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曼 塞旦 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 1 0 4 1 ． 2 0 1 2 ． 0 4 ． 0 0 6 日 遂进盛星旦 基 于 S 7 2 0 0 P L C的立体 仓库堆垛机控制 系统设计 赵月。王帅 沈阳大学 ， 沈阳 1 1 0 0 4 4 摘要以单巷道的自动化立体仓库为例。介绍了自动化立体仓库中堆垛机的自动控制系统设计方法和工作原理， 描述了系 统工作过程和硬件设计。实际应用表明，系统运行取得了较好的控制效果。 关键词 自动化 立体 仓库 ； 堆垛机 ； 自动控制 中图分 类号 3 3 P 2 7 3 文献标 志码 A Ba s e d o n t he S 7- 2 0 0 PLC wa r e ho u s e s t a c ke r c o nt r o l s y s t e m de s i g n ZHAO Yue。W ANG S h u a i S h e n y a n g U n i v e r s i t y ， S h e n y a n g 1 1 0 0 4 4， C h i n a Ab s t r a c t I n t h is p a p e r ，a s i n g l e r o a d wa y a u t o ma t ic s t or a g e r e t r i e v a l s y s t e m i s t a k e n a s an e x a mp l e ．wh i c h i n t r o d u c e d t h e d e s i g n me t h o d a n d wo r k i n g p r i n c i p le o f t h e a u t o ma t i c s t o r a g e r e t r ie v al s y s t e m．Wo r k i n g p r o c e s s a n d h a r d war e d e s ig n a r e de s c r i b e d ．Th e p r a c t i c al a p p l i c a t io n s h o ws t h a t t h e s y s t e m h a s a c h i e v e d a g o o d c o n t r o l e f f e c t ． K e y wo r d sa u t o ma t i c s t o r a g e r e t r i e v a l s y s t e m s t a c k e r ； a u t o ma t i c c o n t r o l O 引言 随着物流业 的发 展 ，自动化立体仓库得 到 了广 泛的应用。自 动化立体仓库 A u t o m a t i c S t o r a g e R e t fi e v a l S y s te m 是集物料搬运、 仓储管理于一体的综 合性设备 J 。它主要由货架 ， 堆垛机， 自动传动装置 以及操作平台组成 。 自动化立体仓库的应用 ， 可 以有 效的节约货物摆放的占地面积， 提高空间利用率， 减 轻劳动强度， 从而提高生产效率_ 2 儿 。 以单巷道 自动化立体仓库为例，以西门子 s 7 2 0 0 P L C可编程序控制器为核心部件 ， 介绍 自动化立 体仓库堆垛机 自动控制系统的设计方法。 l 自动化立体仓库的简介 1 ． 1 自动 化 立体 仓库 的 国 内外 发展 状 况 自动化立体仓库最早产生于 6 0年代的美国， 到 现在大致 经 历 了 四个 阶 段 ， 并 逐 步 向第 五 阶 段过 渡 J 。2 0世纪 6 0年代在美 国首先产生 了机械式 立 体仓库系统， 在该仓库系统中， 操作人员可通过一些 电器按钮和开关来控制一些机械设备进行人、 出库作 业 ， 实现了搬运的机 械化 。到 2 0世纪 7 O年代末 ， 随 着 P L C、 自动存取 A S ／ R S 、 自动导引小车 AG V S 、 条形 码阅读器等设备在立体仓库中的应用， 出现了第二代 自动化立体仓库系统 ， 实现了控制 自动化。到 2 o世 纪 8 0年代末， 计算机技术的异军突起机器在自动化 欢迎 订阅 欢迎撰稿 欢迎发布产品广告信息 仓库系统中的成功应用 ， 导致了第三代集成化立体仓 库系统 的诞生 ， 实现管理微机化 。进入 9 0年代 ， 出现 了第四代智能型立体仓库 ， 该类仓库系统不仅实现了 对 出、 入库任务和仓库信息的全 自动处理 ， 而且还可 根据生产计划报表分析、 制定出所需材料与劳动力， 并依据物资的现有库存量提 出外购建议。此外 ， 随着 电子数据交换 E D I 技术的 日 臻完善， 目前， 自动化仓 库系 统逐 步 向第 五代 “ 3 I ” I n t e l l i g e n t ，I n t e g r a t e d ， I n f o r ma t i o n 仓库系统过渡 。 1 ． 2 自动化立体仓库 系统构成及功能 如图 1 所示的自动化立体仓库为例， 该立体仓库 共 4 行 X 6 列， 其中第一行分五小层， 第二、 三行分两 小层 。 第 四行只有一层 ， 共 6 O个货位。 l蜃 j 一 { l l 鐾 一 { 黪 卫 墨 瓣 l 露 i 越 H A 图 1 自动化立体仓库示意图 在 自动化立体仓库中， 堆垛机是它的主要存取设 备， 它决定了货物的存取的节 。所有货物的人 El C Vo 1 ． 1 9 2 01 2 No ． 4 1 9 口科研设计成果口 库 、 出库 、 移库等作业都必须通过堆垛机完成 ，其控 制系统 的性 能对 于 自动化 立体仓 库系 统起着 重要 作用。 堆垛机主要是由机架 上横梁、 下横梁、 立柱 、 载货台、 水平行走机构 、 竖直行走机构 、 货又及电气控 制系统构成。其 中 X Y方向是 以交流伺服电机驱动， z方 向为电机拖动控制。 堆垛 机在 自动化立体仓库系统实现 的基本功能 包括 1 能实现手／ 自动操作 ， 系统在 自动操作时 ， 工 作任务由上位机提供。 2 在接收到管理系统 的工作指令后 ，堆垛机行 走电动机及升降电动机 同时运行 ，到达 目的位置后 准确停车。即能准确 的完成出库、 入库和移库操作。 3 根据堆垛 机的原位置和 目标位置的距离 ， 确 定运行速度。 仪器仪表用户 2 系统 的硬件 电路设计 根据立体仓库控制系统要求 ， 选 用西门子 s 7 2 0 0系列 C P U 2 2 4型 P L C作 为堆垛机 自动控制系统 的核心。它属于小型控制器 ， 但是功能科 以满足系统 需求。s 7 2 0 0具有很强大的指令 系统 ， 具有功能齐 全的编程软件 ， 同时它具有 多种功能模块 ， 便于组态 网络 ， 有 良好的扩展性 J 。此外 ， 它的两路高速脉冲 输出 P T O 功能可以精确的控制伺服 电机位置 J 。 为了保证堆垛机三维位置移动定位的精确性 ， 在 升降和行走 X、 Y 方 向使用伺服 电机 。伸叉 z方 向 控制使 用直流电动机作 为执行 元件。P L C把多 种输入信号采样进来， 通过其内部的运算处理以及逻 辑控制 ， 输出伺服电机所需的脉冲个数 ， 从 而控制堆 垛机通过导轨按其指定距离运动 ， 同时输 出变量控制 直流电动机正反转从而控制伸叉 的伸出和收 回动作。 具体 I Y O接 口分配如图 2所示 。 反 幢 能清 除目 J换鬃 i l 幕 ． ’ [ ] [ 了 争 争 争 争 一 争 争 ．黼 啪 牌 降行止升降 行 走 脉冲脉冲 打向 冉 向 I I l - 11 M l 叫00 ．0 l 0 0 1 1o o 2 l 00 3 00 ．4 I 2 M I 2 L 1 0 0 5 6 1 oo 7 1 0 1 ,0 I o l 1 I I r l O M I o 1 M l lO 2 4 o z 恤4 o z s I2 M I2 叫。 z { o 2 4 o 2 , PL C 扩 展 模 蜘 6 E S 7 2 1 41 A D2 3 0 XB 8 6 F T 2 2 3 一 l l j f 亚 2 0 A 8 1 1 M I 10 0 l 10 ．1 l 10 ．3 I Io 4 10 ．5 I 10 ．6 l 10 ． l 2 M l I1 2 I I1 3 n 5 I I L - 1 ． 1 1 M l 12 ．1 l 12 2 l l23 12 M l l2 4 l l2 5 1 12 ．6 l l2 7 __ ， s ’ 虐 。 糍 I I I 点 YD y甜 糍‘。 ～ 准 岳 、 薹＼ I_ 鞠 ． 通讯 模 块 2 4 v l 1 H 1 4 卜 - 4 S 1 岛 s 4 手 ／ f 1 ， 十 { 最Y D I ’ 6 E S 7 2 7 7 - 0 A A 2 2 -0 A A 0 动 前 皮 『 ． M l L 萋 PE O／ 图2 基于 S 7- 2 0 0 P L C的堆垛机自动控制系统 o分配 3 控制柜的内部设计 1 电气控制柜电源 采用三相 电 U， V， W。 2 变频器 2个变频器控制两个伺服电机。 3 P L C及扩展模块 用于堆垛机的逻辑控制 。 4 手动操作面板 用于堆垛机的手动操作 。 5 强 电电路 用于保护及 控制 2 2 0 V交 流 电源 输入。 6 弱电电路 用 P L C逻辑输出控制继电器 ， 再通 2 0 El C VO f ． 1 9 2 01 2 NO 4 过继电器控制执行机构。 7 接线端子 用于控制柜内电气线路的连接。 4 堆垛机的运行原理 1 堆垛机采用 速度和脉冲两种运行方式。关 于 列定位 ， 列与列之 间安装有挡光片 ， 两个挡光 片的中 间位置则是列的准确位置。堆垛机先用速度控制 的 运行方式移动到指定的列 ， 离开挡光片的时候转换到 脉冲方式。 欢迎光 临本 刊网站 ， h t t p ／ ／ w w w． y q y b y h ． c o m 篓 垦 堡
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