基于PLC的立體倉庫控制系統

摘要：文中介紹了德國西門子PLC S7—200在立體倉庫控制系統中的應用，重點分析了系統軟硬件設計部分，并給出了堆垛機的系統硬件結構圖、PLC控制I/O端口分配表以及系統部分程序流程圖等等，實現了系統的可靠性、靈活性和實用性。

關鍵詞：PLC;立體倉庫：堆垛機

1 引言

隨著我國國民經濟飛速的發展和企業現代化生產規模不斷的擴大，現代物流系統從六十年代剛剛起步到現在蓬勃發展，其中立體倉庫控制系統是不可缺少的重要部分。立體倉庫控制系統是以PLC作為控制核心，集自動控制技術、計算機技術、通訊技術和機電一體化技術于一體的高科技控制設備。本文探討了如何利用德國西門子PLC S7—200實現立體倉庫控制，并分別從硬件和軟件兩個方面進行了分析和研究。

此自動控制系統已在營口紅塔集團得到了很好的應用。

2 系統概況

自動化立體倉庫又稱自動存取系統(AS/RS)，是一種用高層立體貨架儲存物資，坩自動控制堆垛機進行存取作業和，f=I計算機監控管理的倉庫。目前，立體倉庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環式、圓形水平循環式等等。本系統采用巷道堆垛式立體倉庫，此系統由PLC、堆垛機、計算機、貨架、出入庫輸送機等設備構成。其巾PLC是控制核心，堆垛機是立體倉庫的主要存取設備，它是由機架、行走機構、升降機構、載貨臺、伸叉、導軌構成。堆垛機執行PLC命令去高速度、高密度地自動存取貨物，同時在上位機可進行實時監控。

3 系統硬件設計

根據立體倉庫控制系統要求，我們采用了德國西門子PI C S7—200 CPU226型號，此類型PLC可以滿足多種多樣自動化控制的要求，它雖為小型機，但有些功能可與大中型PLC 媲美。S7—200具有很強大的指令系統，具有功能齊全的編程軟件和界面友好的工業控制組態軟件，同時它有多種功能模塊，便于組網，有良好的擴展性。此外，低廉的價格，很高的性價比也是我們采用它的重要原因。尤其它的兩路高速脈沖輸出(Fro)功能在步進電機控制上非常的方便，它可以直接通過驅動模塊來驅動步進電機實現不同的旋轉要求，從而實現起步的加速或停止時的減速。

此系統為了保證堆垛機三維位置移動定位的精確 ，在同一位置誤差不超過10毫米，我們采用兩個步進電機控制堆 機的升降和行走。同時伸叉控制使用直流電動機為執行元件，完成伸出收回動作。堆垛機系統硬件結構圖如圖1所示。PLC把多種輸入信號如控制面板信號和傳感器信號采樣進來，通過PLC內部邏輯控制和運算處理，輸出步進電機驅動所需的Fro脈沖等信號，從而控制堆垛機通過導軌按其指定距離運動，同時輸出變量控制直流電動機正反轉從而控制伸叉的伸出和收回動作。

此系統的輸入信號分為兩部分，一是控制面板上的控制按鈕，包括急停按鈕、自動手動轉換開關、左右按鈕、上下按鈕、伸出和收回按鈕。另一部分是各方位的限位開關，包括：上下限位、左右限位、伸出限位和收回限位。此系統的輸出相對要復雜一些，s7—200 CPU226支持兩路的PTO脈沖輸出，分別為QO.0和QO.1。PTO可以輸出一串占空比50%的脈沖，我們可以控制脈沖的周期和個數，其中周期可以根據需要選用微秒或毫秒，脈沖個數是一個32位的無符號數。此系統用QO.0來控制上下電機的運動，QO.1來控制左右電機的運動。另外，步進電機還有正反轉控制功能，用QO.2來控制上下電機的運動方向，用QO.3來控制左右電機的運行方向。同時，用QO.4和QO.5來控制伸叉電機的正反轉。

此系統PLC硬件I/O端口分配表如表1所示，硬件接線圖如圖2所示。