基于PLC的工業(yè)自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳紅星

摘要：隨著社會(huì)科技的快速發(fā)展，自動(dòng)化應(yīng)用越來越廣泛，給人們的工作和生活帶來了極大的便利。自動(dòng)化立體倉庫的構(gòu)建是基于機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)管理等各項(xiàng)技術(shù)之上的，可以自動(dòng)完成倉庫的各項(xiàng)物流工作，且各項(xiàng)操作的準(zhǔn)確性很高，大大提高了倉庫存儲(chǔ)信息的利用率。基于此，本文從工業(yè)自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)入手，對(duì)其控制系統(tǒng)硬、軟件設(shè)計(jì)情況進(jìn)行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：西門子PLC；工業(yè)自動(dòng)化；立體倉庫；控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）01-0020-01

1 工業(yè)自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

工業(yè)自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)是由三個(gè)部分構(gòu)成，即上位機(jī)、堆垛機(jī)控制PLC、現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備。其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。其中，上位機(jī)主要是對(duì)相關(guān)指令的發(fā)送、獲取情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視控制，同時(shí)，還能夠編輯有關(guān)控制程序，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)管；在整個(gè)西門子PLC控制系統(tǒng)中，堆垛機(jī)控制是最核心的部分，其是由機(jī)架、載貨臺(tái)等幾部分組成，在整個(gè)控制系統(tǒng)中，用四個(gè)步進(jìn)電機(jī)對(duì)該機(jī)器的升降情況實(shí)施控制，并能獲取上位機(jī)發(fā)出的控制指令，從而做相應(yīng)的運(yùn)算處理；而現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備主要任務(wù)是對(duì)堆垛機(jī)實(shí)施控制，其設(shè)備的開啟或運(yùn)行等[1]。

2 工業(yè)自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)硬、軟件設(shè)計(jì)

2.1 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)自動(dòng)化倉庫控制系統(tǒng)硬件時(shí)，涉及到的內(nèi)容比較多，包含控制器、定位裝置、上位機(jī)等等，出于對(duì)產(chǎn)品性能及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況的綜合考慮，本控制系統(tǒng)主要使用西門子設(shè)備。其中，控制器主要選用了西門子S7-300系統(tǒng)、CPU315-DP系列，選取的CPU模塊是帶有DP接口的，為了能夠與變頻器進(jìn)行通訊；運(yùn)動(dòng)控制裝置，主要包含兩個(gè)模塊，即變頻器、電驅(qū)動(dòng)。堆垛機(jī)可以水平運(yùn)行，也可以垂直運(yùn)行，還能貨叉運(yùn)行。各方向的運(yùn)行都由相對(duì)應(yīng)的變頻器來控制，提高了電機(jī)運(yùn)行速度，使堆垛機(jī)能夠高效工作；定位裝置主要采用的是比較先進(jìn)的WCS位置編碼系統(tǒng)，精確對(duì)堆垛機(jī)各方向運(yùn)行情況的定位[2]。該編碼系統(tǒng)也是由兩部分構(gòu)成，即讀碼器、編碼尺；上位機(jī)采用了西門子公司的wincc控制系統(tǒng)，對(duì)作業(yè)指令的輸入、輸出情況進(jìn)行全面控制，監(jiān)控堆垛機(jī)運(yùn)行情況，若發(fā)生故障問題，能夠在第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警并在顯示屏上顯示出詳細(xì)的報(bào)警信息；安全保護(hù)裝置，在堆垛機(jī)上設(shè)置了相應(yīng)的安全保護(hù)裝置，包含各方向的開關(guān)、急停按鈕等[3]。

2.2 控制系統(tǒng)軟件功能及編程

2.2.1 控制系統(tǒng)功能

立體倉庫控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)如下功能：①將裝卸臺(tái)上的各類貨物統(tǒng)一送到倉庫中，并按照指定要求放在相應(yīng)的位置，也就是完成入庫操作；②將倉庫中某類指定獲取送到裝卸臺(tái)上，接受相關(guān)人員統(tǒng)一調(diào)配，即完成出庫操作；③將倉庫中某位置的獲取送到另外的空貨位置，即完成移庫操作；④利用上位機(jī)對(duì)倉庫的操作全過程進(jìn)行全面監(jiān)控[4]。

2.2.2 控制系統(tǒng)組態(tài)、編程

關(guān)于該控制系統(tǒng)的組態(tài)、編程設(shè)計(jì)是基于程序流程設(shè)計(jì)之上的，借助Step7軟件完成程序的設(shè)計(jì)。其中，最關(guān)鍵的一步是要完成對(duì)硬件設(shè)備的組態(tài)。硬件的組態(tài)涉及到主控器CPU、通信等等，各模塊、變頻器等的選型，組態(tài)時(shí)各設(shè)備、模塊的選型應(yīng)該與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況保持一致。為了便于編程設(shè)計(jì)、調(diào)試工作，該控制系統(tǒng)的編程結(jié)構(gòu)使模塊化的，各模塊對(duì)應(yīng)相應(yīng)的運(yùn)行指令，以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)功能[6]。

3 自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試

運(yùn)行系統(tǒng)調(diào)試是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最后一步，也是最關(guān)鍵的一步，其是檢驗(yàn)PLC程序及組態(tài)監(jiān)控功能是否能夠有效實(shí)現(xiàn)。在具體調(diào)試時(shí)，可以分兩步進(jìn)行，即PLC程序部分、組態(tài)監(jiān)控調(diào)試。在調(diào)試PLC程序部分時(shí)，應(yīng)按照各功能要求分別對(duì)設(shè)備單體調(diào)試，然后再系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，對(duì)調(diào)試中產(chǎn)生的問題要一一排查，不斷地更新和調(diào)整，直到調(diào)試合格。在調(diào)試組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，主要是核對(duì)控制界面各按鈕、設(shè)備各狀態(tài)指示與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)切換設(shè)備各種狀態(tài)與上位機(jī)中采集的狀態(tài)逐一核對(duì)。調(diào)試時(shí)做好各種設(shè)備調(diào)試記錄，調(diào)試完成后對(duì)系統(tǒng)圖紙及設(shè)備說明書及I/O點(diǎn)表統(tǒng)計(jì)歸檔。

4 結(jié)語

總之，在科技迅猛發(fā)展的當(dāng)下，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中自動(dòng)化立體倉庫得到了有效應(yīng)用。以PLC為基礎(chǔ)，建立相應(yīng)的控制網(wǎng)絡(luò)體系，要從控制系統(tǒng)的硬軟件設(shè)計(jì)入手，搭建控制系統(tǒng)實(shí)用平臺(tái)，并依據(jù)系統(tǒng)功能要求對(duì)各項(xiàng)指令運(yùn)行操作情況進(jìn)行調(diào)試，以保證堆垛機(jī)能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行，可以按照輸入輸出相關(guān)指令完成各項(xiàng)控制任務(wù)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)更好地運(yùn)用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 宮鵬，劉丹，孫麗鳳.基于WinCC和S7-200PLC的自動(dòng)化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2018，12（08）：219-222.

[2] 張仁杰，等.基于PLC的工業(yè)自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)b，2016（12）：154-162.

[3] 張榮輝.基于PLC的自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015，6（20）：121-128.

Abstract：With the rapid development of social science and technology， automation applications have become more and more extensive， bringing great convenience to people's work and life. The construction of the automated three-dimensional warehouse is based on various technologies such as mechanical manufacturing and computer management. It can automatically complete the logistics work of the warehouse， and the accuracy of each operation is very high， which greatly improves the utilization of warehouse storage information. Based on this， this paper starts with the network structure of industrial automation three-dimensional warehouse control system， and analyzes the hardware and software design of its control system for reference.

Key words：Siemens PLC； industrial automation； stereo warehouse； control system