基于PLC的自动化立体仓库实验系统的研制.pdf

第 3期 总 第 1 6 6期 2 0 1 1年 6 月 机 械工 程 与自 动 化 M ECH ANI CAL ENGI NEERI NG ＆ AUT0MAT1 0N NO ． 3 J u n． 文章 编 号 1 6 7 2 6 41 3 2 0 1 1 0 3 01 2 9 0 2 基于 P L C的 自动化立体 仓库实验 系统 的研制 米 王 江涛， 南京化S - 职 业技术 学院， 刘 海 琴 江苏 南京2 1 0 0 4 8 摘要 自动化立体 仓库是一种典型的机 电一体化设备 ，对于机 电一体化专业学生理解和掌握机 电一体化 系统 设计及维护有着极大 的帮助。介绍 了基 于 P L C 的 自动化 立体 仓库 实验系统 的研制 ，该 系统 由机械本体 、电 气系统、P L C控制 系统 以及组 态监控 系统 构成。装 置研 发成功后， 已经在课程 教学、实训 以及毕业设计 等环 节得到 了应用 ，取得 了预期的效果。 关 键 词 自动 化 立 体 仓 库 ； 电 气系 统 ；P L C 控 制 系 统 ；工 业 组 态 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 A 0 引 言 自动化 立 体仓库 系统 A u t o m a t e d S t o r a g e a n d R e t r i e v a l S y s t e m，A S R S 是 一种 典 型 的 机 电一 体 化 设 备 ，其中融合了机械 、电气、检测、P L C控制等多项 技术 ，代 表 了未来仓 储 的发 展方 向。它 与 自动分拣 系 统 和 自动 导 向 车 并 称 为 物 流 技 术 现 代 化 的 3大 标 志 。 自动 化 仓 库 主 要 由货 物 存 取 机 、储 存 机 构 、 输送设备和控制装置 4部分组成。 自动化仓库面临的 主要 问题 及未 来发 展方 向是 如何 降低 生产成 本 、提 高 机 械 自动化水 平 、节约 能源 、减 少环境 污染 和 提高 经 济效益 。 本 文研制 目的在 于满 足课程 教学 、实训 、毕 业设 计 以及 学生创 新 训练 的需要 。 1机械 及 电气控 制 系统 设 计 为 了体 现科 研服务 于 教学 的需要 ，结 合现 有实 验 室 M P S自动 生 产线 装 置 ，在仓 库 的硬 件 设 计 上 ，采 用 了四层 四列 的 仓 库 模 型 ，将 来 可 以 与 现 有 的 MP S 实现对 接 。物料 选 用 与 现 有 MP S生 产 线 类 似 的橡 胶 块 。建成后 的系统整 体结 构如 图 1 所 示 。 搬 运设 备 是 自动 化立 体仓 库 中的重要 设备 ，其 主 要功能是把货物从一处搬到另一处。典型的搬动设备 有升降梯 、搬运车、巷道式堆垛机、双轨堆垛机、转 臂起 重机 等 ，在本 系统 中采用 丝杠 滚珠传 动设 备作 为 主要的搬运设备。搬运机构的动作分为横 向移动、纵 向移 动 和物料 的推进 3部 分 。在横 向和纵 向移 动上 采 用步 进 电机带 动滚珠 丝杠 实 现 ，货 物进仓 库 采用气 缸 推 动实现 。滚珠 丝杠 的结 构 如图 2所示 。 所选 用 的丝杠 导程 为 1 0 mm，根 据 丝杠 的长度 和 重量 ，选择 1 ． 8 。 、2 0 0步 进 的 步进 电 机 ，驱 动器 是 5 细分 ，经过 驱动 器 后 的 每 一 步 是 1 ． 8 。 ／ 50 ． 3 6 。 。 电 机参数 为 0 ． 0 0 1 ，脉 冲 当量为 1 ／ 0 ． 0 0 1 1 0 0 0 。 图 1 自动化立体仓库 系统整体结构 图 2滚 珠 丝 杠 结 构 图 *江苏省高等学校大学生实践创新训练计划 资助项 目 苏教高 2 0 0 9 3 0号，1 1 8 ；南京化工职业技术学院科研资助项 目 N HK Y一2 0 0 8 0 8 收稿 日期 2 0 1 0 - 1 2 - 0 6；修回 日期2 0 1 1 0 2 1 6 作者简介 王江涛 1 9 7 3 一 ， 男 ， 黑龙江齐齐哈尔人 ， 讲师 ， 硕士 ， 主要研究方向 机电一体化 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 3 O 机 械 工 程 与自 动 化 2 0 1 1年 第 3期 电气 控制 系统 包括 主 电路 和 辅助 电路 两 个部 分 。 主 电路主要 由电机 及 与它相 连的 电气 元件 如接触 器主 触点、熔断器等组成。辅助电路包括控制电路、信号 电路等，其中的控制电路是由按钮、继电器和接触器 的辅 助触 点等组成 。 2 P L C控 制 系统 设计 F X 1 S系列 P L C在 绝 大多数 的工业 生 产上都 有应 用 ，如涂胶生产线 自动化系统的控制 ；汽车总装线系 统的控制 ；电厂化学水处理 ；控制组合 机床 自动线 ； 中央空调系统控制；钢筋网焊机的控制系统等等。本 装置采用三菱 F X1 S一 2 0 M T型号的 P L C 。 I ／ 0硬件 接 口图是 系统设 计 的一 部分 ，它反映 的 是 P L C输入／ 输 出模 块与 现 场设 备 的连 接 。本装 置 的 表 I ／ O分配见表 1 。 表 1 系 统 I ／ O分 配表 输入 输出 启动 X O x轴脉 冲输 出 Y 0 停止／ 返回 X l Y轴脉冲输出 Y l 急停 X 2 轴方向 Y 2 有料检测 X 3 Y轴方向 Y 3 轴原位极 限保护 X 4 气缸进 Y 4 轴原位 X 5 运行指示 Y 5 轴到位极 限保护 X 6 y轴原位极限保护 X 7 ， ， 轴原位 Xl O y轴上位极限保护 Xl l 气缸原 位 X l 2 使 用三菱 G X D e v e l o p e r v e r s i o n 8 ． 5 2 E中文版进行 编程 ，部分 P L C指令见表 2 。 3组态及 监控 系统设 计 组态 控制 技术是 一种计算 机控 制技 术。利用 组态 控制 技术 构成 的计算机 测控 系统与一 般计算 机测控 系 统在结构上没有本质区别，都由被控对象 、传感器 、 I ／ O接 口、计算机和执行机构几部分组成。由于要使 用到 远程监控 这 一技 术 环 节 ，考 虑 到 实 验室 的 情况 ， 决定使用北京亚控科技发展有限公 司开发的产品组态 王 6 ． 5 2通用版。设计完成后的主界面如图 3所示。 4小 结 主要介绍 了 自动 化立 体仓库控 制 系统的 主要研制 过程 ，并介绍 了机 械本 体 、电气系统 、P L C控制 系统 以及组 态监控 系统 的设计 。 表 2部分 P L C指令 0 L D X0 0 0 2 3 AN I X0 0 5 l OR M0 2 4 OR M41 2 AND X0 01 2 5 ANB 3 AND Xo o 2 2 6 L D M3 l 4 ANIM3 l 2 7 L D M3 2 5 OUT MO 2 8 ANI X o 0 5 6 L D M8 0 0 2 2 9 0R M3 3 7 OR M3l 3 0 ANB 8 0Rr XO0I 31 0 RB 9 0RI X0 0 2 3 2 L DI XO O 4 j D S E T S 7 5 3 3 OR M3 3 1 2 ZRS T Sl 7 4 3 4 ANB l 7 RS T M4 4 3 5 L DI Xo o 6 l 8 Rs T M4 5 3 6 OR M3 2 1 9 RS T Y o o O 3 7 ANB 2 0 RS T Yo ol 3 8 ANIM4 H4 2l L D MO 3 9 DP L S Y K1 7 0 0 Dl O Y0 0 0 2 2 L D M4 0 圈 3 立体仓库控制系统组态主界面 参 考 文 献 [ 1 j 樊 贯香 ， 闫执 中 ．自动化仓库 的发展现状及展望 [ J ] ． 机 械管理 开发 ， 2 0 1 0 1 1 2 1 1 2 2， 1 2 4 ． [ 2 ] 张何之 ， 郑 斐峰 ．浅论 自动化仓库 技术 [ J ] ． 中国储运， 2 0 0 2 5 4 7 4 9 ． [ 3 ] 史 国生 ．电气控制与可编程控制器技术[ M] ． 北京 化学 工 业 出版 社 ， 2 0 0 3 ． De v e l o p m e n t o f Au t o ma t e d S t o r a g e a n d Re t r i e v a l Ex p e r i me n t S y s t e m Ba s e d o n PLC Co n t r o l W AGN J i a n g t a o，LI U Ha i q i “ N a n j i n g C o l l e g e o f C h e m i c a l T e c h n o l o g y ，N a n j i n g 2 1 0 0 4 8 ，C h i n a Ab s t r a c t As a t y p i c a l me e h a n o t r o n i e s e q u i p me n t ，a u t o ma t e d s t o r a g e a n d r e t r i e v a l e x p e r i me n t s y s t e m i s h e l p f u l f o r s t u d e n t s ma j o r e d i n me c h a no t r o n i e s t o g r a s p t h e de s i g n a n d ma i nt e n a n c e o f me c ha no t r o n l e s e qu i p me nt s ．Th i s p a p e r i nt r o d u c e s a n a u t o ma t ed s t o r a g e a n d r e t rie v a l e x p e rime nt s y s t e m ba s e d o n PLC c o n t r o l s ys t e m ，wh i c h ma i n l y i n c l ud s me c ha ni c a l s t r u c t u r e，e l e c t r i c a l s y s t e m ，PLC c o n t r o l s y s t e m a nd i n d us t r i a l c o n fig u r a t i o n mo ni t o r i ng s y s t e m．Th i s e x p e rime n t s y s t e m h a s b e e n s uc c e s s f ul l y a p pl i e d t o c ou r s e t e a c hi n g，pr a c t i c a l t r a i n i n g a nd g r a d u a t i o n p r o j e c t ． Ke y wo r d s a u t o ma t e d s t o r a g e ／ r e t r i e v a l s y s t e m AS ／ R S ；e l e c t r i c a l s y s t e m；P L C c o n t r o l s y s t e m；i n d u s t r i a l c o n fi g u r a t i o n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m