基于PLC的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王 惠

（山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 長(zhǎng)治 046011）

基于PLC的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王 惠

（山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 長(zhǎng)治 046011）

文章首先分析了自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的總體設(shè)計(jì)方案，并具體分析了該系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組成及軟件設(shè)計(jì)的思想。采用PLC控制、利用光電檢測(cè)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模型的進(jìn)出料控制和巷道機(jī)的精確定位。最后對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制的組態(tài)設(shè)計(jì)做了分析說(shuō)明，實(shí)現(xiàn)了對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)模型的仿真控制和動(dòng)態(tài)監(jiān)控功能。

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)；PLC；觸摸屏；組態(tài)軟件

0 引言

倉(cāng)儲(chǔ)是現(xiàn)代物流中一個(gè)重要組成部分，而倉(cāng)庫(kù)又在倉(cāng)儲(chǔ)中起著至關(guān)重要的作用，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)能按照事先編制的入庫(kù)單/出庫(kù)單自動(dòng)地把物品從入口處搬運(yùn)到指定貨位或從指定貨位把物品搬運(yùn)到出口處，從而廣泛應(yīng)用于大型倉(cāng)庫(kù)。本文用可編程序控制器（PLC）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的控制，大大提高了自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的可靠性及靈活性。

1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、滾珠絲杠、旋轉(zhuǎn)編碼器、FΣPLC等組成。采用PC-LINK網(wǎng)絡(luò)或PROFIBUS總線實(shí)現(xiàn)和其它單元系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通訊并根據(jù)需要進(jìn)行組合。[1]

步進(jìn)電機(jī)可以將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移信號(hào)量。脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)可以決定電機(jī)的轉(zhuǎn)速和停止的位置，給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)過(guò)一定的步距角。由于存在這樣的線性關(guān)系，另外步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有累積誤差，只有周期性的誤差，這使得用步進(jìn)電機(jī)在速度、位置等領(lǐng)域來(lái)實(shí)現(xiàn)控制變得非常簡(jiǎn)單方便[2]。

旋轉(zhuǎn)編碼器可以將被測(cè)的角位移量直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)（高速脈沖信號(hào)），是一種光電式旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置。因此可利用PLC的高速計(jì)數(shù)器，對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器送給PLC的輸出脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而獲得測(cè)量結(jié)果。通過(guò)彈性聯(lián)軸器把旋轉(zhuǎn)編碼器的中心軸與步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)的中心軸相連，這樣當(dāng)巷道機(jī)被步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)帶動(dòng)上下、左右運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)編碼器就會(huì)同時(shí)作相應(yīng)的正反轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信號(hào)數(shù)的增加或減少，反映了巷道機(jī)上升或下降，向左或向右運(yùn)行的距離，從而實(shí)現(xiàn)了巷道機(jī)的X、Y軸的位置控制。

本系統(tǒng)從PLC容量、輸入端和輸出端現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，輸入輸出模塊等方面考慮，決定采用中規(guī)模的，具有高速、豐富的實(shí)數(shù)運(yùn)算功能的松下電工FPΣ-C32T的PLC機(jī)。它能夠控制步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)最大100kHz的梯形加減速控制。[3]

本系統(tǒng)采用了一臺(tái)PLC，它可以和其它設(shè)備單元之間使用PC-LINK實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。每個(gè)單元可自成系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行，用戶可根據(jù)實(shí)際需要自行選擇單元進(jìn)行組合，具有二次開(kāi)發(fā)功能，標(biāo)準(zhǔn)接口可以直接與工控機(jī)I/O采集卡對(duì)接實(shí)現(xiàn)工控機(jī)控制系統(tǒng)。

2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求的工藝流程，首先總結(jié)出基本軟件流程圖，然后采用日本松下電工公司開(kāi)發(fā)的FPWIN-GR編程軟件進(jìn)行編程及調(diào)試。工作流程，I/O分配如圖1所示。

圖1 物品按類(lèi)確定入庫(kù)

圖2 工作流程圖

圖3 中轉(zhuǎn)定位控制

表1 PLC的I/O分配對(duì)照表

圖4 平臺(tái)向后運(yùn)行，取出物品控制

圖5 平臺(tái)運(yùn)行到對(duì)應(yīng)倉(cāng)庫(kù)放物控制

圖6 進(jìn)料結(jié)束，零點(diǎn)返回

進(jìn)料過(guò)程部分梯形圖例如下：

1）按照物品的類(lèi)別，確定物品將要放入的倉(cāng)庫(kù)

2）中轉(zhuǎn)定位過(guò)程

3）平臺(tái)向后運(yùn)行，取出物品控制程序

4）平臺(tái)運(yùn)行到對(duì)應(yīng)倉(cāng)庫(kù)放物程序

5）進(jìn)料結(jié)束，清除各倉(cāng)庫(kù)信號(hào)，復(fù)位各控制標(biāo)志，設(shè)立零點(diǎn)返回標(biāo)志。

3 用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控[4]

利用組態(tài)王軟件對(duì)立體化倉(cāng)庫(kù)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC及倉(cāng)庫(kù)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。在設(shè)備組態(tài)窗口中選擇適當(dāng)?shù)拇谕ㄓ嵲O(shè)備，添加松下PLC，正確設(shè)置其屬性，正確設(shè)置組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設(shè)備通道的連接，即可以實(shí)現(xiàn)PLC與組態(tài)軟件的通訊。將PLC中的串口驅(qū)動(dòng)程序與組態(tài)軟件的需求響應(yīng)相結(jié)合，使電腦對(duì)PLC發(fā)出的信號(hào)有響應(yīng)。在組態(tài)王軟件的用戶窗口中，制作動(dòng)畫(huà)界面，在界面上設(shè)置各個(gè)控件的屬性，使設(shè)置的控件按照真實(shí)的情況動(dòng)作，監(jiān)控和測(cè)試PLC控制系統(tǒng)對(duì)倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)的控制效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，本自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模型完成了安裝調(diào)試，并已投入使用。通過(guò)PLC對(duì)步進(jìn)電機(jī)的脈沖控制，實(shí)現(xiàn)了巷道機(jī)的調(diào)速與定位，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)各庫(kù)位的進(jìn)出料控制。采用組態(tài)王軟件完成了自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)模型監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)模型的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。

［1］喬玉晶，呂寧.立體倉(cāng)庫(kù)巷道堆垛機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.工業(yè)控制與應(yīng)用.2004.11.

［2］王濱生，孫晶.PLC在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.機(jī)床電器.2001.2.

［3］歐姆龍E6A2旋轉(zhuǎn)編碼器說(shuō)明書(shū)．

［4］組態(tài)王6.5使用手冊(cè).北京亞控科技發(fā)展有限公司.

Abstact：This paper first discusses the overall design of automated warehouses,and a detailed analysis of the composition of the systeMhardware and software design ideas,using PLC control,the use of photoelectric testing,step-driven automation and other advanced technology to achieve the three-dimensional warehouse model of access control and roadway machines feed precise positioning.Finally,automatic warehouse control analysis indicates that the configuration designed to do to achieve a simulation model for automated warehouse control and dynamicmonitoring.

Keywords：Automatic Steric Warehouses Control System；PLC；Touch-Screen；configuration software

（責(zé)任編輯 李學(xué)斌）

PLC-Based Control SysteMDesign of Automated Stereoscopic W arehouse Model

WANG Hui
（Shanxi Insititute of Mechanical and Electrical Engineering，Changzhi，Shanxi 046011）

TP23< class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1673-2014（2010）02-0047-05

2009—12—23

王 惠（1973— ），女，山西太原人，碩士，講師，主要從事自動(dòng)化技術(shù)研究。