基于PLC的巷道式堆垛機控制設計

王 惠

（山西機電職業技術學院 電子電氣工程系，山西 長治 046011）

基于PLC的巷道式堆垛機控制設計

王 惠

（山西機電職業技術學院 電子電氣工程系，山西 長治 046011）

文章首先分析了巷道式堆垛機的結構及動作過程，然后分析了控制器的選件類型，最后描述了其編程思想。研究表明：采用PLC控制、利用光電檢測、步進驅動等先進技術可實現其精確定位。

巷道式堆垛機，PLC

0 引言

堆垛機的主要用于高層貨架巷道內的平行軌道上來回穿梭運行，將位于巷道口入庫臺的貨物存入貨格，或取貨格內的貨物運送至巷道口出庫臺。堆垛機主要由升降機構、運行機構、伸縮機構、機架、電控等部分構成，為了保證運動的準確性，堆垛機一般采用步進電機驅動，同步帶和同步帶輪傳動[1]。

1 結構及動作過程

巷道式堆垛機的結構如圖1所示，包括以下幾部分：①絲杠驅動步進電機；②傳送齒型帶；③導桿；④儲取貨物機構；⑤直流電機；⑥光電編碼器。

圖1 巷道式堆垛機結構圖

1.1 運動控制方式：

（1）由步進電機驅動絲杠組件使堆垛機完成X、Y軸移動（有x、y軸限位開關）；

（2）直流電機的正反轉控制Z軸方向運動；（3）光電編碼器用于實現巷道機的定位。

1.2 工作過程：

1.2.1 執行“取”指令

選擇倉位號，如所選倉位有物品，X軸、Y軸步進電機運行到該庫位，Z軸直流電機正轉將伸桿伸入庫內，Y軸步進電機上升將物體抬起，Z軸電機反轉將物體帶出，步進電機運行到出庫位，Z軸電機正轉送物體入庫，Y軸電機下降使物體入庫，Z軸電機反轉出庫，步進電機復位，運行到入庫位。

1.2.1 執行“送”指令

選擇倉位號，如所選庫位有物品，Z軸電機正轉伸入進料臺，Y軸電機上升將物體抬起，Z軸電機反轉伸出庫外，X軸、Y軸步進電機運行至所選倉位，Z軸正轉送入物體，Y軸電機下降將物體入庫，Z軸電機反轉出庫。步進電機復位運行至入庫位。

2 控制器件選型

為達到精確控制的目的，根據市場情況，對各種關鍵器件選型如下。

2.1 步進電機及其驅動器

控制巷式起重機升降步進電機選用的是北京四通電機技術有限公司的42BYG250C型兩相混合式步進電機，步距角為 0.9°/1.8°，電流 1.5A[2]。

2.2 直流電機

Z軸儲取貨物伸縮機構由直流無刷電機帶動，系統選用的是北京和時利公司生產的57BL1010H1無刷直流電機，其調速范圍寬、低速力矩大、運行平穩、低噪音、效率高。無刷直流電機驅動器使用北京和時利公司生產的BL-0408驅動器，其采用24～48 V直流供電，有起停及轉向控制、過流、過壓及堵轉保護，且有故障報警輸出、外部模擬量調速、制動快速停機等特點。

2.3 旋轉編碼器

采用OMRON公司生產的E6A2增量型旋轉編碼器，可利用PLC的高速計數器，對旋轉編碼器送給PLC的輸出脈沖信號進行計數，從而獲得測量結果。通過彈性聯軸器把旋轉編碼器的中心軸與步進電機、直流電機的中心軸相連，這樣當巷道機被步進電機、直流電機帶動上下、左右運行，旋轉編碼器就會同時作相應的正反轉。旋轉編碼器的脈沖信號數的增加或減少，反映了巷道機上升或下降，向左或向右運行的距離，從而實現了巷道機的精確定位[3]。

2.4 PLC的選型

根據系統的設計要求，根據對PLC容量、輸入輸出模塊，以及輸入端和輸出端現場設備情況等方面的考慮，采用松下電工FPΣ-C32T的PLC機。它采用通信模塊插件充實通信功能，具有高速、豐富的實數運算功能，可以實現最大100 kHz的梯形加減速控制，具有真正的中規模的PLC的功能，是小型PLC中的領跑者。

3 軟件編程

3.1 軟件流程圖

PLC程序設計的基礎是流程圖。只有設計出流程圖，才可能順利而便捷地編寫出梯形圖并寫出語句表，最終完成程序的設計。所以寫出流程圖非常關鍵也是程序設計首先要做的任務。依據控制要求，繪制流程圖如圖2所示。

3.2 程序部分

由于文章篇幅有限，這里只列出了開始兩段程序。

（1）系統初始化或由手動控制轉換為自動控制時，初始化脈沖輸出控制指令。

圖2 軟件流程圖

其中初始運行頻率為500 HZ，最高運行頻率為 5000 HZ，加 /減速時間為 800 ms，DT9052設置為允許脈沖輸出，允許計數器計數，不執行軟件復位。

（2）巷道機零位調整

由手動狀態切換到自動狀態，或在上電初始，首先準備調整巷道機零點位置（X軸左極限位，Y軸下極限位，平臺中位），設立返回零點標志R500。

4 結束語

本堆垛機各個動作和狀態都由PLC控制，可通過接口元器件與計算機組成PLC工業局域網，實現網絡通信與網絡控制，使其能方便地嵌入到各工業生產流水線中。

［1］喬玉晶，呂寧.立體倉庫巷道堆垛機控制系統設計［J］.工業控制與應用，2004，（11）：20.

［2］王濱生，孫晶.PLC在步進電機驅動系統中的應用［J］.機床電器，2001，（2）：15.

［3］歐姆龍E6A2旋轉編碼器說明書.

PLC-Based Control Design of Tunnel Stacker

WANG Hui
（Shanxi Insititute ofMechanical and Electrical Engineering ，Changzhi Shanxi 046011）

Detailed analysis of this paper stacker type of roadway hardware systems and software design thought,with PLC control，photoelectric detection，stepper drives，and other advanced technology to achieve their precise location.

Tunnel Stacker；PLC

TP2

A

1673-2014（2011）02-0068-03

2010—12—25

王 惠（1973— ），女，山西太原人，碩士，講師，主要從事自動化技術研究。

（責任編輯 李學斌）