摘要：分析基于PLC的立體倉庫控制系統(tǒng)的可行性，對該系統(tǒng)的特點(diǎn)及設(shè)計選型進(jìn)行分析。通過控制系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計，利用OMRON公司的PLC為控制器，實(shí)現(xiàn)了立體倉庫入庫﹑出庫﹑盤點(diǎn)和發(fā)貨等全自動控制的目的。 關(guān)鍵詞：立體倉庫；歐姆龍可編程控制器；組態(tài)軟件 [align=center]Program Design for Control System of Tridimensional Depository Based on PLC Wang Lei-yong ; Zhang Tian-kai; Lu Yan （Vehicle and traffic College, Qingdao Technological University Shandong Qingdao 266033） （青島理工大學(xué) 汽車交通學(xué)院，青島 266033）[/align] Abstract: The possibility of PLC control in tridimensional depository is analyzed. The controlling characteristic and design choose are analyzed．Using OMRON PLC as controller. realized the result of auto control in tridimensional depository by designing hardware and software of control system. The auto control includes input goods, output goods , check goods and consignment and so on. Key words: Tridimensional Depository; OMRON PLC; configuration software 1.前言 自動化立體倉庫是現(xiàn)代物流與倉儲系統(tǒng)的重要組成部分。立體倉庫集機(jī)械﹑電子﹑控制﹑計算機(jī)技術(shù)于一體，具有科技含量高，貨物存取效率高和自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。而PLC功能強(qiáng)大，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，維修方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。完全滿足立體倉庫工作環(huán)境和控制系統(tǒng)的要求。 2.立體倉庫控制系統(tǒng)總體設(shè)計 在物流中有三條輥道傳輸帶﹑三個出入貨站臺﹑一個四自由度機(jī)械手﹑一個全自動堆垛機(jī)以及兩排貨價組成。將系統(tǒng)中的傳感器﹑執(zhí)行器和可編程控制器連接，通過編制相應(yīng)的程序，就可以用可編程序控制器來控制物流工序。 立體控制系統(tǒng)分為三個部分：輥道控制﹑機(jī)械手控制﹑堆垛機(jī)控制。在設(shè)計該控制系統(tǒng)時，采用兩臺OMRON CJ1系列PLC作為立體倉庫的控制裝置，如圖1所示。其中#1 PLC主要用來控制輥道部分和堆垛機(jī)部分，#2 PLC主要用來控制四自由度機(jī)械手。 采用OMRON公司在控制層上的Control Link網(wǎng)來將兩臺PLC聯(lián)系起來，通過在兩臺PLC間的數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)三個被控部分之間的協(xié)調(diào)動作，實(shí)現(xiàn)綜合控制。 在控制系統(tǒng)中配置了一臺上位機(jī)，通過RS-232與PLC相連，上位機(jī)一方面用于兩臺PLC控制程序的編輯﹑下載以及調(diào)試，另一方面，上位機(jī)用來監(jiān)視﹑管理自動化立體倉庫系統(tǒng)。 在此系統(tǒng)中使用三個變頻器分別來控制三個輥道傳送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)。輥道可以在正﹑反兩個方向運(yùn)轉(zhuǎn)，可以根據(jù)進(jìn)貨和出貨的需要來使用輥道，進(jìn)行自由組態(tài)。變頻器有很高的運(yùn)行可靠性和功能多樣性，降低了電動機(jī)運(yùn)行噪聲，全面而完善的保護(hù)功能為電動機(jī)提供了良好的保護(hù)性能。這里使用的是OMRON公司的3G3MZ系列的變頻器。 對四自由度機(jī)械手的控制時，執(zhí)行部件使用的是四相八拍的步進(jìn)電動機(jī)，X軸伸縮﹑Z軸升降﹑底盤回轉(zhuǎn)和機(jī)械手腕回轉(zhuǎn)分別使用四個步進(jìn)電動機(jī)。使用兩個步進(jìn)電動機(jī)分別控制堆垛機(jī)的升降和行走，而貨叉控制使用直流電動機(jī)為執(zhí)行元件。對這六個步進(jìn)電動機(jī)的控制實(shí)際上是對它們對應(yīng)驅(qū)動器的控制。本系統(tǒng)中使用SH-2H057型號的步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動來驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行。 [align=center] 圖1 立體倉庫控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖[/align] 3.立體倉庫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 立體倉庫控制系統(tǒng)中使用了兩臺OMRON CJ1系列PLC，PLC單元的配置圖如圖2所示。 [align=center] 圖2 PLC單元的配置圖[/align] 整個控制系統(tǒng)所需要模塊個數(shù)統(tǒng)計如下： 1）開關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù)：共需要44點(diǎn)，使用16點(diǎn)輸入單元CJ1W-ID211,共需要3個。 2）開關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù)：共需要21點(diǎn)，使用16點(diǎn)輸出單元CJ1W-OD211,共需要2個。 3）模擬量輸出點(diǎn)數(shù)：共需要3路模擬量輸出，分別控制3個輥道輸送帶的速度，需要1個四路模擬量輸出單元DA041,輸出0～10V電壓信號 4）脈沖量輸出：共有6個步進(jìn)電動機(jī)（機(jī)械手X軸移動控制﹑機(jī)械手Z軸移動控制﹑機(jī)械手底盤回轉(zhuǎn)﹑機(jī)械手腕回轉(zhuǎn)控制﹑堆垛機(jī)升降控制和堆垛機(jī)行走控制）需要控制，每個CJ1W-NC113單元控制一個步進(jìn)電動機(jī)，所以共需要6個。 4.上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著自動化倉庫中輥道輸送部分﹑機(jī)械手部分和堆垛機(jī)部分的集中監(jiān)控和協(xié)調(diào)作業(yè)的任務(wù)，并能實(shí)時顯示立體倉庫中各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及貨物的運(yùn)輸和存儲情況，起著承上啟下﹑整體協(xié)調(diào)的作用。 本系統(tǒng)的上位機(jī)通過COM1口與#1 PLC相連，再由#1 PLC通過Control Link網(wǎng)與#2 PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，共同完成設(shè)備的監(jiān)控。 4.1用“組態(tài)王”6.03軟件設(shè)計上位機(jī)監(jiān)控程序 “組態(tài)王”是一套以實(shí)時數(shù)據(jù)庫為核心的組態(tài)軟件，實(shí)時數(shù)據(jù)庫中含有豐富的數(shù)據(jù)類型，系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新﹑趨勢顯示﹑報警判斷﹑歷史數(shù)據(jù)記錄﹑報表等工作時所用的數(shù)據(jù)庫都取自實(shí)時數(shù)據(jù)庫。 “組態(tài)王”6.03通過RS-232方式實(shí)現(xiàn)與PLC之間的數(shù)據(jù)傳送，包括向控制機(jī)械手和堆垛機(jī)兩臺PLC發(fā)出入庫和出庫等各種控制指令，由PLC驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成下達(dá)的各項作業(yè)。各設(shè)備也通過PLC將它們運(yùn)行時的狀態(tài)和結(jié)果返回上位機(jī)，VB編制的程序接收各種信息，同時操作ACCESS數(shù)據(jù)庫，使用數(shù)據(jù)庫堆立體倉庫進(jìn)行管理。 立體倉庫控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。在本系統(tǒng)中控制系統(tǒng)可分為自動控制﹑手動控制和遠(yuǎn)程控制。在自動控制模式下，貨物將在規(guī)定的時間內(nèi)按照已經(jīng)編好的自動控制程序進(jìn)行操作，不需要運(yùn)行人員參與。手動模式下操作人員通過控制柜的操作面板上的各種操作按鈕完成貨物的運(yùn)送。遠(yuǎn)程控制是操作人員在上位機(jī)上通過上位機(jī)與PLC的通信直接控制試驗平臺上各電氣設(shè)備的運(yùn)行。 [align=center] 圖3 立體倉庫控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)框圖[/align] 4.2 立體管理倉庫系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 在立體倉庫管理系統(tǒng)中，建立一個完善的和功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫是必不可少的。通過數(shù)據(jù)庫中不同貨物參數(shù)的查詢可以使操作人員對庫存情況有一個非常清楚了解，便于操作人員對貨物入庫，出庫等操作的控制。我建立了兩個管理系統(tǒng)：入﹑出庫管理系統(tǒng)和盤點(diǎn)管理系統(tǒng)。采用VB編程和ACCESS數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)對倉儲系統(tǒng)的管理。 管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能是：VB通過DDE完成與“組態(tài)王”之間動態(tài)數(shù)據(jù)交換，把不同貨物的各種參數(shù)傳送到VB程序中，VB通過ADO技術(shù)與數(shù)據(jù)庫連接，把數(shù)據(jù)寫入到ACCESS數(shù)據(jù)庫中；VB作為數(shù)據(jù)庫顯示界面，通過數(shù)據(jù)綁控控件在VB界面上顯示數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容；利用VB編程和SQL語言實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的查詢﹑添加﹑刪除和打印功能。 5.結(jié)束語 自動化立體倉庫涉及物流監(jiān)控技術(shù)﹑計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)﹑通信技術(shù)﹑貨位優(yōu)化管理等技術(shù)領(lǐng)域，它的特點(diǎn)在于以高層立體貨價為標(biāo)志，以成套先進(jìn)搬運(yùn)設(shè)備為基礎(chǔ)，以先進(jìn)的計算機(jī)控制技術(shù)為主要手段，高效率地利用倉儲空間，節(jié)約時間和人力進(jìn)行各種作業(yè)。產(chǎn)生巨大地社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有廣大地市場前景。 參考文獻(xiàn) [1]張萬忠，孫晉．可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例[M]．北京：中國電力出版社，2005． [2]鄧則名，祁穗芳．電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997． [3]徐章一，馬士華． 逆向供應(yīng)鏈地價值實(shí)現(xiàn)形式－物流技術(shù)[M] ．機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [4] 康博創(chuàng)作室著，Visual Basic 5．0創(chuàng)作實(shí)例與技巧[M] ．北京：中國水利水電出版社．1998 第一作者王雷勇，男，1981出生，現(xiàn)為青島理工大學(xué)車輛與交通學(xué)院在讀研究生；研究方向為計算機(jī)控制與檢測系統(tǒng)的設(shè)計等。 第二作者張?zhí)扉_（1953-），男，山東青島人，教授，現(xiàn)任職于青島理工大學(xué)自動化工程學(xué)院；研究方向為計算機(jī)控制與檢測系統(tǒng)的設(shè)計等 聯(lián)系方式：青島理工大學(xué)282信箱 通信地址：青島市撫順路11號 青島理工大學(xué)自動化工程學(xué)院 郵編：266033 電話：0532-85071298 13276396045 電子郵箱：chelseafly@163.com