西門子PLC在自動立庫系統(tǒng)堆垛機上的應(yīng)用

張 帥侯秀秀

（1．山東科技大學(xué)，山東 青島 266590； 2．濟南市長清計算機應(yīng)用公司，山東 濟南 250306）

西門子PLC在自動立庫系統(tǒng)堆垛機上的應(yīng)用

張 帥1侯秀秀2

（1．山東科技大學(xué)，山東 青島 266590； 2．濟南市長清計算機應(yīng)用公司，山東 濟南 250306）

西門子PLC作為近年來各倉庫系統(tǒng)較常使用的一種可編程的控制器，其是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專門應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境,具有方便易行、穩(wěn)定性好、環(huán)境要求低等優(yōu)勢。本文即在論述自動立庫堆垛機系統(tǒng)的組成、功能及其控制方式的基礎(chǔ)上，重點就可編程控制器PLC在自動立庫系統(tǒng)堆垛機上的應(yīng)用展開探討，以期為相關(guān)設(shè)計研究提供參考。關(guān)鍵詞：PLC；自動立庫系統(tǒng)；堆垛機

自動化立體倉庫是物料搬運、倉儲管理中的一種綜合性、由高位托盤貨架構(gòu)成并配以堆垛機或其他傳輸系統(tǒng)的物流系統(tǒng)，其穩(wěn)定性強、自動化程度高、可通過其上位機管理系統(tǒng)實現(xiàn)整個倉庫的統(tǒng)一管理與調(diào)度。堆垛機作為自動立體倉庫系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備，其控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定可靠等對于自體倉庫系統(tǒng)具有重要影響。因此，體積小、可讀性好、抗干擾強且可靠性高的可編程控制器PLC的引入與應(yīng)用十分必要，且具有良好的發(fā)展前景。

一、PLC控制器

PLC作為近年來各倉庫系統(tǒng)較常使用的一種可編程控制器，其主要依靠數(shù)字運算操作，一般PLC常會采用一種編程存貯器，在執(zhí)行各種面向用戶的指令的同時，還可通過程序的輸入與輸出實現(xiàn)對各種類型的機械或生產(chǎn)過程的控制。編程存貯器中面向用戶的指令涉及順序安排、定時、計數(shù)、計算以及內(nèi)部存貯等多方面的內(nèi)容。這些都要求PLC控制器具備較好的穩(wěn)定性和可靠性、方便易行、操作環(huán)境寬松無壓力等。

二、自動立庫堆垛機控制系統(tǒng)

自動立庫系統(tǒng)堆垛機是自動化立體倉庫中的關(guān)鍵設(shè)備，主要負責(zé)貨物與相關(guān)材料的運送與輸出等，運送過程即是指利用控制系統(tǒng)的巷道口，從其中取走貨物后按照指令或操作要求將其送到實現(xiàn)安排的貨物存儲口；輸出過程則主要是指從制定規(guī)定的貨物存儲口取出貨物，并送達巷道的出貨口。根據(jù)其功能設(shè)置，自動立庫系統(tǒng)堆垛機主要包含巷道、載貨臺、升降設(shè)置、運送設(shè)置、取貨設(shè)置、起升安全保護設(shè)置等。PLC控制器作為高新技術(shù)產(chǎn)品，其自動化程度高、功能強、可靠性高的同時簡單易行，可較好的滿足堆垛機控制系統(tǒng)的多樣要求。

目前，我國自動立庫系統(tǒng)堆垛機通常都裝設(shè)三臺電磁制動機，即走行電機、升降電機和貨叉電機，以分別驅(qū)使堆垛機按照X（走行方向）、Y（升降方向）、Z（左右方向）三個不同的方向完成動作，同時，堆垛機因設(shè)置的不同而會呈現(xiàn)出不同的控制方式，主要有以下四種。

（1）聯(lián)機自動控制方式。聯(lián)機自動控制方式常常用于倉庫系統(tǒng)的正常運作時，這時,堆垛機對控制計算機操作指令的接收主要通過光調(diào)制解調(diào)器來實現(xiàn)，同時，不斷的向控制計算機反饋其運轉(zhuǎn)與操作情況等，以使倉庫系統(tǒng)順利達到對每一個堆垛機的操控管理，進而實現(xiàn)貨物的自動輸入與輸出。

（2）自動控制方式。自動控制方式較多的應(yīng)用于堆垛機單機運作時，單機堆垛機可通過相關(guān)指令自動完成本巷道內(nèi)每個貨位的輸入與輸出。

（3）半自動控制方式。半自動控制方式是基于自動控制方式而發(fā)生發(fā)展的一種調(diào)節(jié)方式，是對其運行過程的一種分解。半自動控制方式可靈活的完成較多指令，如巷道內(nèi)的自動移動、取放貨物等。

（4）手動控制方式。一般情況下，手動控制方式主要應(yīng)用于堆垛機的安裝、試行、調(diào)試與修復(fù)等過程。手動控制方式可對堆垛機的運行進行單獨操作，如行走、升降等過程，是對其他三種方式的重要補充。

三、自動立庫堆垛機的控制系統(tǒng)設(shè)計

（1）PLC配置

PLC作為堆垛機控制系統(tǒng)最為重要的部件之一,其運作過程主要包含以下步驟：首先，應(yīng)對PLC進行相關(guān)的信息錄入，主要包含堆垛機控制系統(tǒng)的信號、光電開關(guān)、行程限位和定位系統(tǒng)等；其次，PLC會立即對其輸入的信息進行識別與運算；最后，根據(jù)計算結(jié)果，PLC會發(fā)出與結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的控制信號，以此驅(qū)動變頻器的同時達到對堆垛機的操作控制。

目前，我國工業(yè)生產(chǎn)中西門子S 7-300 系列PLC應(yīng)用較多，其雖屬于中小型設(shè)置，但結(jié)構(gòu)靈活緊湊、自動化程度高、功能強、可靠性高、性價比良好，故此，本研究采用該系列產(chǎn)品。結(jié)合CPU與TP177 B彩色觸摸屏及至少兩個通訊端口的上位機設(shè)置要求，本研究應(yīng)采用帶集成緊湊型的16DI/16DO模塊。同時，對于數(shù)字輸入與輸出模塊的選擇，為了擴展開關(guān)接口，筆者認為應(yīng)分別選擇S M 321與SM322兩種數(shù)字量輸入與輸出模塊。對于電機的變頻控制，可選擇MM 440變頻設(shè)置，并配以SM335模擬量輸出模塊，以達到良好的效果。S7-300系列PLC要想順利投入使用，編程是必須的步驟，該系列的軟硬件程序編寫均可采用STEP7，其中，觸摸屏控制程序的編寫可通過WinCCflexibleHMI實現(xiàn)，而上位機編程則需采用MCGS軟件才能完成。

（2）控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

結(jié)合堆垛機的運行特點與操作要求，筆者認為，控制系統(tǒng)的軟件應(yīng)使用模塊化方式以對其進行專門設(shè)計。主程序應(yīng)可控制并完成系統(tǒng)的基本操作，如過載、限位、互鎖等；而鳴警、走行移動、升降、取卸貨、聯(lián)機、通信等系統(tǒng)功能因其功能復(fù)雜而應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的子程序，以促進其自動化程度。

堆垛機執(zhí)行自動入庫作業(yè)的初始條件是堆垛機位于入庫口所有的列、排、層，升降臺位于下位置，堆垛機貨叉上沒有貨物，入庫臺車上放有貨物，觸摸屏顯示自動操作，準備入庫貨位的列、排、層數(shù)據(jù)已全部輸入，根據(jù)下觸摸屏上入庫。以此同時，堆垛機向入庫口伸叉，然后貨叉向上托起，拉著至貨物升降臺到達上位置后堆垛機收叉，接著帶著貨物的貨叉回到貨叉居中位置后靜止；放有貨物的升降臺開始向目的貨位挪移，抵達后檢查其是否存有貨物，若無，貨堆垛機向入庫貨位伸叉，安置到位后貨叉下降把貨物放到貨位上，等到貨叉下落到下位置時空貨叉返回貨叉居中位置之后貨叉不動；卸下貨物的空堆垛機移動到入庫口位置等待。

結(jié)語

由于工廠自動化程度越來越高，堆垛機會得到愈發(fā)廣泛的應(yīng)用，使用變頻器調(diào)速配合光電開關(guān)絕對認址的PLC控制系統(tǒng)得到穩(wěn)定的運行，值得信賴，精確定位，維護簡單方便，在硬件開發(fā)上的模塊化程度比較高端，軟件開發(fā)上則比較靈活，對于自動立庫系統(tǒng)堆垛機的進一步發(fā)展完善具有重要意義。

[1]廖常初．S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：機械工業(yè)出版社,2006．

[2]王曉暉．自動化立體倉庫堆垛機控制系統(tǒng)的設(shè)計[J]．制造業(yè)自動化,2002,24（09）．

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