基于可編程控制器的現代倉儲堆垛機控制研究

摘要：在倉儲立體化的工作中，利用可編程的控制器來控制堆垛機，通常情況下，利用計算機的倉儲管理軟件來控制堆垛機的運行，本文研究利用可視化強直觀圖形位置，利用手持平板電腦來控制堆垛機的各種動作，降低工作強度和保證工作質量。

關鍵詞：可編程控制器；快速反應；堆垛機

中圖分類號：TP273 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）002-000-01

中國電子商務飛速發展，需要現代化的物流作支撐，物聯網的發展要求現代化的立體倉庫作保障，在現代化自動化立體倉庫中，大多采用幾層、十幾層乃至幾十層的貨架儲存單元貨物，用相應的物料搬運設備：堆垛機、輸送機以及分配小車進行貨物入庫和出庫作業的倉庫。為了更直觀快速地利用平板電腦來控制堆垛機，利用可編控制器[1]具有多RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴展板，可以實現模擬量控制、位置控制和聯網通信等功能，利用手持平板電腦與可編控制器進行聯網通訊，通過可編程控制器來執行程序來控制堆垛機的運行。由于具有很高的空間利用率，很強的入出庫能力，能加快貨物的進出節奏，減輕勞動強度，提高生產效率，便于形成先進的物流系統，提高企業的生產管理水平，自動化立體倉庫已經成為現代物流發展中的重要環節和企業生產及物流管理不可缺少的重要手段。

現代化立體庫中通常采用的可編程控制器（PLC）[2]是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下[3]，它設計采用一類可編程的存貯器，用于其內部存貯程序，執行邏輯運算，順序控制、定時、計數和算術操作等面向用戶的指令，并通過數字式、模擬式輸入輸出控制各種類型的機械或生產過程，可編程控制器具備高可靠性、編程方便、易于使用、環境要求低、與其他裝置配置連接方便的特點。

此次設計選用的是可編程控制器是三菱公司的FX2N系列，它是FX系列中功能最強、速度最高的微型可變程序控制器。FX2N有3000多點輔助繼電器、1000點狀態、200多點定時器、200點16位加計數器、35點32位加/間計數器、8000多點16位數據計數器、128點跳步指針、15點中斷指針，這些編程元件對于一般的系統是綽綽有余的。它的基本指令執行時間高達0.08us每條指令，遠遠超過了很多大型可變程序控制器。用戶存儲器容量可擴展到16k步，最大可擴展到256個I/O點，有5種，模擬量輸入/輸出模塊、高速計數器模塊、脈沖輸出模塊、4種位置控制模塊、多種RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴展板，可以實現模擬量控制、位置控制和聯網通信等功能。FX2N有128種功能指令，具有中斷輸入處理、修改輸入濾波器時間常數、數學運算、邏輯運算、浮點數運算、數據檢索、數據排序、PID運算、開平方、三角函數運算、脈沖輸出、脈寬調制、ASCII碼輸出、BCD與BIN的相互轉換、串行數據傳送、校驗碼、比較觸點等功能指令。FX2N內裝實時鐘，有時鐘數據的比較、加減、讀出/寫入指令，可用于時間控制。=FX2N還有矩陣輸入、10鍵輸入、16鍵輸入、數字開關、方向開關、7段顯示器掃描顯示、示教定時器等方便指令。鑒于以上特點，此次設計所選型號是FX2N-32MR-D.輸入輸出分配表見下表：

三菱FX 系列PLC控制接線圖如下圖所示：

例舉程序的執行主要堆垛動作過程如下所述：

1.送貨：激發啟動按鈕SB1，再激發送貨按鈕SB3，程序跳轉到送貨程序部分并自動運行，當激發SB1后1s，貨叉伸出，到位后光電開關接通，貨叉微上行抬起貨物，過1s后貨叉收回，收回到位后，觸動開關SQ2，堆垛機右行，右行到位后，堆垛機接通光電開關SQ3，升降機構上行，到達指定位置后停止運行，1s后貨叉伸出，伸出到位后光電開關接通SQ5，貨叉稍微下行放下貨物，1s后貨叉收回，收回到位后觸動開關SQ2，升降機構下行，下行到位后光電開關接通SQ6，堆垛機左行回到原位，觸動停止開關SQ7，堆垛機停止運行，然后進行下一個送貨循環。

2.取貨：激發啟動按鈕SB1，再激發取貨按鈕SB4，程序跳轉到取貨程序部分并自動運行，當激發SB4后，堆垛機右行，右行到位后光電開關SQ3接通，堆垛機升降機構上行，上行到位后停止，1s后貨叉伸出，伸出到位后光電開關SQ5接通，貨叉上行，1s后貨叉收回，收回到位后觸動開關SQ2，升降機構下行，下行到位后光電開關SQ6接通，堆垛機左行回到原位，觸動停止開關SQ7，停止1后貨叉伸出，伸出到位后光電開關SQ1接通，貨叉下行，1s后貨叉收回，收回到位后觸動開關SQ2，開始進行下一個循環。

3.急停：激發急停按鈕SB2后，程序跳轉到急停部分并執行，這時可進行相應的手動操作，以使堆垛機回到原位。

綜上所述，為了更好地利用圖形直觀設備手持平板電腦來管理堆垛機，目的是減輕物流管理者的勞動強度，使我們的工作越來越簡單和人性化，以上展示的是堆垛機的常規動作，通過對上述堆垛機的改造，利用蘋果平板電腦系統安裝了我們編譯的倉儲堆垛機控制圖形軟件對我校實訓中心的立體庫的堆垛機進行可行性的試驗，試驗的結果很滿意，執行速度快，出入庫簡單，極大地減輕了堆垛機操控人員的勞動強度。

參考文獻：

[1]崔亞軍.可編程控制器原理及程序設計[M].北京：電子工業出版社，2004.

[2]席曉惠主編.PLC控制系統軟件設計技巧[M].電子與自動化，1999.

[3]金大會.基于PLC的自控系統的設計[D].武漢：湖北工業大學碩士論文，2007-06.

作者簡介：鄭連弟，講師，遼寧建筑職業學院工商管理電子商務教研室。

摘要：在倉儲立體化的工作中，利用可編程的控制器來控制堆垛機，通常情況下，利用計算機的倉儲管理軟件來控制堆垛機的運行，本文研究利用可視化強直觀圖形位置，利用手持平板電腦來控制堆垛機的各種動作，降低工作強度和保證工作質量。

關鍵詞：可編程控制器；快速反應；堆垛機

中圖分類號：TP273 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）002-000-01

中國電子商務飛速發展，需要現代化的物流作支撐，物聯網的發展要求現代化的立體倉庫作保障，在現代化自動化立體倉庫中，大多采用幾層、十幾層乃至幾十層的貨架儲存單元貨物，用相應的物料搬運設備：堆垛機、輸送機以及分配小車進行貨物入庫和出庫作業的倉庫。為了更直觀快速地利用平板電腦來控制堆垛機，利用可編控制器[1]具有多RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴展板，可以實現模擬量控制、位置控制和聯網通信等功能，利用手持平板電腦與可編控制器進行聯網通訊，通過可編程控制器來執行程序來控制堆垛機的運行。由于具有很高的空間利用率，很強的入出庫能力，能加快貨物的進出節奏，減輕勞動強度，提高生產效率，便于形成先進的物流系統，提高企業的生產管理水平，自動化立體倉庫已經成為現代物流發展中的重要環節和企業生產及物流管理不可缺少的重要手段。

現代化立體庫中通常采用的可編程控制器（PLC）[2]是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下[3]，它設計采用一類可編程的存貯器，用于其內部存貯程序，執行邏輯運算，順序控制、定時、計數和算術操作等面向用戶的指令，并通過數字式、模擬式輸入輸出控制各種類型的機械或生產過程，可編程控制器具備高可靠性、編程方便、易于使用、環境要求低、與其他裝置配置連接方便的特點。

此次設計選用的是可編程控制器是三菱公司的FX2N系列，它是FX系列中功能最強、速度最高的微型可變程序控制器。FX2N有3000多點輔助繼電器、1000點狀態、200多點定時器、200點16位加計數器、35點32位加/間計數器、8000多點16位數據計數器、128點跳步指針、15點中斷指針，這些編程元件對于一般的系統是綽綽有余的。它的基本指令執行時間高達0.08us每條指令，遠遠超過了很多大型可變程序控制器。用戶存儲器容量可擴展到16k步，最大可擴展到256個I/O點，有5種，模擬量輸入/輸出模塊、高速計數器模塊、脈沖輸出模塊、4種位置控制模塊、多種RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴展板，可以實現模擬量控制、位置控制和聯網通信等功能。FX2N有128種功能指令，具有中斷輸入處理、修改輸入濾波器時間常數、數學運算、邏輯運算、浮點數運算、數據檢索、數據排序、PID運算、開平方、三角函數運算、脈沖輸出、脈寬調制、ASCII碼輸出、BCD與BIN的相互轉換、串行數據傳送、校驗碼、比較觸點等功能指令。FX2N內裝實時鐘，有時鐘數據的比較、加減、讀出/寫入指令，可用于時間控制。=FX2N還有矩陣輸入、10鍵輸入、16鍵輸入、數字開關、方向開關、7段顯示器掃描顯示、示教定時器等方便指令。鑒于以上特點，此次設計所選型號是FX2N-32MR-D.輸入輸出分配表見下表：

三菱FX 系列PLC控制接線圖如下圖所示：

例舉程序的執行主要堆垛動作過程如下所述：

1.送貨：激發啟動按鈕SB1，再激發送貨按鈕SB3，程序跳轉到送貨程序部分并自動運行，當激發SB1后1s，貨叉伸出，到位后光電開關接通，貨叉微上行抬起貨物，過1s后貨叉收回，收回到位后，觸動開關SQ2，堆垛機右行，右行到位后，堆垛機接通光電開關SQ3，升降機構上行，到達指定位置后停止運行，1s后貨叉伸出，伸出到位后光電開關接通SQ5，貨叉稍微下行放下貨物，1s后貨叉收回，收回到位后觸動開關SQ2，升降機構下行，下行到位后光電開關接通SQ6，堆垛機左行回到原位，觸動停止開關SQ7，堆垛機停止運行，然后進行下一個送貨循環。

2.取貨：激發啟動按鈕SB1，再激發取貨按鈕SB4，程序跳轉到取貨程序部分并自動運行，當激發SB4后，堆垛機右行，右行到位后光電開關SQ3接通，堆垛機升降機構上行，上行到位后停止，1s后貨叉伸出，伸出到位后光電開關SQ5接通，貨叉上行，1s后貨叉收回，收回到位后觸動開關SQ2，升降機構下行，下行到位后光電開關SQ6接通，堆垛機左行回到原位，觸動停止開關SQ7，停止1后貨叉伸出，伸出到位后光電開關SQ1接通，貨叉下行，1s后貨叉收回，收回到位后觸動開關SQ2，開始進行下一個循環。

3.急停：激發急停按鈕SB2后，程序跳轉到急停部分并執行，這時可進行相應的手動操作，以使堆垛機回到原位。

綜上所述，為了更好地利用圖形直觀設備手持平板電腦來管理堆垛機，目的是減輕物流管理者的勞動強度，使我們的工作越來越簡單和人性化，以上展示的是堆垛機的常規動作，通過對上述堆垛機的改造，利用蘋果平板電腦系統安裝了我們編譯的倉儲堆垛機控制圖形軟件對我校實訓中心的立體庫的堆垛機進行可行性的試驗，試驗的結果很滿意，執行速度快，出入庫簡單，極大地減輕了堆垛機操控人員的勞動強度。

參考文獻：

[1]崔亞軍.可編程控制器原理及程序設計[M].北京：電子工業出版社，2004.

[2]席曉惠主編.PLC控制系統軟件設計技巧[M].電子與自動化，1999.

[3]金大會.基于PLC的自控系統的設計[D].武漢：湖北工業大學碩士論文，2007-06.

作者簡介：鄭連弟，講師，遼寧建筑職業學院工商管理電子商務教研室。