基于PLC的智能立体仓库设计

傅婉丽

摘 要

本文应用PLC技术设计了一个智能立体仓库系统，运用组态王6.55软件对立体仓库建立了一个实时监控的系统。工作人员只需要通过监控系统，就可以得知立体仓库的运行状态，便于观察和随时解决存取过程中所出现的问题。立体仓库具有节约用地、减轻劳动强度、提高仓库自动化管理水平、方便管理、提升操作人员的素质、提高物流效率等一系列的优点。

【关键词】PLC控制 立体仓库 组态王

1 立体仓库介绍

自动化智能立体仓库又可以称作自动存储仓库，它通常是指两层以上高的货架，通过运用自动化设备进行统一的操作，将货物进行进出仓库处理，不需要进行人工搬运即可完成，这样的仓库不仅仅具有原先传统仓库的功能，同时还有分类、理货等新的功能，提高空间使用率，也可以方便取货，提高工作的效率。

2 立体仓库设计方案

2.1 立体仓库实现的功能

本文设计的立体仓库具有12个仓位，能够自动管理货物进出并用组态网监控实现，同时它还具有以下的一些功能：

（1）将货物送到指定的位置；

（2）取某个仓位的货物；

（3）将起始货物送到任意仓位；

（4）仓位没有放置货物时候可以提醒仓位为无存放货物状态；

（5）将一个仓位的货物由一个位置移到另一个仓位。

2.2 立体仓库的组成部分

本文所设计的立体仓库主要由五个模块组成，他们分别负责体力仓库的控制、输送、监控功能。这六个模块分别是人机接口操作界面、控制模块、驱动模块、电机模块、机械模块和仓位模块组成。各个模块功能间的相互配合可以用如下的流程来体现出来：

人机接口操作界面——控制模块——驱动模块——电机模块——机械模块——仓位模块。

工厂管理人员可以通过人机接口操作界面对立体仓库输入命令对立体仓库进行控制。例如工作人员需要将将货物送到立体仓库中指定的位置中去，这是由工作人员通过人机操作界面，将信号传送给控制模块，由控制模块决定执行（若仓位中还没有存放有货物，即该仓位为空的状态下）或者不进行操作（若该仓位中有存放货物，即该仓位不是空的状态下）。因此，控制模块的执行与否，会首先受到仓位模块信息反馈的影响，若仓位模块反馈的信息为该仓位是空的时候，那么控制模块在接收到人机操作界面的的指令后，会进行相应的操作，会调用相对应的执行命令的相应程序并且进行执行，通过它来对驱动模块进行控制，驱动模块又接着去驱动电机制动模块，通过电机制动装置去带动机械部件模块，机械部件的移动，即可将货物成功送入到指定的仓位当中去。相反，也可以将指定仓位中的货物取出来，这样就实现了操作人员对货物的存放或者获取货物的目的了。基于以上的各个模块之间的相互作用，组成了本文将要研究的自动化立体仓库的系统组成。

3 立体仓库系统的硬件与软件设计

3.1 立体仓库结构设计

3.1.1 仓库仓位

仓库的编号如图所示，其中仓库一共由12个仓位组成，其中0位为起始位置。如图1所示。

3.1.2 PLC控制器

PLC控制器我们采用的是西门子生产的S7-200系列的可编程序控制器。

3.1.3 控制台

我们的控制台由主要在电脑上进行操作，两个数字对应着一个仓位，并且有灯亮来显示仓位是否有存放有货物。我们一共连接了12个开关。

3.1.4 电源模块

电源模块的性能参数如下：

输入交流电压：110V-220V/50Hz，60Hz；

输出直流 电压：24V/6.5A；

最大功率：156W。

3.1.5 传送杆

传送杆由水平杆和垂直杆两大部分组成。主要由步进电机驱动螺母带动杆子转动，进行水平定位。同时我们设计在垂直杆上装有带缺口的金属片，设计用光电传感器来控制取送货物的正确定位。

3.2 设计取货和存货流程

系统在上电后自动进入初始状态，X，Y，Z轴分别置零位，如果在控制台上输入仓位位号，接着判断获取的键盘信息是取货还是送货，如果是取货则进入取货程序，如果是送货则进入送货程序。当取货或送货程序执行完毕后，会自动返回X，Y，Z轴零位。

取货流程：

在系统进入取货程序后，系统会首先对传送平台有没有缩回来进行判断，通常在货物的出入库的操作中，传送平台是需要进行伸缩的，如果在传说过程中还没有缩回，要先控制Z轴让其缩回来，然后开始进行出入库的操作。具体的流程是，控制平台移到货物所在的仓位，然后往前伸至货物的底部（Z轴方向），然后再向上提取货物（Y轴方向），然后往后缩回平台（Z轴方向），接着就把货物送至起始的平台，到达控制平台后往钱伸至仓位中，然后向下放下货物（Y轴移动），这样就完成了一个取货的工作流程。

存货流程：

当系统进入存货程序后，系统会首先对传送平台有没有缩回来进行判断，若已经缩回则表示已经准备就绪。这时控制平台首先向前伸进去货物的底部（Z轴方向），然后向上将货物提起（Y轴方向），向后缩进（Z轴方向），将货物送至指定的仓位中去，然后控制平台向前伸（Z轴方向），然后控制平台向下放下货物（Y轴方向），最后向后缩回平台（Z轴方向），送货程序结束。

4 组态监控系统设计

通过运用组态王软件对自动化立体仓库进行监控的设计，必须经过如下七个步骤：定义设备、建立工程、设计图形界面、构造数据库变量、建立动画连接、运行和调试。

当监控软件运行时，工业现场的生产情况要以动画的形式反映在屏幕上，同时操作者在计算机前发送的指令也要迅速传达到生产现场，这些环节都是以实时数据库为数据交换的中介环节，因此数据库将上位机和下位机有效的联系起来，构成两者连接的桥梁。

当组态和PLC联机成功时，画面进入模拟状态。按下启动按钮，再输入货物想达到的仓位位置（空位），比如23（第二行第三列）实行存放，货物在托盘的上托盘板面右移到达第三列，托盘上移到第二行，托盘前移再后移。停放后再下移再左移回到原点。

5 总结

经过对立体仓库模型系统的各项运行功能测试证明，本文所设计的自动化立体仓库程序模型能达到预期的效果，通过PLC控制自动化立体仓库并通过组态王进行监控的程序切实可行。同时现在自动化智能立体仓库正朝着专业化，小型化方向发展，我们在今后的设计中必须通过增强系统控制的柔性，提高系统的运行反应速度，这样才能更好的适应现场工作的要求。

参考文献

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[2]周天沛.基于PLC的自动化立体仓库控制系统[J].起重运输机械，2009（02）.

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[4]张明波.可编程控制器应用教程[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

[5]王凤杰，付丽娟.组态控制技术[M].社东南大学出版社，2013.

作者单位

广东技术师范学院天河学院 广东省广州市510540