基于PLC的自動化立體倉庫控制系統

張榮輝

摘要：自動化立體倉庫是自動化技術與物流倉儲工程結合產物，在實際應用中具有操作便捷、運行速度快、裝置可靠及自控精度高等優勢，極大提高了工作效率。本文基于可編程邏輯控制器（以下簡稱PLC）設計了自動化立體倉庫控制系統，并從硬件、軟件方面入手，具體探討了這一控制系統設計實現問題。

關鍵詞：自動化立體倉庫控制系統；硬件設計；軟件設計；PLC；通信協議

隨著社會經濟的快速發展及網上購物方式的興起，物流事業發展迅猛，物流量越來越大，傳統的倉庫單層存貨人工翻找的存儲形式已經滿足不了實際工作的需要。在這種情況下，自動化立體倉庫應運而生，對傳統存儲形式作出了巨大改革，降低了勞動強度、提高了工作效率。近年來，我國不少物流企業基于PLC設計了自動化立體倉庫，由于PLC的使用，加快了系統運行與處理速度。自動化立體倉庫在發達國家應用雖然比較廣泛，但是在我國物理產業中的應用剛剛興起，為了使之得到更廣泛的應用，需要進一步探討自動化立體倉庫控制系統設計與實現問題，不斷優化系統設計，不斷提高自動化立體倉庫技術水平，符合我國物流企業實際需要。

1基于PLC的自動化立體倉庫控制系統概述

自動化立體倉庫，是一種用高層立體貨架存放物貨物，通過自動控制堆垛機進行存取作業和計算機進行監控管理的存儲形式。一般由控制臺、立體貨、堆垛機、控制系統、計算機監控系統、出入庫托盤輸送機、工件等設備組成。

自動化立體倉庫控制系統，以PLC作為控制核心，融機電、電氣、光學、通信等多門技術于一體，自動化程度高。PLC，采用一類可編程的存儲器，通過內部邏輯運算執行順序控制、定時、計數與算計操作等面向用戶的指令，可控制各類型的機械或生產過程，具有編程簡單、功能性強、可靠性高、抗干擾能力強等顯著特點。所以，在自動化立體倉庫控制系統中引用這一控制器件，不僅能提高控制系統的運行與處理速度，還能確保系統的自控精度，保證控制系統工作的可靠性，在實際應用中的意義巨大。

2控制系統硬件設計與實現

2.1PLC選型

根據自動化立體倉庫控制系統的自控精度和運行效率要求，這里選用德國西門子PLC S7-200 CPU226型號。之所以選擇這一型號的PLC，主要在于三方面：第一，具備功能齊全的編程軟件和界面友好的工業控制組態軟件；第二，具有多功能模塊，擴展性良好，便于組網；第三，性價比高。雖然S7-200 CPU226型號的PLC機型較小，但是功能完全能夠同大中型號的PLC相媲美，能夠滿足多樣自動化控制需要，同時價格低廉，可降低物流企業成本。

2.2系統硬件結構設計

基于PLC的自動化立體倉庫控制系統的硬件結構，如圖1所示。從圖中可以看出來，PLC控制著地面輸送控制系統和堆垛機系統。地面主站PLC和堆垛PLC之間，通過Profibus通訊系統進行命令和各自狀態傳遞，保持通訊系統高效運行。

2.3堆垛機系統硬件設計

堆垛機是自動化立體倉庫的主要存取設備，為了提高存取工作效率，應科學設計堆垛機系統硬件，確保堆垛機三維位置移動定位的精確性。因此，這里采用兩個步進電機控制堆垛機的升降和行走。在堆垛機控制系統中，PLC采集控制面板和傳感器的信號，通過內部邏輯控制與運算處理后，輸出步進電機驅動需要的信號，控制堆垛機移動、伸叉執行伸出收回動作。

3控制系統軟件設計與實現

3.1軟件控制方式選擇

自動化立體倉庫控制系統的軟件控制分為聯機、手動、半自動三種方式。其中，聯機控制通過計算機管理系統對堆垛機發出作業命令，并能夠實時監控堆垛機運行狀態，符合自動工作要求。所以，這里的控制系統軟件采用聯機控制方式，手動、半自動的控制方式只在調試、維修工作中采用。

3.2通訊協議的制定

在聯機控制方式下，上位機通過通訊系統控制PLC，步進電機執行PLC命令，從而實現堆垛機自動存取貨物。這是一個循環往復的過程，PLC通過串口實現與上位機的通訊，一旦有存取貨物操作，上位機會將控制信息傳給PLC，PLC控制堆垛機執行命令，并發回收到與完成任務的信息。為使過程中實現高效的信息傳遞，需要根據選用的控制軟件制定通訊協議。上位機控制軟件采用VisualBasic6.0，進行PLC和VB編程時，兩邊波特率為9600bps，每個字符數據為8位，一個停止位。基于這樣的設計，本系統的通信協定為“#”+byte1+byte2+byte3+chr(13)。其中，byte1為控制字符，byte2為貨架左右運動的脈動輪廓號，byte3為貨架上下運動的脈沖輪廓號，chr(13)為信息結束。同時，設0為入庫，設1為出庫，設2為原點，設3為停止。

4結語

綜上所述，基于PLC的自動化立體倉庫控制系統的自動精度高、工作穩定可靠，在廣泛應用于物流領域。就目前看，基于PLC的自動化立體倉庫控制系統已經成為我國生產物流建設發展的主要趨勢，各物流企業應緊跟時代發展步伐，積極構建自動化立體倉庫，實現物流合理化。我們有理由相信，隨著PLC技術的不斷發展，自動化立體倉庫的可靠性和自控精度會越來越高，將會促進我國物流產業快速發展。

參考文獻：

[1]湯朝霞,李洪群.基于PLC的立體倉庫控制系統及組態設計[J].蘇州大學學報(工科版),2009(29).

[2]王惠.基于PLC的自動化立體倉庫模型控制系統設計[J].長治學院學報,2010(02).endprint