用PLC實現(xiàn)對立體倉庫的控制

高雁翔

（大同煤炭職業(yè)技術學院，山西 大同 037003）

用PLC實現(xiàn)對立體倉庫的控制

高雁翔

（大同煤炭職業(yè)技術學院，山西 大同 037003）

隨著科學技術和工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代物流技術領域內(nèi)出現(xiàn)了一種新型倉儲方式——自動化立體倉庫。論文是在研究THFLT-1型立體倉庫教學模型的基礎上,通過三菱PLC對其進行編程控制，使其能夠實現(xiàn)自動和手動兩種方式完成物品的存放和取出，并且用力控組態(tài)軟件實現(xiàn)了對立體倉庫存取過程的實時仿真監(jiān)視。

立體倉庫；PLC；仿真

一、立體倉庫概述

立體倉庫是指采用高層貨架儲存貨物，用起重、裝卸、運輸機械設備進行貨物出庫和入庫作業(yè)的倉庫。這類倉庫主要通過高層貨架充分利用空間進行存取貨物，所以稱為“立體倉庫”，也有的稱為“高架倉庫”。目前，這類倉庫最大高度達到40多米，最大庫存數(shù)可大至數(shù)萬甚至10多萬個貨物單位，可以做到無人操作、按計劃入庫和出庫的全自動化控制，并且可以實現(xiàn)倉庫的計算機網(wǎng)絡化管理。

立體倉庫一般由高層貨架、倉儲機械設備、建筑物及控制和管理設施等部分組成。按照貨架的形式，自動化立體倉庫可分為三類：單元貨架倉庫、貫通式貨架倉庫和循環(huán)貨架倉庫。自動化立體倉庫的核心部件是堆跺機，它擔負著出庫、進庫、盤庫等任務，是自動化立體倉庫的發(fā)展的主要標志。

二、系統(tǒng)概述

THFLT-1型立體倉庫模型主體由底盤、四層十二倉位庫體、三維（X、Y、Z）運動機械及電氣控制等四部分組成。

整個系統(tǒng)采用滾珠絲杠、滑杠和普通絲杠作為主要傳動機構，電氣控制由三菱的可編程控制器、步進電機驅動器、電源、傳感器等器件組成。拖動機構為二相八拍混合式步進電機和直流電機。系統(tǒng)的主要執(zhí)行部分是堆垛機，它由水平移動、垂直移動及伸叉機構三部分組成，其水平和垂直移動分別用兩臺步進電機驅動滾珠絲杠來完成，伸叉機構由一臺直流電機來控制。它分為上下兩層，上層為貨臺，可前后伸縮，底層裝有絲杠等傳動機構。當堆垛機平臺移動到貨架的指定位置時，伸叉電機驅動貨臺向前伸出可將貨物取出或送入，當取到貨物或貨已送入，則鏟叉向后縮回。為了準確地找到貨物，叉車運行軌道外側排列有三只列定位片以及叉車立柱一側安裝有四只層定位片。為了檢測該倉位是否有貨,每個倉位底部均裝有一個微動開關。另外，X軸左端和Y軸下端也各裝一個微動開關，用來保護堆垛機復位時不受損壞。

該控制系統(tǒng)是以可編程控制器為核心，控制步進電機驅動一個有三個自由度的倉庫模型來模擬現(xiàn)實中立體倉庫的存取過程。運行時，PLC會接收和分析操作人員在命令鍵盤上的輸入指令，做出合理的工作安排，即讀取執(zhí)行元件的信息，通過軟件做出合理的工控安排，反饋到執(zhí)行元件和操作系統(tǒng)，實現(xiàn)車位的位置移動。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

通過軟件編程，系統(tǒng)主要可以實現(xiàn)以下幾個功能：

（1）PLC根據(jù)鍵盤的命令實現(xiàn)十二個空位的自動存取。點擊鍵盤上相應的空位號，系統(tǒng)會自動尋找此空位來實現(xiàn)物品的存放，結束后自動返回原點，等待下一個命令，也可以將任意位置的貨物送到另一位置。取時只需輸入倉位號，就可以從相應位置取回貨物放至零號位。

（2）有手動和自動檔選擇，可以實現(xiàn)手動和自動兩種控制方式。

（3）可以實現(xiàn)用組態(tài)軟件對硬件系統(tǒng)的同步仿真監(jiān)視功能。

三、軟件實現(xiàn)

該系統(tǒng)的整體流程圖如圖2所示。實現(xiàn)中，采用三菱公司的GX Developer 7.0作為編程軟件,并用力控Forcecontrol6.1工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件進行仿真監(jiān)視。主控制器選用三菱公司的FX1N—40MT型PLC，其I/O口具體分配情況如表1所示。

論文在PLC軟件編程中的關鍵程序設計有以下幾點：

（1）鍵盤命令程序設計

由于只有X4～X7這4個輸入點作為整個系統(tǒng)的命令輸入點，因此論文采用十六進制輸入方式，而程序內(nèi)也寫好十六進制中1～15所對應的后續(xù)動作。當PLC接收到倉位信號時，將其存到數(shù)據(jù)寄予存器D11中，再將D11的值跟程序中的寫好的值進行比較，符合后才做出相應動作。

（2）定位程序設計

系統(tǒng)中兩臺步進電機都裝有步進驅動器，為4倍細分，即每800個脈沖使得絲杠轉動一圈。因此步進電機定位程序應這樣設計：屬于同一行的倉位在同一種命令下應具有同樣的豎直距離，如4～6號倉位，當它們處于“取”命令下時，堆垛機的定位高度應該相同。同樣，屬于同一列的倉位在同一種命令下應具有同樣的水平距離。這樣一來，當確認系統(tǒng)確認出需要對某個倉位做出某個動作時，則堆垛機對該倉位的定位距離唯一。

（3）貨叉動作程序設計

貨叉程序應在第一次步進電機動作后進行，因此在定位之后應啟動某個輔助繼電器，用于啟動貨叉程序。程序中限位開關X0和X1是觸發(fā)時低電平有效，Y6和Y7不能同時有效。程序具體動作順序應為：當相應輔助繼電器啟動、Y7低電平、X0低電平（有效）時，Y6可伸出；當X1變低電平（有效）時，Y6停止動作。此時Y7不動作，X1低電平（有效），則Y軸步進電機開始動作。動作完成之后，各相應條件滿足且Y6不動作，則Y7高電平，貨叉回退。X0再次觸發(fā)，產(chǎn)生下降沿時Y7停止動作。由于貨叉程序實現(xiàn)的動作只有伸出-Y軸步進電機動作——回退，因此關于Y軸步進電機的運動方向和運動距離應在該程序執(zhí)行前設定好。

圖2 系統(tǒng)軟件流程圖

?

另外，X14～X30分別接0～12號倉限位。

四、總結與展望

該系統(tǒng)通過最終調(diào)試表明：無論選擇手動控制模式還是自動控制模式，都能夠較為準確地完成對貨物的存取功能，而且運行比較靈敏、可靠。另外，如果整個控制系統(tǒng)在運行時遇到意外情況，可切換到手動模式，則系統(tǒng)會立即響應，避免意外的發(fā)生。

實際生產(chǎn)應用中，論文完成的只是自動化倉庫所具有的最基本功能。隨著人們生產(chǎn)能力的逐步提高，自動化倉庫的發(fā)展方向也會越來越廣。比如，將計算機、互聯(lián)網(wǎng)和立體倉庫的控制系統(tǒng)相結合，實現(xiàn)遠程控制；或者進一步提高立體倉庫的自動化能力，實現(xiàn)高速、精準地進行存取貨物，以適應高速發(fā)展的物流系統(tǒng)的要求；或者讓立體倉庫智能化，一些技術如高容錯搬運系統(tǒng)、自診斷專家系統(tǒng)等已出現(xiàn)于部分復雜自動化倉庫系統(tǒng)中，讓立體倉庫的功能有了進一步的提高。

［1］戴士杰，李斌，師占群，岳宏.基于PLC控制的液壓立體倉庫的設計［J］.機床與液壓，2006，（1）：32-35.

［2］李峻，等.步進電機的運動控制系統(tǒng)及其應用［J］.微特電機，2000，（2）：37-39.

［3］趙妍，張新，劉志珍.PLC在模擬立體倉庫中的應用［J］.應用與方案，2005，（9）：81-82.

［4］王庭有.可編程控制器原理及應用［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2008.

TM

A

1673-0046（2010）10-0176-02