懸掛式積放儲運系統的設計

董加旺　孫連偉

摘 要:本文介紹了懸掛式儲運輸送系統的電氣設計方案,重點介紹了控制系統的構成，硬件的組態及軟件的編程調試等內容。控制系統選用西門子S7-300 PLC及ET200S構成現場控制網絡，采用WINCC上位機系統通過RFID讀寫相關信息實現對庫區的控制，并能實時顯示庫區內的工件信息，并進行故障統計查詢等。系統具有安全可靠、技術先進，操作簡便等優點。

關鍵詞：懸掛式儲運輸送系統現場控制網絡RFID安全可靠

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)07(c)-0051-02

1 引言

懸掛式儲運輸送系統是將多條懸掛式積放鏈根據用戶要求的輸送及存儲線路組合成的一套集工件轉運，編組存儲及工件排序的輸送設備。因其輸送距離遠,存儲工件多，工件編組排序靈活等優點而廣泛應用于噴涂、烘干、裝配和產品轉運等領域。

懸掛式儲運輸送系統是一種自動化程度較高的系統，通過提升機能夠實現自動上件及下件，通過RFID可以為吊具寫入工件信息，利用吊具內的信息，可以實現工件的分類存儲，通過上位機的控制，可以從庫區調用需要的工件下線，下線區不需要下線的工件仍可以返回庫區等待下一次調用。這些功能使該系統使用靈活，操作簡單，是一種比較柔性的輸送系統，更符合現代自動化生產的需求。

懸掛式儲運輸送系統的優點是結構簡單，使用靈活，適用于大規模生產且成本較低，缺點是輸送鏈運行噪音較大，鏈條易磨損且不易更換。隨著技術的不斷提高，基于懸掛式積放的儲運系統仍由較好的應用前景。

2 懸掛式儲運輸送系統方案介紹

2.1 懸掛式儲運輸送系統的構成

懸掛式儲運輸送系統主要是由提升機和懸掛式積放鏈構成。

提升機又分為上件提升機和下件提升機，用于將工件轉掛到積放線上或將工件從積放線上轉運的其他設備上。

提升機主要是由推車機構，定位機構，吊具動作機構，及升降機構等組成，推車機構用于將吊具推至提升機，定位機構用于將吊具定位，吊具動作機構用于工件的抓取，升降機構用于吊具的升降。

懸掛式積放鏈主要是由驅動機構，停止器，止退器，道岔等構成，驅動機構主要是驅動鏈條的運行，停止器用于阻擋吊具的運行，止退器用于防止吊具的溜車，道岔主要是控制吊具運行的路徑。

2.2 懸掛式儲運輸送系統的控制方案介紹

懸掛式儲運輸送系統是一種比較大且分散的系統，積放線的輸送比較長，停止器、道岔的分布比較散，上下件提升機間的距離也比較遠，因此采用分布式PLC控制方式。這里我們選用SIEMENS的基于Profibus DP的分布式總線產品ET200S。

采用SIEMENS的帶有DP主站功能的PLC作為控制系統的核心，將輸送系統根據控制區域或功能劃分成若干個控制區，每個控制區通過ET200S從站接入主控PLC系統，輸送系統內的傳感器電磁閥等就近接入相應的控制區。

采用P+F的帶有DP從站功能的RFID作為數據的寫入讀取設備，將工件的信息寫入輸送系統中，在輸送過程中，系統可根據這些信息，自動控制工件的運行，進入相應的庫區，及存儲區，實現編組及排序。

采用SIEMENS的Wincc作為上位機控制軟件，通過該軟件可以對庫區參數設置，對庫區進行管理操作，監控系統運行情況，顯示系統故障信息并統計匯總等。

3 懸掛式儲運輸送系統的硬件配置與組態

3.1 PLC及DP總線系統的硬件配置

主機選用SIEMENS 317-2DP,這款PLC支持PROFIBUS-DP主站功能，可直接接入DP網絡。配置一塊以太網通訊模塊CP343-1，用于上位機WINCC組態軟件和STEP 7編程軟件的通信。配置3塊DI32模塊用于檢測控制柜內斷路器接觸器的狀態，配置2塊D016模塊用于控制控制柜內電源的輸出及輸出狀態的指示。

DP從站選用SIEMENS ET200S,主要由DP接口模塊IM151-1，電源模塊PM-E 24VDC,輸入模塊4DI 24VDC ST，和輸出模塊4DO 24VDC/0.5 ST構成，每個DP從站必須配置1個接口模塊，用于接入DP網絡，輸入模塊，輸出模塊的數量取決于該子站控制范圍內傳感器和電磁閥等的數量，并需要預留一定數量的備用點，用于與其他設備的交互信號，電源模塊的數量取決于，輸入輸出模塊的數量，在進行從站配置時，可借助SIEMENS公司提供的ET200S配置工具進行選型與配置。

PLC及DP總線的組態，是通過STEP 7軟件中的HW config軟件進行配置的，組態實際上就是為模塊或從站分配一塊PLC中地址，使PLC可以通過相應的地址對模塊或從站上具體的點位進行控制。

配置實例如圖1所示：

將配置信息下載到PLC后，PLC會根據此配置信息，檢測輸入的狀態和執行相應的輸出。

3.2 信息讀寫系統的硬件配置

信息讀寫系統采用P+F公司的IPT-FP,這種讀寫頭可安裝在U-P6-B6網關上，U-P6-B6網關提供DP接口，可作為一個DP從站直接接入DP網絡，通過P+F公司提供的GSD文件，PLC可識別U-P6-B6網關并為其分配一個地址區，通過此地址區存儲需要讀寫的信息。經過數據處理后，可用于工件的識別及輸送過程中道岔的控制，及庫區中的數據追蹤等。

3.3 上位機系統的硬件配置

上位機采用研華IPC-510工控機，采用雙核2.8GhzCPU,2G內存，320G硬盤，主板帶4個串口，兩個千兆以太網口，5個PCI擴展插槽，便于擴展，性能強大，預裝WINDOWS XP操作系統，OFFICE辦公軟件，STEP 7編程軟件及WINCC組態軟件。

4 懸掛式儲運輸送系統的軟件編程

4.1 懸掛式積放鏈系統的軟件編程

懸掛式積放鏈系統的控制包括輸送鏈運行控制，停止器動作控制及道岔動作控制；

輸送鏈運行控制包括輸送鏈的啟動，停止，驅動站過載，張緊過松過緊檢測等；輸送線的啟動具有單獨啟動和一起啟動的功能；輸送線的停止具有預停止功能，預停止功能是指輸送鏈的停止器都處于關閉到位時才允許停止的功能；驅動站過載，用于保護驅動裝置，防止由于機械的卡阻，造成電機持續的過載運行；張緊過緊過松檢測，用于保護鏈條過度拉伸造成斷裂。

停止器動作程序包括停止器的自動手動打開功能；停止器的自動打開功能是在自動狀態下根據前后工位的邏輯關系使停止器打開或關閉的功能；停止器的手動打開功能是在手動狀態下個，通過打開按鈕控制停止器打開或關閉的功能，停止器的手動代開功能分為兩種情況，一種是按下打開按鈕后停止器根據前后工位的邏輯關系使停止器打開或關閉，另一種是按下打開按鈕后停止器打開，松開按鈕后停止器閉合的功能。

道岔動作控制程序包括道岔的自動手動切換功能，道岔的自動切換是在自動狀態下通過RFID讀取工件的信息，與上位機預設的庫區參數進行比較，根據比較值控制道岔的直通或彎通；道岔的手動控制是在手動狀態下，通過直通按鈕控制道岔的直通，通過彎通按鈕控制道岔的彎通；

4.2 提升機系統的軟件編程

提升機系統的控制包括推車機的運行控制，小車的定位控制，鎖緊機構的控制，吊具張開機構的控制及升降機構的控制。

推車機的運行控制包括推車機的自動手動運行控制；自動狀態下，推車機占位開關觸發后，推車機推車，推車到位后，推車機自動返回；手動狀態下，推車機占位開關觸發后，按下推車按鈕，推車機推車，推車到位后，推車機自動返回。

小車定位控制包括定位機構的自動及手動控制，自動狀態下，提升機工位占位開關觸發后，定位機構動作，鎖緊小車，提升機動作完成后，定位機構復位，松開小車，準備放行；手動狀態下，提升機工位占位開關觸發后，按下定位鎖緊按鈕，定位機構鎖緊小車，按下定位松開按鈕后，定位機構復位，松開小車。

鎖緊機構的控制包括鎖緊機構的自動及手動控制，自動狀態下，下車定位完成后，鎖緊機構打開，提升機升降，提升機再次升到高位時，鎖緊機構閉合；手動狀態下，小車定位完成后，按下鎖緊松開按鈕，鎖緊機構松開，按下鎖緊按鈕，鎖緊機構鎖緊。

吊具張開機構的控制包括吊具張開機構的自動據手動控制，自動狀態下，上件提升機處于高位時吊具張開，處于低位時閉合，下件升降機處于低位時吊具張開，處于高位時閉合，手動狀態下，提升機處于高位或低位時，按下吊具張開按鈕，吊具張開，按下吊具閉合按鈕，吊具閉合。

升降機構的控制包括升降機構的自動及手動控制，自動狀態下，軌道鎖緊打開后，提升機下降，吊具取放件完成后，提升機上升；手動狀態下，按下下降按鈕，提升機下降，按下上升按鈕，提升機上升。

4.3 讀寫系統的軟件編程

讀寫系統的讀寫頭根據功能可分為兩種，一種具有寫入及讀取功能，一種只具有讀取功能。當寫數據工位占位后，讀寫頭將數據寫入吊具載碼體，寫入數據的讀寫頭會通過讀取一次數據，校驗寫入數據的正確性；當讀數據工位占位后，讀寫頭將從吊具載碼體讀取數據，與上位機預設參數進行比較，根據比較值執行相應的動作。

4.4 上位機系統的軟件編程

上位機系統的組態采用SIEMENS的WINCC,主要功能由庫區參數設置，庫區數據顯示，輸送系統運行狀態監控，故障報警等功能。

庫區參數設置，用于設定庫區存儲的車型及庫區下線車型；讀寫系統讀取工件的信息后，會根據這些參數的設置，進入不同的庫區及下件。

庫區數據顯示，用于顯示庫區內存儲的工件的位置，類型，顏色等。

輸送系統運行狀態監控：通過圖形實時地顯示設備的運行工況，及元件的動作狀態，如電機的運行、停止，停止器、道岔的動作狀況。

報警功能：當裝配線出現故障或設備本身出現故障時，能把故障信息輸入到報警表并在屏幕上進行報警顯示，同時系統能進行聲光報警。報警位置并能在動態畫面上顯示。

5 結語

懸掛式儲運輸送系統自動化程度較高，控制站、讀寫站較多，數據傳輸量大，對控制系統的要求較高。通過采用SIEMENS的PLC和DP網絡，采用區域化、功能化設計，基本實現了規劃要求，系統運行穩定、可靠，減少了設備運行的故障率，提高了生產效率，能夠滿足較大規模自動化生產的需求。在工業生產領域必將有更廣闊的應用前景。

參考文獻

[1] STEP 7 編程手冊.

[2] 配置硬件和通訊連接STEP 7.

[3] 分布式I/O系統ET200S操作說明.

[4] IPT-FP WITH U-P6-B6手冊.