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        基于人機(jī)界面控制的立體倉庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        2019-05-13 10:15:56朱重陽
        關(guān)鍵詞:電機(jī)

        朱重陽

        摘要:利用空間的立體性,立體倉庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了貨物的自動(dòng)存儲(chǔ)與分揀。本文設(shè)計(jì)出一個(gè)基于三菱PLC、電機(jī)、MCGS觸摸屏的立體倉庫系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程存、取貨物及監(jiān)控倉庫動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況。

        關(guān)鍵詞:立體倉庫系統(tǒng);三菱PLC;電機(jī);MCGS觸摸屏

        中圖分類號(hào):TP202 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2019)01-0006-02

        1 立體倉庫系統(tǒng)概述

        立體倉庫系統(tǒng)通過合理利用空間的立體性,來完成貨物的自動(dòng)化分類與存儲(chǔ)。它分為存貨與取貨兩個(gè)過程。存、取貨時(shí),按照指令進(jìn)入指定的倉位,完成貨物的存取操作。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)出一個(gè)二維矩陣模型,以四層、三列為例,組成十二個(gè)倉位。由三菱PLC及相關(guān)電機(jī),實(shí)現(xiàn)三維度X、Y、Z方向上的運(yùn)動(dòng)控制。通過觸摸屏進(jìn)行遠(yuǎn)程存、取貨物及監(jiān)控倉庫動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況。

        倉庫的整個(gè)控制系統(tǒng)由倉庫本體、上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)即觸摸屏和下位機(jī)PLC控制系統(tǒng)組成。在倉庫本體上集成了倉位,巷道起重機(jī)(兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)、一個(gè)直流電機(jī),滿足X、Y、Z三個(gè)方向的運(yùn)行)、觸摸屏、電源單元、接口單元等組成。

        倉庫系統(tǒng)的控制方式有兩種,其一為面板手動(dòng)控制模式,在此模式下,既可以完成設(shè)備的調(diào)試、維護(hù)、維修,又可以存取貨物;其二遠(yuǎn)程監(jiān)控模式,通過觸摸屏、PLC等,來完成控制過程的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

        2 立體倉庫結(jié)構(gòu)及控制原理

        系統(tǒng)在電氣結(jié)構(gòu)上,小功率直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn),來實(shí)現(xiàn)取、放貨物;兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)同時(shí)工作,完成水平、垂直方向上的運(yùn)送貨物。利用不同類型的傳感器,來完成輸入信號(hào)的采集工位的保護(hù)等。

        系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上采用滾珠絲杠、滑杠和普通絲杠作為主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)碼垛機(jī)平臺(tái)移動(dòng)到貨架的指定位置時(shí),送貨臺(tái)向前伸出可將貨物取出或送入,當(dāng)取到貨物或貨已送入,則鏟叉向后縮回。整個(gè)系統(tǒng)可滿足三維的位置控制。其工作流程如圖1所示。

        同時(shí),根據(jù)其硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出,系統(tǒng)的PLC的IO接線圖。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了矩陣鍵盤,來采集存取按鍵情況及倉庫狀況。這一鍵盤模式的設(shè)置,節(jié)省了PLC的IO口。矩陣鍵盤輸入采集,通過PLC軟件設(shè)置的時(shí)鐘掃面程序,通過分時(shí)選通行數(shù)A,傳感器采集庫里面的狀態(tài)輸入到PLC,可以到達(dá)較少的點(diǎn)數(shù)(加和),來表征較多的狀態(tài)(乘機(jī))。

        在PLC的硬件連接上,將檢測(cè)行接PLC輸出端子上,通過定時(shí)器設(shè)置接通輸出端子Y,來不斷掃描,分時(shí)選通,倉庫及鍵盤的檢測(cè)系列接PLC的輸入端子,設(shè)定為輸入檢測(cè),接收倉庫傳感器及按鍵信息。

        3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

        本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì),分為兩部分,其一按鈕掃描和倉庫掃描,即將鍵盤的按鍵情況反饋給PLC,將倉庫的有無空位情況實(shí)時(shí)傳遞給PLC,以保證存取操作的有效性;其二就是電機(jī)的運(yùn)行控制,即雙軸步進(jìn)電機(jī)按要求運(yùn)行到指定位置和直流電機(jī)的正反運(yùn)動(dòng)。下面分別進(jìn)行闡述:

        3.1 按鍵掃描和倉庫掃描

        按鍵掃描和倉庫掃描的程序設(shè)計(jì),是要將按鍵的出入庫情況、庫號(hào)選擇情況、倉庫空置情況實(shí)時(shí)的傳遞給PLC。由于硬件矩陣鍵盤的設(shè)計(jì),需要軟件上進(jìn)行循環(huán)掃面,分時(shí)選通的結(jié)構(gòu)。通過輸出端子和控制按鈕時(shí)長(zhǎng),就可以將按鍵情況和倉位情況,轉(zhuǎn)存到輔助繼電器M中,其程序如圖2所示。

        3.2 電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)

        電機(jī)控制的程序設(shè)計(jì),首先要滿足設(shè)備的初始化,即上電之后,電機(jī)控制的三個(gè)方位的運(yùn)行,回到原點(diǎn)位置。在次基礎(chǔ)上,完成進(jìn)行取貨和存貨。

        3.3 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        人機(jī)界面的監(jiān)控系統(tǒng),由MCSG組態(tài)來完成。所有的存取貨物操作,及倉庫的運(yùn)行狀況,均可在此界面完成及動(dòng)態(tài)監(jiān)控;監(jiān)控系統(tǒng)集成了操作系統(tǒng),倉庫監(jiān)控系統(tǒng)、檢測(cè)信號(hào)監(jiān)視等功能。人機(jī)界面的監(jiān)控系統(tǒng)如圖3。

        (1)在此操作系統(tǒng)下,可以進(jìn)行貨物存取庫操作,系統(tǒng)的復(fù)位操作,急停操作及取消等操作,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程化控制;

        (2)在倉庫監(jiān)控系統(tǒng)下,完成所有倉位的動(dòng)態(tài)監(jiān)控,實(shí)時(shí)監(jiān)控貨去哪了;

        (3)檢測(cè)信號(hào)監(jiān)控,是在倉庫數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)上完成的,采集了各種光電、開關(guān)的輸入信號(hào),及電機(jī)等負(fù)載信號(hào),實(shí)時(shí)顯示電機(jī)的升降、鏟叉的平移等,與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際一直。

        3.4 通訊設(shè)計(jì)

        三菱PLC與MCGS組態(tài)的聯(lián)機(jī)運(yùn)行,可同時(shí)分別設(shè)置參數(shù)來完成通訊設(shè)置。組態(tài)通過串口、PLC通過485通訊口,建立硬件連接。在通訊協(xié)議上,組態(tài)要設(shè)置通訊口的波特率、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、奇偶校驗(yàn)、停止位等,建立通訊協(xié)議。三菱PLC既可以設(shè)置程序參數(shù),又可以通過PLC內(nèi)的D8120,來完成設(shè)置。此協(xié)議的設(shè)置必須和組態(tài)的保持一致,就可以實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸。

        4 結(jié)語

        此立體倉庫系統(tǒng)通過系統(tǒng)構(gòu)建、硬件搭建、軟件實(shí)現(xiàn)等工作流程,有效完成了預(yù)設(shè)的構(gòu)想,通過調(diào)試,完全實(shí)現(xiàn)了貨物的自動(dòng)存取及倉庫情況的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。為空間的立體化利用,開創(chuàng)了良好的實(shí)際效果和示范效應(yīng)。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 李金城.三菱FX2NPLC功能指令應(yīng)用詳解[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.

        [2] 李金城.PLC模擬量與通信控制應(yīng)用實(shí)踐[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.

        [3] 徐茜.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2015.

        [4] 楊少光.機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試備賽指導(dǎo)[M].北京:高等教育出版社,2015.

        Abstract:The automatic storage and sorting of goods is realized by the stereoscopic warehouse system. This paper designs a three-dimensional warehouse system based on MITSUBISHI PLC, motor and MCGS touch-screen. It realizes remote storage, retrieval of goods and dynamic operation of monitoring warehouse.

        Key words:stereoscopic warehouse system;MITSUBISHI PLC;motor;MCGS touch-screen

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