基于PLC 的智能物流控制系統(tǒng)模擬設計

蔡婷婷，蔡 雪

（江蘇省聯(lián)合職業(yè)技術學院 鎮(zhèn)江分院,江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

0 引 言

互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，給人們的生活帶來了很多便捷，網(wǎng)購物品的需求量也在不斷加大，從而對企業(yè)或倉庫中貨物的提取、搬運和運輸工作提出了更大的挑戰(zhàn)[1]。本設計通過三菱PLC 來實現(xiàn)智能物流過程的控制，從而達到準確、快速和安全的物流過程，大大提高了工作效率，降低了勞動強度。

1 智能物流控制系統(tǒng)簡介

1.1 智能物流控制系統(tǒng)的組成

智能物流控制系統(tǒng)由一個3×3 貨架、二位運動機構、鏟斗、變頻器驅(qū)動的傳送帶、稱重傳感器等組成[2]。

二維運動機構X 軸運動由步進電機M3 拖動，步進電機主軸用聯(lián)軸器與絲桿連接；二維運動機構Y 軸由伺服電機M4 拖動，伺服電機主軸與絲桿連接（步進電機和伺服電機速度根據(jù)實際控制要求給定）；鏟斗伸縮電機M1 為雙速電機，傳送帶電機M2由變頻器驅(qū)動，其示意圖如圖1 所示。

圖1 智能物流控制系統(tǒng)示意

1.2 智能物流控制系統(tǒng)的流程

當操作人員需要取出存儲在3×3 貨架上任意一個區(qū)域的貨物時，二維運動機構帶動鏟斗運動，到達指定位置，電機驅(qū)動鏟斗伸出將貨物取到后回縮。鏟斗取到貨物后二維運動機構即帶動鏟斗將貨物送達稱重區(qū)，稱重后再由傳送帶電機送至指定地點[3]。

2 智能物流控制系統(tǒng)設計

2.1 智能物流控制系統(tǒng)具體工作過程

工作前，先檢查二維運動部件是否在原點位置，如果X 軸方向不在原位，則“原位指示”不亮，系統(tǒng)不能啟動運行，直至按下“復位”按鈕后，步進電機以1 r/s 的速度驅(qū)動二維運動機構正轉回原。回到原點后（原點位置在稱重區(qū)位置，即SQ1 被壓下）電機停止，“原位指示”燈亮，系統(tǒng)可以啟動。

點擊3×3 貨架任一位置，此處燈變綠，表示需取該位置貨物。

（1）二維運動機構先運行X 軸到達相應位置，步進電機先以1 r/s 的速度反轉驅(qū)動，達到選擇位置后步進電機停轉。

（2）步進電機停止后，伺服電機正轉驅(qū)動二維運動機構Y 軸到達選擇的貨架位置。

（3） 二維運動機構X 軸、Y 軸都到達相應位置后，M1 電機低速正轉驅(qū)動鏟斗伸出，當鏟斗伸到最前面時（SA1 轉向左側）電機停轉，等待2 s 后M1 電機高速反轉驅(qū)動鏟斗后縮；當鏟斗縮到最后面時（SA2 轉向左側）電機停止完成取貨。

（4）完成取貨后二維運動機構按照先Y 軸后X軸的順序回到原點（稱重區(qū)），回到稱重區(qū)后停止5 s開始稱重。

（5）用控制柜內(nèi)部0～10 V 電壓源來模擬稱重傳感器，設稱重傳感器的檢查單位是0～200 kg，稱重完成后顯示當前貨物質(zhì)量。

（6）稱重完成后，M2 電機以30 Hz 頻率驅(qū)動傳送帶帶動貨物向右端傳送，運行5 s 后電機停止完成本次貨物傳送工作、此時相應選中位置的燈由綠色變?yōu)樵?/p>

（7）取貨工作可反復進行。

（8）在取貨過程中，HL1 以1 Hz 頻率閃亮，取貨結束后滅。

2.2 PLC 的選用以及具體的地址分配

本系統(tǒng)采用三菱系列FX3U-48M 型PLC 作為主控元件，貨物的質(zhì)量變化是一個模擬量，因此，選用模擬量模塊fX3U-4AD 對其進行輸入輸出控制[4]。fX3U-4AD 連接在FX3U 可編程控制器上，通過特殊功能模塊，可以獲取4 通道的電壓/ 電流數(shù)據(jù)的模擬量,也可以把各通道指定的電壓輸入、電流輸入、A/D 轉換值保存在4AD 的緩沖存儲區(qū)(BFM)中,通過數(shù)字濾波器的設定，可以讀取穩(wěn)定的A/D 轉換值。各通道中，最多可以存儲1 700 次A/D 轉換值的歷史記錄。根據(jù)設計的控制要求，分配PLC 的輸入、輸出地址，如表1 所示。

表1 I/O 地址分配表

2.3 PLC 的部分程序設計

（1）要完成智能物流的功能運行，PLC 控制首先要保證運動部件在原點位。設計程序如圖2 所示。

圖2 初始原狀態(tài)檢測復位梯形圖

進行檢測，如果在原點位，Y0 得電，原點位指示燈亮，置位塊S10，進入可運行狀態(tài)。如不在原點位，置位S20, 按下復位按鈕，X5 得電，Y2 得電，X 軸步進電機運行，到達原點位，X2 得電，Y0 得電，電機停止，置位S10,進入空運行狀態(tài)。

（2）數(shù)字量和模擬量的轉換，是PLC 控制系統(tǒng)一個重要關鍵點，設計程序如圖3 所示。

圖3 稱重采集梯形圖

PLC 得電，將采集來的數(shù)字量放入數(shù)據(jù)寄存器D8260 中，F(xiàn)LT 指令將D8260 整數(shù)值數(shù)據(jù)轉換成二進制浮點數(shù)（實數(shù)）值后，寄存在[D0 D1] 中，通過浮點除指令DEDIV, D0 中的值除以E400，結果保存在D10 中，根據(jù)需要再從D10 中讀取數(shù)值。

3 結 語

隨著現(xiàn)代自動化技術及信息技術的高速發(fā)展，為實現(xiàn)物流運輸管理的更高效率，本項目使用三菱FX3U-48MR PLC 做為主控制器進行控制，運用FX3U-4AD 模擬量模塊，使得對物品的分類更精準，運行更便捷更高效，從而減少了人工的勞動強度，節(jié)約了運輸時間和成本。