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隨著生活水平與生產力的提高, 現代物流業逐漸顯現出快速發展的趨勢, 傳統的倉儲模式已不能滿足巨大的貨存需要, 所以自動倉儲系統就顯示出它的功效[1]。自動倉儲是現代物流發展的重要組成部分, 它可以充分利用原有空間, 它具有節約用地、減輕勞動強度、消除差錯、提高倉儲自動化水平及管理水平、提高管理和操作人員素質、降低儲運損耗、有效減少流動資金的積壓、提高物流效率等諸多優點, 可以更好地為人們所用[2]。本設計是用組態王軟件和西門子S7-200 PLC的自動立體倉庫實驗教學模擬裝置來模擬一個小型自動化立體倉庫, 來體現自動化立體倉庫的便捷性、控制性。

倉庫硬件一般由立體框架式庫位、三維運動叉車、控制器、開關電源、光電傳感器、限位開關等組成, 如圖1所示[3,4,5]。

圖1 自動化立體倉庫設備實圖  下載原圖

1.立體框架式庫位;2.三維運動叉車;3.叉車;4.水平運動電機;5.垂直運動電機;6.進出移動電機;7.操控盤;8.控制器;9.電機驅動板;10.直流電源

根據控制要求準確統計出被控設備對數需求量, 然后在實際統計的I/O點數的基礎上增加15%~20%的備用量, 以便以后調整和擴充[6]。同時要充分利用好輸入和輸出擴展單元, 提高主機的利用率。在確定好I/O點數后, 還要注意它的性質、類型和參數[7,8]。PLC控制系統設計的流程如圖2所示。

圖2 PLC控制系統設計流程  下載原圖

PLC系統組成及外部接線如圖3、4、5、6所示:

本設計是利用西門子S-200系列的PLC來進行課題的研究和討論的。首先根據控制要求編制控制梯形圖。梯形圖包括:初始化程序, 對三維運動叉車的運行定位, 出庫、入庫、確認編碼, 入庫、出庫行進過程, 出庫出叉, 出入庫完成后跳轉等[9,10]。

圖5 模擬量模塊接線圖  下載原圖

圖6 直流電機驅動電路接線圖  下載原圖

系統設計包括定義IO設備、構造數據庫、創建組態畫面、變量連接、系統加密等。相關界面如圖7、8、9、10所示:

通過V4.0STEP7Micro WINSP3編程軟件編寫好程序, 編譯無誤, 通過PC/PPI串口通信線與PLC建立PC/PPI串口通信關系, 通訊建立成功之后, 此時可點擊下載PLC下載程序。通過數據的交換, 還能通過V4.0STEP7Micro WIN SP3編程軟件在PC機上監控PLC的運行狀態。

打開所建立起來的自動倉儲監控工程, PLC通過PC/PP串口通訊線與PC機進行通訊連接。連接成功后, 重新啟動PLC, 通過外部開關量輸入, 在PC機監控是否有動作, 動作是否正確。另外, 通過PC機操作, 觀察現場設備是否有動作以及動作的正誤。系統界面如圖11所示:

圖1 1 自動化立體倉庫系統界面  下載原圖

本文設計了倉儲監控系統, 實現了PLC對自動化立體倉庫的控制和利用組態軟件對其進行監控。但是, 本研究沒有考慮材料成本等方面, 后續研究中除了要考慮所用材料性價比, 還可以用于實踐檢驗, 以期得到更好的效果。