摘要：分析基于PLC的立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的可行性，對(duì)該系統(tǒng)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)選型進(jìn)行分析。通過(guò)控制系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)，利用OMRON公司的PLC為控制器，實(shí)現(xiàn)了立體倉(cāng)庫(kù)入庫(kù)﹑出庫(kù)﹑盤點(diǎn)和發(fā)貨等全自動(dòng)控制的目的。 關(guān)鍵詞：立體倉(cāng)庫(kù)；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(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是現(xiàn)代物流與倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的重要組成部分。立體倉(cāng)庫(kù)集機(jī)械﹑電子﹑控制﹑計(jì)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(dòng)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(cāng)庫(kù)工作環(huán)境和控制系統(tǒng)的要求。 2.立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 在物流中有三條輥道傳輸帶﹑三個(gè)出入貨站臺(tái)﹑一個(gè)四自由度機(jī)械手﹑一個(gè)全自動(dòng)堆垛機(jī)以及兩排貨價(jià)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(guò)編制相應(yīng)的程序，就可以用可編程序控制器來(lái)控制物流工序。 立體控制系統(tǒng)分為三個(gè)部分：輥道控制﹑機(jī)械手控制﹑堆垛機(jī)控制。在設(shè)計(jì)該控制系統(tǒng)時(shí)，采用兩臺(tái)OMRON CJ1系列PLC作為立體倉(cāng)庫(kù)的控制裝置，如圖1所示。其中#1 PLC主要用來(lái)控制輥道部分和堆垛機(jī)部分，#2 PLC主要用來(lái)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(lái)將兩臺(tái)PLC聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)在兩臺(tái)PLC間的數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)三個(gè)被控部分之間的協(xié)調(diào)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)綜合控制。 在控制系統(tǒng)中配置了一臺(tái)上位機(jī)，通過(guò)RS-232與PLC相連，上位機(jī)一方面用于兩臺(tái)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(lái)監(jiān)視﹑管理自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)。 在此系統(tǒng)中使用三個(gè)變頻器分別來(lái)控制三個(gè)輥道傳送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)。輥道可以在正﹑反兩個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)，可以根據(jù)進(jìn)貨和出貨的需要來(lái)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(dòng)機(jī)運(yùn)行噪聲，全面而完善的保護(hù)功能為電動(dòng)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(duì)四自由度機(jī)械手的控制時(shí)，執(zhí)行部件使用的是四相八拍的步進(jìn)電動(dòng)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(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。使用兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)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(dòng)機(jī)為執(zhí)行元件。對(duì)這六個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制實(shí)際上是對(duì)它們對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)器的控制。本系統(tǒng)中使用SH-2H057型號(hào)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。 [align=center] 圖1 立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖[/align] 3.立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)中使用了兩臺(tái)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(gè)控制系統(tǒng)所需要模塊個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)如下： 1）開(kāi)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(gè)。 2）開(kāi)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(gè)。 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(gè)輥道輸送帶的速度，需要1個(gè)四路模擬量輸出單元DA041,輸出0～10V電壓信號(hào) 4）脈沖量輸出：共有6個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（機(jī)械手X軸移動(dòng)控制﹑機(jī)械手Z軸移動(dòng)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(gè)CJ1W-NC113單元控制一個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，所以共需要6個(gè)。 4.上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)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(shí)顯示立體倉(cāng)庫(kù)中各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及貨物的運(yùn)輸和存儲(chǔ)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(guò)COM1口與#1 PLC相連，再由#1 PLC通過(guò)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(jì)上位機(jī)監(jiān)控程序 “組態(tài)王”是一套以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的組態(tài)軟件，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(shì)顯示﹑報(bào)警判斷﹑歷史數(shù)據(jù)記錄﹑報(bào)表等工作時(shí)所用的數(shù)據(jù)庫(kù)都取自實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。 “組態(tài)王”6.03通過(guò)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(tái)PLC發(fā)出入庫(kù)和出庫(kù)等各種控制指令，由PLC驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成下達(dá)的各項(xiàng)作業(yè)。各設(shè)備也通過(guò)PLC將它們運(yùn)行時(shí)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(shí)操作ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)，使用數(shù)據(jù)庫(kù)堆立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行管理。 立體倉(cāng)庫(kù)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(dòng)控制﹑手動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制。在自動(dòng)控制模式下，貨物將在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按照已經(jīng)編好的自動(dòng)控制程序進(jìn)行操作，不需要運(yùn)行人員參與。手動(dòng)模式下操作人員通過(guò)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(guò)上位機(jī)與PLC的通信直接控制試驗(yàn)平臺(tái)上各電氣設(shè)備的運(yùn)行。 [align=center] 圖3 立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)框圖[/align] 4.2 立體管理倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 在立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)中，建立一個(gè)完善的和功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)是必不可少的。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中不同貨物參數(shù)的查詢可以使操作人員對(duì)庫(kù)存情況有一個(gè)非常清楚了解，便于操作人員對(duì)貨物入庫(kù)，出庫(kù)等操作的控制。我建立了兩個(gè)管理系統(tǒng)：入﹑出庫(kù)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(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的管理。 管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能是：VB通過(guò)DDE完成與“組態(tài)王”之間動(dòng)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(guò)ADO技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)連接，把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)中；VB作為數(shù)據(jù)庫(kù)顯示界面，通過(guò)數(shù)據(jù)綁控控件在VB界面上顯示數(shù)據(jù)庫(kù)中的內(nèi)容；利用VB編程和SQL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢﹑添加﹑刪除和打印功能。 5.結(jié)束語(yǔ) 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)涉及物流監(jiān)控技術(shù)﹑計(jì)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(jià)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(jì)算機(jī)控制技術(shù)為主要手段，高效率地利用倉(cāng)儲(chǔ)空間，節(jié)約時(shí)間和人力進(jìn)行各種作業(yè)。產(chǎn)生巨大地社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有廣大地市場(chǎng)前景。 參考文獻(xiàn) [1]張萬(wàn)忠，孫晉．可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例[M]．北京：中國(guó)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(jià)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(guó)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?yàn)橛?jì)算機(jī)控制與檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。 第二作者張?zhí)扉_(kāi)（1953-），男，山東青島人，教授，現(xiàn)任職于青島理工大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院；研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)控制與檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(hào) 青島理工大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院 郵編：266033 電話：0532-85071298 13276396045 電子郵箱：chelseafly@163.com