基于PLC的立體倉庫控制系統(tǒng)

摘要：文中介紹了德國西門子PLC S7—200在立體倉庫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，重點(diǎn)分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)部分，并給出了堆垛機(jī)的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖、PLC控制I/O端口分配表以及系統(tǒng)部分程序流程圖等等，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的可靠性、靈活性和實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：PLC;立體倉庫：堆垛機(jī)

1 引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)飛速的發(fā)展和企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模不斷的擴(kuò)大，現(xiàn)代物流系統(tǒng)從六十年代剛剛起步到現(xiàn)在蓬勃發(fā)展，其中立體倉庫控制系統(tǒng)是不可缺少的重要部分。立體倉庫控制系統(tǒng)是以PLC作為控制核心，集自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)于一體的高科技控制設(shè)備。本文探討了如何利用德國西門子PLC S7—200實(shí)現(xiàn)立體倉庫控制，并分別從硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行了分析和研究。

此自動(dòng)控制系統(tǒng)已在營口紅塔集團(tuán)得到了很好的應(yīng)用。

2 系統(tǒng)概況

自動(dòng)化立體倉庫又稱自動(dòng)存取系統(tǒng)(AS/RS)，是一種用高層立體貨架儲(chǔ)存物資，坩自動(dòng)控制堆垛機(jī)進(jìn)行存取作業(yè)和，f=I計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理的倉庫。目前，立體倉庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式等等。本系統(tǒng)采用巷道堆垛式立體倉庫，此系統(tǒng)由PLC、堆垛機(jī)、計(jì)算機(jī)、貨架、出入庫輸送機(jī)等設(shè)備構(gòu)成。其巾PLC是控制核心，堆垛機(jī)是立體倉庫的主要存取設(shè)備，它是由機(jī)架、行走機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)、伸叉、導(dǎo)軌構(gòu)成。堆垛機(jī)執(zhí)行PLC命令去高速度、高密度地自動(dòng)存取貨物，同時(shí)在上位機(jī)可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)立體倉庫控制系統(tǒng)要求，我們采用了德國西門子PI C S7—200 CPU226型號(hào)，此類型PLC可以滿足多種多樣自動(dòng)化控制的要求，它雖為小型機(jī)，但有些功能可與大中型PLC 媲美。S7—200具有很強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，具有功能齊全的編程軟件和界面友好的工業(yè)控制組態(tài)軟件，同時(shí)它有多種功能模塊，便于組網(wǎng)，有良好的擴(kuò)展性。此外，低廉的價(jià)格，很高的性價(jià)比也是我們采用它的重要原因。尤其它的兩路高速脈沖輸出(Fro)功能在步進(jìn)電機(jī)控制上非常的方便，它可以直接通過驅(qū)動(dòng)模塊來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)不同的旋轉(zhuǎn)要求，從而實(shí)現(xiàn)起步的加速或停止時(shí)的減速。

此系統(tǒng)為了保證堆垛機(jī)三維位置移動(dòng)定位的精確 ，在同一位置誤差不超過10毫米，我們采用兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制堆 機(jī)的升降和行走。同時(shí)伸叉控制使用直流電動(dòng)機(jī)為執(zhí)行元件，完成伸出收回動(dòng)作。堆垛機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。PLC把多種輸入信號(hào)如控制面板信號(hào)和傳感器信號(hào)采樣進(jìn)來，通過PLC內(nèi)部邏輯控制和運(yùn)算處理，輸出步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的Fro脈沖等信號(hào)，從而控制堆垛機(jī)通過導(dǎo)軌按其指定距離運(yùn)動(dòng)，同時(shí)輸出變量控制直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)從而控制伸叉的伸出和收回動(dòng)作。

此系統(tǒng)的輸入信號(hào)分為兩部分，一是控制面板上的控制按鈕，包括急停按鈕、自動(dòng)手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)、左右按鈕、上下按鈕、伸出和收回按鈕。另一部分是各方位的限位開關(guān)，包括：上下限位、左右限位、伸出限位和收回限位。此系統(tǒng)的輸出相對要復(fù)雜一些，s7—200 CPU226支持兩路的PTO脈沖輸出，分別為QO.0和QO.1。PTO可以輸出一串占空比50%的脈沖，我們可以控制脈沖的周期和個(gè)數(shù)，其中周期可以根據(jù)需要選用微秒或毫秒，脈沖個(gè)數(shù)是一個(gè)32位的無符號(hào)數(shù)。此系統(tǒng)用QO.0來控制上下電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，QO.1來控制左右電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。另外，步進(jìn)電機(jī)還有正反轉(zhuǎn)控制功能，用QO.2來控制上下電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向，用QO.3來控制左右電機(jī)的運(yùn)行方向。同時(shí)，用QO.4和QO.5來控制伸叉電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。

此系統(tǒng)PLC硬件I/O端口分配表如表1所示，硬件接線圖如圖2所示。