小型立体仓库PLC自动定位控制系统设计.docx

小型立体仓库PLC自动定位控制系统设计 摘要：介绍了小型立体仓库的控制系统， 根据自动化立体仓库运行的基本原理和结构，在整个控制系统中以以西门子S7-200PLC作为核心控制元件，采用SIMATIC WinCC V5.0组态软件设计设计立体仓库的监控系统，实现了设备的运行状态、货架货位的使用情况、报警等信息的实时监控关键词：立体仓库；SIMATIC WinCC V5.0；PLC：TP271.5 文件标识码：B自动化立体仓库是现代物流系统发展中的关键部分，是一种多层存放货物的高架仓库系统，由自动控制系统、管理系统、高位货架、巷道堆垛机、自动入库、自动出库、计算机管理控制系统和其他一些辅助设备组成它具有减少用地、减小劳力、消除差错、提高仓储水平和管理水平、提高管理能力、降低储运损耗、减少流动资金的积压、提高物流效率等诸多优点如今中国国民经济的快速发展，与自动化立体仓库在各行各业的广泛应用息息相关1 立体仓库的结构和工作原理1.1 自动化立体仓库的概述自动化立体仓库是指在不直接进行人工处理的情况下，自动地完成物品仓储和取出的系统，它以高层立体货架为主体，以成套搬运设备为基础，是集自动控制技术、通信技术及机电技术于一体的高效率、大容量存储机构。

自动化立体仓库的出现，实现了仓库功能从单纯保管型向综合流通型的转变用PLC控制的自动化立体仓库达到仓储技术的全面自动化1.2立体仓库系统的功能根据某一物流公司对立体仓库的具体要求，本文所设计的立体仓库具有以下功能结构图如图1所示1）堆垛机（机械手）要有三个自由度，即：前进、后退；上、下；左、右；（2）堆垛机的运动由步进电机驱动；（3）堆垛机前进（或后退）运动和上（或下）运动可同时进行；（4）堆垛机前进、后退和上、下运动时必须有超限位保护；（5）每个仓位必须有检测装置（微动开关），当操作有误时发出错误报警信号；（6）当按完仓位号后，没按入或取前，可以按取消键进行取消该操作7）整个控制系统必须设置急停按钮，避免发生意外设计的具体控制功能如下：（1）将选择开关置于自动位置，通电状态下，各机构复位，即返回零位立体仓库坐标以零位開始2）当送货的时候，选择要送货物的仓位号，按动相对应的按钮，控制面板数码管显示仓位号按送货按钮后，货物自动送入所对应仓库号的仓库位里如果被指定的仓位号里有货物，则送货命令不执行送完货物后，小车回到原来的位置3）当取货的时候，选择要取货物的仓位号后，按动取货按钮后，在控制面板的数码管里显示出来，堆垛机可以自动将货物取出。

如果小车里有货物，则取货命令不被执行4）取货和送货指令完成后，机构自动返回原来位置5）整个电气控制系统必须设置急停按钮，避免发生意外2 系统控制方案2.1 PLC的选型（1）输入电源电压：本设计采用24V直流电2）输入输出点数：估算本设计中需要输入端口40个，输出端口21个3）输出触点类型：本设计因为有步进电机的控制所以选择晶体管输出类型本课题设计的立体仓库控制系统有输入信号40个，输出信号21个所选I/O点不得低于61点，结合实际情况，考虑到经济实惠所选本系统所采用的PLC是西门子S7-200 CPU226 DC24V，外加一个数字量扩展模块EM2232.2传感器的选择在该立体仓库中采用欧姆龙EE-SPY402凹槽型、反射型接插件式传感器作货物检测，采用变调光式；电源电压为DC5-24V的大量程电压输出型；带有易调整的光轴标识；带有便于调整，动作确认的入光显示灯2.3系统流程图根据系统工作过程的分析得出，示意图1所示3画面设计本监控系统画面包含：主画面、仓库平面图画面、每排货架货位使用情况画面、货物出入库实时曲线、货物出入库报表及故障报警信息画面，各个画面之间可以自由切换主画面采用分级式用户管理，如以监控员身份登录监控系统，只能使用画面的切换功能而无法对下位机发出控制指令，提高系统的安全性避免监控人员的误操作。

仓库的平面图画面，画面上方显示三台堆垛机的工作状态，白、黄、绿分别代表堆垛机在入出库台就位等待、堆垛机执行出库任务、堆垛机执行入库任务同时当堆垛机发生任意故障停机时对应的报警灯变成红色，并闪烁提醒现场监控人员在故障报警信息画面中可以查看故障报警的具体信息，如报警时间、故障点等画面下方提供各种功能按钮，包括堆垛机的控制方式、各个堆垛机的复位及个画面之间的切换货位使用情况的画面，画面上方显示每排货架货位的使用状况，白、黄、绿分别代表货位空位无货物、货位货物正在执行出库操作、货位己有货物画面下方报警区显示跟本货架有关的堆垛机超出限位、货位有货和升降机断绳报警，方便快速找到故障原因并进行及时的排除出入库管理区，当进行货物出入库操作时，需输入货物的目标位置（排列层）、货物名称及其数量，点击相应的入库按钮（入库按钮），会弹出提示是否入库（是否出库），避免人为因数的误操作，点击“是”堆垛机开始出（入）库动作4结束语采用SIMATIC WinCC V5.0组态软件和PLC开发的模拟立体仓库，实现了远程实时监控和管理，结构简单，实时性好，可靠性高，运行稳定，系统人机界面友好，具有一定的灵活性利用组态王设计的运行软件，可以逼真地观察系统的工作过程，发现控制程序的错误和缺陷，然后不断对程序进行修改和测试，直到完全正确，可大大提高工作效率，节省了成本，降低了风险，特别对大型PLC控制系统的设计仿真非常具有参考价值。

参考文献：[1]韩伟.自动化立体仓库系统的研究与开发[D].南昌大学.2008.[2]张铁异.堆垛机PLC控制系统的设计.装备制造技术[J].2007（7）：33-36.[3]林英芸.基于WinCC的网络化监控系统的设计与实现[J].微型电脑应用.2006，22（8） ：35-36.[4]潘芸.基于现代物流的自动化立体仓库研究[D].苏州大学.2008.[5]李若谷.西门子S7-200系列PLC编程指令与梯形图快速入门[M].电子工业出版社，2011. -全文完-。