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2010 年 4 月 第 27 卷 第 2 期

長治學(xué)院學(xué)報 Journal of Changzhi University

Apr. ,2010 Vol.27,No.2

基于 PLC 的自動化立體倉庫模型控制系統(tǒng)設(shè)計
王 惠
（山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 山西 長治 046011 ）
摘

要： 文章首先分析了自動化倉庫的總體設(shè)計方案， 并具體分析了該系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組成及軟件設(shè)計的思想。采用

PLC 控制、 利用光電檢測、 步進(jìn)驅(qū)動等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自動化立體倉庫模型的進(jìn)出料控制和巷道機(jī)的精確定位。 最后對自動 化立體倉庫控制的組態(tài)設(shè)計做了分析說明， 實(shí)現(xiàn)了對自動化倉庫模型的仿真控制和動態(tài)監(jiān)控功能。 關(guān)鍵詞： 自動化立體倉庫控制系統(tǒng)； PLC； 觸摸屏； 組態(tài)軟件 TP23 中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673- 2014 （2010 02- 0047- 05 ）

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引言 倉儲是現(xiàn)代物流中一個重要組成部分， 而倉庫又在倉儲

用 PLC 的高速計數(shù)器，對旋轉(zhuǎn)編碼器送給 PLC 的輸出脈沖 信號進(jìn)行計數(shù)， 從而獲得測量結(jié)果。通過彈性聯(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)帶動上下、 左右運(yùn)行， 旋轉(zhuǎn)編 旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信號數(shù)的 碼器就會同時作相應(yīng)的正反轉(zhuǎn)。 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、 軸的位置控制。 Y 本系統(tǒng)從 PLC 容量、 輸入端和輸出端現(xiàn)場設(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 FPΣ- 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 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 采集卡對接實(shí)現(xiàn)工控 機(jī)控制系統(tǒng)。 2 自動化立體倉庫軟件設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求的工藝流程，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發(fā)的 FPWIN- GR 編程軟 件進(jìn)行編程及調(diào)試。工作流程， 分配如圖 1 所示。 I/O

中起著至關(guān)重要的作用， 自動化立體倉庫能按照事先編制的 入庫單 / 出庫單自動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 （PLC 實(shí)現(xiàn)自動化立體倉庫的控 ） 庫。本文用可編程序控制器 制， 大大提高了自動化倉庫的可靠性及靈活性。 1 自動化立體倉庫硬件設(shè)計 本系統(tǒng)硬件由步進(jìn)電動機(jī)、滾珠絲杠、旋轉(zhuǎn)編碼器、 FΣPLC 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)可以將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓�位移信 號量。 脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)可以決定電機(jī)的轉(zhuǎn)速和停止 的位置， 給電機(jī)加一個脈沖信號， 電機(jī)就會轉(zhuǎn)過一定的步距 由于存在這樣的線性關(guān)系， 另外步進(jìn)電機(jī)沒有累積誤差， 角。 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 來實(shí)現(xiàn)控制變得非常簡單方便[2]。 旋轉(zhuǎn)編碼器可以將被測的角位移量直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號 （高速脈沖信號 ， ） 是一種光電式旋轉(zhuǎn)測量裝置。因此可利

圖1

物品按類確定入庫

收稿日期： 2009—12—23 作者簡介： 王 惠 （1973— ） 女， ， 山西太原人， 碩士， 講師， 主要從事自動化技術(shù)研究。
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長 治 學(xué) 院 學(xué) 報

初始化， 啟動

存貨， 取貨 出又至貨臺， 到 位后微抬取紙 又回中到位后層列行走 根據(jù)運(yùn)行設(shè)定速度 曲線控制運(yùn)行速度 蠕動運(yùn)行位置確認(rèn) 層列行走 按恰定速度曲線運(yùn)動 蠕動運(yùn)行位置確認(rèn)

左

到位？

右

出叉方向

到位？ 左 右

出叉左到位 微抬

出叉右到位

出叉方向

出叉左到位 微落

出叉右到位

叉回中 回準(zhǔn)備工位 叉左出 又到位 微落 又回中 取貨結(jié)束

又回中 回準(zhǔn)備工位 存貨結(jié)束

圖2

工作流程圖

圖3

中轉(zhuǎn)定位控制

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王

惠

基于 PLC 的自動化立體倉庫模型控制系統(tǒng)設(shè)計
表1 P LC 的 I/O 分配對照表

X0
X2 X4 X6 X8 輸入 XA XD XF X21 X23 X25 X27 Y0 Y2 Y4 輸出 Y7 Y9 YB YE

脈沖傳感器
出料到位檢測 進(jìn)料臺零限位 X 軸左極限位 平臺前極限位 平臺前后位檢測 出料臺極限位 自動 / 手動 02 倉庫輸入 04倉庫輸入 15倉庫輸入 13倉庫輸入 平臺向前運(yùn)行 進(jìn)料合順時針 步進(jìn)電機(jī)方向 進(jìn)料電機(jī)驅(qū)動 軸向右運(yùn)行 出料臺逆時針 中層倉庫掃描

X1
X3 X5 X7 X9 XB XE X20 X22 X24 X26 Y1 Y3 Y6 Y8 YA YD YF

脈沖傳感器
進(jìn)料臺極限位 進(jìn)料到位檢測 Y 軸下極限位 平臺后極限位 平臺中位檢測 出料臺零限位 01 倉庫輸入 03倉庫輸入 16 倉庫輸入 14倉庫輸入 平臺向后運(yùn)行 步進(jìn)電機(jī)脈沖 進(jìn)料臺逆時針 軸向左運(yùn)行 出料臺順時針 底擺倉庫掃描 上層倉庫掃描

圖4

平臺向后運(yùn)行， 取出物品控制

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長 治 學(xué) 院 學(xué) 報

圖5

平臺運(yùn)行到對應(yīng)倉庫放物控制

圖6

進(jìn)料結(jié)束， 零點(diǎn)返回

進(jìn)料過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庫 2 中轉(zhuǎn)定位過程 ） 3 平臺向后運(yùn)行， ） 取出物品控制程序 4 平臺運(yùn)行到對應(yīng)倉庫放物程序 ） 5 進(jìn)料結(jié)束， ） 清除各倉庫信號， 復(fù)位各控制標(biāo)志， 設(shè)立零 點(diǎn)返回標(biāo)志。
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3

用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控[4] 利用組態(tài)王軟件對立體化倉庫運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控設(shè)計， 實(shí)現(xiàn)

對 PLC 及倉庫運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。在設(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

王 惠

基于 PLC 的自動化立體倉庫模型控制系統(tǒng)設(shè)計 采用組態(tài)王軟件完成了自動化倉庫模型監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計， 實(shí) 現(xiàn)了對自動化倉庫模型的實(shí)時監(jiān)控功能。 參考文獻(xiàn)： ［1］ 喬玉晶， 呂寧.立體倉庫巷道堆垛機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 ］ ［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)編碼器說明書．

與組態(tài)軟件的通訊。將 PLC 中的串口驅(qū)動程序與組態(tài)軟件 的需求響應(yīng)相結(jié)合， 使電腦對 PLC 發(fā)出的信號有響應(yīng)。在組 態(tài)王軟件的用戶窗口中， 制作動畫界面， 在界面上設(shè)置各個 控件的屬性， 使設(shè)置的控件按照真實(shí)的情況動作， 監(jiān)控和測 試 PLC 控制系統(tǒng)對倉庫的運(yùn)行狀態(tài)的控制效果。 4 結(jié)束語 目前， 本自動化立體倉庫模型完成了安裝調(diào)試， 并已投 入使用。通過 PLC 對步進(jìn)電機(jī)的脈沖控制， 實(shí)現(xiàn)了巷道機(jī)的

組態(tài)王 6.5 使用手冊.北京亞控科技發(fā)展有限公司. 調(diào)速與定位，從而實(shí)現(xiàn)了自動化倉庫各庫位的進(jìn)出料控制。 ［4］

PLC-Based Control System Design of Automated Stereoscopic Warehouse Model
WANG Hui
（Shanxi Insititute of Mechanical and Electrical Engineering，Changzhi，Shanxi 046011 ） Abstact：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 warehouse control and dynamic monitoring. Key words： Automatic Steric Warehouses Control System；PLC；Touch- Screen；configuration software

（責(zé)任編輯 李學(xué)斌 ）

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