随着生活水平与生产力的提高, 现代物流业逐渐显现出快速发展的趋势, 传统的仓储模式已不能满足巨大的货存需要, 所以自动仓储系统就显示出它的功效[1]。自动仓储是现代物流发展的重要组成部分, 它可以充分利用原有空间, 它具有节约用地、减轻劳动强度、消除差错、提高仓储自动化水平及管理水平、提高管理和操作人员素质、降低储运损耗、有效减少流动资金的积压、提高物流效率等诸多优点, 可以更好地为人们所用[2]。本设计是用组态王软件和西门子S7-200 PLC的自动立体仓库实验教学模拟装置来模拟一个小型自动化立体仓库, 来体现自动化立体仓库的便捷性、控制性。

仓库硬件一般由立体框架式库位、三维运动叉车、控制器、开关电源、光电传感器、限位开关等组成, 如图1所示[3,4,5]。

图1 自动化立体仓库设备实图  下载原图

1.立体框架式库位;2.三维运动叉车;3.叉车;4.水平运动电机;5.垂直运动电机;6.进出移动电机;7.操控盘;8.控制器;9.电机驱动板;10.直流电源

根据控制要求准确统计出被控设备对数需求量, 然后在实际统计的I/O点数的基础上增加15%~20%的备用量, 以便以后调整和扩充[6]。同时要充分利用好输入和输出扩展单元, 提高主机的利用率。在确定好I/O点数后, 还要注意它的性质、类型和参数[7,8]。PLC控制系统设计的流程如图2所示。

图2 PLC控制系统设计流程  下载原图

PLC系统组成及外部接线如图3、4、5、6所示:

本设计是利用西门子S-200系列的PLC来进行课题的研究和讨论的。首先根据控制要求编制控制梯形图。梯形图包括:初始化程序, 对三维运动叉车的运行定位, 出库、入库、确认编码, 入库、出库行进过程, 出库出叉, 出入库完成后跳转等[9,10]。

图5 模拟量模块接线图  下载原图

图6 直流电机驱动电路接线图  下载原图

系统设计包括定义IO设备、构造数据库、创建组态画面、变量连接、系统加密等。相关界面如图7、8、9、10所示:

通过V4.0STEP7Micro WINSP3编程软件编写好程序, 编译无误, 通过PC/PPI串口通信线与PLC建立PC/PPI串口通信关系, 通讯建立成功之后, 此时可点击下载PLC下载程序。通过数据的交换, 还能通过V4.0STEP7Micro WIN SP3编程软件在PC机上监控PLC的运行状态。

打开所建立起来的自动仓储监控工程, PLC通过PC/PP串口通讯线与PC机进行通讯连接。连接成功后, 重新启动PLC, 通过外部开关量输入, 在PC机监控是否有动作, 动作是否正确。另外, 通过PC机操作, 观察现场设备是否有动作以及动作的正误。系统界面如图11所示:

图1 1 自动化立体仓库系统界面  下载原图

本文设计了仓储监控系统, 实现了PLC对自动化立体仓库的控制和利用组态软件对其进行监控。但是, 本研究没有考虑材料成本等方面, 后续研究中除了要考虑所用材料性价比, 还可以用于实践检验, 以期得到更好的效果。