張 帥侯秀秀

（1．山東科技大學(xué)，山東 青島 266590； 2．濟(jì)南市長(zhǎng)清計(jì)算機(jī)應(yīng)用公司，山東 濟(jì)南 250306）

西門子PLC在自動(dòng)立庫(kù)系統(tǒng)堆垛機(jī)上的應(yīng)用

張 帥1侯秀秀2

（1．山東科技大學(xué)，山東 青島 266590； 2．濟(jì)南市長(zhǎng)清計(jì)算機(jī)應(yīng)用公司，山東 濟(jì)南 250306）

西門子PLC作為近年來(lái)各倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)較常使用的一種可編程的控制器，其是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專門應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境,具有方便易行、穩(wěn)定性好、環(huán)境要求低等優(yōu)勢(shì)。本文即在論述自動(dòng)立庫(kù)堆垛機(jī)系統(tǒng)的組成、功能及其控制方式的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)就可編程控制器PLC在自動(dòng)立庫(kù)系統(tǒng)堆垛機(jī)上的應(yīng)用展開探討，以期為相關(guān)設(shè)計(jì)研究提供參考。關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)立庫(kù)系統(tǒng)；堆垛機(jī)

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是物料搬運(yùn)、倉(cāng)儲(chǔ)管理中的一種綜合性、由高位托盤貨架構(gòu)成并配以堆垛機(jī)或其他傳輸系統(tǒng)的物流系統(tǒng)，其穩(wěn)定性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、可通過(guò)其上位機(jī)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的統(tǒng)一管理與調(diào)度。堆垛機(jī)作為自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備，其控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定可靠等對(duì)于自體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)具有重要影響。因此，體積小、可讀性好、抗干擾強(qiáng)且可靠性高的可編程控制器PLC的引入與應(yīng)用十分必要，且具有良好的發(fā)展前景。

一、PLC控制器

PLC作為近年來(lái)各倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)較常使用的一種可編程控制器，其主要依靠數(shù)字運(yùn)算操作，一般PLC常會(huì)采用一種編程存貯器，在執(zhí)行各種面向用戶的指令的同時(shí)，還可通過(guò)程序的輸入與輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程的控制。編程存貯器中面向用戶的指令涉及順序安排、定時(shí)、計(jì)數(shù)、計(jì)算以及內(nèi)部存貯等多方面的內(nèi)容。這些都要求PLC控制器具備較好的穩(wěn)定性和可靠性、方便易行、操作環(huán)境寬松無(wú)壓力等。

二、自動(dòng)立庫(kù)堆垛機(jī)控制系統(tǒng)

自動(dòng)立庫(kù)系統(tǒng)堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中的關(guān)鍵設(shè)備，主要負(fù)責(zé)貨物與相關(guān)材料的運(yùn)送與輸出等，運(yùn)送過(guò)程即是指利用控制系統(tǒng)的巷道口，從其中取走貨物后按照指令或操作要求將其送到實(shí)現(xiàn)安排的貨物存儲(chǔ)口；輸出過(guò)程則主要是指從制定規(guī)定的貨物存儲(chǔ)口取出貨物，并送達(dá)巷道的出貨口。根據(jù)其功能設(shè)置，自動(dòng)立庫(kù)系統(tǒng)堆垛機(jī)主要包含巷道、載貨臺(tái)、升降設(shè)置、運(yùn)送設(shè)置、取貨設(shè)置、起升安全保護(hù)設(shè)置等。PLC控制器作為高新技術(shù)產(chǎn)品，其自動(dòng)化程度高、功能強(qiáng)、可靠性高的同時(shí)簡(jiǎn)單易行，可較好的滿足堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的多樣要求。

目前，我國(guó)自動(dòng)立庫(kù)系統(tǒng)堆垛機(jī)通常都裝設(shè)三臺(tái)電磁制動(dòng)機(jī)，即走行電機(jī)、升降電機(jī)和貨叉電機(jī)，以分別驅(qū)使堆垛機(jī)按照X（走行方向）、Y（升降方向）、Z（左右方向）三個(gè)不同的方向完成動(dòng)作，同時(shí)，堆垛機(jī)因設(shè)置的不同而會(huì)呈現(xiàn)出不同的控制方式，主要有以下四種。

（1）聯(lián)機(jī)自動(dòng)控制方式。聯(lián)機(jī)自動(dòng)控制方式常常用于倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的正常運(yùn)作時(shí)，這時(shí),堆垛機(jī)對(duì)控制計(jì)算機(jī)操作指令的接收主要通過(guò)光調(diào)制解調(diào)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，不斷的向控制計(jì)算機(jī)反饋其運(yùn)轉(zhuǎn)與操作情況等，以使倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)順利達(dá)到對(duì)每一個(gè)堆垛機(jī)的操控管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)輸入與輸出。

（2）自動(dòng)控制方式。自動(dòng)控制方式較多的應(yīng)用于堆垛機(jī)單機(jī)運(yùn)作時(shí)，單機(jī)堆垛機(jī)可通過(guò)相關(guān)指令自動(dòng)完成本巷道內(nèi)每個(gè)貨位的輸入與輸出。

（3）半自動(dòng)控制方式。半自動(dòng)控制方式是基于自動(dòng)控制方式而發(fā)生發(fā)展的一種調(diào)節(jié)方式，是對(duì)其運(yùn)行過(guò)程的一種分解。半自動(dòng)控制方式可靈活的完成較多指令，如巷道內(nèi)的自動(dòng)移動(dòng)、取放貨物等。

（4）手動(dòng)控制方式。一般情況下，手動(dòng)控制方式主要應(yīng)用于堆垛機(jī)的安裝、試行、調(diào)試與修復(fù)等過(guò)程。手動(dòng)控制方式可對(duì)堆垛機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行單獨(dú)操作，如行走、升降等過(guò)程，是對(duì)其他三種方式的重要補(bǔ)充。

三、自動(dòng)立庫(kù)堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）PLC配置

PLC作為堆垛機(jī)控制系統(tǒng)最為重要的部件之一,其運(yùn)作過(guò)程主要包含以下步驟：首先，應(yīng)對(duì)PLC進(jìn)行相關(guān)的信息錄入，主要包含堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)、光電開關(guān)、行程限位和定位系統(tǒng)等；其次，PLC會(huì)立即對(duì)其輸入的信息進(jìn)行識(shí)別與運(yùn)算；最后，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，PLC會(huì)發(fā)出與結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，以此驅(qū)動(dòng)變頻器的同時(shí)達(dá)到對(duì)堆垛機(jī)的操作控制。

目前，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中西門子S 7-300 系列PLC應(yīng)用較多，其雖屬于中小型設(shè)置，但結(jié)構(gòu)靈活緊湊、自動(dòng)化程度高、功能強(qiáng)、可靠性高、性價(jià)比良好，故此，本研究采用該系列產(chǎn)品。結(jié)合CPU與TP177 B彩色觸摸屏及至少兩個(gè)通訊端口的上位機(jī)設(shè)置要求，本研究應(yīng)采用帶集成緊湊型的16DI/16DO模塊。同時(shí)，對(duì)于數(shù)字輸入與輸出模塊的選擇，為了擴(kuò)展開關(guān)接口，筆者認(rèn)為應(yīng)分別選擇S M 321與SM322兩種數(shù)字量輸入與輸出模塊。對(duì)于電機(jī)的變頻控制，可選擇MM 440變頻設(shè)置，并配以SM335模擬量輸出模塊，以達(dá)到良好的效果。S7-300系列PLC要想順利投入使用，編程是必須的步驟，該系列的軟硬件程序編寫均可采用STEP7，其中，觸摸屏控制程序的編寫可通過(guò)WinCCflexibleHMI實(shí)現(xiàn)，而上位機(jī)編程則需采用MCGS軟件才能完成。

（2）控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

結(jié)合堆垛機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)與操作要求，筆者認(rèn)為，控制系統(tǒng)的軟件應(yīng)使用模塊化方式以對(duì)其進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。主程序應(yīng)可控制并完成系統(tǒng)的基本操作，如過(guò)載、限位、互鎖等；而鳴警、走行移動(dòng)、升降、取卸貨、聯(lián)機(jī)、通信等系統(tǒng)功能因其功能復(fù)雜而應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的子程序，以促進(jìn)其自動(dòng)化程度。

堆垛機(jī)執(zhí)行自動(dòng)入庫(kù)作業(yè)的初始條件是堆垛機(jī)位于入庫(kù)口所有的列、排、層，升降臺(tái)位于下位置，堆垛機(jī)貨叉上沒(méi)有貨物，入庫(kù)臺(tái)車上放有貨物，觸摸屏顯示自動(dòng)操作，準(zhǔn)備入庫(kù)貨位的列、排、層數(shù)據(jù)已全部輸入，根據(jù)下觸摸屏上入庫(kù)。以此同時(shí)，堆垛機(jī)向入庫(kù)口伸叉，然后貨叉向上托起，拉著至貨物升降臺(tái)到達(dá)上位置后堆垛機(jī)收叉，接著帶著貨物的貨叉回到貨叉居中位置后靜止；放有貨物的升降臺(tái)開始向目的貨位挪移，抵達(dá)后檢查其是否存有貨物，若無(wú)，貨堆垛機(jī)向入庫(kù)貨位伸叉，安置到位后貨叉下降把貨物放到貨位上，等到貨叉下落到下位置時(shí)空貨叉返回貨叉居中位置之后貨叉不動(dòng)；卸下貨物的空堆垛機(jī)移動(dòng)到入庫(kù)口位置等待。

結(jié)語(yǔ)

由于工廠自動(dòng)化程度越來(lái)越高，堆垛機(jī)會(huì)得到愈發(fā)廣泛的應(yīng)用，使用變頻器調(diào)速配合光電開關(guān)絕對(duì)認(rèn)址的PLC控制系統(tǒng)得到穩(wěn)定的運(yùn)行，值得信賴，精確定位，維護(hù)簡(jiǎn)單方便，在硬件開發(fā)上的模塊化程度比較高端，軟件開發(fā)上則比較靈活，對(duì)于自動(dòng)立庫(kù)系統(tǒng)堆垛機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展完善具有重要意義。

[1]廖常初．S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006．

[2]王曉暉．自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]．制造業(yè)自動(dòng)化,2002,24（09）．

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