自動存取倉庫的電氣控制系統(tǒng)

程麗寧

（泰安市高級技工學(xué)校 山東 泰安 271000）

自動存取倉庫的電氣控制系統(tǒng)

程麗寧

（泰安市高級技工學(xué)校 山東 泰安 271000）

隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代物流技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了一種新型倉儲方式——自動存取倉庫。自動存取倉庫作為現(xiàn)代化物流系統(tǒng)的重要組成部分，能按指令自動完成貨物的存取作業(yè)，并能對庫存的貨物進(jìn)行自動化管理，其自動化程度的高低對提高企業(yè)生產(chǎn)效率起著重要的作用。本文以四層料庫搬運(yùn)的工藝流程為例，利用PLC、步進(jìn)驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)作為元器件構(gòu)建控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)四層料庫搬運(yùn)系統(tǒng)的工作要求。

自動存取；PLC；步進(jìn)電機(jī)

近年來，物流系統(tǒng)的需求不斷增長，醫(yī)藥和煙草等行業(yè)紛紛斥資建立現(xiàn)代化的物流中心，生產(chǎn)物流系統(tǒng)中蘊(yùn)藏的巨大潛力越來越引起人們的注意。自動存取倉庫是生產(chǎn)物流的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著物資的接受、分類、計(jì)量、包裝、分揀配送、存盤等多種功能，是實(shí)現(xiàn)高效率物流和大容量儲藏，適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和商品流通的有效手段。

1 自動存取倉庫的功能

自動存取倉庫作為一種自動化設(shè)施，電氣系統(tǒng)應(yīng)完成預(yù)設(shè)的動作，實(shí)現(xiàn)貨物的準(zhǔn)確搬運(yùn)。本文中的自動存取庫控制系統(tǒng)應(yīng)具有如下功能：

1）控制系統(tǒng)能夠根據(jù)輸入的指令，準(zhǔn)確靈活的操作堆垛機(jī)，完成運(yùn)輸任務(wù)；

2）控制系統(tǒng)具有狀態(tài)顯示功能；

3）控制系統(tǒng)能夠保證堆垛機(jī)針對不同生產(chǎn)任務(wù)的要求，能夠準(zhǔn)確完成貨物的運(yùn)輸，保證快速性和準(zhǔn)確性兼顧；

4）設(shè)置各種料庫運(yùn)行保護(hù)功能，能夠防止堆垛機(jī)的越位。

2 自動存取倉庫的基本結(jié)構(gòu)

圖1

自動存取倉庫利用高層立體貨架儲存成件貨物，并使倉儲管理自動化，機(jī)械化。它主要由貨物儲存系統(tǒng)、貨物存取和傳送系統(tǒng)、控制和管理等三大系統(tǒng)組成。以四層倉庫為例，如圖1所示。

3 自動存取倉庫的工作過程

如以上結(jié)構(gòu)圖所示，堆垛機(jī)[1]在零點(diǎn)原位，根據(jù)料庫的工作要求，堆垛機(jī)能夠上升下降，前進(jìn)后退，貨叉伸出或收縮。貨物分別放在第一排料架的第四層，第三層，第二層和第一層。堆垛機(jī)要把料架上的貨物和托盤一起送到被搬運(yùn)的工作臺上，堆垛機(jī)就耐心等待，直到后續(xù)的搬運(yùn)機(jī)器把貨物搬走，堆垛機(jī)就把物件托盤回送到剛才取的那一層料倉。

本課題題中的堆垛機(jī)先取第四層物料，運(yùn)送至被搬運(yùn)工作臺，物料取走以后，托盤回送至第四層，再取第三層物料，運(yùn)送至被搬運(yùn)工作臺，物料取走以后，托盤復(fù)位第三層，再取第二層物料，放在被搬運(yùn)工作臺，物料取走以后，托盤復(fù)位第二層，再取第一層物料，放在被搬運(yùn)工作臺，物料取走以后，托盤復(fù)位至第一層。此為一個連續(xù)工作循環(huán)。

4 電氣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

PLC系統(tǒng)是現(xiàn)在倉庫電氣系統(tǒng)中比較流行的，因?yàn)槠溟_發(fā)操作簡單、實(shí)用性強(qiáng)、通過模塊化設(shè)計(jì)有良好的擴(kuò)充資源的能力，近幾年甚至出現(xiàn)了PLC無線控制系統(tǒng)，可以很好的滿足倉庫電氣控制系統(tǒng)的要求。

本文的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選用西門子S7-200系列可編程控制器作為整個控制系統(tǒng)的硬件核心，用STEP－7編程軟件將程序編制完畢后可以通過個人計(jì)算機(jī)將實(shí)現(xiàn)編制完畢的程序傳入PLC中，采用PTO脈沖輸出來對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，通過改變PTO脈沖輸出指令中的脈沖頻率，脈沖寬度和脈沖數(shù)量，最終實(shí)現(xiàn)對堆垛機(jī)的準(zhǔn)確控制。因?yàn)槎讯鈾C(jī)采用的是步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動控制，所以從整個控制系統(tǒng)上來說是一個開環(huán)系統(tǒng)，這大大提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。同時PLC控制3個繼電器，通過3個繼電器線圈得電否，控制兩個步進(jìn)電機(jī)主回路、貨叉直流電機(jī)主回路。圖2為電氣控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡圖。

圖2

本文用到的是兩相步進(jìn)驅(qū)動器來完成的步進(jìn)驅(qū)動，PLC無法直接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，所以PLC的輸出信號要先經(jīng)過驅(qū)動器進(jìn)行控制或者細(xì)分來使運(yùn)動更加平穩(wěn)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器一般由環(huán)形分配器、信號放大與處理、推動級、功率放大器等部分組成，用于功率步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動器還要有多種保護(hù)電路。步進(jìn)電機(jī)的工作過程由控制器和計(jì)算機(jī)軟件控制。環(huán)形分配器的功能和步進(jìn)電動機(jī)的速度控制由軟件實(shí)現(xiàn)。就是在計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)中，采用軟件實(shí)現(xiàn)脈沖分配的方式。環(huán)形分配器接受來自步進(jìn)脈沖發(fā)生器的CP脈沖，并按步進(jìn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表要求的狀態(tài)順序產(chǎn)生各相導(dǎo)通或截止的脈沖信號。并將此信號送入信號放大與處理級。信號放大與處理器將環(huán)形分配器輸出的信號加以放大，變成足夠大的信號送入推動級。推動級的作用是將較小的信號放大到足以推動功率放大器的輸入信號。有時，推動級還承擔(dān)電平轉(zhuǎn)換的任務(wù)。功率放大器直接與電機(jī)的各相繞組連接，它接收來自推動級的信號，控制電機(jī)各相繞組的導(dǎo)通與截止，同時也對繞組承受的電壓和電流進(jìn)行控制。保護(hù)級作用是根據(jù)需要設(shè)置的過電流、過熱、過壓、欠壓保護(hù)等電路，以保證功率放大器的安全。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動回路的輸入信號從PLC傳送到步進(jìn)驅(qū)動器后分為PLS和DIR分別代表脈沖和方向輸入信號，根據(jù)輸入信號步進(jìn)驅(qū)動器輸出脈沖信號驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。本文選用KINCO的2M530驅(qū)動器即可滿足倉庫中步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動要求。

[1]有巷道堆垛起重機(jī)是隨著料庫的出現(xiàn)而發(fā)展起來的專用起重機(jī)，通常簡稱為堆垛機(jī)。堆垛機(jī)是料庫中最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備，主要用途是在高層貨架料庫的巷道內(nèi)沿軌道運(yùn)行，將位于巷道口的貨物存入料倉，或取出貨格內(nèi)的貨物運(yùn)送到巷道口，完成出入庫作業(yè)，立體庫的優(yōu)勢就是通過堆垛機(jī)體現(xiàn)出來的。

［1］董承龍.我國倉儲物流現(xiàn)狀及其優(yōu)化[N].中國商業(yè)經(jīng)濟(jì),2002－9－12.

［2］電氣元器件符號手冊編寫組.電氣元器件符號手冊[M].北京：中國電力出版社，2001：1-162.

［3］談國華，陸志明.談自動化生產(chǎn)流水線的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].雷達(dá)與對抗，1991，07(3)：81-83.

［4］鄧紅.工業(yè)自動化生產(chǎn)流水線中的PLC應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].微電腦信息，1996，12(1)：48-50.

［5］劉德志，田治禮.全自動生產(chǎn)流水線控制模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)[N].中國石油大學(xué)勝利學(xué)院學(xué)報(bào)，2007-03-26(21).

［6］隋媛媛，廉鴻帥，遲軍.西門子系列PLC原理及應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2009：147-152.

［7］Z.Chen，E.Spooner.PLC in the production lines control system.IEE Proceeding on Elctric Power Applicatons，1998，145(4)：243-260.

程麗寧，助理講師。

周娜］