基于 PLC的工业自动化立体仓库控制系统设计.pdf

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1、枟自动化与仪器仪表枠２０１６年第３期（总第１９７期）基于PLC的工业自动化立体仓库控制系统设计苏晓峰，史启程，刘金颂，杨蕊（西安建筑科技大学机电工程学院陕西西安，７１００５５）摘要：自动化立体仓库中控制系统的设计是影响其效率的关键。基于西门子ＰＬＣ－３００主控制器，采用变频器加三相异步电机作为立体仓库中堆垛机的运行驱动，通过安装在堆垛机上的ＷＣＳ位置编码系统进行堆垛机运行位置的精确定位，上位监控采用西门子ＷｉｎＣＣ组态软件，搭建了工业自动化立体仓库的实验控制平台。经过联调测试，系统运行平稳可靠，达

2、到了预期的控制要求，为工业自动化立体仓库的现场控制提供了技术基础。关键词：自动化立体仓库；堆垛机；控制系统；ＷｉｎＣＣ组态软件中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：ＢＤＯＩ编码：１０．１４０１６／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－９２２７．２０１６．０３．１１９Abstract：Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒａｕｔｏｍａｔｉｃｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃｗａｒｅｈｏｕｓｅｉｓｔｈｅｋｅｙｔｏｉｔｓｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．ＢａｓｅｄｏｎＳｉｅｍｅｎｓＰＬＣ－３００ｍａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｕ

3、ｓｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｎｄｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｔｏｄｒｉｖｅｔｈｅｓｔａｃｋｅｒ，ｌｏｃａｔｉｎｇｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙｂｙｉｎ-ｓｔａｌｌｉｎｇＷＣＳ－ｐｏｓｉｔｉｏｎｃｏｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｎｔｈｅｓｔａｃｋｅｒ，ｕｓｉｎｇＳｉｅｍｅｎｓＷｉｎＣＣｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｆｏｒｓｕｐｅｒｉｏｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ａｃｏｎｔｒｏｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｉａ

4、ｌａｕｔｏｍａｔｉｏｎｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃｗａｒｅｈｏｕｓｅｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．Ａｆｔｅｒｊｏｉｎｔｔｅｓｔｉｎｇ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｕｎｓｔｅａｄｉｌｙａｎｄｒｅｌｉａｂｌｙ，ａｃｈｉｅｖｉｎｇｔｈｅｄｅｓｉｒｅｄｃｏｎｔｒｏｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｉｎｇｔｅｃｈｎｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｆｉｅｌｄｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｕｔｏｍａｔｉｏｎｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃｗａｒｅｈｏｕｓｅ．Keywords：Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ

5、ｗａｒｅｈｏｕｓｅ：Ｓｔａｃｋｅｒ：Ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ：ＷｉｎＣＣｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓｏｆｔ０引言随着现代物流信息的高速发展，企业对物料存储及搬运的高效化、便捷化要求也越来越高。自动化立体仓库是以高层立体货架为主要标志，以成套先进的搬运设备为基础，以先进的计算机控制技术为主要手段，实现搬运、存取机械化、自［１］动化，储存管理现代化的新型仓库。它具有占地面积小、储存量大、周转快的优点，是集信息、存储、管理于一体的高技术［２］密集型机电一体化的产物。在自动化立体仓库中，堆垛机是最关键的

6、起重、搬运设［３］备，是整个系统控制的核心。自动化立体仓库的整体性能在很大程度上取决于仓库内堆垛机的技术性能，堆垛机的运行速度、平稳性及认址精度与立体仓库的生产效率密切相关。与传统的控制方式相比，现代高速运行的堆垛机必须有一种新的速度控制和位置检测方式与之相适应，以提高系统的响应速度、平稳性及控制精度。本实验平台采用西门子ＰＬＣ－图１控制系统网络结构３００为主控制器，两台西门子Ｇ１２０变频器加两台三相异步电机分别作为堆垛机水平与垂直方向的运行驱动，一台Ｓ１２０变２控制系统硬件选型频器加一台三相异步

7、电机作为堆垛机货叉伸缩方向的运行驱工业自动化立体仓库控制系统的硬件选型主要包括控制［４］动，实现了电机的变频调速。认址方式采用先进的ＷＣＳ位置器、运动控制模块、定位装置、上位机、安全保护装置等，考编码系统，其认址精度可达到０畅１ｍｍ，完全满足工业现场的应虑到产品的性能与工业现场应用的广泛程度，本控制系统运用要求。动控制部分全部采用西门子设备。控制器：采用西门子Ｓ７－３００系列ＣＰＵ３１５－ＤＰ，选择带１控制系统网络结构ＤＰ接口的ＣＰＵ模块是为了和控制堆垛机运行的变频器以工业自动化立体仓库控制系统主

8、要由上位机，堆垛机控ＤＰ的方式进行通讯；另外，ＷＣＳ位置编码系统也是以ＤＰ的制ＰＬＣ和现场Ｉ／Ｏ设备三部分组成，控制系统的网络结构如通讯方式和ＰＬＣ交换数据的。图１所示。装有ＷｉｎＣＣ组态软件的工控机和触摸屏构成了运动控制装置：主要包括变频器和电机驱动功率模块。上位机，其主要负责控制指令的收发、堆垛机运行参数的显堆垛机运行有三个方向，分别为水平、垂直和货叉的左右伸示、手动／自动切换、故障报警等内容，是人机交互的接口。堆缩。其中，水平和垂直方向由两对西门子Ｇ１２０变频器加垛机控制ＰＬ