王 惠

（山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子電氣工程系，山西 長(zhǎng)治 046011）

基于PLC的巷道式堆垛機(jī)控制設(shè)計(jì)

王 惠

（山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子電氣工程系，山西 長(zhǎng)治 046011）

文章首先分析了巷道式堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作過(guò)程，然后分析了控制器的選件類(lèi)型，最后描述了其編程思想。研究表明：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)可實(shí)現(xiàn)其精確定位。

巷道式堆垛機(jī)，PLC

0 引言

堆垛機(jī)的主要用于高層貨架巷道內(nèi)的平行軌道上來(lái)回穿梭運(yùn)行，將位于巷道口入庫(kù)臺(tái)的貨物存入貨格，或取貨格內(nèi)的貨物運(yùn)送至巷道口出庫(kù)臺(tái)。堆垛機(jī)主要由升降機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)、機(jī)架、電控等部分構(gòu)成，為了保證運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，堆垛機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，同步帶和同步帶輪傳動(dòng)[1]。

1 結(jié)構(gòu)及動(dòng)作過(guò)程

巷道式堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括以下幾部分：①絲杠驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)；②傳送齒型帶；③導(dǎo)桿；④儲(chǔ)取貨物機(jī)構(gòu)；⑤直流電機(jī)；⑥光電編碼器。

圖1 巷道式堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)圖

1.1 運(yùn)動(dòng)控制方式：

（1）由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠組件使堆垛機(jī)完成X、Y軸移動(dòng)（有x、y軸限位開(kāi)關(guān)）；

（2）直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制Z軸方向運(yùn)動(dòng)；（3）光電編碼器用于實(shí)現(xiàn)巷道機(jī)的定位。

1.2 工作過(guò)程：

1.2.1 執(zhí)行“取”指令

選擇倉(cāng)位號(hào)，如所選倉(cāng)位有物品，X軸、Y軸步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行到該庫(kù)位，Z軸直流電機(jī)正轉(zhuǎn)將伸桿伸入庫(kù)內(nèi)，Y軸步進(jìn)電機(jī)上升將物體抬起，Z軸電機(jī)反轉(zhuǎn)將物體帶出，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行到出庫(kù)位，Z軸電機(jī)正轉(zhuǎn)送物體入庫(kù)，Y軸電機(jī)下降使物體入庫(kù)，Z軸電機(jī)反轉(zhuǎn)出庫(kù)，步進(jìn)電機(jī)復(fù)位，運(yùn)行到入庫(kù)位。

1.2.1 執(zhí)行“送”指令

選擇倉(cāng)位號(hào)，如所選庫(kù)位有物品，Z軸電機(jī)正轉(zhuǎn)伸入進(jìn)料臺(tái)，Y軸電機(jī)上升將物體抬起，Z軸電機(jī)反轉(zhuǎn)伸出庫(kù)外，X軸、Y軸步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行至所選倉(cāng)位，Z軸正轉(zhuǎn)送入物體，Y軸電機(jī)下降將物體入庫(kù)，Z軸電機(jī)反轉(zhuǎn)出庫(kù)。步進(jìn)電機(jī)復(fù)位運(yùn)行至入庫(kù)位。

2 控制器件選型

為達(dá)到精確控制的目的，根據(jù)市場(chǎng)情況，對(duì)各種關(guān)鍵器件選型如下。

2.1 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器

控制巷式起重機(jī)升降步進(jìn)電機(jī)選用的是北京四通電機(jī)技術(shù)有限公司的42BYG250C型兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，步距角為 0.9°/1.8°，電流 1.5A[2]。

2.2 直流電機(jī)

Z軸儲(chǔ)取貨物伸縮機(jī)構(gòu)由直流無(wú)刷電機(jī)帶動(dòng)，系統(tǒng)選用的是北京和時(shí)利公司生產(chǎn)的57BL1010H1無(wú)刷直流電機(jī)，其調(diào)速范圍寬、低速力矩大、運(yùn)行平穩(wěn)、低噪音、效率高。無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器使用北京和時(shí)利公司生產(chǎn)的BL-0408驅(qū)動(dòng)器，其采用24～48 V直流供電，有起停及轉(zhuǎn)向控制、過(guò)流、過(guò)壓及堵轉(zhuǎn)保護(hù)，且有故障報(bào)警輸出、外部模擬量調(diào)速、制動(dòng)快速停機(jī)等特點(diǎn)。

2.3 旋轉(zhuǎn)編碼器

采用OMRON公司生產(chǎn)的E6A2增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，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)的精確定位[3]。

2.4 PLC的選型

根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，根據(jù)對(duì)PLC容量、輸入輸出模塊，以及輸入端和輸出端現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況等方面的考慮，采用松下電工FPΣ-C32T的PLC機(jī)。它采用通信模塊插件充實(shí)通信功能，具有高速、豐富的實(shí)數(shù)運(yùn)算功能，可以實(shí)現(xiàn)最大100 kHz的梯形加減速控制，具有真正的中規(guī)模的PLC的功能，是小型PLC中的領(lǐng)跑者。

3 軟件編程

3.1 軟件流程圖

PLC程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是流程圖。只有設(shè)計(jì)出流程圖，才可能順利而便捷地編寫(xiě)出梯形圖并寫(xiě)出語(yǔ)句表，最終完成程序的設(shè)計(jì)。所以寫(xiě)出流程圖非常關(guān)鍵也是程序設(shè)計(jì)首先要做的任務(wù)。依據(jù)控制要求，繪制流程圖如圖2所示。

3.2 程序部分

由于文章篇幅有限，這里只列出了開(kāi)始兩段程序。

（1）系統(tǒng)初始化或由手動(dòng)控制轉(zhuǎn)換為自動(dòng)控制時(shí)，初始化脈沖輸出控制指令。

圖2 軟件流程圖

其中初始運(yùn)行頻率為500 HZ，最高運(yùn)行頻率為 5000 HZ，加 /減速時(shí)間為 800 ms，DT9052設(shè)置為允許脈沖輸出，允許計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，不執(zhí)行軟件復(fù)位。

（2）巷道機(jī)零位調(diào)整

由手動(dòng)狀態(tài)切換到自動(dòng)狀態(tài)，或在上電初始，首先準(zhǔn)備調(diào)整巷道機(jī)零點(diǎn)位置（X軸左極限位，Y軸下極限位，平臺(tái)中位），設(shè)立返回零點(diǎn)標(biāo)志R500。

4 結(jié)束語(yǔ)

本堆垛機(jī)各個(gè)動(dòng)作和狀態(tài)都由PLC控制，可通過(guò)接口元器件與計(jì)算機(jī)組成PLC工業(yè)局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信與網(wǎng)絡(luò)控制，使其能方便地嵌入到各工業(yè)生產(chǎn)流水線中。

［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）：20.

［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）：15.

［3］歐姆龍E6A2旋轉(zhuǎn)編碼器說(shuō)明書(shū).

PLC-Based Control Design of Tunnel Stacker

WANG Hui
（Shanxi Insititute ofMechanical and Electrical Engineering ，Changzhi Shanxi 046011）

Detailed analysis of this paper stacker type of roadway hardware systems and software design thought,with PLC control，photoelectric detection，stepper drives，and other advanced technology to achieve their precise location.

Tunnel Stacker；PLC

TP2

A

1673-2014（2011）02-0068-03

2010—12—25

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。

（責(zé)任編輯 李學(xué)斌）