孫敏嘉 陳熙群 王三秀

摘 要：自動(dòng)化倉庫是現(xiàn)代物流發(fā)展與控制技術(shù)的產(chǎn)物。文章提出了一種以西門子S7-200系列PLC為控制核心的自動(dòng)化倉庫設(shè)計(jì)方案。該方案以西門子S7-200系列PLC為控制中心，通過PPI的通訊方式與機(jī)械手站和分揀站進(jìn)行通訊，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)運(yùn)行PLC程序以及組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)PLC數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化倉庫；PLC控制；組態(tài)監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）32-0020-01

1 概 述

通過對(duì)堆垛機(jī)的工作流程分析，本文提出了一種自動(dòng)化倉庫設(shè)計(jì)方案。該方案以西門子S7-200系列PLC為控制中心，通過PPI的通訊方式與機(jī)械手站和分揀站進(jìn)行通訊。自動(dòng)化倉庫站能根據(jù)機(jī)械手送來物料的顏色自動(dòng)將物料送入指定的倉庫，也可以將任意顏色的物料取出，該過程通過步進(jìn)電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來完成。為了更加有效的監(jiān)管自動(dòng)化倉庫的運(yùn)行，利用MCGS監(jiān)控軟件對(duì)自動(dòng)化倉庫的運(yùn)行設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)PLC的數(shù)據(jù)，只要通過監(jiān)控界面就可以了解自動(dòng)化倉庫的運(yùn)行狀況，方便管理人員管理。最后通過現(xiàn)代物流倉儲(chǔ)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，驗(yàn)證了自動(dòng)化倉庫的可靠運(yùn)行。

2 自動(dòng)化倉庫系統(tǒng)

2.1 總體設(shè)計(jì)

自動(dòng)化倉庫貨架實(shí)物如圖1所示，自動(dòng)化倉庫堆垛機(jī)實(shí)物如圖2所示。

本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)貨物的分類存取，通過S7-200PLC來控制全自動(dòng)堆垛機(jī)來存取機(jī)械手站送來的物料。自動(dòng)化倉庫主要有上位機(jī)、控制裝置、驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)裝置（包括步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)）、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和倉位模塊組成，它們之間的聯(lián)系如圖3所示。

上位機(jī)起著監(jiān)測(cè)和控制整套系統(tǒng)正常運(yùn)行的作用，PLC通過編程各種內(nèi)部的指令來達(dá)到控制各種類型的機(jī)械運(yùn)行和生產(chǎn)過程，驅(qū)動(dòng)模塊用來增大PLC輸出的脈沖功率同時(shí)控制步進(jìn)電機(jī)的工作電流和細(xì)分步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)堆垛機(jī)實(shí)現(xiàn)物料存取。

2.2 控制方案及要求

2.2.1 控制方案

①復(fù)位：在任何情況下按下復(fù)位按鈕時(shí)，堆垛機(jī)復(fù)位（包括貨叉復(fù)位、回到原位），倉位計(jì)數(shù)復(fù)位，各輔助繼電器復(fù)位。

②入庫：當(dāng)貨架上光電傳感器檢測(cè)有來料時(shí)，X軸步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)堆垛機(jī)從原位出發(fā)前往貨架取貨，到達(dá)貨架停下，Z軸直流電機(jī)帶動(dòng)貨叉伸出，到限位開關(guān)停下，Y軸上升取料，然后貨叉收回。根據(jù)PLC指令去指定的倉位存放物料，最后到原位等待。入庫分為單聯(lián)入庫和聯(lián)機(jī)入庫，單聯(lián)入庫作為調(diào)試用。聯(lián)機(jī)入庫按照黃（12個(gè)）、藍(lán)（4個(gè)）、紅（4個(gè)）物料順序入庫。

③出庫：當(dāng)物料放滿時(shí)，在監(jiān)控界面按下“開始出庫”讓物料出庫，堆垛機(jī)到達(dá)原點(diǎn)（貨架）退回到指定倉位取出物料。出庫按照黃、藍(lán)、紅順序出庫。當(dāng)有需要出庫指定倉位的物料時(shí)，可以用上位機(jī)發(fā)送指令，出庫也分為單聯(lián)出庫和聯(lián)機(jī)出庫。

2.2.2 控制要求

考慮實(shí)際自動(dòng)化倉庫的運(yùn)行，本論文將提出以下幾點(diǎn)控制要求：

①可以將不同顏色的物料進(jìn)行分類存放。

②將物料送至任意指定倉庫，將物料從指定倉庫取出。

③X軸、Y軸和Z軸上都要有限位保護(hù)，防止意外情況發(fā)生。

④X軸和Y軸的速度必須平滑，保證堆垛機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)。

⑤通過上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化倉庫的可視化效果。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 PLC輸入輸出分配

S7-200系列PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的具有高性價(jià)比的微型可編程控制器。本論文方案選擇西門子PLC S7-200 CPU 226 CN。

3.2 運(yùn)行流程圖

按照堆垛機(jī)存取物料的運(yùn)行流程設(shè)計(jì)流程圖。物料在第一站經(jīng)過顏色（分為黃色、紅色和藍(lán)色）檢測(cè)，由機(jī)械手站送至貨架，自動(dòng)化倉庫站對(duì)這些無聊進(jìn)行分類存放（黃色倉位12個(gè)，藍(lán)色和紅色倉位各4個(gè)）。當(dāng)倉位滿時(shí)物料不再入庫，當(dāng)上位機(jī)發(fā)送出庫指令時(shí)，由堆垛機(jī)取相應(yīng)顏色和倉位的物料。

3.3 組態(tài)設(shè)計(jì)

組態(tài)是指使用計(jì)算機(jī)里的組態(tài)軟件把組態(tài)圖形界面與PLC聯(lián)系起來，形成可視化可操作的監(jiān)控畫面。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求和運(yùn)行流程設(shè)計(jì)出的監(jiān)控界面如圖4所示。黃色塊代表黃色物料倉庫，紅色塊代表紅色物料倉庫，藍(lán)色塊代表藍(lán)色物料倉庫，并且設(shè)置色塊的內(nèi)部屬性，倉庫中無物料是顯示白色，有物料接顯示相應(yīng)物料顏色。

C1、C2和C3代表黃、藍(lán)和紅色物料的當(dāng)前入庫后的個(gè)數(shù)，

C10、C12和C14代表黃、藍(lán)和紅色物料的當(dāng)前出庫后的個(gè)數(shù)，在“輸入框”中輸入數(shù)值可以改變各個(gè)計(jì)數(shù)器的值，也就是物料對(duì)應(yīng)的倉位。

4 結(jié) 論

采用S7-200PLC和MCGS組態(tài)軟件對(duì)自動(dòng)化倉庫進(jìn)行控制方案，具有操作簡(jiǎn)單、貨物庫存清晰、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，再配合機(jī)械手站和上料分揀站運(yùn)行，使得整套設(shè)備的運(yùn)行更接近實(shí)際自動(dòng)化倉庫的運(yùn)行。在以后的發(fā)展中，自動(dòng)化倉庫將作為生產(chǎn)線的下一環(huán)節(jié)，構(gòu)成柔性的加工系統(tǒng)，擁有廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁立言，張鐸.倉儲(chǔ)自動(dòng)化[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[2] 向曉漢.西門子PLC高級(jí)應(yīng)用實(shí)例精解[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，

2010.