立體自動化倉庫堆垛機中PLC控制系統(tǒng)

【摘要】PLC控制系統(tǒng)是一種集計算機技術(shù)、自動化技術(shù)以及通信技術(shù)與一體的新型工業(yè)裝置，它能夠協(xié)調(diào)系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)之間的工作，提高工作效率和質(zhì)量。立體自動化倉庫堆垛機以PLC控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，準(zhǔn)確把握貨位所處的位置以及堆垛機的運行速度，實現(xiàn)貨物入庫出庫的自動化。本文將會介紹堆垛機控制系統(tǒng)的主要功能，重點分析PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】立體自動化倉庫；堆垛機；PLC控制系統(tǒng)；主要功能

一、立體自動化倉庫堆垛機控制系統(tǒng)的主要功能

（一）控制貨物的運動

堆垛機運動的方向主要分為水平運動、垂直運動以及交叉運動三種，不同的方向的運動對于貨物的控制方式也有所不同。貨物水平運行與垂直運行存在一定的差異，垂直運動的貨物都有高位和低位的區(qū)分。高位運動是開始交叉運動和取貨完畢的位置，低位完全相反。

（二）準(zhǔn)確的定位

堆垛機的控制功能體現(xiàn)最明顯的就是能夠準(zhǔn)確地進行定位，這種功能主要是對貨物所在的位置以及放貨、取貨位置進行定位。

（三）控制運行的速度

堆垛機主要是對作業(yè)速度和定位速度進行控制。在保證堆垛機的正常工作和貨物穩(wěn)定的基礎(chǔ)上進行加速度和減速度的操作，還有就是對貨物的定位時間進行控制，在保證質(zhì)量的前提下提高工作效率。

（四）安全保護功能

安全保護功能也是堆垛機控制系統(tǒng)中重要的一個功能，當(dāng)貨物出現(xiàn)倒塌的情況，傳感器發(fā)現(xiàn)異常堆垛機立即會停止工作，控制系統(tǒng)會發(fā)出警報，引起工作人員的注意，避免意外事故的發(fā)生。

二、立體自動化倉庫堆垛機中PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

（一）堆垛機中PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計

立體自動化倉庫堆垛機中PLC系統(tǒng)設(shè)計的對象主要是硬件，包括PLC輸入和輸出模塊的選擇、變頻器的選擇以及測速機的選擇三個方面的內(nèi)容。

1、PLC輸入和輸出模塊的選擇

PLC輸入和輸出模塊可以分為SM321、SM322、SM323三種。輸入模塊SM321與輸出模塊SM323都要實行限制性開關(guān)，輸出模塊SM322和SM323在數(shù)量輸出過程中出現(xiàn)故障都會發(fā)出警報，提醒現(xiàn)場工作人員注意，避免貨物的數(shù)量發(fā)生錯誤。數(shù)量輸入與輸出模塊還會根據(jù)貨物的實際情況發(fā)出相應(yīng)的信號，防止因為外部的干擾引起的數(shù)量錯誤。

2、變頻機的選擇

PLC控制系統(tǒng)中的變頻機主要是控制垂直運動與水平運動的速度，根據(jù)貨物的實際情況確定恰當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)速度。立體自動化倉庫堆垛機中的PLC控制系統(tǒng)中一般會選用交流異步變頻機，它的調(diào)頻方式相比較其他的變頻機而言具有更高的效率，它的調(diào)頻效果甚至可以直接與直流調(diào)頻相提并論。與此同時這種變頻機的成本較低，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡單，不需要在原本設(shè)備的基礎(chǔ)上再安裝減速的附加設(shè)置，在提高工作效率的同時還能保證調(diào)頻的準(zhǔn)確性。變頻機在使用過程中一旦電壓超過限定的范圍就會發(fā)出警報，堆垛機直接停止工作。為了維持變頻機的正常電壓，在工作中一般會采用低壓運行，減少速度頻率的變化，這種方式能夠一定程度地緩解系統(tǒng)的電壓情況，但是低壓運行無法真正發(fā)揮變頻機的功效，針對這種情況，可以直接在變頻機的內(nèi)部安裝適當(dāng)?shù)碾娮瑁@樣既能保證設(shè)備運行的頻率還能降低電壓。

3、測速機的選擇

測速發(fā)電機在控制系統(tǒng)中用作速度和加速度傳感器的發(fā)電機。測速機的工作原理是通過測速發(fā)動機來檢測電動機的運行速度，設(shè)備內(nèi)部通過反饋的信號來計算堆垛機距離貨物的位置以及運行的速度。PLC控制系統(tǒng)中的測速機必須要具備可靠性好、準(zhǔn)確率高以及靈敏度高等特點，同時測速發(fā)電機的體積也不能過大、結(jié)構(gòu)要比較簡單、對于無線信號的干擾小以及噪音小等優(yōu)點，這樣才能保證測速工作的質(zhì)量和效率。目前測速發(fā)電機按輸出信號的性質(zhì)可分為直流、交流和脈沖三種；按運動形式可分為旋轉(zhuǎn)式和直線式兩種。交流、直流測速發(fā)電機的輸出電壓正比于轉(zhuǎn)速，因此根據(jù)其輸出來測量轉(zhuǎn)速。

（二）堆垛機中PLC控制系統(tǒng)的實現(xiàn)

1、列向運行PLC程序的實現(xiàn)

PLC程序在執(zhí)行的過程中實行逐點掃描的方式，不能有效地判斷堆垛機在運行過程中是否存在貨物的情況，最終影響到整個程序的執(zhí)行效果。針對這種情況不能僅僅只是考慮堆垛機的前進和退后狀態(tài)，還應(yīng)該考慮貨叉的變化以及升降臺的運動過程。PLC控制系統(tǒng)執(zhí)行時將這些因素考慮其中就可以準(zhǔn)確地判斷堆垛機在運行過程中是否存在貨物，從而確定貨物的位置以及運行的速度。

2、堆垛機PLC模糊控制的實現(xiàn)

PLC的模糊控制首先是將堆垛機中的量化因素輸入到PLC的繼電器中，然后利用A/D模塊將貨物的輸入量載入到寄存器內(nèi)，通過相應(yīng)的量化處理方式得出量化數(shù)據(jù)的模糊區(qū)域，查詢模糊控制表，得到模糊區(qū)域的輸出量，再乘以貨物的實際輸出量，然后利用D/A模塊對貨物的輸出量進行控制。

3、下位機協(xié)議的實現(xiàn)

下位機協(xié)議的通信模式分為ASCII和RTU兩種模式，兩種通信方式有很大的差別。ASCII通信模式是將每個字節(jié)分成兩個ASCII字符發(fā)送，RTU模式中的字節(jié)是以幀的形式發(fā)送，這種通信方式的數(shù)據(jù)傳輸效率更高，所以PLC控制系統(tǒng)一般會選擇RTU通信模式。但是不管是哪種通信模式在同一網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下要保證相同的傳輸速度，這樣才能確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的準(zhǔn)確性和完整性。下位機協(xié)議中一定要包含一個主機和多個備機，每個計算機的通信地址都具有唯一性。計算機在工作時采用命令和回答的方式，不同的命令對應(yīng)不同的應(yīng)答幀，主機會讓備機發(fā)出命令幀，備機根據(jù)主機發(fā)出的命令幀給出相應(yīng)的應(yīng)答幀。

三、總結(jié)

總而言之，立體自動化倉庫堆垛機中引進PLC控制系統(tǒng)能夠很好地控制機械設(shè)備在運行期間的位置和速度，實現(xiàn)自動化的操作，解決工作中的各種問題。PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計一定要符合立體自動化倉庫堆垛機本身的工作特點，選擇合適的輸出與輸入模塊、變頻機和測速機，這樣才能真正發(fā)揮PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，將計算機技術(shù)、自動化技術(shù)與通信技術(shù)的優(yōu)勢集合在一起，為立體自動化倉庫堆垛機提供更加有利的條件。

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