基于可編程控制器的現(xiàn)代倉(cāng)儲(chǔ)堆垛機(jī)控制研究

摘要：在倉(cāng)儲(chǔ)立體化的工作中，利用可編程的控制器來(lái)控制堆垛機(jī)，通常情況下，利用計(jì)算機(jī)的倉(cāng)儲(chǔ)管理軟件來(lái)控制堆垛機(jī)的運(yùn)行，本文研究利用可視化強(qiáng)直觀圖形位置，利用手持平板電腦來(lái)控制堆垛機(jī)的各種動(dòng)作，降低工作強(qiáng)度和保證工作質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；快速反應(yīng)；堆垛機(jī)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文章編號(hào)：1001-828X（2016）002-000-01

中國(guó)電子商務(wù)飛速發(fā)展，需要現(xiàn)代化的物流作支撐，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展要求現(xiàn)代化的立體倉(cāng)庫(kù)作保障，在現(xiàn)代化自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中，大多采用幾層、十幾層乃至幾十層的貨架儲(chǔ)存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運(yùn)設(shè)備：堆垛機(jī)、輸送機(jī)以及分配小車進(jìn)行貨物入庫(kù)和出庫(kù)作業(yè)的倉(cāng)庫(kù)。為了更直觀快速地利用平板電腦來(lái)控制堆垛機(jī)，利用可編控制器[1]具有多RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴(kuò)展板，可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能，利用手持平板電腦與可編控制器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通訊，通過(guò)可編程控制器來(lái)執(zhí)行程序來(lái)控制堆垛機(jī)的運(yùn)行。由于具有很高的空間利用率，很強(qiáng)的入出庫(kù)能力，能加快貨物的進(jìn)出節(jié)奏，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，便于形成先進(jìn)的物流系統(tǒng)，提高企業(yè)的生產(chǎn)管理水平，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)已經(jīng)成為現(xiàn)代物流發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)和企業(yè)生產(chǎn)及物流管理不可缺少的重要手段。

現(xiàn)代化立體庫(kù)中通常采用的可編程控制器（PLC）[2]是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下[3]，它設(shè)計(jì)采用一類可編程的存貯器，用于其內(nèi)部存貯程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式輸入輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程，可編程控制器具備高可靠性、編程方便、易于使用、環(huán)境要求低、與其他裝置配置連接方便的特點(diǎn)。

此次設(shè)計(jì)選用的是可編程控制器是三菱公司的FX2N系列，它是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可變程序控制器。FX2N有3000多點(diǎn)輔助繼電器、1000點(diǎn)狀態(tài)、200多點(diǎn)定時(shí)器、200點(diǎn)16位加計(jì)數(shù)器、35點(diǎn)32位加/間計(jì)數(shù)器、8000多點(diǎn)16位數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器、128點(diǎn)跳步指針、15點(diǎn)中斷指針，這些編程元件對(duì)于一般的系統(tǒng)是綽綽有余的。它的基本指令執(zhí)行時(shí)間高達(dá)0.08us每條指令，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了很多大型可變程序控制器。用戶存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到16k步，最大可擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，有5種，模擬量輸入/輸出模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、脈沖輸出模塊、4種位置控制模塊、多種RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴(kuò)展板，可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。FX2N有128種功能指令，具有中斷輸入處理、修改輸入濾波器時(shí)間常數(shù)、數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排序、PID運(yùn)算、開平方、三角函數(shù)運(yùn)算、脈沖輸出、脈寬調(diào)制、ASCII碼輸出、BCD與BIN的相互轉(zhuǎn)換、串行數(shù)據(jù)傳送、校驗(yàn)碼、比較觸點(diǎn)等功能指令。FX2N內(nèi)裝實(shí)時(shí)鐘，有時(shí)鐘數(shù)據(jù)的比較、加減、讀出/寫入指令，可用于時(shí)間控制。=FX2N還有矩陣輸入、10鍵輸入、16鍵輸入、數(shù)字開關(guān)、方向開關(guān)、7段顯示器掃描顯示、示教定時(shí)器等方便指令。鑒于以上特點(diǎn)，此次設(shè)計(jì)所選型號(hào)是FX2N-32MR-D.輸入輸出分配表見下表：

三菱FX 系列PLC控制接線圖如下圖所示：

例舉程序的執(zhí)行主要堆垛動(dòng)作過(guò)程如下所述：

1.送貨：激發(fā)啟動(dòng)按鈕SB1，再激發(fā)送貨按鈕SB3，程序跳轉(zhuǎn)到送貨程序部分并自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)激發(fā)SB1后1s，貨叉伸出，到位后光電開關(guān)接通，貨叉微上行抬起貨物，過(guò)1s后貨叉收回，收回到位后，觸動(dòng)開關(guān)SQ2，堆垛機(jī)右行，右行到位后，堆垛機(jī)接通光電開關(guān)SQ3，升降機(jī)構(gòu)上行，到達(dá)指定位置后停止運(yùn)行，1s后貨叉伸出，伸出到位后光電開關(guān)接通SQ5，貨叉稍微下行放下貨物，1s后貨叉收回，收回到位后觸動(dòng)開關(guān)SQ2，升降機(jī)構(gòu)下行，下行到位后光電開關(guān)接通SQ6，堆垛機(jī)左行回到原位，觸動(dòng)停止開關(guān)SQ7，堆垛機(jī)停止運(yùn)行，然后進(jìn)行下一個(gè)送貨循環(huán)。

2.取貨：激發(fā)啟動(dòng)按鈕SB1，再激發(fā)取貨按鈕SB4，程序跳轉(zhuǎn)到取貨程序部分并自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)激發(fā)SB4后，堆垛機(jī)右行，右行到位后光電開關(guān)SQ3接通，堆垛機(jī)升降機(jī)構(gòu)上行，上行到位后停止，1s后貨叉伸出，伸出到位后光電開關(guān)SQ5接通，貨叉上行，1s后貨叉收回，收回到位后觸動(dòng)開關(guān)SQ2，升降機(jī)構(gòu)下行，下行到位后光電開關(guān)SQ6接通，堆垛機(jī)左行回到原位，觸動(dòng)停止開關(guān)SQ7，停止1后貨叉伸出，伸出到位后光電開關(guān)SQ1接通，貨叉下行，1s后貨叉收回，收回到位后觸動(dòng)開關(guān)SQ2，開始進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

3.急停：激發(fā)急停按鈕SB2后，程序跳轉(zhuǎn)到急停部分并執(zhí)行，這時(shí)可進(jìn)行相應(yīng)的手動(dòng)操作，以使堆垛機(jī)回到原位。

綜上所述，為了更好地利用圖形直觀設(shè)備手持平板電腦來(lái)管理堆垛機(jī)，目的是減輕物流管理者的勞動(dòng)強(qiáng)度，使我們的工作越來(lái)越簡(jiǎn)單和人性化，以上展示的是堆垛機(jī)的常規(guī)動(dòng)作，通過(guò)對(duì)上述堆垛機(jī)的改造，利用蘋果平板電腦系統(tǒng)安裝了我們編譯的倉(cāng)儲(chǔ)堆垛機(jī)控制圖形軟件對(duì)我校實(shí)訓(xùn)中心的立體庫(kù)的堆垛機(jī)進(jìn)行可行性的試驗(yàn)，試驗(yàn)的結(jié)果很滿意，執(zhí)行速度快，出入庫(kù)簡(jiǎn)單，極大地減輕了堆垛機(jī)操控人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔亞軍.可編程控制器原理及程序設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[2]席曉惠主編.PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)技巧[M].電子與自動(dòng)化，1999.

[3]金大會(huì).基于PLC的自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].武漢：湖北工業(yè)大學(xué)碩士論文，2007-06.

作者簡(jiǎn)介：鄭連弟，講師，遼寧建筑職業(yè)學(xué)院工商管理電子商務(wù)教研室。

摘要：在倉(cāng)儲(chǔ)立體化的工作中，利用可編程的控制器來(lái)控制堆垛機(jī)，通常情況下，利用計(jì)算機(jī)的倉(cāng)儲(chǔ)管理軟件來(lái)控制堆垛機(jī)的運(yùn)行，本文研究利用可視化強(qiáng)直觀圖形位置，利用手持平板電腦來(lái)控制堆垛機(jī)的各種動(dòng)作，降低工作強(qiáng)度和保證工作質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；快速反應(yīng)；堆垛機(jī)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文章編號(hào)：1001-828X（2016）002-000-01

中國(guó)電子商務(wù)飛速發(fā)展，需要現(xiàn)代化的物流作支撐，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展要求現(xiàn)代化的立體倉(cāng)庫(kù)作保障，在現(xiàn)代化自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中，大多采用幾層、十幾層乃至幾十層的貨架儲(chǔ)存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運(yùn)設(shè)備：堆垛機(jī)、輸送機(jī)以及分配小車進(jìn)行貨物入庫(kù)和出庫(kù)作業(yè)的倉(cāng)庫(kù)。為了更直觀快速地利用平板電腦來(lái)控制堆垛機(jī)，利用可編控制器[1]具有多RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴(kuò)展板，可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能，利用手持平板電腦與可編控制器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通訊，通過(guò)可編程控制器來(lái)執(zhí)行程序來(lái)控制堆垛機(jī)的運(yùn)行。由于具有很高的空間利用率，很強(qiáng)的入出庫(kù)能力，能加快貨物的進(jìn)出節(jié)奏，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，便于形成先進(jìn)的物流系統(tǒng)，提高企業(yè)的生產(chǎn)管理水平，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)已經(jīng)成為現(xiàn)代物流發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)和企業(yè)生產(chǎn)及物流管理不可缺少的重要手段。

現(xiàn)代化立體庫(kù)中通常采用的可編程控制器（PLC）[2]是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下[3]，它設(shè)計(jì)采用一類可編程的存貯器，用于其內(nèi)部存貯程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式輸入輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程，可編程控制器具備高可靠性、編程方便、易于使用、環(huán)境要求低、與其他裝置配置連接方便的特點(diǎn)。

此次設(shè)計(jì)選用的是可編程控制器是三菱公司的FX2N系列，它是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可變程序控制器。FX2N有3000多點(diǎn)輔助繼電器、1000點(diǎn)狀態(tài)、200多點(diǎn)定時(shí)器、200點(diǎn)16位加計(jì)數(shù)器、35點(diǎn)32位加/間計(jì)數(shù)器、8000多點(diǎn)16位數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器、128點(diǎn)跳步指針、15點(diǎn)中斷指針，這些編程元件對(duì)于一般的系統(tǒng)是綽綽有余的。它的基本指令執(zhí)行時(shí)間高達(dá)0.08us每條指令，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了很多大型可變程序控制器。用戶存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到16k步，最大可擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，有5種，模擬量輸入/輸出模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、脈沖輸出模塊、4種位置控制模塊、多種RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴(kuò)展板，可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。FX2N有128種功能指令，具有中斷輸入處理、修改輸入濾波器時(shí)間常數(shù)、數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排序、PID運(yùn)算、開平方、三角函數(shù)運(yùn)算、脈沖輸出、脈寬調(diào)制、ASCII碼輸出、BCD與BIN的相互轉(zhuǎn)換、串行數(shù)據(jù)傳送、校驗(yàn)碼、比較觸點(diǎn)等功能指令。FX2N內(nèi)裝實(shí)時(shí)鐘，有時(shí)鐘數(shù)據(jù)的比較、加減、讀出/寫入指令，可用于時(shí)間控制。=FX2N還有矩陣輸入、10鍵輸入、16鍵輸入、數(shù)字開關(guān)、方向開關(guān)、7段顯示器掃描顯示、示教定時(shí)器等方便指令。鑒于以上特點(diǎn)，此次設(shè)計(jì)所選型號(hào)是FX2N-32MR-D.輸入輸出分配表見下表：

三菱FX 系列PLC控制接線圖如下圖所示：

例舉程序的執(zhí)行主要堆垛動(dòng)作過(guò)程如下所述：

1.送貨：激發(fā)啟動(dòng)按鈕SB1，再激發(fā)送貨按鈕SB3，程序跳轉(zhuǎn)到送貨程序部分并自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)激發(fā)SB1后1s，貨叉伸出，到位后光電開關(guān)接通，貨叉微上行抬起貨物，過(guò)1s后貨叉收回，收回到位后，觸動(dòng)開關(guān)SQ2，堆垛機(jī)右行，右行到位后，堆垛機(jī)接通光電開關(guān)SQ3，升降機(jī)構(gòu)上行，到達(dá)指定位置后停止運(yùn)行，1s后貨叉伸出，伸出到位后光電開關(guān)接通SQ5，貨叉稍微下行放下貨物，1s后貨叉收回，收回到位后觸動(dòng)開關(guān)SQ2，升降機(jī)構(gòu)下行，下行到位后光電開關(guān)接通SQ6，堆垛機(jī)左行回到原位，觸動(dòng)停止開關(guān)SQ7，堆垛機(jī)停止運(yùn)行，然后進(jìn)行下一個(gè)送貨循環(huán)。

2.取貨：激發(fā)啟動(dòng)按鈕SB1，再激發(fā)取貨按鈕SB4，程序跳轉(zhuǎn)到取貨程序部分并自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)激發(fā)SB4后，堆垛機(jī)右行，右行到位后光電開關(guān)SQ3接通，堆垛機(jī)升降機(jī)構(gòu)上行，上行到位后停止，1s后貨叉伸出，伸出到位后光電開關(guān)SQ5接通，貨叉上行，1s后貨叉收回，收回到位后觸動(dòng)開關(guān)SQ2，升降機(jī)構(gòu)下行，下行到位后光電開關(guān)SQ6接通，堆垛機(jī)左行回到原位，觸動(dòng)停止開關(guān)SQ7，停止1后貨叉伸出，伸出到位后光電開關(guān)SQ1接通，貨叉下行，1s后貨叉收回，收回到位后觸動(dòng)開關(guān)SQ2，開始進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

3.急停：激發(fā)急停按鈕SB2后，程序跳轉(zhuǎn)到急停部分并執(zhí)行，這時(shí)可進(jìn)行相應(yīng)的手動(dòng)操作，以使堆垛機(jī)回到原位。

綜上所述，為了更好地利用圖形直觀設(shè)備手持平板電腦來(lái)管理堆垛機(jī)，目的是減輕物流管理者的勞動(dòng)強(qiáng)度，使我們的工作越來(lái)越簡(jiǎn)單和人性化，以上展示的是堆垛機(jī)的常規(guī)動(dòng)作，通過(guò)對(duì)上述堆垛機(jī)的改造，利用蘋果平板電腦系統(tǒng)安裝了我們編譯的倉(cāng)儲(chǔ)堆垛機(jī)控制圖形軟件對(duì)我校實(shí)訓(xùn)中心的立體庫(kù)的堆垛機(jī)進(jìn)行可行性的試驗(yàn)，試驗(yàn)的結(jié)果很滿意，執(zhí)行速度快，出入庫(kù)簡(jiǎn)單，極大地減輕了堆垛機(jī)操控人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔亞軍.可編程控制器原理及程序設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[2]席曉惠主編.PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)技巧[M].電子與自動(dòng)化，1999.

[3]金大會(huì).基于PLC的自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].武漢：湖北工業(yè)大學(xué)碩士論文，2007-06.

作者簡(jiǎn)介：鄭連弟，講師，遼寧建筑職業(yè)學(xué)院工商管理電子商務(wù)教研室。