申小玲

（貴州開放大學(xué)（貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院），貴州 貴陽 550081）

立體倉庫一般由多層貨物架構(gòu)成，每個用來儲存貨物的貨物架采用大小不同的儲貨單元，在空間上進行疊加，倉庫對貨物的存取采用對應(yīng)的物料運輸設(shè)備完成[1]。隨著現(xiàn)代物流業(yè)的發(fā)展，貨物存取應(yīng)用在各個領(lǐng)域，但在光線黑暗、環(huán)境溫度低、有污染、有毒和易爆等特殊場合，依靠人工作業(yè)是非常危險與困難的，當把立體倉庫和PLC控制技術(shù)結(jié)合后，立體倉庫的存取物體能適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境，使倉庫得到更加合理的利用，效率得到提高。

1 方案設(shè)計

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

課題組設(shè)計的立體倉庫系統(tǒng)由確認貨物重量的稱重區(qū)、運送貨物與托盤的兩條傳送帶、把托盤連同貨物進行裝車的機器手裝置、進行存取貨物的碼料小車等組成。立體倉庫分為三個區(qū)，有三層九個倉位，根據(jù)控制要求，利用PLC控制系統(tǒng)，使碼料小車把貨物連同托盤運送至倉庫區(qū)，放置在倉庫區(qū)不同的存儲位置，完成貨物入庫的功能。

1.2 控制要求

立體倉庫控制系統(tǒng)由四部分組成，控制要求是控制三相交流異步電機M1的運行，實現(xiàn)貨物傳送帶對貨物運輸進行控制，利用變頻器控制M1電機完成多段速度運行，變頻器參數(shù)設(shè)置低速為20 Hz，中速為30 Hz，高速為40 Hz，加速時間為3 s，減速時間為3 s，并且M1電機為單向正轉(zhuǎn)運行；控制三相異步電機M2的運行，實現(xiàn)托盤傳送帶對托盤裝載進行控制，M2電機只單向正轉(zhuǎn)運行；控制伺服電機M3的運行，實現(xiàn)碼料小車能夠在倉庫的三個區(qū)來回運動；控制步進電機M4的運行，實現(xiàn)碼料小車能夠在倉庫三個區(qū)的不同層數(shù)之間上下運動，使貨物可以碼放至不同區(qū)域的不同層數(shù)，M4步進電機的參數(shù)設(shè)置為步進電機旋轉(zhuǎn)一周需要脈沖數(shù)，為1 000個脈沖[2]。

2 硬件設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)控制要求，進行硬件設(shè)備選型及硬件電路設(shè)計，利用PLC控制并進行I/O地址分配。

2.1 硬件選型

首先，對熔斷器FU、隔離開關(guān)QS、交流接觸器KM、熱繼電器FR、指示燈等低壓電器進行選型。其次，對電機進行選型。電機M1、M2同為三相異步電機，選用類型為Y132S2-2。選用步進電機M4型號為2S86Q-034A，其配套的驅(qū)動器型號為2M530，步進電機主要參數(shù)為1 000個脈沖轉(zhuǎn)一圈。步進電機參數(shù)DIP4為ON，半電流功能禁止。伺服電機及驅(qū)動，選用臺達ECMA-C30604PS永磁同步交流伺服電機。伺服電機主要參數(shù)為1 600個脈沖轉(zhuǎn)一圈，每轉(zhuǎn)直線移動4 mm。本次設(shè)計選用西門子的MM420通用型變頻器[3-5]。

2.2 控制系統(tǒng)I/O地址分配

立體倉庫控制系統(tǒng)采用了兩臺PLC控制，使用S7-200Smart系列CPU SR40 PLC控制三相異步電機M1與M2，S7-200SmartCPU SR40 PLC的I/O分配表如表1所示；使用S7-200Smart系列CPU ST30 PLC控制伺服電機M3和步進電機M4，S7-200SmartCPU ST30 PLC I/O分配表如表2所示。

表1 S7-200SmartCPU SR40 PLC I/O分配表

表2 S7-200SmartCPU ST30 PLC I/O分配表

2.3 I/O接線圖

控制系統(tǒng)I/O接線圖如圖1、圖2所示。

圖1 CPU SR40 PLC控制接線圖

圖2 CPU ST30 PLC控制接線圖

2.4 各電機控制過程

2.4.1貨物傳送帶電機M1的控制過程

PLC控制變頻器，該變頻器控制電機M1，以實現(xiàn)電機M1三段速度運行，電機的啟停由啟動按鈕SB1和停止按鈕SB2控制。電機運行速度通過變頻器的三個數(shù)字輸入端子確定，當DIN1端子接通，電機M1以20 Hz運行，當DIN2端子接通，電機M1以30 Hz運行，當DIN3接通時，電機M1以40 Hz運行[6]。

2.4.2托盤傳送帶電機M2控制過程

電機M2是通過PLC控制交流接觸器KM4使之直接啟動，按下啟動按鈕SB3后，電機M2啟動運行，按下停止按鈕SB4，電機M2停止運行。

2.4.3碼料小車水平移動電機（伺服電機）M3控制過程

PLC控制伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器再控制伺服電機運動，驅(qū)動碼料小車水平移動，伺服電機安裝在絲杠裝置上，絲杠裝置的作用是通過伺服電機M3的旋轉(zhuǎn)運動使碼料小車實現(xiàn)水平移動。其中 SQ13、SQ12、SQ11分別為立體倉庫A、B、C三個區(qū)的定位開關(guān)，主要是反饋碼料小車位置；SQ14、SQ15分別為極限位開關(guān)，主要是保護碼料小車不越位[7]。

2.4.4碼料小車上下垂直移動電機（步進電機）M4控制過程

PLC控制步進電機驅(qū)動器，由步進驅(qū)動器控制步進電機實現(xiàn)碼料小車上下垂直移動，使碼料小車到達立體倉庫A、B、C三個區(qū)的位置。

3 軟件設(shè)計

3.1 編程軟件選擇

本次設(shè)計采用S7-Smart200 PLC編程軟件，它的功能齊全，既可用于開發(fā)用戶程序，又可實現(xiàn)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。PLC主要編程語言有梯形圖、語句表、功能塊圖、順序功能圖以及結(jié)構(gòu)文本[8-10]。

3.2 程序調(diào)試流程圖

程序調(diào)試流程圖如圖3所示。

圖3 程序調(diào)試流程圖

按照控制流程圖編制M1、M2、M3、M4控制程序并完成調(diào)試，程序運行正確，符合立體倉庫控制系統(tǒng)的控制要求。

4 結(jié)束語

立體倉庫具有很高的空間利用率、很強的出入庫能力，采用PLC控制技術(shù)有利于企業(yè)實施現(xiàn)代化管理，已成為現(xiàn)代企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉儲技術(shù)，越來越受到企業(yè)的重視。本文采用PLC實現(xiàn)立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計，具有可靠性高、抗干擾能力強、設(shè)計安裝容易等特點。可以減少勞動成本，更好地實現(xiàn)立體倉庫的自動化，具有一定的理論研究與應(yīng)用價值。