李錦+權(quán)寧

摘 要：目前，現(xiàn)代物流技術(shù)蓬勃發(fā)展，作為現(xiàn)代物流系統(tǒng)的基礎(chǔ)——立體倉庫的研究在物料系統(tǒng)中起著重要作用。本文針對(duì)立體倉儲(chǔ)智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用模塊化設(shè)計(jì)語言，著重研究立體倉儲(chǔ)智能監(jiān)控系統(tǒng)的手、自動(dòng)及聯(lián)機(jī)控制、數(shù)據(jù)采集、故障診斷、歷史信息查詢等功能。

關(guān)鍵詞：PLC；立體倉庫；智能監(jiān)控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.191

0 引言

目前，我國的自動(dòng)化立體倉庫技術(shù)有著突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但是自動(dòng)化立體倉庫無論是從數(shù)量，設(shè)備品種以及技術(shù)水平上與國際發(fā)達(dá)國家都還存在著明顯大的差距。本文深入研究自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)的智能監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化立體倉庫的在線監(jiān)測(cè)和本地控制，為倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)提供重要的參考數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制功能提供技術(shù)支撐。

1 立體倉儲(chǔ)智能監(jiān)控系統(tǒng)的功能

物流管理系統(tǒng)正常工作時(shí)，若立體倉庫出現(xiàn)故障需要及時(shí)可靠的停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并防止造成碼垛機(jī)與立體倉庫出現(xiàn)碰撞或者啟動(dòng)困難等問題。為有效解決上述問題并實(shí)現(xiàn)立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)的本地監(jiān)測(cè)和控制，研制立體倉儲(chǔ)智能監(jiān)控系統(tǒng)迫在眉睫。作為智能物流的基礎(chǔ)設(shè)備之一，不僅要求該立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)具備基本的監(jiān)測(cè)和控制功能，同時(shí)要具備高的可靠性與可擴(kuò)展性，為以后其他設(shè)備的接入或系統(tǒng)升級(jí)做預(yù)留。

立體倉儲(chǔ)智能監(jiān)控系統(tǒng)的功能：（1）手、自動(dòng)及聯(lián)機(jī)控制；（2）數(shù)據(jù)采集；（3）故障診斷；（4）歷史信息查詢。

2 立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)立體倉庫共設(shè)有一個(gè)10列、6層貨架，共計(jì)60個(gè)倉位。整個(gè)控制系統(tǒng)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、西門子S7-1200PLC等組成，以西門子S7-1200PLC為核心，以觸摸屏作為人機(jī)界面的顯示單元，完成貨物管理與統(tǒng)計(jì)、倉位檢測(cè)、入庫和出庫等命令發(fā)送與信息反饋工作。上位機(jī)通過以太網(wǎng)卡接入以太網(wǎng)，與主站組成工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通信，通過觸摸屏完成在自動(dòng)或手動(dòng)狀態(tài)下對(duì)物料的入科、出庫碼垛機(jī)的運(yùn)行情況實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.2 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）手、自動(dòng)及聯(lián)機(jī)控制。本文所設(shè)計(jì)立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)共有自動(dòng)模式、手動(dòng)模式以及聯(lián)機(jī)模式等三種運(yùn)行模式。

在自動(dòng)模式運(yùn)行下，操作者需要觸摸屏上選定倉位號(hào)并設(shè)定運(yùn)行速度等參數(shù)，按啟動(dòng)按鈕系統(tǒng)會(huì)完成相應(yīng)的自動(dòng)出入庫過程。

在手動(dòng)模式運(yùn)行下，貨叉在允許范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立伸縮動(dòng)作和抓物放物動(dòng)作，同樣可實(shí)現(xiàn)碼垛機(jī)在X或Y軸上的運(yùn)動(dòng)，每個(gè)獨(dú)立動(dòng)作都有相應(yīng)的按鍵控制。

在聯(lián)機(jī)運(yùn)行模式下，S7-1200根據(jù)上位機(jī)發(fā)來的命令確定最終倉位號(hào)和運(yùn)行速度，系統(tǒng)自動(dòng)完成物料的出入庫動(dòng)作，并時(shí)時(shí)反饋位置信息給上位機(jī)。

碼垛機(jī)在X軸、Y軸上行走采用西門子M420變頻器驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速與制動(dòng)動(dòng)作，確保碼垛機(jī)高效平穩(wěn)運(yùn)行。

（2）數(shù)據(jù)采集。實(shí)時(shí)采集立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并將其保存到本地PLC的數(shù)據(jù)塊中。觸摸屏通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)訪問S7-1200，時(shí)時(shí)讀取采集到的數(shù)據(jù)顯示在觸摸屏上。

（3）故障診斷。是指監(jiān)控系統(tǒng)利用采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)判定當(dāng)前立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。例如行程是否超限、貨倉是否有料、運(yùn)行速度是否合理等。以及通過本地控制器與通訊伙伴的握手信號(hào)判定設(shè)備當(dāng)前的通信狀態(tài)。

（4）歷史信息查詢。主要指歷史操作信息、故障預(yù)警信息以及歷史故障信息，主要內(nèi)容包括故障或者動(dòng)作發(fā)生的時(shí)間、內(nèi)容以及故障離開的時(shí)間等。立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)會(huì)在監(jiān)控畫面中詳細(xì)地顯示并自動(dòng)保存歷史信息。

2.3 通訊接口設(shè)計(jì)

本文立體倉儲(chǔ)的智能監(jiān)控系統(tǒng)采用西門子S7通訊服務(wù)下的TCP/IP協(xié)議和RS485協(xié)議。系統(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)、物理傳感器采樣值、立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)的故障預(yù)警和故障信號(hào)等信息采用實(shí)時(shí)自動(dòng)交換的方式完成。

3 總結(jié)

本文基于PLC控制的立體倉儲(chǔ)智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了邏輯處理能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)的西門子S7-1200型可編程邏輯控制器，在程序設(shè)計(jì)中采用模塊化設(shè)計(jì)，主程序、子程序等清晰明了。自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)化控制和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中形成了自動(dòng)的物流系統(tǒng)，該控制方式集成度高、故障率低，使用效果良好。與傳統(tǒng)的倉庫相比，存儲(chǔ)效率和空間利用率均有大幅提升，節(jié)省人力成本，降低物料成本。

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作者簡介：李錦（1996-），女，江蘇徐州人，專科，學(xué)生，主要研究方向：機(jī)電一體化。