 PPLC is useed tto tthe miccro-conntroolleer iin tthe auttomaatedd sttoraage,andd giivess a keyy paart of thee prrogrram. Inn

7、orrderr too moonittor andd maanagge tthe opeerattionn off trridiimennsioonall waarehhousse sstattus，wwithh thhe iinpuut oof cconffiguurattionn sooftwwaree foor tthe opeerattionn off trridiimennsioonall waarehhousse hhas a rrealltiime monnitoorinng ssysttemThee syysteem iis ccapaablee off onn-siite d

8、atta ccolllecttionn annd pproccesssingg，thhe ooperratoor ccoulld llaunnch thee moonittoriing sysstemm too geet aareaal-ttimee uppdattes of thee woorkiing staatuss off thhe wwareehouuse，tto eensuure a ssafee opperaatioon aand immmediiatee errrorr shhoottingg annd ccorrrecttionn trreattmennt Key Worrd

9、s:theeauttomaatioon ssterreosscoppic warrehoousee; sstacckerr; PPLC; KKingg viiew 第 I 页目 录摘 要要I第1章 绪论论11.1 研究究背景111.2 国内内外研究究现状和和发展趋趋势21.2.1 自动化化立体仓仓库的发发展21.2.2 堆垛机机的发展展21.3 课题题研究的的意义221.4 研究究的主要要内容33第2章 自动动化立体体仓库总总体方案案42.1 立体体仓库的的概况442.1.1 电控系系统设计计依据662.1.2 立体仓仓库的电电控系统统结构图图62.2 系统统结构形形式的选选择72.2.1PL

10、LC的选选择72.2.2S77-2000系列列PLCC概述82.2.3 CPUU型号选选择82.2.4 PLCC模块选选型92.2.5 通信方方案的确确立1112.3 堆垛垛机的位位置控制制112.3.1 定位控控制1222.3.2 认址检检测方式式122.3.3 认址方方式确认认132.3.4 堆垛机机速度曲曲线分析析152.3.5 安全传传感器的的选用1152.3.6 安全保保护1662.4 堆垛垛机闭环环控制系系统1772.5 堆垛垛机变频频调速系系统1772.5.1 变频器器的概述述182.5.2 变频调调速技术术的优点点182.5.3 变频器器的基本本结构1182.6 元器器件的选选

11、型2002.7 本章章小结221第3章 仓库库控制系系统的软软件设计计223.1 可编编程控制制器PLLC2223.1.1PLLC的定定义2223.1.2 PPLC的的发展2223.1.3PLLC的编编程语言言223.2PPLC控控制系统统总体设设计2333.3 PLLC 输输入输出出点分配配233.4 堆垛机机控制程程序设计计233.4.1 堆堆垛机运运行控制制263.4 本章章小结333第4章 立体体仓库组组态监控控系统设设计3444.1 组态态王软件件的设概概述3444.1.1 组态和和组态软软件3444.1.2 组态王王6.553软件件344.1.3 组态王王的主要要功能与与实现335

12、4.2 组态监监控系统统的设计计354.2.1 定义设设备3664.2.2 建立工工程3664.2.3 画面设设计3884.2.4 构建数数据库变变量4004.2.5 建立动动画连接接414.3 监控控系统的的完善4424.4 本章章小结443结论444致谢455主要参考考文献446 第 IV 页第1章 绪论论1.1 研究究背景 随着经经济和现现代科技技的不断断发展，物物流已由由最初概概念的形形成，发发展和不不断完善善；在全全球迅速速成长为为具有无无限潜力力和发展展的新型型服务行行业。现现代物流流业发展展水平是是衡量一一个国家家综合国国力的重重要标志志，正日日益受到到各国的的重视。因因此，加加

13、快发展展现代物物流业，对对拓展新新的经济济增长空空间，提提高城市市经济国国际化、信信息化、市市场水平平具有十十分重要要的意义义1。企业现代代化生产产规模的的不断扩扩大和深深化，使使得仓库库成为生生产物流流系统中中的重要要且不可可缺少的的环节。自自动化立立体仓库库因为它它的六大大优点：（1）储储存量大大，占地地面积小小；（22）可迅迅速方便便的进行行货物的的入、出出库作业业；（33）便于于实现仓仓库的机机械化、自自动化，已已而可以以节约劳劳动力，减减轻劳动动强度，提提高入、出出库的作作业效率率和仓库库周转能能力；（44）提高高了仓库库管理的的准确性性和快速速性，从从而相对对减少了了货物库库存量，

14、减减少了库库存占有有资金；（5）缩缩短了交交货时间间，增加加了操作作的安全全性，减减少了货货物的损损坏率，提提高了服服务质量量；（66）提高高了整个个工厂管管理和生生产效率率，正在在逐步替替代面积积利用率率极低且且陈旧落落后的平平面仓库库，这种种替代促促使仓库库物流业业的水平平提高2。自自动化立立体仓库库无论在在运转，还还是在管管理上都都显示出出高效性性、计划划性和便便利性，库库容库貌貌也得到到改善，因因此，自自动化立立体仓库库目前正正被越来来越多的的企业所所重视。自动化立立体仓库库自从五五十年代代首次出出现以来来，由于于它所具具有的无无比优越越性，因因此得到到了迅速速的推广广、应用用与发展展

15、，现在在自动化化立体仓仓库已经经成为现现代物资资存取技技术与自自动化技技术相结结合的高高新技术术产物，是是物流自自动化的的显著标标志之一一；是现现代化生生产的必必然产物物。自动动化技术术与计算算机技术术的迅速速发展为为仓库的的自动化化提供了了可能和和有利条条件。目目前，美美国、日日本、德德国和英英国是世世界上拥拥有自动动仓库最最多的国国家。我我国自动动化仓库库起步比比较晚，于于七十年年代后期期开始建建立自动动化仓库库；但在在当时的的发展却却相当缓缓慢。自自八十年年代我国国进行改改革开放放过渡为为市场经经济以来来，国民民经济迅迅速增长长，科学学技术也也得到了了突飞猛猛进的发发展。与与工业增增长相

16、应应的自动动化仓库库的应用用也取得得了长足足的发展展，但在在数量和和技术上上同发达达国家相相比仍然然有较大大的差距距。因此此大力发发展我国国的自动动化仓库库是提高高企业生生产能力力，发展展国民经经济的一一个重要要方面。为为满足现现代生产产与物流流的需要要，就必必须采用用计算机机控制技技术为主主要手段段组成的的自动化化立体仓仓库。自自动化立立体仓库库制造业业在国外外已经发发展成为为一个新新兴的高高科技产产业；取取得了可可观的经经济效益益。而我我国对该该课题的的研究起起步比较较晚，尤尤其缺少少对物流流信息论论和仓库库堆垛机机监控系系统的设设计理论论研究；使目前前的自动动化仓库库不能实实现物流流信息

17、化化，大大大降低了了操作效效率，产产品高投投入、低低运行速速度和低低效率的的状态。1.2 国内内外研究究现状和和发展趋趋势1.2.1 自动化化立体仓仓库的发发展自上世纪纪六十年年代以来来，美日日欧等国国家和地地区设计计和投入入使用的的立体仓仓库越来来越多，立立体仓储储技术已已成为一一门新兴兴的学科科。据不不完全统统计，美美国有各各种类型型的自动动化立体体仓库2200000多座座；日本本有3880000多座；德国有有100000多多座；英英国有440000多座；前苏联联有15500多多座。堆堆垛机是是自动化化立体仓仓库的主主要作业业机械，担担负着出出库、进进库、盘盘库等任任务是自自动化立立体仓库

18、库的核心心部件，自自动化立立体仓库库的发展展就是以以堆垛机机的发展展为主要要标志的的。目前前巷道式式堆垛机机为主要要发展方方向33。我国对自自动化立立体仓库库及其物物资搬运运设备的的研制开开始并不不晚，119633年研制制成第一一台桥式式堆垛机机起重机机。19973年年开始研研制我国国第一座座有计算算机控制制的自动动化立体体仓库（高高15米，机机械部起起重所负负责），该该库19980年年投入运运行，由由北京机机械工业业自动化化研究所所等单位位研制成成我国第第一座自自动化立立体仓库库，并在在北京汽汽车制造造厂投产产4。从此此以后，立立体仓库库在我国国得到了了迅速的的发展。拒拒不完全全统计，目目前

19、我国国已建成成的立体体仓库近近3000个，其其中全自自动化的的立体仓仓库有330多个个。目前前我国建建设的自自动化立立体仓库库规模越越来越大大，平均均货位数数在一万万个左右右，高度度均在220米以以上,系系统更加加复杂，设设备数量量越来越越多应用用领域越越来越广广。近些些年我国国自动化化立体仓仓库技术术发展很很快，已已实现了了与其它它信息决决策系统统的集成成，并正正在做智智能控制制和模糊糊控制的的研究所所工作。尽尽管如此此，我国国自动化化立体仓仓库的仓仓储系统统还需要要进一步步发展，我我国的自自动化立立体仓库库与国外外发达国国家相比比，无论论是从数数量还是是从建设设水平上上都有着着比较大大的差

20、距距。1.2.2 堆垛机机的发展展初期的立立体仓库库使用的的堆垛机机以桥式式起重机机为基础础，这种种堆垛机机是从起起重机的的大梁上上悬挂一一个门架架，利用用门架的的上下和和旋转来来搬运货货物。119600年左右右在美国国出现了了巷道式式堆垛机机，随后后巷道式式堆垛机机逐渐替替代了受受重量和和跨度限限制的桥桥式堆垛垛机。119677年日本本安装了了高度220225米的的高层堆堆垛机，1969年出现了联机全自动化仓库，1973年建成了世界上第一座40的极低温用于贮藏生鲜食品的自动化冷藏库，解决了低温条件下堆垛机的可靠性和技术方面的问题，巷道式堆垛机随之逐渐的取代了桥式起重机5,6。我国是在上世纪7

21、0年代初期开始研究采用巷道式堆垛机的立体仓库。目前的堆垛机技术取得了重大的发展，控制技术、定位精度、运行速度都得到了很大程度的提高。巷道式堆垛机的起升速度已经可以达到90m/min，运行速度达到240m/min，在有的立体仓库中采用上、下两层分别用巷道堆垛机进行搬运作业的方法提高出入库能力。1.3 课题题研究的的意义随着我国国加入WWTO，加加快了经经济全球球化的进进程，近近一步促促进了物物资流通通；货物物储运发发送量越越来越大大。可以以预测，今今后市场场对仓储储物流设设备的需需求量将将有更大大幅度的的增长，而而且将在在存取率率、自动动化程度度、信息息化程度度等方面面提出更更高的要要求7。在立

22、体仓仓库中，堆堆垛机是是自动化化立体仓仓库中最最主要的的作业机机械设备备，是输输送系统统的核心心设备，决决定着整整个出入入库是否否能流畅畅运行的的关键，它它的合理理的速度度控制、精精确的定定位设计计以及优优良的故故障诊断断系统是是实现堆堆垛机高高效率、高高准确度度、高安安全性运运行的重重要因素素。在减减小输送送系统的的“瓶颈”效应提提高自动动化立体体仓库的的整体运运行效率率有重要要的意义义8。根据市场场预测，传传统技术术制造的的20世纪纪70年代代水平的的堆垛机机逐步将将被淘汰汰，而高高速度、高高科技含含量的新新型堆垛垛机将迅迅速占据据市场。我我国堆垛垛机综合合性能亟亟待改善善。根据据物流设设

23、备发展展趋势，针针对近几几年用户户的反映映，结合合国内外外现状及及发展情情况等有有关情报报资料分分析，找找出我们们存在的的主要差差距主要要体现在在运行速速度、提提升速度度、叉货货速速、平平稳性及及认址精精度。国内堆垛垛机的运运行速速速要求达达16002000m/minn以上，运运行平稳稳可靠、认认址准确确、起动动制动灵灵敏等综综合性能能的提高高，需要要多项技技术的创创新和改改进，更更需要新新技术的的支持9。相信信通过我我们的不不懈努力力，在使使用堆垛垛机具有有更高定定位精度度的同时时，提高高运行速速度，以以获得很很短的操操作和更更大的生生产能力力。更加加高速、安安全、可可靠的堆堆垛机将将不断从

24、从国外引引进消化化到国内内，使有有轨巷道道堆垛机机发展到到一个新新阶段。基基于上述述情况，对对堆垛机机的控制制方式研研究具有有一定的的实际意意义。1.4 研究究的主要要内容将基于未未来立体体仓库发发展的要要求，立立足于工工作循环环周期短短、换速速平稳、停停准精确确，结合合现代计计算机技技术、通通信技术术、自动动控制等等技术，着着重研究究立体仓仓库堆垛垛机行走走系统的的自动寻寻址、精精确定位位、速度度调节及及控制。基基于组态态软件的的监控系系统开发发，包括括以下主主要内容容：配合合使用较较为成熟熟的中低低档型PPLCS7 2000，使整整个堆垛垛机的控控制即在在性能上上满足设设计要求求，又符符合

25、企业业低造价价的要求求：根据立立体自动动仓库的的控制要要求与相相关参数数，从可可靠性、停停准精度度、系统统成本等等方面出出发，得得出适应应立体仓仓库的电电控系统统的结构构。对堆垛垛机在水水平与垂垂直方向向上运行行时进行行速度控控制，改改善了堆堆垛机的的动态性性能。并并在应用用新定位位方式的的基础上上，采用用闭环速速度控制制方案，并并解决新新方案中中的硬件件配置问问题。编制PPLC程程序并调调试。在监控控系统中中，研究究的内容容包括：组态软软件监控控界面的的建立；实时反反映执行行机构的的运行情情况及货货位的储储存情况况；对执执行机构构实时控控制。第2章 自动动化立体体仓库总总体方案案整个立体体仓

26、库的的设计方方案包括括监控层层现场控控制层部部分。本本章主要要阐述的的系统的的整体结结构及相相应的硬硬件设计计方案。2.1 立体体仓库的的概况本设计系系统为立立体仓库库取送货货系统。该该系统有有3个巷道道，每巷巷道分左左右两排排架，每每架300列，100层。叉叉车与堆堆垛机的的区别：叉车可可以满地地跑，进进行垂直直和水平平运输作作业，一一般人工工操作。堆堆垛机只只能固定定在巷道道里运行行，进行行水平和和垂直运运输作业业，一般般自动控控制。 而本次次设计的的自动化化立体仓仓库使用用高层货货架存储储货物，货货物被分分成若干干排，每每排货架架为一组组，其间间留有一一条巷道道供堆垛垛机或其其他存取取货

27、物装装备作业业。每排排货架又又分若干干列，若若干层，形形成大量量货格，用用以存储储货物。在在控制上上由计算算机系统统集中控控制，具具有方便便存储，任任意取货货的优点点，起关关键技术术就是堆堆垛机自自动行走走的定位位技术。因因此对一一个自动动化立体体仓库进进行取货货送货作作业，小小车在固固定巷道道里运行行进行垂垂直和水水平作业业，于是是仓库内内选用堆堆垛机。图图2-1为堆垛垛机的主主要结构构图，展展现了仓仓库的情情况。图2-11仓库实实物图堆垛机是是自动化化立体仓仓库系统统的重要要组成部部分，它它是整个个系统的的执行部部件，存存货时将将货物从从出入货货台准确确的存放放到货位位里，取取货时将将货物

28、从从货位中中取回到到出入货货台。无无论何种种类型的的堆垛机机，一般般都由水水平行走走机构、起起升机构构、载货货台及货货叉机构构、机架架和电气气设备等等基本部部分组成成。它是是在所谓谓高层、高高速、高高密度储储藏的概概念下的的产物。尽尽管各厂厂家各有有独创，结结构形式式有些差差异，但但可以说说大同小小异，所所有的堆堆垛机都都不外乎乎由机架架、载货货台、伸伸缩货叉叉、轨道道和控制制系统等等部分组组成。按现行机机械行业业标准，有有轨巷道道式堆垛垛机分类类方式很很多，如如按支承承方式、用用途、控控制方式式、结构构、运行行轨迹等等分类。无无论何种种类型的的堆垛机机一般都都由水平平行走机机构、起起升机构构

29、、载货货台及货货叉机构构、机架架和电气气设备等等基本部部分组成成，如图图2-22堆垛机机的主要要结构图图所示。图2-22 堆垛垛机的主主要结构构图体现堆垛垛机动态态性能优优劣的指指标主要要有：运运行速度度、提升升速度、货货叉速度度、平稳稳性、认认址精度度等。随随着科学学技术的的不断进进步，自自动化立立体仓库库的技术术水平和和仓储机机械设备备的动态态性能也也在不断断提高。例例如，堆堆垛机的的运行驱驱动己由由20世纪纪70年代代的子母母电动机机改为变变频调速速，速度度由550mm/miin提升升至41600m/mmin，国国外小载载重量的的堆垛机机最高可可达3000m/minn；提升升驱动己己由2

30、00世纪700年代的的双速电电动机改改进为变变频调速速，速度度由416mm/miin提升升至025mm/miin；货货叉运行行也由单单速电动动机驱动动改进为为变频调调速，速速度由88m/mmin提提升至44355m/mmin；在堆垛垛机自动动控制方方面还采采用闭环环控制变变频调速速系统、Profibus总线控制等先进技术。尽管如此，目前国产堆垛机的运行速度最高仍保持在160m/min；提升速度在080m/min；货叉速度一直保持在030m/min；认址采用光电探测，精度不足，认址差错率高。2.1.1 电控系系统设计计依据2.1.1.11 控控制方式式要求本文中的的堆垛机机采用手手动货自自动控制

31、制方式。（1）手手动方式式：通过过堆垛机机的转换换开关及及按钮控控制堆垛垛机水平平和提升升运动及及货叉伸伸缩。同同时运动动速度也也可以手手动选择择。手动动操作主主要用于于安装、调调试和排排除故障障。（2）自自动方式式：用人人机界面面堆垛机机进行全全自动的的控制，控控制系统统根据用用户输入入的参数数进行全全自动的的取送货货动作。界界面操作作时，应应具备对对货物的的单送、单单取操作作。人机机界面应应具备实实时显示示设备运运送工况况、故障障及历史史故障查查询等功功能。2.1.1.22自动化化立体仓仓库控制制系统设设计要求求自动化立立体仓库库中的计计算机通通过网络络数据传传输命令令，使堆堆垛机自自动运

32、行行，必须须具备以以下功能能。（1）定定位控制制:为了了存取货货物，堆堆垛机必必须准确确地停止止在指定定货位处处，定位位偏差控控制在允允许的误误差范围围内。（2）速速度控制制:为了了提高工工作效率率，防止止货物倾倾倒和堆堆垛机的的冲击，确确保停止止精度，必必须进行行速度控控制。按按照自动动化立体体仓库的的实际形形式、行行走方向向的地址址数和高高度方向向的货位位数，选选择恰当当的行走走速度和和升降速速度极其其重要的的。（3）货货叉控制制:使货货叉能准准确无误误地从货货位中取取出货物物以及把把货物放放入货位位中。货货叉速度度有高速速和低速速两档。当当货物较较轻且不不易倾倒倒是采用用高速。（4）控控

33、制信息息的接收收:计算算机对堆堆垛机和和输送机机等搬运运机械发发送出入入库指令令的同时时，控制制和监视视出入库库作业是是否正确确进行。因因为堆垛垛机是高高速移动动，在搬搬运物品品是必须须监控货货物和机机械的状状态。检检测这种种状态的的传感器器和堆垛垛机上的的信息接接收系统统，必须须具备高高的可靠靠性，否否则计算算机不能能充分发发作用。（5）故故障报警警系统:巷道堆堆垛机是是自动化化立体仓仓库中最最重要的的设备，是是系统进进行作业业的主要要设备。对对堆垛机机的故障障分析和和诊断十十分重要要。2.1.1.33堆垛机机控制系系统主要要技术参参数主要设计计要求及及参数如如下：（1）控控制方式式 PPL

34、C控控制（2）操操作方式式 手手动、上上位监控控软件自自动（3）电电机功率率及速度度 行走走：5.5kww252000m/mmin； 提升升：111kw66.380mm/miin； 货叉叉：0.5kww5440m/minn 。（4）堆堆垛机的的定位精精度 行走走： 33mm ； 起升升： 33mm ； 货叉叉： 22mm 。2.1.2 立体仓仓库的电电控系统统结构图图自动化立立体仓库库主要有有由货架架、巷道道堆垛机机、周边边出入库库配套机机械设施施和仓储储管理控控制系统统等几部部分组成成。货架架长度大大、排列列数多、巷巷道窄，因因此仓库库密度高高。巷道道堆垛机机上装有有各种定定位的检检测器和和

35、安全装装置，保保证巷道道堆垛机机和货叉叉能高速速、精确确、安全全地在货货架中取取放货物物。本系系统有上上位监控控级直接接控制级级组成。监监控级对对通讯流流程进行行控制，并并进行实实时图像像显示，直直接控制制级是由由PLCC（可编编程序逻逻辑控制制器）组组成的控控制系统统对各设设备进行行单机自自动操作作。采用用组态王王6.553建立立监控界界面，同同时将运运行系统统的状态态反馈到到监控计计算机。堆堆垛机采采用西门门子公司司的S77-2000型PLCC控制，与与变频器器结合对对堆垛机机进行变变频调速速。系统统结构拓拓扑图如如图2-3所示。图2-33 系统统拓扑结结构图2.2 系统统结构形形式的选选

36、择2.2.1PLLC的选选择PLC具具有通用用性强、使使用方便便、适应应面广、可可靠性高高、抗干干扰能力力强、编编程简单单等特点点。长期期以来，可可编程控控制器PPLC始始终是工工业自动动化控制制领域的的核心控控制系统统，为工工业自动动化生产产提供了了非常可可靠的应应用控制制，广泛泛应用于于冶金、轻轻工业、机机械制造造等各个个领域，极极大的推推进机电电一体化化的进程程，提高高了生产产效率。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位是无法取代的。SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列PLC的强大功能使其无论在独立运行中，或是

37、相连成网路皆能实现复杂控制功能。因此，S7-200系列具有极高的性价比。S7-2200系系列出色色表现在在以下几几个方面面：极高高的可靠靠性；极极丰富的的指令集集；易于于掌握；便捷的的操作；丰富的的内置集集成功能能；实时时特性；强劲的的通讯能能力；丰丰富的拓拓展模块块10。2.2.2S77-2000系列列PLCC概述S7-2200系系列PLLC是德德国西门门子公司司生产的的一种超超小型PPLC,超小型型是指其其功能具具有大、中中型PLLC的水水平，而而价格却却和小型型PLCC的价格格一样。可可以单机机运行，也也可以输输入/输输出扩展展。它结结构小巧巧，可靠靠性高，运运行速度度快，继继承和发发挥

38、了它它在大、中中型PLLC领域域的技术术优势，又又极丰富富的指令令集，具具有强大大的多种种集成功功能和实实时特性性，配有有功能丰丰富的扩扩展模块块，性能能价格比比非常高高。因此此，它一一经推出出，即受受到了广广泛的关关注。特特别是SS7-2200CCPU222*系系列PLLC(它它是211*系列列的替代代产品），由由于它具具有多种种功能模模块和人人机界面面可供选选择，可可以很容容易的组组成PLLC网络络。同时时具有功功能齐全全的编程程和工业业控制组组态软件件，使得得S7-2000系列PLLC来完完成控制制系统的的设计时时更加简简单，系系统的集集成非常常方便，几几乎可以以完成任任何功能能的控制制

39、任务。S7-2200硬硬件系统统的配置置方式采采用整体体式加积积木式，即即主机中中包含一一定数量量的I/O输入入输出，同同时还可可以扩展展各种功功能模块块。 基本本单元：基本单单元有时时又称作作CPUU模块，也也有的称称之为主主机或本本机。特特包括CCPU、存存储器、基基本输入入输出点点和电源源等，是是PLCC的主要要部分。它它实际上上就是一一个完整整的控制制系统，可可以单独独的完成成一定的的控制任任务。 扩展展单元：主机II/O数数量不能能满足控控制系统统的要求求时，用用户可以以根据需需要扩展展各种II/O模模块，所所能连接接的扩展展单元的的数量和和实际所所能使用用的I/O点数数是多种种因素

40、共共同决定定的。 特殊殊功能模模块：当当需要完完成某些些特殊功功能的控控制任务务时，可可与SIIMATTIC S7-2000主机相相连，已已完成某某种特殊殊的控制制任务而而特制的的一种装装置。 相关关设备：相关设设备是为为了充分分和方便便的利用用SIMMATIIC SS7-2200系系统的硬硬件和软软件资源源而开发发和使用用的一些些设备，主主要有编编程设备备、人际际操作界界面和网网络设备备等。 工业业软件：工业软软件是为为更好的的管理和和使用这这些设备备而开发发的与之之相配套套的程序序，它主主要有标标准工具具、工程程工具、运运行软件件和人机机接口等等几大类类构成。2.2.3 CPUU型号选选择

41、2.2.3.11西门子子CPUU的介绍绍SIMAATICC S77-2000的CPUU模块包包括一个个中央处处理单元元、电源源以及数数字I/O点，这这些都被被集成在在一个紧紧凑、独独立的设设备中。CPU负责执行程序，以便对工业自动化控制任务或过程进行控制。输入部分则输出控制信号，控制工业过程中的设备。西门子第第二代产产品的CCPU模模块位CCPU 22*，是在在本世纪纪初投放放市场的的。其速速度快，具具有极强强的通讯讯能力。它它具有四四种不同同结构配配置的CCPU单单元。（1）CCPU 2211：CPUU 2221具有有6输入/4输出，共共计100个点的的I/OO，无扩扩展能力力，有66KB程

42、程序和数数据存储储空间。还还具有44个独立立的300kHzz高数计计数器，2路独立的20kHz高数脉冲输出端，一个RS-485通讯/编程端口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由通讯方式。非常适合小点数的控制系统。（2）CCPU 2222：CPUU 2222除了了具有CCPU 2211的功能能外，其其不同在在于：它它有8输入/6输出，共共计144点I/OO，可以以扩展88路模拟拟量和最最多644个I/OO,因此此使更广广泛的全全功能控控制器。 （3）CPU 224：它在CPU 222的基础上使主机的输入输出点数增为24点，最大可扩展为168点数字量或者35点模拟量的输入和输出；存储量也进一

43、步增加，还增加了一些数学指令和高数计数器的数量，具有较强的控制能力。 （4）CPU 226：这种模块在CPU 224的基础上功能又进一步增强，主机输入和输出点增加到40点，最大可扩展为248点数字量和35点模拟量；增加了通讯口的数量，通讯能力大大增强；它可用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统。2.2.3.22CPUU型号的的选择 根据控控制点数数来计算算，可以以选用CCPU-2266这个型型号的CCPU，CPUU2266有24输入入/166输出，最最大可以以扩展为为2488点数字字量或335点模模拟量。其其特点如如下： （1）集集成的224V电电源：可可直接连连接到传传感器和和变送器器、

44、执行行器，可可用作负负载电源源。 （2）高高速脉冲冲输出：具有22路高速速脉冲输输出端，输输出脉冲冲频率可可达200KHZZ，用于于控制步步进电机机或伺服服电机，实实现定位位任务。 （3）通通信口：CPUU2266具有2个RS-4855通信口口，支持持PPII、MPII协议，有有自由口口通信能能力。 （4）模模拟电位位器：CCPU2226有有两个模模拟电位位器，用用来改变变特殊寄寄存器中中的数值值，以改改变程序序运行的的参数，如如定时器器、计数数器的预预设值，过过程量的的控制参参数。 （5）中中断输入入允许以以极快的的速度对对过程信信号的上上升沿做做出响应应。 （6）数数字量输输入/输输出点：

45、CPUU2266具有244输入/16输出出，输出出点为224V直直流双向向偶看光光电耦合合输入电电路，输输出有继继电器和和直流两两种类型型，可扩扩展模块块为7个。 （7） CPU226有6个30KHZ的高速计数器，用于捕捉比CPU扫描频率更高的脉冲信号。2.2.4 PLCC模块选选型 本设计计选用的的可编程程控制器器是西门门子公司司的S77-2000系列列小型PPLC-CPUU2266.本机机集成224输入入/166输出，440个数数字量II/O点点。可连连接7个扩展展模块，最最大扩展展模块至至2488路数字字量I/O点或或35路模模拟量II/O点点。133K字节节程序和和数据存存储空间间。

46、6个个独立的的30KKHZ高高速计数数器，22路独立立的300KHZZ高速脉脉冲输出出，具有有PIDD控制器器。2个RS-4855通讯/编程口口、具有有即PIID通讯讯协议、MMPI通通讯协议议和自由由方式通通讯能力力。I/O端子子排课很很容易地地整体拆拆卸。用用于较高高要求的的控制系系统，具具有更多多的输出出/输入入点，更更强的模模块扩展展能力，更更快的运运行速度度和更强强的内部部集成特特殊功能能。完全全适应于于一些复复杂的中中小型控控制系统统。由于S77-2000-CCPU2226的的集成224输入入/166输出不不能满足足设计的的要求，所所以又选选用了EEM2221扩展展模块和和EM2235扩扩展模块块，正好好满足设设计的需需要。所所选模块块型号如如表2-1所示示。表2-11 扩展展模块选选型表系列号类别描述数量EM2221输入扩展展模块DI1661EM2335输入/输输出扩展展模块AI4/AO112图2-44 系统统总体结结构图 由于CCPU2226的的输入点