基于PLC的自动化立体仓库模型控制系统设计

1、图1 物品按类确定入库收稿日期:20091223作者简介:王惠(1973,女,山西太原人,硕士,讲师,主要从事自动化技术研究。基于PLC 的自动化立体仓库模型控制系统设计王惠(山西机电职业技术学院,山西长治046011摘要:文章首先分析了自动化仓库的总体设计方案,并具体分析了该系统的硬件系统组成及软件设计的思想。采用PLC 控制、利用光电检测、步进驱动等先进技术实现了自动化立体仓库模型的进出料控制和巷道机的精确定位。最后对自动化立体仓库控制的组态设计做了分析说明,实现了对自动化仓库模型的仿真控制和动态监控功能。关键词:自动化立体仓库控制系统;PLC ;触摸屏;组态软件中图分类号:TP23文献标

2、识码:A文章编号:1673-2014(201002-0047-050引言仓储是现代物流中一个重要组成部分,而仓库又在仓储中起着至关重要的作用,自动化立体仓库能按照事先编制的入库单/出库单自动地把物品从入口处搬运到指定货位或从指定货位把物品搬运到出口处,从而广泛应用于大型仓库。本文用可编程序控制器(PLC 实现自动化立体仓库的控制,大大提高了自动化仓库的可靠性及灵活性。1自动化立体仓库硬件设计本系统硬件由步进电动机、滚珠丝杠、旋转编码器、F PLC 等组成。采用PC-LINK 网络或PROFIBUS 总线实现和其它单元系统实现通讯并根据需要进行组合。1步进电机可以将电脉冲信号转变为角位移或线位移

3、信号量。脉冲信号的频率和脉冲数可以决定电机的转速和停止的位置,给电机加一个脉冲信号,电机就会转过一定的步距角。由于存在这样的线性关系,另外步进电机没有累积误差,只有周期性的误差,这使得用步进电机在速度、位置等领域来实现控制变得非常简单方便2。旋转编码器可以将被测的角位移量直接转换成数字信号(高速脉冲信号,是一种光电式旋转测量装置。因此可利用PLC 的高速计数器,对旋转编码器送给PLC 的输出脉冲信号进行计数,从而获得测量结果。通过弹性联轴器把旋转编码器的中心轴与步进电机、直流电机的中心轴相连,这样当巷道机被步进电机、直流电机带动上下、左右运行,旋转编码器就会同时作相应的正反转。旋转编码器的脉冲

4、信号数的增加或减少,反映了巷道机上升或下降,向左或向右运行的距离,从而实现了巷道机的X 、Y 轴的位置控制。本系统从PLC 容量、输入端和输出端现场设备,输入输出模块等方面考虑,决定采用中规模的,具有高速、丰富的实数运算功能的松下电工FP -C32T 的PLC 机。它能够控制步进电机和伺服电机,实现最大100kHz 的梯形加减速控制。3本系统采用了一台PLC ,它可以和其它设备单元之间使用PC-LINK 实现网络通信。每个单元可自成系统单独运行,用户可根据实际需要自行选择单元进行组合,具有二次开发功能,标准接口可以直接与工控机I/O 采集卡对接实现工控机控制系统。2自动化立体仓库软件设计根据设

5、计要求的工艺流程,首先总结出基本软件流程图,然后采用日本松下电工公司开发的FPWIN-GR 编程软件进行编程及调试。工作流程,I/O 分配如图1所示。2010年4月长治学院学报Apr.,2010第27卷第2期Journal of Changzhi University Vol.27,No.2·47·长治学院学报初始化,启动存货,取货出又至货台,到位后微抬取纸层列行走按恰定速度曲线运动又回中到位后层列行走蠕动运行位置确认根据运行设定速度曲线控制运行速度到位?蠕动运行位置确认到位?出叉方向出叉左到位出叉右到位微抬叉回中回准备工位叉左出又到位微落又回中微落又回中回准备工位存货结束

6、取货结束出叉方向左右出叉左到位出叉右到位右左图2工作流程图 图3中转定位控制·48·表1PLC 的I/O 分配对照表 输入X0 脉冲传感器X1脉冲传感器X2出料到位检测X3进料台极限位X4进料台零限位X5进料到位检测X6X 轴左极限位X7Y 轴下极限位X8平台前极限位X9平台后极限位XA 平台前后位检测XB 平台中位检测XD 出料台极限位XE 出料台零限位XF 自动/手动X2001仓库输入X2102仓库输入X2203仓库输入X2304仓库输入X2416仓库输入X2515仓库输入X2614仓库输入X2713仓库输入输出Y0平台向前运行Y1平台向后运行Y2进料合顺时针Y3步进电

7、机脉冲Y4Y7Y9步进电机方向进料电机驱动轴向右运行Y6Y8YA 进料台逆时针轴向左运行出料台顺时针YB YE出料台逆时针中层仓库扫描YD YF底摆仓库扫描上层仓库扫描图4平台向后运行,取出物品控制王惠基于PLC 的自动化立体仓库模型控制系统设计·49·长治学院学报 进料过程部分梯形图例如下:1按照物品的类别,确定物品将要放入的仓库2中转定位过程3平台向后运行,取出物品控制程序4平台运行到对应仓库放物程序5进料结束,清除各仓库信号,复位各控制标志,设立零点返回标志。3用组态软件实现上位机监控4利用组态王软件对立体化仓库运行进行监控设计,实现对PLC 及仓库运行状态的监控。在

8、设备组态窗口中选择适当的串口通讯设备,添加松下PLC ,正确设置其属性,正确设置组态软件中数据变量设备通道的连接,即可以实现PLC图5平台运行到对应仓库放物控制图6进料结束,零点返回·50·与组态软件的通讯。将PLC中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合,使电脑对PLC发出的信号有响应。在组态王软件的用户窗口中,制作动画界面,在界面上设置各个控件的属性,使设置的控件按照真实的情况动作,监控和测试PLC控制系统对仓库的运行状态的控制效果。4结束语目前,本自动化立体仓库模型完成了安装调试,并已投入使用。通过PLC对步进电机的脉冲控制,实现了巷道机的调速与定位,从而实现了自动

9、化仓库各库位的进出料控制。采用组态王软件完成了自动化仓库模型监控系统的设计,实现了对自动化仓库模型的实时监控功能。参考文献:1乔玉晶,吕宁.立体仓库巷道堆垛机控制系统设计J.工业控制与应用.2004.11.2王滨生,孙晶.PLC在步进电机驱动系统中的应用J.机床电器.2001.2.3欧姆龙E6A2旋转编码器说明书.4组态王6.5使用手册.北京亚控科技发展有限公司.PLC-Based Control System Design of Automated Stereoscopic Warehouse ModelWANG Hui(Shanxi Insititute of Mechanical and

10、 Electrical Engineering,Changzhi,Shanxi046011Abstact:This paper first discusses the overall design of automated warehouses,and a detailed analysis of the composition of the system hardware and software design ideas,using PLC control,the use of photoelectric testing,step-driven automation and other advanced technology to achieve the three-dimensional warehouse model of access control and roadway machines feed precise positioning.Finally,automatic warehouse control analysis indicates that the configuration designed to do to achieve a simulation model for automated wareho