基于PLC的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_王惠

1、圖1 物品按類確定入庫(kù)收稿日期:20091223作者簡(jiǎn)介:王惠(1973,女,山西太原人,碩士,講師,主要從事自動(dòng)化技術(shù)研究。基于PLC 的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)王惠(山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西長(zhǎng)治046011摘要:文章首先分析了自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的總體設(shè)計(jì)方案,并具體分析了該系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組成及軟件設(shè)計(jì)的思想。采用PLC 控制、利用光電檢測(cè)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模型的進(jìn)出料控制和巷道機(jī)的精確定位。最后對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制的組態(tài)設(shè)計(jì)做了分析說(shuō)明,實(shí)現(xiàn)了對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)模型的仿真控制和動(dòng)態(tài)監(jiān)控功能。關(guān)鍵詞:自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng);PLC ;觸摸屏;組態(tài)軟件中圖分類號(hào):TP23文獻(xiàn)標(biāo)

2、識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-2014(201002-0047-050引言倉(cāng)儲(chǔ)是現(xiàn)代物流中一個(gè)重要組成部分,而倉(cāng)庫(kù)又在倉(cāng)儲(chǔ)中起著至關(guān)重要的作用,自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)能按照事先編制的入庫(kù)單/出庫(kù)單自動(dòng)地把物品從入口處搬運(yùn)到指定貨位或從指定貨位把物品搬運(yùn)到出口處,從而廣泛應(yīng)用于大型倉(cāng)庫(kù)。本文用可編程序控制器(PLC 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的控制,大大提高了自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的可靠性及靈活性。1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)硬件由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、滾珠絲杠、旋轉(zhuǎn)編碼器、F PLC 等組成。采用PC-LINK 網(wǎng)絡(luò)或PROFIBUS 總線實(shí)現(xiàn)和其它單元系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通訊并根據(jù)需要進(jìn)行組合。1步進(jìn)電機(jī)可以將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移

3、信號(hào)量。脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)可以決定電機(jī)的轉(zhuǎn)速和停止的位置,給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào),電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)過(guò)一定的步距角。由于存在這樣的線性關(guān)系,另外步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有累積誤差,只有周期性的誤差,這使得用步進(jìn)電機(jī)在速度、位置等領(lǐng)域來(lái)實(shí)現(xiàn)控制變得非常簡(jiǎn)單方便2。旋轉(zhuǎn)編碼器可以將被測(cè)的角位移量直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)(高速脈沖信號(hào),是一種光電式旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置。因此可利用PLC 的高速計(jì)數(shù)器,對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器送給PLC 的輸出脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),從而獲得測(cè)量結(jié)果。通過(guò)彈性聯(lián)軸器把旋轉(zhuǎn)編碼器的中心軸與步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)的中心軸相連,這樣當(dāng)巷道機(jī)被步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)帶動(dòng)上下、左右運(yùn)行,旋轉(zhuǎn)編碼器就會(huì)同時(shí)作相應(yīng)的正反轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖

4、信號(hào)數(shù)的增加或減少,反映了巷道機(jī)上升或下降,向左或向右運(yùn)行的距離,從而實(shí)現(xiàn)了巷道機(jī)的X 、Y 軸的位置控制。本系統(tǒng)從PLC 容量、輸入端和輸出端現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,輸入輸出模塊等方面考慮,決定采用中規(guī)模的,具有高速、豐富的實(shí)數(shù)運(yùn)算功能的松下電工FP -C32T 的PLC 機(jī)。它能夠控制步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī),實(shí)現(xiàn)最大100kHz 的梯形加減速控制。3本系統(tǒng)采用了一臺(tái)PLC ,它可以和其它設(shè)備單元之間使用PC-LINK 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。每個(gè)單元可自成系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行,用戶可根據(jù)實(shí)際需要自行選擇單元進(jìn)行組合,具有二次開(kāi)發(fā)功能,標(biāo)準(zhǔn)接口可以直接與工控機(jī)I/O 采集卡對(duì)接實(shí)現(xiàn)工控機(jī)控制系統(tǒng)。2自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)軟件設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)

5、計(jì)要求的工藝流程,首先總結(jié)出基本軟件流程圖,然后采用日本松下電工公司開(kāi)發(fā)的FPWIN-GR 編程軟件進(jìn)行編程及調(diào)試。工作流程,I/O 分配如圖1所示。2010年4月長(zhǎng)治學(xué)院學(xué)報(bào)Apr.,2010第27卷第2期Journal of Changzhi University Vol.27,No.2·47·長(zhǎng)治學(xué)院學(xué)報(bào)初始化,啟動(dòng)存貨,取貨出又至貨臺(tái),到位后微抬取紙層列行走按恰定速度曲線運(yùn)動(dòng)又回中到位后層列行走蠕動(dòng)運(yùn)行位置確認(rèn)根據(jù)運(yùn)行設(shè)定速度曲線控制運(yùn)行速度到位?蠕動(dòng)運(yùn)行位置確認(rèn)到位?出叉方向出叉左到位出叉右到位微抬叉回中回準(zhǔn)備工位叉左出又到位微落又回中微落又回中回準(zhǔn)備工位存貨結(jié)束

6、取貨結(jié)束出叉方向左右出叉左到位出叉右到位右左圖2工作流程圖 圖3中轉(zhuǎn)定位控制·48·表1PLC 的I/O 分配對(duì)照表 輸入X0 脈沖傳感器X1脈沖傳感器X2出料到位檢測(cè)X3進(jìn)料臺(tái)極限位X4進(jìn)料臺(tái)零限位X5進(jìn)料到位檢測(cè)X6X 軸左極限位X7Y 軸下極限位X8平臺(tái)前極限位X9平臺(tái)后極限位XA 平臺(tái)前后位檢測(cè)XB 平臺(tái)中位檢測(cè)XD 出料臺(tái)極限位XE 出料臺(tái)零限位XF 自動(dòng)/手動(dòng)X2001倉(cāng)庫(kù)輸入X2102倉(cāng)庫(kù)輸入X2203倉(cāng)庫(kù)輸入X2304倉(cāng)庫(kù)輸入X2416倉(cāng)庫(kù)輸入X2515倉(cāng)庫(kù)輸入X2614倉(cāng)庫(kù)輸入X2713倉(cāng)庫(kù)輸入輸出Y0平臺(tái)向前運(yùn)行Y1平臺(tái)向后運(yùn)行Y2進(jìn)料合順時(shí)針Y3步進(jìn)電

7、機(jī)脈沖Y4Y7Y9步進(jìn)電機(jī)方向進(jìn)料電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸向右運(yùn)行Y6Y8YA 進(jìn)料臺(tái)逆時(shí)針軸向左運(yùn)行出料臺(tái)順時(shí)針YB YE出料臺(tái)逆時(shí)針中層倉(cāng)庫(kù)掃描YD YF底擺倉(cāng)庫(kù)掃描上層倉(cāng)庫(kù)掃描圖4平臺(tái)向后運(yùn)行,取出物品控制王惠基于PLC 的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)·49·長(zhǎng)治學(xué)院學(xué)報(bào) 進(jìn)料過(guò)程部分梯形圖例如下:1按照物品的類別,確定物品將要放入的倉(cāng)庫(kù)2中轉(zhuǎn)定位過(guò)程3平臺(tái)向后運(yùn)行,取出物品控制程序4平臺(tái)運(yùn)行到對(duì)應(yīng)倉(cāng)庫(kù)放物程序5進(jìn)料結(jié)束,清除各倉(cāng)庫(kù)信號(hào),復(fù)位各控制標(biāo)志,設(shè)立零點(diǎn)返回標(biāo)志。3用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控4利用組態(tài)王軟件對(duì)立體化倉(cāng)庫(kù)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC 及倉(cāng)庫(kù)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。在

8、設(shè)備組態(tài)窗口中選擇適當(dāng)?shù)拇谕ㄓ嵲O(shè)備,添加松下PLC ,正確設(shè)置其屬性,正確設(shè)置組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設(shè)備通道的連接,即可以實(shí)現(xiàn)PLC圖5平臺(tái)運(yùn)行到對(duì)應(yīng)倉(cāng)庫(kù)放物控制圖6進(jìn)料結(jié)束,零點(diǎn)返回·50·與組態(tài)軟件的通訊。將PLC中的串口驅(qū)動(dòng)程序與組態(tài)軟件的需求響應(yīng)相結(jié)合,使電腦對(duì)PLC發(fā)出的信號(hào)有響應(yīng)。在組態(tài)王軟件的用戶窗口中,制作動(dòng)畫界面,在界面上設(shè)置各個(gè)控件的屬性,使設(shè)置的控件按照真實(shí)的情況動(dòng)作,監(jiān)控和測(cè)試PLC控制系統(tǒng)對(duì)倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)的控制效果。4結(jié)束語(yǔ)目前,本自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模型完成了安裝調(diào)試,并已投入使用。通過(guò)PLC對(duì)步進(jìn)電機(jī)的脈沖控制,實(shí)現(xiàn)了巷道機(jī)的調(diào)速與定位,從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)

9、化倉(cāng)庫(kù)各庫(kù)位的進(jìn)出料控制。采用組態(tài)王軟件完成了自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)模型監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)模型的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。參考文獻(xiàn):1喬玉晶,呂寧.立體倉(cāng)庫(kù)巷道堆垛機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.工業(yè)控制與應(yīng)用.2004.11.2王濱生,孫晶.PLC在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用J.機(jī)床電器.2001.2.3歐姆龍E6A2旋轉(zhuǎn)編碼器說(shuō)明書.4組態(tài)王6.5使用手冊(cè).北京亞控科技發(fā)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