PLC控制系统在自动化立体仓库中的应用_图文

1、PLC控制系统在自动化立体仓库中的应用应用科学杨海俊(广州市粤首实业有限公司工程技术部广东广州510730fj膏弼自动化立体仓库是物料搬运,存储科学的-f综合科学技术工程。立体仓库的自动化管理,可以实现搬运及存储的机械化、自动化,存储管理现代化。可以提高操作的速度和准确性。实现自动化管理的控制系统选用PIE系统,PLC控制系统具有高可靠性及兼容性,现场控制可以实现对自动化立体仓库所有设备进行实时监控的功能。陕键词】自动化立体仓库PLC系统实时监控l、自动化立体仓库自动化立体仓库(Automated High-rise Warehouse主要是将毛坯、半成品、配套件或成品、工具等物料自动存取、自

2、动检索的系统,是物流系统的重要组成部分。它以高层立体货架为主要标志,以成套的搬运设备为基础,以先进的计算机控制技术为主要手段,实现搬运,存储机械化,自动化,存储管理现代化的新型仓库。它具有占地面积小,存储容量大,周转快的优点,是集信息,存储,管理为一体的高技术密集型机电一体化产品1.1-l自动化仓库形式自动化的优势在于:它将资金投资于自动化设备,而不是将资金用来作为机械化搬运系统的人工费用投资。除了减少直接的人员数量以外,自动化系统还提高了操作的速度和准确性。自动化的缺点是:投资大,开发和应用复杂。根据国际自动化仓库会议(International Conference on Automati

3、c Warehousif】lg的定义,所谓自动化仓库就是采用高层货架存放货物,以巷道堆垛起重机为主、并结合入出库周边设备来进行作业的一种仓库。其基本系统有四个组成部分:储存货架、存取设备、输入输出设备、控制系统。自动化仓库的形式有整体式仓库(Building type:Building in rack supported和分离式仓库(【Init type:Building is freestanding front rack structure两个基本类型。自动化仓库起始于整体式仓库。它由货架项部支撑建筑屋架,在货架边侧安装墙围,货架与建筑物成一整体。特点是建筑费用低,抗震,尤其适用于15米以

4、上的大型自动仓库。整体式仓库具有技术水平高、投资大和建设周期长等问题,适用于大型企业和流通中心.相反,货架结构自成一个单元与建筑无关的仓库,则称分离式仓库。它的货架与建筑无关,呈独立、分离状态,适用于车间仓库、旧库技术改造和中小型自动仓库。1.2立体仓库的基本构成一个完善的自动化立体仓库系统,应当由高层货架,巷道堆垛起重机(有轨堆垛机、入出库输送机系统、自动化控制系统、计算机仓库管理系统及其周边设备组成,是一个可对集装单元货物实现自动化保管和计算机管理的智能仓库。此外,由有轨堆垛机或无轨堆垛机与高架货架等组成的各类机械化、半自动化高架货架仓库、拣选式高层货架仓库,也是自动化立体仓库系统的具体应

5、用形式。该系统不仅可以应用于大型生产性企业的采购件与成品件仓库、柔性自动化生产系统(FAs,也可以应用于流通领域的大型流通中心、配送中心。2、计算机及电控系统电控系统分为组群控制层与设备控制层,组群控制层将起调度仓库存储容量作用的计算机的指令分解、下发给设备控制层,完成对底层设备的控制,设备控制层将现场信息通过组群控制层上报计算机系统。计算机系统在网络系统与数据库环境支持下,实现数据的快速、准确、完整的收集、传送、存储、处理和分析,并做出正确的决策,协调各业务环节,从而高效的组织生产,完成对系统的调度、管理和控制。具体来说,属于设备控制层的是所有的仓库设备,所有的堆垛机和输送机就组成了一个设备

6、控制层。而属于组群控制层的是多台PIE或Pc机,堆垛机所在的那个组群控制层的主站是一台PLc,用来控制堆垛机和输送机之间的通信及安排每台堆垛机的任务执行顺序,并插入对应堆垛机的队列中,在每次堆垛机空闲的时候从队列中出队任务发送给堆垛机,并接受雄垛机的反馈信息进行分析和处理,还有就是在堆垛机空闲时进行最优停位的计算。组群控制层的PLC除了能够为更高层的CIMS系统提供生产和物流组织状态及物资库存信息外,还能够根据CIMS系统下达的生产计划和指令,对生产和物流的组织进行相应的调整。组群控制层由于选用了SIE炮Ns的产品,采用的是MPI网络总线形式方式传递信息,而设备控制层采用的是PROFIBUS-

7、DP总线形式,在整个仓3.2、播放音频播放音频的流程如图三所示:墨一声音l嘲曛厦音频播放的过程与音频录制的过程相似,只是调用以waveOut开头的函数。在多媒体低层音频开发中,音频数据量一般比较大,应用程序必须不断的向设备驱动程序提供音频数据块才能保证音频录制和播放的持续进行。由于录音和放音的工作是由驱动程序控制硬件在后台完成的,所以应用程序必须检测什么时候用完了一个数据块,并且要及时传送下一个数据块才能避免录音信息的丢失和播放音频时停顿。低层音频服务中的回调机制提供了检测数据块的使用情况的方法。在waveInOpen和waveOutOpen 中的参数fdwopen可以确定一个窗口、函数、线程

8、等作为一个回调对象,应用程序不断的向它通知数据块的状态,在窗口函数或者线程中应用程序响应这些消息。、与录制音频有关的消息有:删WIMOPEN:输入设备打开时发送; MMWIMDATA:缓冲区满时发送:MMWlMCLOSE:输入设备关闭时发送。与音频输出有关的消息有:MMWOMOPEN:输出设备打开时发送;一WOIDONE:当输出缓冲区空时发送:MM_WOM_CLOSE:输出设备关闭时发送。4、实验结果在软件电话中,上述所给程序已经在windows2000pro/windows98下调试通过。在局域网内的两个Pc之间可以进行清晰的语音通信。但是稍有不足的是回音的处理没解决好,由于本人在开发软件电

9、话的过程中所利用的语音编码解码库是利用的第三方库,所以,不可能去更改底层的内容。在本人所做的语音采集和回放方面达到了预期的目的,效果能令人满意。总之,随着多媒体技术的发展,基于多媒体的应用软件化已经成为一个新发展方向,因此,基于Pc的软件的语音采集与回放已经成为一种关键技术。参考文献1“isual C+程序设计教程,李松等编著,冶金工业出版社。2声音实时传输机制的研究与实珊,魏际洲、李显济等,广东工业大学学报。一 37应用科学图1整体系统网络拓扑图库中分布的现场智能设备(如带DP口的变频器,条码识别器,电子标签读写器,光通信器件等都通过总线直接连接,进行数字化信息交换和过程控制。至于组群控制层

10、与更高的CIMS系统的连接可以采用工业以太网的形式连接。而为了更好的体现现场总线方式的优势,实现集成的控制方式,减少现场布线,降低安装成本,在每个子系统中(如堆垛机或输送机只设一组动力柜,实现各子系统的供配电,设备控制层中的主机PLC也安装在这个动力柜中。整个系统设定的网络拓扑图如图l:3、PLc简介PLC硬件结构主要由中央处理器、存储器、输入输出器件、电源及编程设备几大部分组成。PLC得到如此快速的发展,并且在工业社会中应用如此广泛,得益与其很多的优点,其中主要有:1可靠性高,抗干扰能力强PLC采用现代大规模集成电路技术,严格的生产工艺制造,内部电路采用了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。

11、2配套齐全,功能完善,适用性强PLC发展到今天,已经可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。3易学易用PLC作为通用工业控制计算机,其编程语言容易掌握。4系统设计周期短,维护方便,改造容易PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大地减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计周期缩短,同时维护变得容易。5体积小,重量轻,能耗低目前,PLC在国内外已广泛应用与钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业2。4、自动化立体仓库自动控制方案堆垛机是一种安装了起重设备的有轨或无轨小车。堆垛机要实现自

12、动控制的最关键部份就是能自主地按照编制的入库单/出库单自动地把物件从入口处搬运到目的货位或从指定货位把物件搬运到出口处。可以完成这一搬运任务的方式有很多,其中包括继电器控制、单片机控制和PIC控制。堆垛机不是一个单一化的运输工具,堆垛机只有在自动化立体仓库等先进物流系统中才能体现出它的价值,所以用什么方式迸行自动控制,要能与其它设备协调工作,使整个立体仓库构成一个整体化的控制系统。前面所说的继电器方式和单片机控制方式在这点上都有所不足,所以本文采用的是PLC控制方式3。一38一在此先介绍一下现代用的较多的自动化系统控制方式,一般有三种: DcS,PLc和F1cS。1.DCS方式:分布式控制系统

13、istributed Control System,也叫做集散控制系统。就是依据系统控制功能的需要,将直接相关联的控制系统组成一个独立的控制单元,即采用控制器(过程站对一个生产过程中的众多控制点进行控制,并且能够通过通信网络与其他间接相关联的控制系统作数据分享。操作采用计算机操作站,通过网络与控制器连接,收集生产数据,传达操作指令。一句话以概之为:分散控制集中管理。2.PLC方式:可用一台PLC或Pc作为主站,多台PLc作为从站,以构成PLC网络。它以PLC为控制器,通过通讯接口或编程器接口,接收来自上位机或编程器任务信息,采集设备传感监测系统的各种信号,通过软件控制PLC的输出,控制执行设备

14、进行作业。同时通过通讯接口,向上位机发送实时状态信息,以实现实时监控系统对自动化立体仓库所有设备进行实时监控的功能。3.FcS方式:现场总线控制系统,是当前最先进的自动控制系统,是全数字化,智能,多功能性控制,特别适合危险地区,易变过程和危险环境。核心是总线协议,基础是数字智能现场装置,本质是信息处理现场化。因为采用现场总线技术,舍弃了复杂的硬件接线,组成分布式控制系统,使控制功能进一步分散化、模块化,非常有利于故障检修与系统维护,而且增强了系统的抗干扰能力,提高了系统的准确性和可靠性,还可以获得更多设备信息;尽管其维护费用较低,但其整个系统成本很高,限制了它目前的广泛应用。堆垛机的PLC所要

15、控制的对象是三台电机,如用普通的连线方式势必将导致信息传输的不灵敏,也就是普通传输方式的传输率对于本系统都不是太理想,所以希望选择一种传输率较快的方式来控制系统设备,所以选择以ProfibusDP网络方式连接。Profibus-DP是目前数据传输率最快的一种现场总线,传输率最高可达到12Mbps,这对于要求的实时性,快速反应,提高定位精度都很有帮助:布线简单节省;节约空间、便于维护;使用户具有高度的系统集成使用权:抗干扰能力强;提高了系统的准确性和可靠性;而且对于现在大部分厂家的传动设备,它都能很到地配合,与PLC的结合也紧凑且组态简便。ProfibusOP系统构成图如图2所示:PROFIBU

16、S.DP单主系统图2ProfibusDP系统5、结论PLC控制系统在现代工业领域广泛应用,尤其在自动控制领域,在自动化立体式仓库中起到了非常重要的作用,实现了仓库管理的自动化和无人值守作业。参考文献1邵萌,张丽秀.石材自动化立体仓库设计J.石材,2009(1:21232史国生.电气控制与可编程控制器技术M.北京:化学工业出版社, 2005.3周天沛,代洪.基于PLC的自动化立体仓库控制系统J.起重运输机 械,2009(2:4346. PLC控制系统在自动化立体仓库中的应用作者:杨海俊作者单位:广州市粤首实业有限公司工程技术部,广东广州,510730刊名:科学与财富英文刊名:SCIENCES &

17、amp; WEALTH年,卷(期:2010,(6被引用次数:0次参考文献(3条1.邵萌.张丽秀.赵德宏石材自动化立体仓库设计 2009(12.史国生电气控制与可编程控制器技术 20053.周天沛.代洪基于PLC的自动化立体仓库控制系统 2009(2相似文献(10条1.期刊论文梁梦育.LIANG Meng-yu自动化转弯巷道立体仓库监控及故障处理-起重运输机械2006(6介绍西湖离合器厂转弯巷道立体仓库概况,讨论该立体库监控程序在设计发送入/出库电报任务方面与直巷道立体库的不同;说明入库、出库、拣选停机故障的处理.2.学位论文赵长友烟叶原料配方立体仓库优化运行与仿真研究2008传统的立体仓库(A

18、utomatic Storage & Retrieval System,简称AS/RS存在货物进出库效率低,运行维护成本高,人工操作误差等不利因素,不利于提高烟草企业的工作效率与市场竞争力。烟叶原料配方自动化立体仓库(Tobacco RawMaterial Blending of Automatic Storage and Retrieval System,简称TRMB-AS/RS是烟草行业现代物流的一个重要组成部分,是实施烟叶精确配方、批次管理、排序投料、均匀掺对、批内质量控制、霉变剔出、紧急补料的物流起源点,TRMB-AS/RS的高效合理的运行可以加快物资流动的速度,保障生产的顺利

19、进行,并可以实现对资源有效控制和管理,对整个烟包生产起着至关重要的作用。本文根据烟叶企业的生产实际情况和国内外烟厂企业的发展趋势,结合济南将军卷烟厂烟叶原料配方立体仓库改进升级的实际需求,以“烟叶配方立体仓库优化运行及仿真研究”为题,提出了基于多Agent理论的烟厂按需生产控制方法,开展了堆垛机及AGV的作业优化研究,对于丰富烟厂企业AS/RS的作业优化具有重要的理论意义,提高烟草企业自动化立体仓库的工作效率,降低运行维护成本,增强企业的市场竞争力,和提高企业创新能力具有重大的实用价值。研究了TRMB-AS/RS系统规划设计的指导思想、设计依据、设计原则、设计规范、设计内容和设计步骤,规划了T

20、RMB-AS/RS的物料单元和相关参数,阐述了TRMB-AS/RS的功能区域划分,提出了TRMB-AS/RS入库和出库区域的工艺流程设计,规划并选择了TRMB-AS/RS的高层货架、堆垛机、往复式穿梭车(有轨固定路径AGV和托盘输送机等设备及其参数。分析了烟草行业生产运行中存在的问题和开发烟草行业生产管理系统的必要性,提出了基于多Agent理论的烟厂按需生产控制方法,建立了烟厂的按需生产运行系统整体框架,定义了各分Agent系统,建立了基于Agent的烟厂按需生产模糊神经网络模型,以便企业可通过对各种突发事件的应变措施的不断学习来提高该网络模型的可伸缩性与敏捷性,保障企业生产管理系统的稳定、高

21、效运行。为了提高烟叶原料立体仓库堆垛机的作业效率,解泱多台堆垛机作业不均衡问题,基于堆垛机出入库优先原则,采用了堆垛机在全速和减速运行状态下联合作业和单作业两种模式的作业时间计算方法,提出了以各堆垛机作业时间总和最小和作业时间均衡为目标的出入库作业优化模型,提高了出入库的作业效率。针对一个具体烟叶立体仓库实例,在相同参数下,进行了作业优化前后的比较,结果表明:通过采用优化作业方法,作业效率得到了提高,各堆垛机的作业不均衡性大为减小。基于出入库优先原则,进行了TRMB-AS/RS的调度运行的作业描述,提出了AGV在出入库作业时遵循的原则和建模假设条件,分析了有轨固定路径AGV的时间处理模型,建立

22、了基于作业时间最短,所有等待时间最小的AGV调度模型,提出了基于遗传算法的求解策略,阐述了算法实现的设计流程,遗传编码、遗传操作处理内容。针对多AGV的作业调度特点,分析了多AGV与单AGV作业调度及优化求解过程的不同点。为烟草企业进一步应用和改进自动化仓库提供了可靠的理论依据。使用eM-Plant仿真软件,对烟叶配方自动化立体仓库进行虚拟仿真。基于烟叶原料出入库优化设计,自动化立体仓库堆垛机工作优化设计,以及自动化立体仓库AGV自动运输系统的工作优化设计,建立起完整的烟叶配方自动化立体仓库虚拟模型。对仓库中可能出现的各种状况和需要改进的部分,在虚拟的环境下做出详细的判断,在eM-Plant软

23、件中不断改进仓库的设计与配置,实现烟叶配方自动化立体仓库的虚拟化设计。提出了TRMB-AS/RS的动态特性建模方法,给出了TRMB-AS/RS从虚拟物理建模到虚拟动态特性建模的设计步骤,确定了TRMB-AS/RS仿真运行策略、仿真钟的推进方法,并给出了基于eM-Plant的TRMB-AS/RS仿真模型实例。为烟草企业自动化立体仓库设计和建造提供可靠的理论依据。3.期刊论文张继军.ZHANG Ji-jun综合性立体仓库的设计与运用-工程建设与设计2007(9结合多年从事装配、物流的设计、建造的实践,介绍了为国内某飞机制造公司的综合性立体仓库的设计要点和建造过程.4.期刊论文阎树田.邬再新.田保仓

24、.陈惠贤.何利萍.常立平.YAN Shu-tian.Wu Zai-xin.TIAN Bao-cang.CHEN Hui-xian.HE Li-ping.CHANG Li-ping包裹自动存取立体仓库的研究与探讨-甘肃工业大学学报1999,25(3针对目前我国在包裹托运和邮寄的仓储技术、管理水平现状,论述了自动化立体仓库对于发展和提高我国仓储管理水平的必要性以及对国民经济发展所起的推动作用.对包裹自动存取立体仓库的总体构成、设备类型以及计算机管理控制方式进行了分析和研讨.5.学位论文刘芹基于拥塞约束的QoS路由算法研究及其在立体仓库中的运用2008当今时期,众多的学科领域都在蓬勃发展,计算机网络

25、就是其中之一,而网络服务质量(QoS则是计算机网络研究领域的一个重要方向。众所周知,网络服务质量的问题,归根结底是带宽不足带来的。因此解决其最有效的办法,就是充分加大目前网络的带宽以使其超过应用的需求。然而带宽的增加却受着成本、网络建设时间等因素的制约。所以解决问题的一个可行方法就是有效地利用目前有效的带宽并采用新技术进行解决,例如QoS路由算法的研究。针对QoS的路由算法研究,最终是为了提高网络服务质量。而制约网络服务质量的因素又有多个方面,因此为达到最优,如何选取恰当的约束条件来构建算法,如何全面的满足约束条件,就是该研究方向重点要解决的问题。本文在进行了具体的理论分析后,结合一些现有算法

26、的思想,引入了一个拥塞参数的概念,用来表征网络的拥塞状况,并在此基础上构建了一个新的路由算法。上述算法的构建思想,是引入拥塞参数。而“拥塞”的产生,并不只是存在于计算机网络这个单独的学科领域,作为另一个蓬勃发展的领域一物流,其中的自动化立体仓库(AS/RS:AutomaticStorageandRetrievalSystem同样也存在着亟待解决的问题,如针对出入库系统,怎样通过优化使系统运行更趋良好,进而节约成本、减少冗余、提高效率等。本文结合在QoS路由算法中提出的拥塞约束思想,以山东英才学院物流实训中心自动化立体仓库为平建思想,同样引入了一个拥塞参数来构建一个新的出库算法,以期改善多任务多

27、物料指定出库的“拥塞”状况。本文的创新性在于:构建了基于拥塞约束的QoS路由算法,并通过网络模拟对其进行了验证,得出结论:该算法在网络拥塞的情况下,能够找到一条最优路径,满足更好的网络服务质量要求。在此基础上,将拥塞约束的思想进行了延展,针对山东英才学院自动化立体仓库的指定物料出库模块,也引入拥塞参数概念构建了一个新算法,并通过实验证明:新算法的引入在一定程度上优化了该模块的运行状况,进而改善系统的“拥塞”运行情况,提高了系统的利用率,节约了成本。6.期刊论文董万江.林珍矿区租赁站立体仓库设计简介-煤矿设计2000(11本文介绍了自动化立体仓库的优点和矿区租赁站立体仓库的设计内容和使用情况.7.会议论文王勇自动化物流管理控制一体化系统规划概要2000该文着重对自动化物流管理控制一体化系统的结构、原理、功能、关键技术和关键子系统进行分析和研究,论述了自动化物流管控一体化系统的组成、实现方式和规划要点。8.学位论文孙裴立体仓库物资管理信息系统的设计与实现2009立体仓库是物料搬运、仓储科学的一门综合科学技术工程。对立体仓库的物资管理有别于一般的普通仓库,充分利用立体仓库的货位,能够