PLC在模擬立體倉庫中的應用

趙妍

摘 要：針對目前倉儲行業(yè)勞動密集、效率低下的落后面貌，本文在簡要介紹立體倉庫系統(tǒng)基本構成的基礎上，重點探討了利用松下電工生產的FP0型可編程控制器來實現(xiàn)控制面板智能顯示、堆垛機三維位置控制的方法和程序，經(jīng)調試成功，此系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。

關鍵詞：立體倉庫；可編程控制器；堆垛機；智能顯示；三維位置控制

引言

倉庫是港口物料供應的重要基地，倉庫進出庫的自動化程度直接影響港口作業(yè)生產的效率，目前在部分港口倉庫中已出現(xiàn)“立體倉庫”的應用案例，立體倉庫是指無需人工參與能自動地完成物料倉儲和取出的系統(tǒng)，它一般是以多層立體貨架為承重主體，借助成套設備（堆垛機）完成搬運，是集自動控制技術、通訊技術、機電技術于一體的高效率、大容量存儲機構.它的出現(xiàn)，實現(xiàn)了倉庫功能從單純保管型向綜合流通型的轉變，提升了港口生產備件管理水平。

PLC全稱Programmable Logic Controller，即可編程控制器，它是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置.由于PLC具有可靠性高、環(huán)境適應性強、維護簡單等優(yōu)點，因此，目前以PLC作為立體倉庫的核心控制單元最為普遍。

本文將在簡要介紹立體倉庫構成的基礎上，重點探討PLC在倉庫存取物料中的應用。

1 系統(tǒng)模型硬件構成

立體倉庫主體由底盤、模擬四層十二倉位庫體、運動機械及電氣控制等4部分組成.主體倉位的左、右兩側分別為貨物入口位和出口位.其結構示意圖如圖1所示。

①底盤 ②四層十二倉位庫體 ③控制面板 ④可編程控制器 ⑤X軸步進電機 ⑥Y軸步進電機 ⑦Z軸直流電機 ⑧堆垛機 ⑨物品入口位

用戶操作的控制面板安裝在底盤上，上面設置有倉位選擇鍵，取、送、放棄選擇鍵，還有倉位顯示數(shù)碼管，狀態(tài)顯示燈。

1.1 機械組成

模型機械部分采用滾珠絲杠、滑杠等機械元件，采用步進電機、直流電機作為拖動元件，并通過限位開關、微動開關的狀態(tài)反映工況信息.限位開關安裝在堆垛機運行中的極限位置，微動開關則安裝在十四個倉位的底部，貨物入庫時壓制相應的微動開關使其閉合，出庫時，微動開關斷開。

1.2 電氣組成

電氣控制由松下電工生產的FP0型PLC、電機驅動模塊等組成。上述各位置傳感器的通、斷狀態(tài)作為輸入信號送入PLC，經(jīng)內部程序運算，再由輸出端口的開、關量去控制電機驅動模塊，圖2即為系統(tǒng)硬件結構控制圖，而表1為PLC硬件連接的I/O地址分配表。

2 控制系統(tǒng)軟件設計

立體倉庫運行的技術要求為：輸入倉位號后，系統(tǒng)自行判定所選倉位的庫存情況，并顯示倉位無貨和有貨的信息；判斷指令的有效性并執(zhí)行，即對有貨的倉位，“取”指令有效；對無貨的倉位，“送”指令有效.對于合法的命令，堆垛機將自動運行到指定倉位，執(zhí)行操作，并且相應的狀態(tài)顯示燈亮；而對不合法的指令，系統(tǒng)不予響應；指令完成后，機械自動返回到入口位，各元件復位。

整個軟件設計包括兩個子程序模塊：數(shù)碼管顯示模塊和堆垛機三維位置定位模塊。

2.1 數(shù)碼管智能顯示

編程中通過采用兩個時鐘為0.01s的定時器交替導通分別對數(shù)碼管的明暗進行控制，完成了數(shù)碼管的閃爍功能，豐富了其控制內涵.以1#倉位顯示為例，當用戶按下1#鍵時，比較語句[= WR11，H1]和常開觸點Y20閉合兩個條件均滿足，中間繼電器R121被置位；根據(jù)1#庫位的庫存情況，即有貨時X41閉合，無貨時X41斷開，來分別控制動態(tài)閃爍的中間繼電器R11和靜態(tài)顯示的中間繼電器R10，然后將R10、R11并聯(lián)控制輸出口Y24，從而達到數(shù)碼管正確反映庫存的顯示要求。圖3即為控制1#倉位顯示的梯形圖程序.其他倉位的控制則大同小異，不同之處僅在于中間繼電器最后要接入不同的輸出口Y23～Y27，具體可參照表1。

2.2 堆垛機三維位置定位

堆垛機由水平、垂直及伸叉機構3部分組成，水平、垂直部分運動分別由X軸、Y軸步進電機驅動絲杠完成，伸叉機構由上層的鏟叉和底層的絲杠傳動機構組成，鏟叉可前后伸縮，其運動由Z軸直流電機正反轉控制。

堆垛機的運動主要包括：

（1）定位精度：在使堆垛機能準確尋找目標倉位進行存取操作。

（2）速度特性：起制動過程迅速。

（3）位置、速度控制與方向判斷：在接近指定位置減速，到達指定位置準確停車。

堆垛機定位采用絕對值位置控制的編碼器認址方式，該方式是以水平、垂直方向步進電機每轉輸出的脈沖數(shù)為基礎，對立體倉庫的每個貨格都予以二維地址編碼.當堆垛機運行時，PLC根據(jù)目的地址和原點基準地址之間的脈沖差值來控制電機的位移.圖4為其輸出兩路脈沖控制X、Y軸步進電機的梯形圖程序。

3 結束語

當下港口生產使用的大型機械在日益大型化、結構復雜化，港口機械備件管理的重要性在日益顯現(xiàn)，立體倉庫的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)倉庫物資管理模式，既節(jié)約了庫房建設成本，又節(jié)省了后期倉庫物資的管理成本，對于當前處于經(jīng)濟轉型期的港口經(jīng)營形勢來說，是一項重要的管理及技術革新。

參考文獻

[1]林春方.可編程控制器原理及其應用[M].上海交通大學出版社，2004.

[2]麻桃花.可編程控制器應用系統(tǒng)設計方法[J].價值工程，2013，（23）：186-187.

[3]賀力克.可編程序控制器在模擬立體倉庫中的應用[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術學院學報，2003，3（2）：20-21.

（作者單位：日照港集團嵐山港務公司）