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2010 年 4 月 第 27 卷 第 2 期

長(zhǎng)治學(xué)院學(xué)報(bào) Journal of Changzhi University

Apr. ,2010 Vol.27,No.2

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 ）
摘

要： 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。 關(guān)鍵詞： 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)； PLC； 觸摸屏； 組態(tài)軟件 TP23 中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673- 2014 （2010 02- 0047- 05 ）

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)

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 旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信號(hào)數(shù)的 碼器就會(huì)同時(shí)作相應(yīng)的正反轉(zhuǎn)。 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、 軸的位置控制。 Y 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發(fā)的 FPWIN- GR 編程軟 件進(jìn)行編程及調(diào)試。工作流程， 分配如圖 1 所示。 I/O

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) （PLC 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的控 ） 庫(kù)。本文用可編程序控制器 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)過一定的步距 由于存在這樣的線性關(guān)系， 另外步進(jìn)電機(jī)沒有累積誤差， 角。 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

圖1

物品按類確定入庫(kù)

收稿日期： 2009—12—23 作者簡(jiǎn)介： 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。
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初始化， 啟動(dòng)

存貨， 取貨 出又至貨臺(tái)， 到 位后微抬取紙 又回中到位后層列行走 根據(jù)運(yùn)行設(shè)定速度 曲線控制運(yùn)行速度 蠕動(dòng)運(yùn)行位置確認(rèn) 層列行走 按恰定速度曲線運(yùn)動(dòng) 蠕動(dòng)運(yùn)行位置確認(rèn)

左

到位？

右

出叉方向

到位？ 左 右

出叉左到位 微抬

出叉右到位

出叉方向

出叉左到位 微落

出叉右到位

叉回中 回準(zhǔn)備工位 叉左出 又到位 微落 又回中 取貨結(jié)束

又回中 回準(zhǔn)備工位 存貨結(jié)束

圖2

工作流程圖

圖3

中轉(zhuǎn)定位控制

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王

惠

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)
表1 P LC 的 I/O 分配對(duì)照表

X0
X2 X4 X6 X8 輸入 XA XD XF X21 X23 X25 X27 Y0 Y2 Y4 輸出 Y7 Y9 YB YE

脈沖傳感器
出料到位檢測(cè) 進(jìn)料臺(tái)零限位 X 軸左極限位 平臺(tái)前極限位 平臺(tái)前后位檢測(cè) 出料臺(tái)極限位 自動(dòng) / 手動(dòng) 02 倉(cāng)庫(kù)輸入 04倉(cāng)庫(kù)輸入 15倉(cāng)庫(kù)輸入 13倉(cāng)庫(kù)輸入 平臺(tái)向前運(yùn)行 進(jìn)料合順時(shí)針 步進(jìn)電機(jī)方向 進(jìn)料電機(jī)驅(qū)動(dòng) 軸向右運(yùn)行 出料臺(tái)逆時(shí)針 中層倉(cāng)庫(kù)掃描

X1
X3 X5 X7 X9 XB XE X20 X22 X24 X26 Y1 Y3 Y6 Y8 YA YD YF

脈沖傳感器
進(jìn)料臺(tái)極限位 進(jìn)料到位檢測(cè) Y 軸下極限位 平臺(tái)后極限位 平臺(tái)中位檢測(cè) 出料臺(tái)零限位 01 倉(cāng)庫(kù)輸入 03倉(cāng)庫(kù)輸入 16 倉(cāng)庫(kù)輸入 14倉(cāng)庫(kù)輸入 平臺(tái)向后運(yùn)行 步進(jìn)電機(jī)脈沖 進(jìn)料臺(tái)逆時(shí)針 軸向左運(yùn)行 出料臺(tái)順時(shí)針 底擺倉(cāng)庫(kù)掃描 上層倉(cāng)庫(kù)掃描

圖4

平臺(tái)向后運(yùn)行， 取出物品控制

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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)料過程部分梯形圖例如下： 1 按照物品的類別， ） 確定物品將要放入的倉(cāng)庫(kù) 2 中轉(zhuǎn)定位過程 ） 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。
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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

王 惠

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) 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。 參考文獻(xiàn)： ［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)編碼器說明書．

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 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 PLC 對(duì)步進(jìn)電機(jī)的脈沖控制， 實(shí)現(xiàn)了巷道機(jī)的

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

PLC-Based Control System Design of Automated Stereoscopic Warehouse Model
WANG Hui
（Shanxi Insititute of Mechanical and Electrical Engineering，Changzhi，Shanxi 046011 ） Abstact：This paper first discusses the overall design of automated warehouses, and a detailed analysis of the composition of the system hardware 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 dynamic monitoring. Key words： Automatic Steric Warehouses Control System；PLC；Touch- Screen；configuration software

（責(zé)任編輯 李學(xué)斌 ）

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