基于PLC的智能立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)

傅婉麗

摘 要

本文應(yīng)用PLC技術(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)智能立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)，運(yùn)用組態(tài)王6.55軟件對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)建立了一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)。工作人員只需要通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)，就可以得知立體倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)，便于觀察和隨時(shí)解決存取過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題。立體倉(cāng)庫(kù)具有節(jié)約用地、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化管理水平、方便管理、提升操作人員的素質(zhì)、提高物流效率等一系列的優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】PLC控制 立體倉(cāng)庫(kù) 組態(tài)王

1 立體倉(cāng)庫(kù)介紹

自動(dòng)化智能立體倉(cāng)庫(kù)又可以稱(chēng)作自動(dòng)存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)，它通常是指兩層以上高的貨架，通過(guò)運(yùn)用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的操作，將貨物進(jìn)行進(jìn)出倉(cāng)庫(kù)處理，不需要進(jìn)行人工搬運(yùn)即可完成，這樣的倉(cāng)庫(kù)不僅僅具有原先傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)的功能，同時(shí)還有分類(lèi)、理貨等新的功能，提高空間使用率，也可以方便取貨，提高工作的效率。

2 立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)方案

2.1 立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)現(xiàn)的功能

本文設(shè)計(jì)的立體倉(cāng)庫(kù)具有12個(gè)倉(cāng)位，能夠自動(dòng)管理貨物進(jìn)出并用組態(tài)網(wǎng)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)，同時(shí)它還具有以下的一些功能：

（1）將貨物送到指定的位置；

（2）取某個(gè)倉(cāng)位的貨物；

（3）將起始貨物送到任意倉(cāng)位；

（4）倉(cāng)位沒(méi)有放置貨物時(shí)候可以提醒倉(cāng)位為無(wú)存放貨物狀態(tài)；

（5）將一個(gè)倉(cāng)位的貨物由一個(gè)位置移到另一個(gè)倉(cāng)位。

2.2 立體倉(cāng)庫(kù)的組成部分

本文所設(shè)計(jì)的立體倉(cāng)庫(kù)主要由五個(gè)模塊組成，他們分別負(fù)責(zé)體力倉(cāng)庫(kù)的控制、輸送、監(jiān)控功能。這六個(gè)模塊分別是人機(jī)接口操作界面、控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、電機(jī)模塊、機(jī)械模塊和倉(cāng)位模塊組成。各個(gè)模塊功能間的相互配合可以用如下的流程來(lái)體現(xiàn)出來(lái)：

人機(jī)接口操作界面——控制模塊——驅(qū)動(dòng)模塊——電機(jī)模塊——機(jī)械模塊——倉(cāng)位模塊。

工廠管理人員可以通過(guò)人機(jī)接口操作界面對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)輸入命令對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行控制。例如工作人員需要將將貨物送到立體倉(cāng)庫(kù)中指定的位置中去，這是由工作人員通過(guò)人機(jī)操作界面，將信號(hào)傳送給控制模塊，由控制模塊決定執(zhí)行（若倉(cāng)位中還沒(méi)有存放有貨物，即該倉(cāng)位為空的狀態(tài)下）或者不進(jìn)行操作（若該倉(cāng)位中有存放貨物，即該倉(cāng)位不是空的狀態(tài)下）。因此，控制模塊的執(zhí)行與否，會(huì)首先受到倉(cāng)位模塊信息反饋的影響，若倉(cāng)位模塊反饋的信息為該倉(cāng)位是空的時(shí)候，那么控制模塊在接收到人機(jī)操作界面的的指令后，會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的操作，會(huì)調(diào)用相對(duì)應(yīng)的執(zhí)行命令的相應(yīng)程序并且進(jìn)行執(zhí)行，通過(guò)它來(lái)對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行控制，驅(qū)動(dòng)模塊又接著去驅(qū)動(dòng)電機(jī)制動(dòng)模塊，通過(guò)電機(jī)制動(dòng)裝置去帶動(dòng)機(jī)械部件模塊，機(jī)械部件的移動(dòng)，即可將貨物成功送入到指定的倉(cāng)位當(dāng)中去。相反，也可以將指定倉(cāng)位中的貨物取出來(lái)，這樣就實(shí)現(xiàn)了操作人員對(duì)貨物的存放或者獲取貨物的目的了?；谝陨系母鱾€(gè)模塊之間的相互作用，組成了本文將要研究的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)組成。

3 立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)

3.1 立體倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1.1 倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)位

倉(cāng)庫(kù)的編號(hào)如圖所示，其中倉(cāng)庫(kù)一共由12個(gè)倉(cāng)位組成，其中0位為起始位置。如圖1所示。

3.1.2 PLC控制器

PLC控制器我們采用的是西門(mén)子生產(chǎn)的S7-200系列的可編程序控制器。

3.1.3 控制臺(tái)

我們的控制臺(tái)由主要在電腦上進(jìn)行操作，兩個(gè)數(shù)字對(duì)應(yīng)著一個(gè)倉(cāng)位，并且有燈亮來(lái)顯示倉(cāng)位是否有存放有貨物。我們一共連接了12個(gè)開(kāi)關(guān)。

3.1.4 電源模塊

電源模塊的性能參數(shù)如下：

輸入交流電壓：110V-220V/50Hz，60Hz；

輸出直流 電壓：24V/6.5A；

最大功率：156W。

3.1.5 傳送桿

傳送桿由水平桿和垂直桿兩大部分組成。主要由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺母帶動(dòng)桿子轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行水平定位。同時(shí)我們?cè)O(shè)計(jì)在垂直桿上裝有帶缺口的金屬片，設(shè)計(jì)用光電傳感器來(lái)控制取送貨物的正確定位。

3.2 設(shè)計(jì)取貨和存貨流程

系統(tǒng)在上電后自動(dòng)進(jìn)入初始狀態(tài)，X，Y，Z軸分別置零位，如果在控制臺(tái)上輸入倉(cāng)位位號(hào)，接著判斷獲取的鍵盤(pán)信息是取貨還是送貨，如果是取貨則進(jìn)入取貨程序，如果是送貨則進(jìn)入送貨程序。當(dāng)取貨或送貨程序執(zhí)行完畢后，會(huì)自動(dòng)返回X，Y，Z軸零位。

取貨流程：

在系統(tǒng)進(jìn)入取貨程序后，系統(tǒng)會(huì)首先對(duì)傳送平臺(tái)有沒(méi)有縮回來(lái)進(jìn)行判斷，通常在貨物的出入庫(kù)的操作中，傳送平臺(tái)是需要進(jìn)行伸縮的，如果在傳說(shuō)過(guò)程中還沒(méi)有縮回，要先控制Z軸讓其縮回來(lái)，然后開(kāi)始進(jìn)行出入庫(kù)的操作。具體的流程是，控制平臺(tái)移到貨物所在的倉(cāng)位，然后往前伸至貨物的底部（Z軸方向），然后再向上提取貨物（Y軸方向），然后往后縮回平臺(tái)（Z軸方向），接著就把貨物送至起始的平臺(tái)，到達(dá)控制平臺(tái)后往錢(qián)伸至倉(cāng)位中，然后向下放下貨物（Y軸移動(dòng)），這樣就完成了一個(gè)取貨的工作流程。

存貨流程：

當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入存貨程序后，系統(tǒng)會(huì)首先對(duì)傳送平臺(tái)有沒(méi)有縮回來(lái)進(jìn)行判斷，若已經(jīng)縮回則表示已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。這時(shí)控制平臺(tái)首先向前伸進(jìn)去貨物的底部（Z軸方向），然后向上將貨物提起（Y軸方向），向后縮進(jìn)（Z軸方向），將貨物送至指定的倉(cāng)位中去，然后控制平臺(tái)向前伸（Z軸方向），然后控制平臺(tái)向下放下貨物（Y軸方向），最后向后縮回平臺(tái)（Z軸方向），送貨程序結(jié)束。

4 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過(guò)運(yùn)用組態(tài)王軟件對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行監(jiān)控的設(shè)計(jì)，必須經(jīng)過(guò)如下七個(gè)步驟：定義設(shè)備、建立工程、設(shè)計(jì)圖形界面、構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)變量、建立動(dòng)畫(huà)連接、運(yùn)行和調(diào)試。

當(dāng)監(jiān)控軟件運(yùn)行時(shí)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況要以動(dòng)畫(huà)的形式反映在屏幕上，同時(shí)操作者在計(jì)算機(jī)前發(fā)送的指令也要迅速傳達(dá)到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，這些環(huán)節(jié)都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)交換的中介環(huán)節(jié)，因此數(shù)據(jù)庫(kù)將上位機(jī)和下位機(jī)有效的聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)成兩者連接的橋梁。

當(dāng)組態(tài)和PLC聯(lián)機(jī)成功時(shí)，畫(huà)面進(jìn)入模擬狀態(tài)。按下啟動(dòng)按鈕，再輸入貨物想達(dá)到的倉(cāng)位位置（空位），比如23（第二行第三列）實(shí)行存放，貨物在托盤(pán)的上托盤(pán)板面右移到達(dá)第三列，托盤(pán)上移到第二行，托盤(pán)前移再后移。停放后再下移再左移回到原點(diǎn)。

5 總結(jié)

經(jīng)過(guò)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)模型系統(tǒng)的各項(xiàng)運(yùn)行功能測(cè)試證明，本文所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)程序模型能達(dá)到預(yù)期的效果，通過(guò)PLC控制自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)并通過(guò)組態(tài)王進(jìn)行監(jiān)控的程序切實(shí)可行。同時(shí)現(xiàn)在自動(dòng)化智能立體倉(cāng)庫(kù)正朝著專(zhuān)業(yè)化，小型化方向發(fā)展，我們?cè)诮窈蟮脑O(shè)計(jì)中必須通過(guò)增強(qiáng)系統(tǒng)控制的柔性，提高系統(tǒng)的運(yùn)行反應(yīng)速度，這樣才能更好的適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工作的要求。

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作者單位

廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院 廣東省廣州市510540