摘要：介紹了小型立體倉庫的控制系統(tǒng)， 根據(jù)自動化立體倉庫運行的基本原理和結(jié)構(gòu)，在整個控制系統(tǒng)中以以西門子S7-200PLC作為核心控制元件，采用SIMATIC WinCC V5.0組態(tài)軟件設(shè)計設(shè)計立體倉庫的監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了設(shè)備的運行狀態(tài)、貨架貨位的使用情況、報警等信息的實時監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：立體倉庫；SIMATIC WinCC V5.0；PLC

中圖分類號：TP271.5 文件標識碼：B

自動化立體倉庫是現(xiàn)代物流系統(tǒng)發(fā)展中的關(guān)鍵部分，是一種多層存放貨物的高架倉庫系統(tǒng)，由自動控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、高位貨架、巷道堆垛機、自動入庫、自動出庫、計算機管理控制系統(tǒng)和其他一些輔助設(shè)備組成。它具有減少用地、減小勞力、消除差錯、提高倉儲水平和管理水平、提高管理能力、降低儲運損耗、減少流動資金的積壓、提高物流效率等諸多優(yōu)點。如今中國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，與自動化立體倉庫在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用息息相關(guān)。

1 立體倉庫的結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 自動化立體倉庫的概述

自動化立體倉庫是指在不直接進行人工處理的情況下，自動地完成物品倉儲和取出的系統(tǒng)，它以高層立體貨架為主體，以成套搬運設(shè)備為基礎(chǔ)，是集自動控制技術(shù)、通信技術(shù)及機電技術(shù)于一體的高效率、大容量存儲機構(gòu)。自動化立體倉庫的出現(xiàn)，實現(xiàn)了倉庫功能從單純保管型向綜合流通型的轉(zhuǎn)變。用PLC控制的自動化立體倉庫達到倉儲技術(shù)的全面自動化。

1.2立體倉庫系統(tǒng)的功能

根據(jù)某一物流公司對立體倉庫的具體要求，本文所設(shè)計的立體倉庫具有以下功能。結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

（1）堆垛機（機械手）要有三個自由度，即：前進、后退；上、下；左、右；

（2）堆垛機的運動由步進電機驅(qū)動；

（3）堆垛機前進（或后退）運動和上（或下）運動可同時進行；

（4）堆垛機前進、后退和上、下運動時必須有超限位保護；

（5）每個倉位必須有檢測裝置（微動開關(guān)），當操作有誤時發(fā)出錯誤報警信號；

（6）當按完倉位號后，沒按入或取前，可以按取消鍵進行取消該操作。

（7）整個控制系統(tǒng)必須設(shè)置急停按鈕，避免發(fā)生意外。

設(shè)計的具體控制功能如下：

（1）將選擇開關(guān)置于自動位置，通電狀態(tài)下，各機構(gòu)復(fù)位，即返回零位。立體倉庫坐標以零位開始。

（2）當送貨的時候，選擇要送貨物的倉位號，按動相對應(yīng)的按鈕，控制面板數(shù)碼管顯示倉位號。按送貨按鈕后，貨物自動送入所對應(yīng)倉庫號的倉庫位里。如果被指定的倉位號里有貨物，則送貨命令不執(zhí)行。送完貨物后，小車回到原來的位置。

（3）當取貨的時候，選擇要取貨物的倉位號后，按動取貨按鈕后，在控制面板的數(shù)碼管里顯示出來，堆垛機可以自動將貨物取出。如果小車里有貨物，則取貨命令不被執(zhí)行。

（4）取貨和送貨指令完成后，機構(gòu)自動返回原來位置。

（5）整個電氣控制系統(tǒng)必須設(shè)置急停按鈕，避免發(fā)生意外。

2 系統(tǒng)控制方案

2.1 PLC的選型

（1）輸入電源電壓：本設(shè)計采用24V直流電。

（2）輸入輸出點數(shù)：估算本設(shè)計中需要輸入端口40個，輸出端口21個。

（3）輸出觸點類型：本設(shè)計因為有步進電機的控制所以選擇晶體管輸出類型。本課題設(shè)計的立體倉庫控制系統(tǒng)有輸入信號40個，輸出信號21個。所選I/O點不得低于61點，結(jié)合實際情況，考慮到經(jīng)濟實惠所選本系統(tǒng)所采用的PLC是西門子S7-200 CPU226 DC24V，外加一個數(shù)字量擴展模塊EM223。

2.2傳感器的選擇

在該立體倉庫中采用歐姆龍EE-SPY402凹槽型、反射型接插件式傳感器作貨物檢測，采用變調(diào)光式；電源電壓為DC5-24V的大量程電壓輸出型；帶有易調(diào)整的光軸標識；帶有便于調(diào)整，動作確認的入光顯示燈。

2.3系統(tǒng)流程圖

根據(jù)系統(tǒng)工作過程的分析得出，示意圖1所示

3畫面設(shè)計

本監(jiān)控系統(tǒng)畫面包含：主畫面、倉庫平面圖畫面、每排貨架貨位使用情況畫面、貨物出入庫實時曲線、貨物出入庫報表及故障報警信息畫面，各個畫面之間可以自由切換。主畫面采用分級式用戶管理，如以監(jiān)控員身份登錄監(jiān)控系統(tǒng)，只能使用畫面的切換功能而無法對下位機發(fā)出控制指令，提高系統(tǒng)的安全性避免監(jiān)控人員的誤操作。

倉庫的平面圖畫面，畫面上方顯示三臺堆垛機的工作狀態(tài)，白、黃、綠分別代表堆垛機在入出庫臺就位等待、堆垛機執(zhí)行出庫任務(wù)、堆垛機執(zhí)行入庫任務(wù)。同時當堆垛機發(fā)生任意故障停機時對應(yīng)的報警燈變成紅色，并閃爍提醒現(xiàn)場監(jiān)控人員。在故障報警信息畫面中可以查看故障報警的具體信息，如報警時間、故障點等畫面下方提供各種功能按鈕，包括堆垛機的控制方式、各個堆垛機的復(fù)位及個畫面之間的切換。

貨位使用情況的畫面，畫面上方顯示每排貨架貨位的使用狀況，白、黃、綠分別代表貨位空位無貨物、貨位貨物正在執(zhí)行出庫操作、貨位己有貨物。畫面下方報警區(qū)顯示跟本貨架有關(guān)的堆垛機超出限位、貨位有貨和升降機斷繩報警，方便快速找到故障原因并進行及時的排除。出入庫管理區(qū)，當進行貨物出入庫操作時，需輸入貨物的目標位置（排列層）、貨物名稱及其數(shù)量，點擊相應(yīng)的入庫按鈕（入庫按鈕），會彈出提示是否入庫（是否出庫），避免人為因數(shù)的誤操作，點擊“是”堆垛機開始出（入）庫動作。

4結(jié)束語

采用SIMATIC WinCC V5.0組態(tài)軟件和PLC開發(fā)的模擬立體倉庫，實現(xiàn)了遠程實時監(jiān)控和管理，結(jié)構(gòu)簡單，實時性好，可靠性高，運行穩(wěn)定，系統(tǒng)人機界面友好，具有一定的靈活性。利用組態(tài)王設(shè)計的運行軟件，可以逼真地觀察系統(tǒng)的工作過程，發(fā)現(xiàn)控制程序的錯誤和缺陷，然后不斷對程序進行修改和測試，直到完全正確，可大大提高工作效率，節(jié)省了成本，降低了風險，特別對大型PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計仿真非常具有參考價值。

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作者簡介：孫莉（1982-），女，安徽省淮北人，副教授，碩士，研究方向：工業(yè)綜合自動化