傅婉麗

摘 要

本文應用PLC技術設計了一個智能立體倉庫系統(tǒng)，運用組態(tài)王6.55軟件對立體倉庫建立了一個實時監(jiān)控的系統(tǒng)。工作人員只需要通過監(jiān)控系統(tǒng)，就可以得知立體倉庫的運行狀態(tài)，便于觀察和隨時解決存取過程中所出現(xiàn)的問題。立體倉庫具有節(jié)約用地、減輕勞動強度、提高倉庫自動化管理水平、方便管理、提升操作人員的素質、提高物流效率等一系列的優(yōu)點。

【關鍵詞】PLC控制 立體倉庫 組態(tài)王

1 立體倉庫介紹

自動化智能立體倉庫又可以稱作自動存儲倉庫，它通常是指兩層以上高的貨架，通過運用自動化設備進行統(tǒng)一的操作，將貨物進行進出倉庫處理，不需要進行人工搬運即可完成，這樣的倉庫不僅僅具有原先傳統(tǒng)倉庫的功能，同時還有分類、理貨等新的功能，提高空間使用率，也可以方便取貨，提高工作的效率。

2 立體倉庫設計方案

2.1 立體倉庫實現(xiàn)的功能

本文設計的立體倉庫具有12個倉位，能夠自動管理貨物進出并用組態(tài)網(wǎng)監(jiān)控實現(xiàn)，同時它還具有以下的一些功能：

（1）將貨物送到指定的位置；

（2）取某個倉位的貨物；

（3）將起始貨物送到任意倉位；

（4）倉位沒有放置貨物時候可以提醒倉位為無存放貨物狀態(tài)；

（5）將一個倉位的貨物由一個位置移到另一個倉位。

2.2 立體倉庫的組成部分

本文所設計的立體倉庫主要由五個模塊組成，他們分別負責體力倉庫的控制、輸送、監(jiān)控功能。這六個模塊分別是人機接口操作界面、控制模塊、驅動模塊、電機模塊、機械模塊和倉位模塊組成。各個模塊功能間的相互配合可以用如下的流程來體現(xiàn)出來：

人機接口操作界面——控制模塊——驅動模塊——電機模塊——機械模塊——倉位模塊。

工廠管理人員可以通過人機接口操作界面對立體倉庫輸入命令對立體倉庫進行控制。例如工作人員需要將將貨物送到立體倉庫中指定的位置中去，這是由工作人員通過人機操作界面，將信號傳送給控制模塊，由控制模塊決定執(zhí)行（若倉位中還沒有存放有貨物，即該倉位為空的狀態(tài)下）或者不進行操作（若該倉位中有存放貨物，即該倉位不是空的狀態(tài)下）。因此，控制模塊的執(zhí)行與否，會首先受到倉位模塊信息反饋的影響，若倉位模塊反饋的信息為該倉位是空的時候，那么控制模塊在接收到人機操作界面的的指令后，會進行相應的操作，會調用相對應的執(zhí)行命令的相應程序并且進行執(zhí)行，通過它來對驅動模塊進行控制，驅動模塊又接著去驅動電機制動模塊，通過電機制動裝置去帶動機械部件模塊，機械部件的移動，即可將貨物成功送入到指定的倉位當中去。相反，也可以將指定倉位中的貨物取出來，這樣就實現(xiàn)了操作人員對貨物的存放或者獲取貨物的目的了。基于以上的各個模塊之間的相互作用，組成了本文將要研究的自動化立體倉庫的系統(tǒng)組成。

3 立體倉庫系統(tǒng)的硬件與軟件設計

3.1 立體倉庫結構設計

3.1.1 倉庫倉位

倉庫的編號如圖所示，其中倉庫一共由12個倉位組成，其中0位為起始位置。如圖1所示。

3.1.2 PLC控制器

PLC控制器我們采用的是西門子生產(chǎn)的S7-200系列的可編程序控制器。

3.1.3 控制臺

我們的控制臺由主要在電腦上進行操作，兩個數(shù)字對應著一個倉位，并且有燈亮來顯示倉位是否有存放有貨物。我們一共連接了12個開關。

3.1.4 電源模塊

電源模塊的性能參數(shù)如下：

輸入交流電壓：110V-220V/50Hz，60Hz；

輸出直流 電壓：24V/6.5A；

最大功率：156W。

3.1.5 傳送桿

傳送桿由水平桿和垂直桿兩大部分組成。主要由步進電機驅動螺母帶動桿子轉動，進行水平定位。同時我們設計在垂直桿上裝有帶缺口的金屬片，設計用光電傳感器來控制取送貨物的正確定位。

3.2 設計取貨和存貨流程

系統(tǒng)在上電后自動進入初始狀態(tài)，X，Y，Z軸分別置零位，如果在控制臺上輸入倉位位號，接著判斷獲取的鍵盤信息是取貨還是送貨，如果是取貨則進入取貨程序，如果是送貨則進入送貨程序。當取貨或送貨程序執(zhí)行完畢后，會自動返回X，Y，Z軸零位。

取貨流程：

在系統(tǒng)進入取貨程序后，系統(tǒng)會首先對傳送平臺有沒有縮回來進行判斷，通常在貨物的出入庫的操作中，傳送平臺是需要進行伸縮的，如果在傳說過程中還沒有縮回，要先控制Z軸讓其縮回來，然后開始進行出入庫的操作。具體的流程是，控制平臺移到貨物所在的倉位，然后往前伸至貨物的底部（Z軸方向），然后再向上提取貨物（Y軸方向），然后往后縮回平臺（Z軸方向），接著就把貨物送至起始的平臺，到達控制平臺后往錢伸至倉位中，然后向下放下貨物（Y軸移動），這樣就完成了一個取貨的工作流程。

存貨流程：

當系統(tǒng)進入存貨程序后，系統(tǒng)會首先對傳送平臺有沒有縮回來進行判斷，若已經(jīng)縮回則表示已經(jīng)準備就緒。這時控制平臺首先向前伸進去貨物的底部（Z軸方向），然后向上將貨物提起（Y軸方向），向后縮進（Z軸方向），將貨物送至指定的倉位中去，然后控制平臺向前伸（Z軸方向），然后控制平臺向下放下貨物（Y軸方向），最后向后縮回平臺（Z軸方向），送貨程序結束。

4 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設計

通過運用組態(tài)王軟件對自動化立體倉庫進行監(jiān)控的設計，必須經(jīng)過如下七個步驟：定義設備、建立工程、設計圖形界面、構造數(shù)據(jù)庫變量、建立動畫連接、運行和調試。

當監(jiān)控軟件運行時，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)情況要以動畫的形式反映在屏幕上，同時操作者在計算機前發(fā)送的指令也要迅速傳達到生產(chǎn)現(xiàn)場，這些環(huán)節(jié)都是以實時數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)交換的中介環(huán)節(jié)，因此數(shù)據(jù)庫將上位機和下位機有效的聯(lián)系起來，構成兩者連接的橋梁。

當組態(tài)和PLC聯(lián)機成功時，畫面進入模擬狀態(tài)。按下啟動按鈕，再輸入貨物想達到的倉位位置（空位），比如23（第二行第三列）實行存放，貨物在托盤的上托盤板面右移到達第三列，托盤上移到第二行，托盤前移再后移。停放后再下移再左移回到原點。

5 總結

經(jīng)過對立體倉庫模型系統(tǒng)的各項運行功能測試證明，本文所設計的自動化立體倉庫程序模型能達到預期的效果，通過PLC控制自動化立體倉庫并通過組態(tài)王進行監(jiān)控的程序切實可行。同時現(xiàn)在自動化智能立體倉庫正朝著專業(yè)化，小型化方向發(fā)展，我們在今后的設計中必須通過增強系統(tǒng)控制的柔性，提高系統(tǒng)的運行反應速度，這樣才能更好的適應現(xiàn)場工作的要求。

參考文獻

[1]陳建明.電氣控制與PLC應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

[2]周天沛.基于PLC的自動化立體倉庫控制系統(tǒng)[J].起重運輸機械，2009（02）.

[3]徐正林，劉昌祺.自動化立體倉庫使用設計手冊[M].北京：中國財富出版社，2009.

[4]張明波.可編程控制器應用教程[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

[5]王鳳杰，付麗娟.組態(tài)控制技術[M].社東南大學出版社，2013.

作者單位

廣東技術師范學院天河學院 廣東省廣州市510540