基于PLC的物流自动化包装线出库穿梭车的设计.pdf

务1 lI8 似 基于P L C 的物流 自动化包装线出库穿梭车的设计 Desi gn of t h e s t ack er cr an e r et r i e val s y st em bou t aut om at i c st or ag e bas ed on PLC 李亚军，刘艳明 L I Y a - i u n ．L I U Y a n ． mi n g 北京机械工业自动化研究所，北京 1 0 0 1 2 0 摘要介绍了出库穿梭车的自动认址，设计了出库穿梭车的控制系统，并给出了在自动运行模式下的 程序流程图。实际应用表明，该P L O 控制系统安全、可靠、稳定、高效。 关键词物流自动化；穿梭车；立体仓库；出库；P L C ． 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码A D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． 1 s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4 ． 2 0 1 4 ． 1 0 上 ． 2 7 0 引言 随着计算机信 息技术 的发展，现代企 业生产 规模 的不断扩大和竞争的 日益加剧，市场 对企业 物流 系统提 出了新的要求，物流 自动化 包装线越 来越受到关注并得到广泛应用n 。出库穿梭车是出 库 大托盘搬运设备 ，它不仅联接着立体仓 库，而 且还联接小托盘辊道输送线 ，是整个出库包装系 统设计核心 内容 。本文 以某化纤生产企业 自动化 包装线 出库穿梭车为例 ，介绍出库穿梭车 的结构 和特点 ，工作原理 ，并对它的设计要 点进行 了分 析和讨论 。 1 出库穿梭车系统概述 出库穿梭 车可 以实现在任 意工位之 间双 向运 行 的功 能 。它 主要 由行 走机 构 、托盘 输送 链 式 机 ，检测元件和读码器构成 ；其 中，行走机构由 西 门子M4 2 0 变频器控制，可实现高低速切换 ；另 外 ，它共有 四个运行工位 ，每一个工位 由车体上 两个独立的U型光电开关来定位与检测。自动模式 下 ，通过判断链式机上大托盘 的状态 ，控制 出库 穿梭车到达指定 的工位 ；手动模式下 ，通过触摸 屏 或车体上的手动开关控制出库穿梭车按 工位步 进 点动模式下 ，车体可手动正反向移动 到任意 一 个可达 的范围 。车体上读码器读取每次取 的大 托盘码 ，到达出库工位后保存 。 2 出库穿梭车控制系统的布置 在某化纤 物流 自动化 包装线 中，出库穿梭车 是双轨式 出库穿梭车 。它采用P L C，传感器 ，网 络 通讯，电气传动 等技术 ，实现大托盘的 出库功 能 ，同时配置W CC F L E X I B L E 2 0 0 8 触摸屏 ，实 文章编号 1 0 0 9 -0 1 3 4 2 0 1 4 1 0 上 -0 0 9 6 0 3 现友好的人机界面交互功能。 其 出库穿梭车布置图如图1 所示。 链式机 链式机 链式机 8 O m m ■ - } 7 6， i l ” ⋯勋 鞠． ， }} 一 ； I I 图 1 出库 穿梭车链式机布置 图 7 4 机 7 8 机 7 9 其中各链式机在出库中所起的作用，如表1 所示。 表1 链式机工位的定义 序号 名称 工位注释 1 链 式机7 4 2 巷道 回库工位 2 链式机7 5 2 巷道出库工位 3 链式机7 6 1 巷道回库工位 4 链式机7 7 1 巷道 出库工位 5 链式机7 8 机器人抓 纱工位 1 6 链 式机7 9 机器人抓 纱工位2 7 链式机8 O 升降工位 3 出库穿梭车工作原理 正常情况下 ，出库工位 链式机7 5 和链式机7 7 出库工位从堆垛机 接收满大托盘 ，由出库穿梭车 收稿日嗣2 0 1 4 -0 2 -1 0 作者简介李亚军 1 9 8 4～，男，河南人，硕士，主要从事物流自动化包装线设计研究工作。 【 9 6 】第3 6 卷第1 O 期2 0 1 4 -1 0 上 磨 匦 盛 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 訇 ,fl u 输送到 出库机器人抓纱工位 1 或 出库机器人抓纱工 位2 ，机器人把大托盘上的纱抓完后，出库穿梭车 把空托盘输送 到空托盘暂存工位链式机8 0 ，然后 输送 到升 降机 内，送到二楼 出库部分 ，这样就完 成 了一个 出库循环 。 当升降机停用时 ，机器人抓 纱完成 后，出库 穿梭车需要把空托盘返 回到其 中 一 个 回库工位即链式机7 4 或链 式机7 6 ，由堆垛机 指定入库． 。 4 出库穿梭车的控制原理 4 ． 1 出库穿梭车的工作方式 出库穿梭车共 有两种工作方式分别为 自动工 作方式和手动工作方式口 】 。可以通过触摸屏上的出 库穿梭车界面 的选择开关选择 。当点击手动 按钮 时 ，可 以实现 出库穿 梭车手动操作 ，当点击 自动 按钮时 ，可以实现穿梭车的自动运行。 4 ． 1 ． 1 自动工作方式 在该 工作 方式下 ，出库穿梭车 与总控上位机 通讯 ，接 收总控下达 的各种 任务指令 ，完成相应 的任务 ，且及 时反馈 大托盘的信息及状态 。若 出 库穿梭车不具备执行该 任务的条件 ， 出库穿梭车 不动作 ，同时将故障原因发送给总控并报警 。 4 ． 1 ． 2手动工作方式 该工作方式是在 出库 穿梭 车界面上的手动或 点动操 作完成的 。选择要执行的动作点动执行按 钮出库穿梭车即执行该动作从而完成出库穿梭车 电机 的正转与反转，及实现 出库穿梭车上链式机 的取货与放货 。 4 ．2 出库穿梭车工作流程图 本系统采用 以C P U一 3 1 5 2 DP 的P L C为核心配 以M4 2 0 变 频器及 传感器 等组成一 个完整 的控制 系统 ，在 自动工作方式下 出库穿梭车首先要进行 自检并初 始化 。尤其注意 的是 ，在 自动工作 方 式下 ，出库穿梭车 的当前工位保存在 ，中断电不 丢失 ，但手动操作后 ，出库 穿梭车 的实际工位 有 可能与保存在 中的工位不一样 ，在进行 自动控制 时 ，将会产生误动作 ，为 了避免意外 问题发 生， 在进行 自动控制前 ，要先确认 出库穿梭车 的工位 和实际工位是否一致 。 4 ． 2 ． 1上电初始化 当系统上 电时 ，或者 由急停状态 复位时 ，出 库穿梭车处于手动模式 ，通过 检测开关和读码器 判 断 当前 出库穿 梭车 所 在工 位 以及 出库穿 梭车 上大托盘状态 ，人工确认无误后进入 自动运 行状 态 ，如有问题 ，则手动操作修改后出库穿梭车进 入 自动运行状态。 图2 穿梭 车上 电初 始化 4 ． 2 ． 2 自动运行过程 自动 运行时 ，以穿梭车上链式机 有无大托盘 作 为主线，以任务 驱动来控制 出库穿梭车的取货 放货 、行走 移动 。出库穿梭车 的任务通过判断链 式机上的大托盘状态，通过总控验证后给出。 穿梭车 自动运 行流程 图如 图3 N 示 ，首 先检 测小车上 有无大托盘 ，当有大托盘时 ，再判断是 空托盘还 是满托盘 ，如果 是满托盘 ，则小车移动 到抓 纱工位 ，然后将大托盘输送到抓纱工位链式 机上 ，将大 托盘号通知相 应链式机保存 ；如果是 空托盘 ，如 果当前运 行模式 为正常模式 ，则小车 移动 到空托 盘暂存工位 ，大托盘输送到该链式机 上 ；如果运 行模 式为单独 出库模式 ，Nd , 车移动 到 空托盘 回库工位 ，大托盘输送到链式机上 。当 小车上 没有大托盘 时，等待取货请求 ，当满托盘 请 求出库时 ，则小车移动到 出库工位 ，从 出库链 式机上取货 ；当空托盘请求移 出时 ，小车移动到 抓纱工位，从抓纱链式机上取空托盘 。 托盘 检测 由车上的检测开关和读码器比较得 出，当检测开关与读码器输出结果不一致时，报 警停机 。托盘 是满还是空 由读码器读取条码后与 总控交互后得到。 第3 6 卷第1 0 期2 0 1 4 - 1 0 上 I 9 7 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 生 lI5 化 图3 穿梭车 自动运行流程 图 5 出库穿梭车安全保护 出库穿梭车 是在预埋地轨上来 回运动 的机械 设 备 。本 系统 的 出库穿 梭车 是双 轨式 出库 穿梭 车 。为 了保 护人 员 ，设备 及 大托 盘上 丝卷 的安 全 ，除 了必要的机械死档限位外 ，还必需在 电气 控制上采取一系列 的联锁和保护措施 。 5 ． 1 联锁保护 当出库穿梭车上信息错误时 即 出库穿梭车 上有大托盘 ，而无大托盘码和大托盘状态 ；或者 出库穿梭车上无大托盘 ，而有大托盘码或者大托 盘状态时，出库穿梭车运动被锁定。 当出库穿梭车正／ 反转进行 ，出库 穿梭车定位 不准确时 ，出库穿梭车上的链式机的取大托盘或 者送大托盘被锁定。 当出库 穿梭车上 的链式机取大托盘货 或者送 大托盘货 ，且大托盘不到位时，出库 穿梭车行走 控制被锁定。 5 ． 2 电气限位保护 出库穿梭车两端安装有运行终端限位行程开 关 ，当出库穿梭车运 行到两端极限位置 时，该行 程开关有效电平信号能 自动切 断行走 电机或 出库 穿梭车的电源 ，起到限位保护功能。 [ 9 8 1 第3 6 卷第1 O 期2 0 1 4 - 1 0 上 5 ． 3 断电保护 如出库 穿梭车忽然断电，则出库 穿梭车电机 制动，同时出库穿梭车停止运行。 6 结束语 基于P L C 设计的出库穿梭车的控制系统，该系 统已成功应用于盛虹化纤 自动化立体仓 库物流 包 装线 中，自动化程度大大提高， 操作方便，工作更 可靠 ，完全达到控制要求，运行 良好 ，保证 了出 库 穿梭车 的运行精度 ，提高了工作效率 ，收到 了 良好的效果 。 参考文献 【 l 】丁立言， 张铎． 仓储 自动化 [ M】 ． 北京 清华大学 出版， 2 0 0 2 【 2 ]张志杜， 亚江， 李小平 ． 输送机控 制系统在 自动 化立体仓库 中的应用[ J ] ． 工业控制计算机 ， 2 0 0 9 1 ． 【 3 ]杨继志， 郭敬． 自动化立体仓库的关键技术【 J 】 _ 起重运输 机械， 2 0 0 7 1 ． 【 4 】易芸芸， 杨公源．基于P L C的立体仓库控制系统设计【 J ] ．仪 器仪表用户， 2 0 0 8 5 ． 【 5 】胡峰 ， 自动化 立体 仓库控 制 系统设 计与实 现 [ J ] ． 科技 信 息， 2 0 1 0 1 5 1 0 1 1 0 4． 【 6 】刘曙光． 基于P L C的立体仓库运行系统【 J 】 ． 物流技术， 2 0 0 6 9 3 1 - 3 4 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m