基于PLC的工業(yè)自動化立體倉庫控制系統(tǒng)設計

陳紅星

摘要：隨著社會科技的快速發(fā)展，自動化應用越來越廣泛，給人們的工作和生活帶來了極大的便利。自動化立體倉庫的構建是基于機械制造、計算機管理等各項技術之上的，可以自動完成倉庫的各項物流工作，且各項操作的準確性很高，大大提高了倉庫存儲信息的利用率。基于此，本文從工業(yè)自動化立體倉庫控制系統(tǒng)網(wǎng)絡結構入手，對其控制系統(tǒng)硬、軟件設計情況進行了分析，以供參考。

關鍵詞：西門子PLC；工業(yè)自動化；立體倉庫；控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）01-0020-01

1 工業(yè)自動化立體倉庫控制系統(tǒng)網(wǎng)絡結構

工業(yè)自動化立體倉庫控制系統(tǒng)是由三個部分構成，即上位機、堆垛機控制PLC、現(xiàn)場I/O設備。其結構圖如圖1所示。其中，上位機主要是對相關指令的發(fā)送、獲取情況等進行實時監(jiān)視控制，同時，還能夠編輯有關控制程序，對整個系統(tǒng)進行監(jiān)管；在整個西門子PLC控制系統(tǒng)中，堆垛機控制是最核心的部分，其是由機架、載貨臺等幾部分組成，在整個控制系統(tǒng)中，用四個步進電機對該機器的升降情況實施控制，并能獲取上位機發(fā)出的控制指令，從而做相應的運算處理；而現(xiàn)場I/O設備主要任務是對堆垛機實施控制，其設備的開啟或運行等[1]。

2 工業(yè)自動化立體倉庫控制系統(tǒng)硬、軟件設計

2.1 控制系統(tǒng)的硬件設計

在設計自動化倉庫控制系統(tǒng)硬件時，涉及到的內容比較多，包含控制器、定位裝置、上位機等等，出于對產(chǎn)品性能及現(xiàn)場應用情況的綜合考慮，本控制系統(tǒng)主要使用西門子設備。其中，控制器主要選用了西門子S7-300系統(tǒng)、CPU315-DP系列，選取的CPU模塊是帶有DP接口的，為了能夠與變頻器進行通訊；運動控制裝置，主要包含兩個模塊，即變頻器、電驅動。堆垛機可以水平運行，也可以垂直運行，還能貨叉運行。各方向的運行都由相對應的變頻器來控制，提高了電機運行速度，使堆垛機能夠高效工作；定位裝置主要采用的是比較先進的WCS位置編碼系統(tǒng)，精確對堆垛機各方向運行情況的定位[2]。該編碼系統(tǒng)也是由兩部分構成，即讀碼器、編碼尺；上位機采用了西門子公司的wincc控制系統(tǒng)，對作業(yè)指令的輸入、輸出情況進行全面控制，監(jiān)控堆垛機運行情況，若發(fā)生故障問題，能夠在第一時間發(fā)出報警并在顯示屏上顯示出詳細的報警信息；安全保護裝置，在堆垛機上設置了相應的安全保護裝置，包含各方向的開關、急停按鈕等[3]。

2.2 控制系統(tǒng)軟件功能及編程

2.2.1 控制系統(tǒng)功能

立體倉庫控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)如下功能：①將裝卸臺上的各類貨物統(tǒng)一送到倉庫中，并按照指定要求放在相應的位置，也就是完成入庫操作；②將倉庫中某類指定獲取送到裝卸臺上，接受相關人員統(tǒng)一調配，即完成出庫操作；③將倉庫中某位置的獲取送到另外的空貨位置，即完成移庫操作；④利用上位機對倉庫的操作全過程進行全面監(jiān)控[4]。

2.2.2 控制系統(tǒng)組態(tài)、編程

關于該控制系統(tǒng)的組態(tài)、編程設計是基于程序流程設計之上的，借助Step7軟件完成程序的設計。其中，最關鍵的一步是要完成對硬件設備的組態(tài)。硬件的組態(tài)涉及到主控器CPU、通信等等，各模塊、變頻器等的選型，組態(tài)時各設備、模塊的選型應該與現(xiàn)場的實際情況保持一致。為了便于編程設計、調試工作，該控制系統(tǒng)的編程結構使模塊化的，各模塊對應相應的運行指令，以實現(xiàn)對應的各項功能[6]。

3 自動化立體倉庫控制系統(tǒng)運行調試

運行系統(tǒng)調試是整個系統(tǒng)設計的最后一步，也是最關鍵的一步，其是檢驗PLC程序及組態(tài)監(jiān)控功能是否能夠有效實現(xiàn)。在具體調試時，可以分兩步進行，即PLC程序部分、組態(tài)監(jiān)控調試。在調試PLC程序部分時，應按照各功能要求分別對設備單體調試，然后再系統(tǒng)聯(lián)調，對調試中產(chǎn)生的問題要一一排查，不斷地更新和調整，直到調試合格。在調試組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)時，主要是核對控制界面各按鈕、設備各狀態(tài)指示與實際現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)，現(xiàn)場切換設備各種狀態(tài)與上位機中采集的狀態(tài)逐一核對。調試時做好各種設備調試記錄，調試完成后對系統(tǒng)圖紙及設備說明書及I/O點表統(tǒng)計歸檔。

4 結語

總之，在科技迅猛發(fā)展的當下，在工業(yè)現(xiàn)場中自動化立體倉庫得到了有效應用。以PLC為基礎，建立相應的控制網(wǎng)絡體系，要從控制系統(tǒng)的硬軟件設計入手，搭建控制系統(tǒng)實用平臺，并依據(jù)系統(tǒng)功能要求對各項指令運行操作情況進行調試，以保證堆垛機能夠安全、穩(wěn)定運行，可以按照輸入輸出相關指令完成各項控制任務。本系統(tǒng)設計為自動化立體倉庫控制系統(tǒng)更好地運用工業(yè)現(xiàn)場提供了參考。

參考文獻

[1] 宮鵬，劉丹，孫麗鳳.基于WinCC和S7-200PLC的自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)[J].實驗室研究與探索，2018，12（08）：219-222.

[2] 張仁杰，等.基于PLC的工業(yè)自動化立體倉庫控制系統(tǒng)設計[J].工業(yè)b，2016（12）：154-162.

[3] 張榮輝.基于PLC的自動化立體倉庫控制系統(tǒng)[J].山東工業(yè)技術，2015，6（20）：121-128.

Abstract：With the rapid development of social science and technology， automation applications have become more and more extensive， bringing great convenience to people's work and life. The construction of the automated three-dimensional warehouse is based on various technologies such as mechanical manufacturing and computer management. It can automatically complete the logistics work of the warehouse， and the accuracy of each operation is very high， which greatly improves the utilization of warehouse storage information. Based on this， this paper starts with the network structure of industrial automation three-dimensional warehouse control system， and analyzes the hardware and software design of its control system for reference.

Key words：Siemens PLC； industrial automation； stereo warehouse； control system