基于PLC的自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)

張榮輝

摘要：自動(dòng)化立體倉庫是自動(dòng)化技術(shù)與物流倉儲(chǔ)工程結(jié)合產(chǎn)物，在實(shí)際應(yīng)用中具有操作便捷、運(yùn)行速度快、裝置可靠及自控精度高等優(yōu)勢(shì)，極大提高了工作效率。本文基于可編程邏輯控制器（以下簡(jiǎn)稱PLC）設(shè)計(jì)了自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)，并從硬件、軟件方面入手，具體探討了這一控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)問題。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)；硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)；PLC；通信協(xié)議

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及網(wǎng)上購物方式的興起，物流事業(yè)發(fā)展迅猛，物流量越來越大，傳統(tǒng)的倉庫單層存貨人工翻找的存儲(chǔ)形式已經(jīng)滿足不了實(shí)際工作的需要。在這種情況下，自動(dòng)化立體倉庫應(yīng)運(yùn)而生，對(duì)傳統(tǒng)存儲(chǔ)形式作出了巨大改革，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了工作效率。近年來，我國不少物流企業(yè)基于PLC設(shè)計(jì)了自動(dòng)化立體倉庫，由于PLC的使用，加快了系統(tǒng)運(yùn)行與處理速度。自動(dòng)化立體倉庫在發(fā)達(dá)國家應(yīng)用雖然比較廣泛，但是在我國物理產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用剛剛興起，為了使之得到更廣泛的應(yīng)用，需要進(jìn)一步探討自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)問題，不斷優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不斷提高自動(dòng)化立體倉庫技術(shù)水平，符合我國物流企業(yè)實(shí)際需要。

1基于PLC的自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)概述

自動(dòng)化立體倉庫，是一種用高層立體貨架存放物貨物，通過自動(dòng)控制堆垛機(jī)進(jìn)行存取作業(yè)和計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控管理的存儲(chǔ)形式。一般由控制臺(tái)、立體貨、堆垛機(jī)、控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、出入庫托盤輸送機(jī)、工件等設(shè)備組成。

自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)，以PLC作為控制核心，融機(jī)電、電氣、光學(xué)、通信等多門技術(shù)于一體，自動(dòng)化程度高。PLC，采用一類可編程的存儲(chǔ)器，通過內(nèi)部邏輯運(yùn)算執(zhí)行順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算計(jì)操作等面向用戶的指令，可控制各類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程，具有編程簡(jiǎn)單、功能性強(qiáng)、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等顯著特點(diǎn)。所以，在自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)中引用這一控制器件，不僅能提高控制系統(tǒng)的運(yùn)行與處理速度，還能確保系統(tǒng)的自控精度，保證控制系統(tǒng)工作的可靠性，在實(shí)際應(yīng)用中的意義巨大。

2控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1PLC選型

根據(jù)自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)的自控精度和運(yùn)行效率要求，這里選用德國西門子PLC S7-200 CPU226型號(hào)。之所以選擇這一型號(hào)的PLC，主要在于三方面：第一，具備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；第二，具有多功能模塊，擴(kuò)展性良好，便于組網(wǎng)；第三，性價(jià)比高。雖然S7-200 CPU226型號(hào)的PLC機(jī)型較小，但是功能完全能夠同大中型號(hào)的PLC相媲美，能夠滿足多樣自動(dòng)化控制需要，同時(shí)價(jià)格低廉，可降低物流企業(yè)成本。

2.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于PLC的自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，如圖1所示。從圖中可以看出來，PLC控制著地面輸送控制系統(tǒng)和堆垛機(jī)系統(tǒng)。地面主站PLC和堆垛PLC之間，通過Profibus通訊系統(tǒng)進(jìn)行命令和各自狀態(tài)傳遞，保持通訊系統(tǒng)高效運(yùn)行。

2.3堆垛機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉庫的主要存取設(shè)備，為了提高存取工作效率，應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)堆垛機(jī)系統(tǒng)硬件，確保堆垛機(jī)三維位置移動(dòng)定位的精確性。因此，這里采用兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制堆垛機(jī)的升降和行走。在堆垛機(jī)控制系統(tǒng)中，PLC采集控制面板和傳感器的信號(hào)，通過內(nèi)部邏輯控制與運(yùn)算處理后，輸出步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)需要的信號(hào)，控制堆垛機(jī)移動(dòng)、伸叉執(zhí)行伸出收回動(dòng)作。

3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1軟件控制方式選擇

自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)的軟件控制分為聯(lián)機(jī)、手動(dòng)、半自動(dòng)三種方式。其中，聯(lián)機(jī)控制通過計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)對(duì)堆垛機(jī)發(fā)出作業(yè)命令，并能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控堆垛機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，符合自動(dòng)工作要求。所以，這里的控制系統(tǒng)軟件采用聯(lián)機(jī)控制方式，手動(dòng)、半自動(dòng)的控制方式只在調(diào)試、維修工作中采用。

3.2通訊協(xié)議的制定

在聯(lián)機(jī)控制方式下，上位機(jī)通過通訊系統(tǒng)控制PLC，步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行PLC命令，從而實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)自動(dòng)存取貨物。這是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過程，PLC通過串口實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊，一旦有存取貨物操作，上位機(jī)會(huì)將控制信息傳給PLC，PLC控制堆垛機(jī)執(zhí)行命令，并發(fā)回收到與完成任務(wù)的信息。為使過程中實(shí)現(xiàn)高效的信息傳遞，需要根據(jù)選用的控制軟件制定通訊協(xié)議。上位機(jī)控制軟件采用VisualBasic6.0，進(jìn)行PLC和VB編程時(shí)，兩邊波特率為9600bps，每個(gè)字符數(shù)據(jù)為8位，一個(gè)停止位?；谶@樣的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)的通信協(xié)定為“#”+byte1+byte2+byte3+chr(13)。其中，byte1為控制字符，byte2為貨架左右運(yùn)動(dòng)的脈動(dòng)輪廓號(hào)，byte3為貨架上下運(yùn)動(dòng)的脈沖輪廓號(hào)，chr(13)為信息結(jié)束。同時(shí)，設(shè)0為入庫，設(shè)1為出庫，設(shè)2為原點(diǎn)，設(shè)3為停止。

4結(jié)語

綜上所述，基于PLC的自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)的自動(dòng)精度高、工作穩(wěn)定可靠，在廣泛應(yīng)用于物流領(lǐng)域。就目前看，基于PLC的自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)已經(jīng)成為我國生產(chǎn)物流建設(shè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，各物流企業(yè)應(yīng)緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，積極構(gòu)建自動(dòng)化立體倉庫，實(shí)現(xiàn)物流合理化。我們有理由相信，隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化立體倉庫的可靠性和自控精度會(huì)越來越高，將會(huì)促進(jìn)我國物流產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

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