物流車升降平移裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張建寶+程修遠(yuǎn)

【摘 要】本文介紹的升降平移裝置是物流運(yùn)輸過程中的必不可少的一部分。其控制部分直接關(guān)系到貨物的搬運(yùn)效率和貨物的質(zhì)量。針對(duì)路程短，重量輕的小型貨物搬運(yùn)，物流企業(yè)[1]車間內(nèi)的貨物運(yùn)輸通常要使用搬運(yùn)車，但有時(shí)與貨物之間存在間隙，無法快速完成搬運(yùn)任務(wù)。升降平移裝置，可以解決此問題，通過PLC對(duì)其進(jìn)行控制，迅速準(zhǔn)確的減小間隙，實(shí)現(xiàn)貨物的快速搬運(yùn)。

【關(guān)鍵詞】PLC；雙自由度；升降平移裝置；液壓控制系統(tǒng)；分流閥

現(xiàn)階段，要提高物流運(yùn)輸效率，就要考慮在物流搬運(yùn)過程中，如何實(shí)現(xiàn)貨物的快速交接，同時(shí)還得考慮如何減少人工作業(yè)，如何讓機(jī)器取代人工。

1 升降平移裝置組成及工作原理

1.1 升降平移裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)

升降平移機(jī)構(gòu)，它由兩個(gè)平行四邊形四連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成，主要包括前后兩組四連桿，每組四連桿分為上下兩個(gè)平行四邊形，中間分別共用一個(gè)中連桿，由連桿構(gòu)成的前后兩組平行四邊形，相互用軸承連接，兩組平行四邊形之間通過中連接軸連接，頂架用來存放貨物，底架固定在電動(dòng)汽車上。

加載裝置采用液壓加載，上側(cè)兩個(gè)液壓缸同時(shí)動(dòng)作，通過一個(gè)分流閥來實(shí)現(xiàn)，同樣下側(cè)兩個(gè)液壓缸也是通過一個(gè)分流閥實(shí)現(xiàn)同時(shí)動(dòng)作，四個(gè)液壓缸分別控制，互不影響。

1.2 升降平移裝置的工作原理

一般物流搬運(yùn)車所到達(dá)的位置與貨物所在平面之間存在間隙，但是物流搬運(yùn)車又不方便左右移動(dòng)，只能前后移動(dòng)，故無法調(diào)節(jié)兩者之間的間隙，這樣就需啟動(dòng)升降平移裝置，縮短兩者之間的間隙，使汽車頂架與貨物平臺(tái)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)接，平穩(wěn)搬運(yùn)貨物。

升降平移裝置啟動(dòng)時(shí)，如圖1所示，這樣就可以方便快速地將貨物移到頂架上，當(dāng)貨物裝載完之后，再次啟動(dòng)升降平移裝置，調(diào)節(jié)頂架到平衡位置，將貨物運(yùn)走，完成搬運(yùn)。

2 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成及工作原理

物流電動(dòng)車用升降平移裝置的控制系統(tǒng)直接影響著整個(gè)物流電動(dòng)汽車的控制過程，關(guān)系到其工作的穩(wěn)定性和持續(xù)性。采用PLC使電氣線路比較簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的穩(wěn)定性更高。所以我們采用PLC來控制升降平移裝置的各種動(dòng)作，是最合適的選擇。

2.1 PLC控制器及擴(kuò)展模塊

考慮到升降平移裝置控制系統(tǒng)所需的輸入輸出量及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，我們選用西門子S7-200 CN系列PLC來實(shí)現(xiàn)升降平移的自動(dòng)化控制。我們所設(shè)計(jì)的升降平移裝置的PLC 系統(tǒng)[4]由以下模塊構(gòu)成：

1）PLC控制器：對(duì)整個(gè)升降平移裝置進(jìn)行分析，進(jìn)行I/O口的分配，需要輸入的點(diǎn)數(shù)為10，輸出的點(diǎn)數(shù)為8，PLC型號(hào)可選用SIEMENS S7-200 CN系列，有串行通訊模塊[2]。

2）其他模塊：CPU-224、數(shù)字量I/O模塊EM222CN、模擬量輸入輸出（AI/AO）模塊（EM231/EM232）和EM253位置控制模塊等。

3）HITECH HMI觸摸屏[5]在系統(tǒng)中被運(yùn)用，主要目的就是為了人和機(jī)器的在線交流，無障礙的了解到現(xiàn)場(chǎng)的各種情況。

2.2 液壓傳動(dòng)控制

該液壓系統(tǒng)主要是由兩個(gè)回路組成，液壓泵站主要是由定量泵、電磁換向閥、自循環(huán)過濾系統(tǒng)等部件組成[6]。該系統(tǒng)為升降平移裝置提供能源。升降平移裝置的動(dòng)力源是由以上系統(tǒng)中的液壓缸提供的。A1和A2共同組成A系統(tǒng)， B1和B2共同組成B系統(tǒng)。使用兩個(gè)分流閥分別實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)中的液壓缸的同步控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該裝置的升降和平移控制。

工作開始時(shí)，液壓油由液壓泵從油箱中抽出，送到液壓系統(tǒng)各個(gè)管路。此時(shí)油經(jīng)液壓泵流入回路中，所有的電磁閥保持初始狀態(tài)，油經(jīng)過二位四通M型機(jī)能換向閥直接流回油箱。通過對(duì)不同電磁閥的控制，實(shí)現(xiàn)不一樣的運(yùn)動(dòng)，圖2為液壓控制系統(tǒng)的原理圖。這種啟動(dòng)方式可以避免泵始終處于工作狀態(tài)，提高了工作效率。

3 結(jié)論

本文詳細(xì)討論了西門子S7-200 CN系列PLC在物流車升降平移裝置上的應(yīng)用，包括其工作原理、控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。另外設(shè)計(jì)了升降平移裝置的液壓控制系統(tǒng)，主要運(yùn)用了液壓缸同步原理，利用分流閥將流量分為兩路，使液壓缸實(shí)現(xiàn)同步。系統(tǒng)將升降平移裝置需要定位精度高的特點(diǎn)和PLC的邏輯控制功能充分結(jié)合起來，大大提高了定位精度。研究證明，該系統(tǒng)操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陶云.信息化在物流管理中的應(yīng)用研究[J].商場(chǎng)現(xiàn)代化，2013，30：51.

[2]卞海玲.淺談PLC技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2010，02：56-57.

[3]李成群，劉啟站，李建功.PLC在二維磨削力控制砂帶磨削機(jī)床中的應(yīng)用[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2011，03：44-46+89.

[4]宋敬森.PLC應(yīng)用系統(tǒng)的抗電磁干擾研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015，04：141.

[5]黃建春.PLC工控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其在自來水控制中的應(yīng)用[D].湖南大學(xué)，2005.

[6]林濤.液壓機(jī)械傳動(dòng)平地機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2012.

[責(zé)任編輯：田吉捷]