PLC在模擬立體倉(cāng)庫(kù)中的應(yīng)用

趙妍

摘 要：針對(duì)目前倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)勞動(dòng)密集、效率低下的落后面貌，本文在簡(jiǎn)要介紹立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)基本構(gòu)成的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討了利用松下電工生產(chǎn)的FP0型可編程控制器來實(shí)現(xiàn)控制面板智能顯示、堆垛機(jī)三維位置控制的方法和程序，經(jīng)調(diào)試成功，此系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

關(guān)鍵詞：立體倉(cāng)庫(kù)；可編程控制器；堆垛機(jī)；智能顯示；三維位置控制

引言

倉(cāng)庫(kù)是港口物料供應(yīng)的重要基地，倉(cāng)庫(kù)進(jìn)出庫(kù)的自動(dòng)化程度直接影響港口作業(yè)生產(chǎn)的效率，目前在部分港口倉(cāng)庫(kù)中已出現(xiàn)“立體倉(cāng)庫(kù)”的應(yīng)用案例，立體倉(cāng)庫(kù)是指無需人工參與能自動(dòng)地完成物料倉(cāng)儲(chǔ)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(shè)備（堆垛機(jī)）完成搬運(yùn)，是集自動(dòng)控制技術(shù)、通訊技術(shù)、機(jī)電技術(shù)于一體的高效率、大容量存儲(chǔ)機(jī)構(gòu).它的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)功能從單純保管型向綜合流通型的轉(zhuǎn)變，提升了港口生產(chǎn)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(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)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(yīng)性強(qiáng)、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此，目前以PLC作為立體倉(cāng)庫(kù)的核心控制單元最為普遍。

本文將在簡(jiǎn)要介紹立體倉(cāng)庫(kù)構(gòu)成的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討PLC在倉(cāng)庫(kù)存取物料中的應(yīng)用。

1 系統(tǒng)模型硬件構(gòu)成

立體倉(cāng)庫(kù)主體由底盤、模擬四層十二倉(cāng)位庫(kù)體、運(yùn)動(dòng)機(jī)械及電氣控制等4部分組成.主體倉(cāng)位的左、右兩側(cè)分別為貨物入口位和出口位.其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

①底盤 ②四層十二倉(cāng)位庫(kù)體 ③控制面板 ④可編程控制器 ⑤X軸步進(jìn)電機(jī) ⑥Y軸步進(jìn)電機(jī) ⑦Z軸直流電機(jī) ⑧堆垛機(jī) ⑨物品入口位

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

1.1 機(jī)械組成

模型機(jī)械部分采用滾珠絲杠、滑杠等機(jī)械元件，采用步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)作為拖動(dòng)元件，并通過限位開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)的狀態(tài)反映工況信息.限位開關(guān)安裝在堆垛機(jī)運(yùn)行中的極限位置，微動(dòng)開關(guān)則安裝在十四個(gè)倉(cāng)位的底部，貨物入庫(kù)時(shí)壓制相應(yīng)的微動(dòng)開關(guān)使其閉合，出庫(kù)時(shí)，微動(dòng)開關(guān)斷開。

1.2 電氣組成

電氣控制由松下電工生產(chǎn)的FP0型PLC、電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(hào)送入PLC，經(jīng)內(nèi)部程序運(yùn)算，再由輸出端口的開、關(guān)量去控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，圖2即為系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)

立體倉(cāng)庫(kù)運(yùn)行的技術(shù)要求為：輸入倉(cāng)位號(hào)后，系統(tǒng)自行判定所選倉(cāng)位的庫(kù)存情況，并顯示倉(cāng)位無貨和有貨的信息；判斷指令的有效性并執(zhí)行，即對(duì)有貨的倉(cāng)位，“取”指令有效；對(duì)無貨的倉(cāng)位，“送”指令有效.對(duì)于合法的命令，堆垛機(jī)將自動(dòng)運(yùn)行到指定倉(cāng)位，執(zhí)行操作，并且相應(yīng)的狀態(tài)顯示燈亮；而對(duì)不合法的指令，系統(tǒng)不予響應(yīng)；指令完成后，機(jī)械自動(dòng)返回到入口位，各元件復(fù)位。

整個(gè)軟件設(shè)計(jì)包括兩個(gè)子程序模塊：數(shù)碼管顯示模塊和堆垛機(jī)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(gè)時(shí)鐘為0.01s的定時(shí)器交替導(dǎo)通分別對(duì)數(shù)碼管的明暗進(jìn)行控制，完成了數(shù)碼管的閃爍功能，豐富了其控制內(nèi)涵.以1#倉(cāng)位顯示為例，當(dāng)用戶按下1#鍵時(shí)，比較語句[= WR11，H1]和常開觸點(diǎn)Y20閉合兩個(gè)條件均滿足，中間繼電器R121被置位；根據(jù)1#庫(kù)位的庫(kù)存情況，即有貨時(shí)X41閉合，無貨時(shí)X41斷開，來分別控制動(dòng)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(dá)到數(shù)碼管正確反映庫(kù)存的顯示要求。圖3即為控制1#倉(cāng)位顯示的梯形圖程序.其他倉(cāng)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(jī)三維位置定位

堆垛機(jī)由水平、垂直及伸叉機(jī)構(gòu)3部分組成，水平、垂直部分運(yùn)動(dòng)分別由X軸、Y軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠完成，伸叉機(jī)構(gòu)由上層的鏟叉和底層的絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，鏟叉可前后伸縮，其運(yùn)動(dòng)由Z軸直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制。

堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)主要包括：

（1）定位精度：在使堆垛機(jī)能準(zhǔn)確尋找目標(biāo)倉(cāng)位進(jìn)行存取操作。

（2）速度特性：起制動(dòng)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(dá)指定位置準(zhǔn)確停車。

堆垛機(jī)定位采用絕對(duì)值位置控制的編碼器認(rèn)址方式，該方式是以水平、垂直方向步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)輸出的脈沖數(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)的每個(gè)貨格都予以二維地址編碼.當(dāng)堆垛機(jī)運(yùn)行時(shí)，PLC根據(jù)目的地址和原點(diǎn)基準(zhǔn)地址之間的脈沖差值來控制電機(jī)的位移.圖4為其輸出兩路脈沖控制X、Y軸步進(jìn)電機(jī)的梯形圖程序。

3 結(jié)束語

當(dāng)下港口生產(chǎn)使用的大型機(jī)械在日益大型化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，港口機(jī)械備件管理的重要性在日益顯現(xiàn)，立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)物資管理模式，既節(jié)約了庫(kù)房建設(shè)成本，又節(jié)省了后期倉(cāng)庫(kù)物資的管理成本，對(duì)于當(dāng)前處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期的港口經(jīng)營(yíng)形勢(shì)來說，是一項(xiàng)重要的管理及技術(shù)革新。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：日照港集團(tuán)嵐山港務(wù)公司）