蔡婷婷，蔡 雪

（江蘇省聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院 鎮(zhèn)江分院,江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

0 引 言

互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，給人們的生活帶來了很多便捷，網(wǎng)購(gòu)物品的需求量也在不斷加大，從而對(duì)企業(yè)或倉(cāng)庫(kù)中貨物的提取、搬運(yùn)和運(yùn)輸工作提出了更大的挑戰(zhàn)[1]。本設(shè)計(jì)通過三菱PLC 來實(shí)現(xiàn)智能物流過程的控制，從而達(dá)到準(zhǔn)確、快速和安全的物流過程，大大提高了工作效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 智能物流控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 智能物流控制系統(tǒng)的組成

智能物流控制系統(tǒng)由一個(gè)3×3 貨架、二位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏟斗、變頻器驅(qū)動(dòng)的傳送帶、稱重傳感器等組成[2]。

二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)X 軸運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)M3 拖動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)主軸用聯(lián)軸器與絲桿連接；二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)Y 軸由伺服電機(jī)M4 拖動(dòng)，伺服電機(jī)主軸與絲桿連接（步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)速度根據(jù)實(shí)際控制要求給定）；鏟斗伸縮電機(jī)M1 為雙速電機(jī)，傳送帶電機(jī)M2由變頻器驅(qū)動(dòng)，其示意圖如圖1 所示。

圖1 智能物流控制系統(tǒng)示意

1.2 智能物流控制系統(tǒng)的流程

當(dāng)操作人員需要取出存儲(chǔ)在3×3 貨架上任意一個(gè)區(qū)域的貨物時(shí)，二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鏟斗運(yùn)動(dòng)，到達(dá)指定位置，電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏟斗伸出將貨物取到后回縮。鏟斗取到貨物后二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)即帶動(dòng)鏟斗將貨物送達(dá)稱重區(qū)，稱重后再由傳送帶電機(jī)送至指定地點(diǎn)[3]。

2 智能物流控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 智能物流控制系統(tǒng)具體工作過程

工作前，先檢查二維運(yùn)動(dòng)部件是否在原點(diǎn)位置，如果X 軸方向不在原位，則“原位指示”不亮，系統(tǒng)不能啟動(dòng)運(yùn)行，直至按下“復(fù)位”按鈕后，步進(jìn)電機(jī)以1 r/s 的速度驅(qū)動(dòng)二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)正轉(zhuǎn)回原?；氐皆c(diǎn)后（原點(diǎn)位置在稱重區(qū)位置，即SQ1 被壓下）電機(jī)停止，“原位指示”燈亮，系統(tǒng)可以啟動(dòng)。

點(diǎn)擊3×3 貨架任一位置，此處燈變綠，表示需取該位置貨物。

（1）二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)先運(yùn)行X 軸到達(dá)相應(yīng)位置，步進(jìn)電機(jī)先以1 r/s 的速度反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，達(dá)到選擇位置后步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)。

（2）步進(jìn)電機(jī)停止后，伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)Y 軸到達(dá)選擇的貨架位置。

（3） 二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)X 軸、Y 軸都到達(dá)相應(yīng)位置后，M1 電機(jī)低速正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)鏟斗伸出，當(dāng)鏟斗伸到最前面時(shí)（SA1 轉(zhuǎn)向左側(cè)）電機(jī)停轉(zhuǎn)，等待2 s 后M1 電機(jī)高速反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)鏟斗后縮；當(dāng)鏟斗縮到最后面時(shí)（SA2 轉(zhuǎn)向左側(cè)）電機(jī)停止完成取貨。

（4）完成取貨后二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)按照先Y 軸后X軸的順序回到原點(diǎn)（稱重區(qū)），回到稱重區(qū)后停止5 s開始稱重。

（5）用控制柜內(nèi)部0～10 V 電壓源來模擬稱重傳感器，設(shè)稱重傳感器的檢查單位是0～200 kg，稱重完成后顯示當(dāng)前貨物質(zhì)量。

（6）稱重完成后，M2 電機(jī)以30 Hz 頻率驅(qū)動(dòng)傳送帶帶動(dòng)貨物向右端傳送，運(yùn)行5 s 后電機(jī)停止完成本次貨物傳送工作、此時(shí)相應(yīng)選中位置的燈由綠色變?yōu)樵?/p>

（7）取貨工作可反復(fù)進(jìn)行。

（8）在取貨過程中，HL1 以1 Hz 頻率閃亮，取貨結(jié)束后滅。

2.2 PLC 的選用以及具體的地址分配

本系統(tǒng)采用三菱系列FX3U-48M 型PLC 作為主控元件，貨物的質(zhì)量變化是一個(gè)模擬量，因此，選用模擬量模塊fX3U-4AD 對(duì)其進(jìn)行輸入輸出控制[4]。fX3U-4AD 連接在FX3U 可編程控制器上，通過特殊功能模塊，可以獲取4 通道的電壓/ 電流數(shù)據(jù)的模擬量,也可以把各通道指定的電壓輸入、電流輸入、A/D 轉(zhuǎn)換值保存在4AD 的緩沖存儲(chǔ)區(qū)(BFM)中,通過數(shù)字濾波器的設(shè)定，可以讀取穩(wěn)定的A/D 轉(zhuǎn)換值。各通道中，最多可以存儲(chǔ)1 700 次A/D 轉(zhuǎn)換值的歷史記錄。根據(jù)設(shè)計(jì)的控制要求，分配PLC 的輸入、輸出地址，如表1 所示。

表1 I/O 地址分配表

2.3 PLC 的部分程序設(shè)計(jì)

（1）要完成智能物流的功能運(yùn)行，PLC 控制首先要保證運(yùn)動(dòng)部件在原點(diǎn)位。設(shè)計(jì)程序如圖2 所示。

圖2 初始原狀態(tài)檢測(cè)復(fù)位梯形圖

進(jìn)行檢測(cè)，如果在原點(diǎn)位，Y0 得電，原點(diǎn)位指示燈亮，置位塊S10，進(jìn)入可運(yùn)行狀態(tài)。如不在原點(diǎn)位，置位S20, 按下復(fù)位按鈕，X5 得電，Y2 得電，X 軸步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，到達(dá)原點(diǎn)位，X2 得電，Y0 得電，電機(jī)停止，置位S10,進(jìn)入空運(yùn)行狀態(tài)。

（2）數(shù)字量和模擬量的轉(zhuǎn)換，是PLC 控制系統(tǒng)一個(gè)重要關(guān)鍵點(diǎn)，設(shè)計(jì)程序如圖3 所示。

圖3 稱重采集梯形圖

PLC 得電，將采集來的數(shù)字量放入數(shù)據(jù)寄存器D8260 中，F(xiàn)LT 指令將D8260 整數(shù)值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)（實(shí)數(shù)）值后，寄存在[D0 D1] 中，通過浮點(diǎn)除指令DEDIV, D0 中的值除以E400，結(jié)果保存在D10 中，根據(jù)需要再?gòu)腄10 中讀取數(shù)值。

3 結(jié) 語

隨著現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)及信息技術(shù)的高速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸管理的更高效率，本項(xiàng)目使用三菱FX3U-48MR PLC 做為主控制器進(jìn)行控制，運(yùn)用FX3U-4AD 模擬量模塊，使得對(duì)物品的分類更精準(zhǔn)，運(yùn)行更便捷更高效，從而減少了人工的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了運(yùn)輸時(shí)間和成本。