物流車升降平移裝置控制系統的設計

張建寶+程修遠

【摘 要】本文介紹的升降平移裝置是物流運輸過程中的必不可少的一部分。其控制部分直接關系到貨物的搬運效率和貨物的質量。針對路程短，重量輕的小型貨物搬運，物流企業[1]車間內的貨物運輸通常要使用搬運車，但有時與貨物之間存在間隙，無法快速完成搬運任務。升降平移裝置，可以解決此問題，通過PLC對其進行控制，迅速準確的減小間隙，實現貨物的快速搬運。

【關鍵詞】PLC；雙自由度；升降平移裝置；液壓控制系統；分流閥

現階段，要提高物流運輸效率，就要考慮在物流搬運過程中，如何實現貨物的快速交接，同時還得考慮如何減少人工作業，如何讓機器取代人工。

1 升降平移裝置組成及工作原理

1.1 升降平移裝置的機械結構

升降平移機構，它由兩個平行四邊形四連桿機構構成，主要包括前后兩組四連桿，每組四連桿分為上下兩個平行四邊形，中間分別共用一個中連桿，由連桿構成的前后兩組平行四邊形，相互用軸承連接，兩組平行四邊形之間通過中連接軸連接，頂架用來存放貨物，底架固定在電動汽車上。

加載裝置采用液壓加載，上側兩個液壓缸同時動作，通過一個分流閥來實現，同樣下側兩個液壓缸也是通過一個分流閥實現同時動作，四個液壓缸分別控制，互不影響。

1.2 升降平移裝置的工作原理

一般物流搬運車所到達的位置與貨物所在平面之間存在間隙，但是物流搬運車又不方便左右移動，只能前后移動，故無法調節兩者之間的間隙，這樣就需啟動升降平移裝置，縮短兩者之間的間隙，使汽車頂架與貨物平臺點對點對接，平穩搬運貨物。

升降平移裝置啟動時，如圖1所示，這樣就可以方便快速地將貨物移到頂架上，當貨物裝載完之后，再次啟動升降平移裝置，調節頂架到平衡位置，將貨物運走，完成搬運。

2 PLC控制系統的硬件組成及工作原理

物流電動車用升降平移裝置的控制系統直接影響著整個物流電動汽車的控制過程，關系到其工作的穩定性和持續性。采用PLC使電氣線路比較簡單，系統的穩定性更高。所以我們采用PLC來控制升降平移裝置的各種動作，是最合適的選擇。

2.1 PLC控制器及擴展模塊

考慮到升降平移裝置控制系統所需的輸入輸出量及數據存儲容量，我們選用西門子S7-200 CN系列PLC來實現升降平移的自動化控制。我們所設計的升降平移裝置的PLC 系統[4]由以下模塊構成：

1）PLC控制器：對整個升降平移裝置進行分析，進行I/O口的分配，需要輸入的點數為10，輸出的點數為8，PLC型號可選用SIEMENS S7-200 CN系列，有串行通訊模塊[2]。

2）其他模塊：CPU-224、數字量I/O模塊EM222CN、模擬量輸入輸出（AI/AO）模塊（EM231/EM232）和EM253位置控制模塊等。

3）HITECH HMI觸摸屏[5]在系統中被運用，主要目的就是為了人和機器的在線交流，無障礙的了解到現場的各種情況。

2.2 液壓傳動控制

該液壓系統主要是由兩個回路組成，液壓泵站主要是由定量泵、電磁換向閥、自循環過濾系統等部件組成[6]。該系統為升降平移裝置提供能源。升降平移裝置的動力源是由以上系統中的液壓缸提供的。A1和A2共同組成A系統， B1和B2共同組成B系統。使用兩個分流閥分別實現對兩個系統中的液壓缸的同步控制，從而實現對該裝置的升降和平移控制。

工作開始時，液壓油由液壓泵從油箱中抽出，送到液壓系統各個管路。此時油經液壓泵流入回路中，所有的電磁閥保持初始狀態，油經過二位四通M型機能換向閥直接流回油箱。通過對不同電磁閥的控制，實現不一樣的運動，圖2為液壓控制系統的原理圖。這種啟動方式可以避免泵始終處于工作狀態，提高了工作效率。

3 結論

本文詳細討論了西門子S7-200 CN系列PLC在物流車升降平移裝置上的應用，包括其工作原理、控制系統的軟硬件設計。另外設計了升降平移裝置的液壓控制系統，主要運用了液壓缸同步原理，利用分流閥將流量分為兩路，使液壓缸實現同步。系統將升降平移裝置需要定位精度高的特點和PLC的邏輯控制功能充分結合起來，大大提高了定位精度。研究證明，該系統操作方便，運行穩定可靠。

【參考文獻】

[1]陶云.信息化在物流管理中的應用研究[J].商場現代化，2013，30：51.

[2]卞海玲.淺談PLC技術的發展及應用[J].現代制造技術與裝備，2010，02：56-57.

[3]李成群，劉啟站，李建功.PLC在二維磨削力控制砂帶磨削機床中的應用[J].制造業自動化，2011，03：44-46+89.

[4]宋敬森.PLC應用系統的抗電磁干擾研究[J].山東工業技術，2015，04：141.

[5]黃建春.PLC工控系統設計及其在自來水控制中的應用[D].湖南大學，2005.

[6]林濤.液壓機械傳動平地機關鍵技術研究[D].長安大學，2012.

[責任編輯：田吉捷]