程麗寧

（泰安市高級(jí)技工學(xué)校 山東 泰安 271000）

自動(dòng)存取倉庫的電氣控制系統(tǒng)

程麗寧

（泰安市高級(jí)技工學(xué)校 山東 泰安 271000）

隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代物流技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了一種新型倉儲(chǔ)方式——自動(dòng)存取倉庫。自動(dòng)存取倉庫作為現(xiàn)代化物流系統(tǒng)的重要組成部分，能按指令自動(dòng)完成貨物的存取作業(yè)，并能對庫存的貨物進(jìn)行自動(dòng)化管理，其自動(dòng)化程度的高低對提高企業(yè)生產(chǎn)效率起著重要的作用。本文以四層料庫搬運(yùn)的工藝流程為例，利用PLC、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)作為元器件構(gòu)建控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)四層料庫搬運(yùn)系統(tǒng)的工作要求。

自動(dòng)存?。籔LC；步進(jìn)電機(jī)

近年來，物流系統(tǒng)的需求不斷增長，醫(yī)藥和煙草等行業(yè)紛紛斥資建立現(xiàn)代化的物流中心，生產(chǎn)物流系統(tǒng)中蘊(yùn)藏的巨大潛力越來越引起人們的注意。自動(dòng)存取倉庫是生產(chǎn)物流的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著物資的接受、分類、計(jì)量、包裝、分揀配送、存盤等多種功能，是實(shí)現(xiàn)高效率物流和大容量儲(chǔ)藏，適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和商品流通的有效手段。

1 自動(dòng)存取倉庫的功能

自動(dòng)存取倉庫作為一種自動(dòng)化設(shè)施，電氣系統(tǒng)應(yīng)完成預(yù)設(shè)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)貨物的準(zhǔn)確搬運(yùn)。本文中的自動(dòng)存取庫控制系統(tǒng)應(yīng)具有如下功能：

1）控制系統(tǒng)能夠根據(jù)輸入的指令，準(zhǔn)確靈活的操作堆垛機(jī)，完成運(yùn)輸任務(wù)；

2）控制系統(tǒng)具有狀態(tài)顯示功能；

3）控制系統(tǒng)能夠保證堆垛機(jī)針對不同生產(chǎn)任務(wù)的要求，能夠準(zhǔn)確完成貨物的運(yùn)輸，保證快速性和準(zhǔn)確性兼顧；

4）設(shè)置各種料庫運(yùn)行保護(hù)功能，能夠防止堆垛機(jī)的越位。

2 自動(dòng)存取倉庫的基本結(jié)構(gòu)

圖1

自動(dòng)存取倉庫利用高層立體貨架儲(chǔ)存成件貨物，并使倉儲(chǔ)管理自動(dòng)化，機(jī)械化。它主要由貨物儲(chǔ)存系統(tǒng)、貨物存取和傳送系統(tǒng)、控制和管理等三大系統(tǒng)組成。以四層倉庫為例，如圖1所示。

3 自動(dòng)存取倉庫的工作過程

如以上結(jié)構(gòu)圖所示，堆垛機(jī)[1]在零點(diǎn)原位，根據(jù)料庫的工作要求，堆垛機(jī)能夠上升下降，前進(jìn)后退，貨叉伸出或收縮。貨物分別放在第一排料架的第四層，第三層，第二層和第一層。堆垛機(jī)要把料架上的貨物和托盤一起送到被搬運(yùn)的工作臺(tái)上，堆垛機(jī)就耐心等待，直到后續(xù)的搬運(yùn)機(jī)器把貨物搬走，堆垛機(jī)就把物件托盤回送到剛才取的那一層料倉。

本課題題中的堆垛機(jī)先取第四層物料，運(yùn)送至被搬運(yùn)工作臺(tái)，物料取走以后，托盤回送至第四層，再取第三層物料，運(yùn)送至被搬運(yùn)工作臺(tái)，物料取走以后，托盤復(fù)位第三層，再取第二層物料，放在被搬運(yùn)工作臺(tái)，物料取走以后，托盤復(fù)位第二層，再取第一層物料，放在被搬運(yùn)工作臺(tái)，物料取走以后，托盤復(fù)位至第一層。此為一個(gè)連續(xù)工作循環(huán)。

4 電氣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

PLC系統(tǒng)是現(xiàn)在倉庫電氣系統(tǒng)中比較流行的，因?yàn)槠溟_發(fā)操作簡單、實(shí)用性強(qiáng)、通過模塊化設(shè)計(jì)有良好的擴(kuò)充資源的能力，近幾年甚至出現(xiàn)了PLC無線控制系統(tǒng)，可以很好的滿足倉庫電氣控制系統(tǒng)的要求。

本文的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選用西門子S7-200系列可編程控制器作為整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件核心，用STEP－7編程軟件將程序編制完畢后可以通過個(gè)人計(jì)算機(jī)將實(shí)現(xiàn)編制完畢的程序傳入PLC中，采用PTO脈沖輸出來對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，通過改變PTO脈沖輸出指令中的脈沖頻率，脈沖寬度和脈沖數(shù)量，最終實(shí)現(xiàn)對堆垛機(jī)的準(zhǔn)確控制。因?yàn)槎讯鈾C(jī)采用的是步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，所以從整個(gè)控制系統(tǒng)上來說是一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)，這大大提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。同時(shí)PLC控制3個(gè)繼電器，通過3個(gè)繼電器線圈得電否，控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)主回路、貨叉直流電機(jī)主回路。圖2為電氣控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡圖。

圖2

本文用到的是兩相步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器來完成的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)，PLC無法直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，所以PLC的輸出信號(hào)要先經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制或者細(xì)分來使運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器一般由環(huán)形分配器、信號(hào)放大與處理、推動(dòng)級(jí)、功率放大器等部分組成，用于功率步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器還要有多種保護(hù)電路。步進(jìn)電機(jī)的工作過程由控制器和計(jì)算機(jī)軟件控制。環(huán)形分配器的功能和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度控制由軟件實(shí)現(xiàn)。就是在計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)中，采用軟件實(shí)現(xiàn)脈沖分配的方式。環(huán)形分配器接受來自步進(jìn)脈沖發(fā)生器的CP脈沖，并按步進(jìn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表要求的狀態(tài)順序產(chǎn)生各相導(dǎo)通或截止的脈沖信號(hào)。并將此信號(hào)送入信號(hào)放大與處理級(jí)。信號(hào)放大與處理器將環(huán)形分配器輸出的信號(hào)加以放大，變成足夠大的信號(hào)送入推動(dòng)級(jí)。推動(dòng)級(jí)的作用是將較小的信號(hào)放大到足以推動(dòng)功率放大器的輸入信號(hào)。有時(shí)，推動(dòng)級(jí)還承擔(dān)電平轉(zhuǎn)換的任務(wù)。功率放大器直接與電機(jī)的各相繞組連接，它接收來自推動(dòng)級(jí)的信號(hào)，控制電機(jī)各相繞組的導(dǎo)通與截止，同時(shí)也對繞組承受的電壓和電流進(jìn)行控制。保護(hù)級(jí)作用是根據(jù)需要設(shè)置的過電流、過熱、過壓、欠壓保護(hù)等電路，以保證功率放大器的安全。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)回路的輸入信號(hào)從PLC傳送到步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器后分為PLS和DIR分別代表脈沖和方向輸入信號(hào)，根據(jù)輸入信號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器輸出脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。本文選用KINCO的2M530驅(qū)動(dòng)器即可滿足倉庫中步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求。

[1]有巷道堆垛起重機(jī)是隨著料庫的出現(xiàn)而發(fā)展起來的專用起重機(jī)，通常簡稱為堆垛機(jī)。堆垛機(jī)是料庫中最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備，主要用途是在高層貨架料庫的巷道內(nèi)沿軌道運(yùn)行，將位于巷道口的貨物存入料倉，或取出貨格內(nèi)的貨物運(yùn)送到巷道口，完成出入庫作業(yè)，立體庫的優(yōu)勢就是通過堆垛機(jī)體現(xiàn)出來的。

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程麗寧，助理講師。

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