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1  引言

立體倉庫是一種集信息、儲存、管理于一體的高技術機電一體化產品，隨著現代化生產規模的不斷擴大和深化，它將為工業、企業帶來巨大的經濟效益。本文中所設計的系統利用工業控制計算機作調度、管理、完成了工業控制計算機與plc之間以及plc與plc之間的監視和控制參數的傳遞，提高了立體倉庫的自動化管理水平。經過在現場的實際應用證明,這種管理和控制系統結構具有很高的可靠性和穩定性。

2  立庫工藝流程

某企業的配料車間有144個品種的粉體原料，根據工藝要求，每次取n種，相應的重量為m1~mn。要求操作人員在人機界面(觸摸屏)上設置目標的料倉號和料位號后，系統能夠根據目標料倉號與當前料倉號的差值，按照最短路徑原則來確定傳動系統的運行方向，然后啟動變頻電動機，并根據料倉號差值的變化自動改變料倉運行速度，防止料倉的擺動。

目標料倉到達操作人員工作位置時應準確停車且無擺動，同時，專用照明燈應點亮，指示目標料桶。操作人員根據工藝單進行人工稱量，計量裝置監視粉料的實際重量，當達到設定值時，發出提示信號，進行下一個料倉和料位的操作。以上是項目第一階段的任務，第二階段的任務是實現自動稱量。實現第一階段任務的立體倉庫示意圖如圖1所示。

 圖1  立體倉庫示意圖

在圖1(a)中，11kw變頻電動機、減速比為20/1的減速箱、主動鏈輪，前后兩條鏈條及懸掛其上的24個料倉構成了立體倉庫傳動系統。1#料倉的正視圖如圖1(b)所示，6種粉料的編號依次是1-1、1-2、1-3、1-4、1-5和1-6。

3  控制系統設計

3.1 系統架構

立體倉庫控制系統由pws6a00型觸摸屏、cj1w-cpu22系列plc、vlt5000型變頻器、變頻電動機、減速接近開關、到位接近開關以及周邊電器元件等組成。控制系統框圖如圖2所示。立體倉庫控制系統由pws6a00型觸摸屏、cj1w-cpu22系列plc、vlt5000型變頻器、變頻電動機、減速接近開關、到位接近開關以及周邊電器元件等組成?？刂葡到y框圖如圖6-2所示。

圖2  立體倉庫控制系統框圖

在本項目中，用pws6a00型觸摸屏專用電纜將觸摸屏與cpu22的rs232c端口連接起來，用觸摸屏進行操作。cpu22的外圍端口經cs1w-cn114連接電纜與手持編程器連接，在現場進行必要的參數修改或數據監視。在離線編程時，用cs1w-cn226連接電纜將外圍端口與pc機連接起來，進行離線編程或離線模擬。

3.2 系統控制

(1) 定位控制：在立體倉庫控制系統中，根據操作位置確定料倉的定位位置后，當目標料倉號與當前料倉號之差小于12時，plc發出指令，傳動鏈條順時針運行，每當料倉經過減速接近開關時，鏈條運行速度減速；當料倉到達定位位置時，計數器加1。當期望料倉號與當前料倉號之差大于12時，plc發出指令，傳動鏈條逆時針運行，則計數器減1。根據工藝要求，料倉的單步移動速度是1步/3秒，對于這樣的速度，可以使用程序中的可逆計數器來進行加/減計數。當以鏈條的每個節點來進行位置計數時，則使用cj1w-cpu22的內置高速計數器和內置快速輸入點。

(2) 正反向運行料倉計數：料倉通過鉸鏈懸掛在左右鏈條上，考慮到車間的環境，傳感器選用行程開關，用于對料倉進行計數，行程開關擺臂的滾輪靠在鉸鏈的圓柱體表面上，當料倉到達檢測位置時，行程開關的常開觸電閉合，由plc的可逆計數器進行加或減計數。
 
(3) 自動判斷正反向運行：在觸摸屏上設置目標料倉號之后，程序自動判斷目標料倉號與當前料倉號之差，若差值小于12，鏈條正向運行；若差值大于12，鏈條反向運行，從而實現最短路徑運行，節省時間和降低能耗。無論鏈條正轉或反轉，當目標料倉到達操作位置時，變頻電動機停止，鏈條停止。

(4) 正反向點動運行：根據工藝要求，除了在觸摸屏上設置目標料倉號進行自動控制之外，還要求在設備上安裝正反向點動按鈕，對料倉進行步進手動控制，利用二進制比較指令用于正向點動的上限保護和反向點動的下限保護。

(5)目標料倉號及料位號的設置：為便于現場操作工使用，24個料倉及每個料倉的料位號均以圖形和文字顯示在觸摸屏上，為此，1#~24#料倉的地址對應plc的內部保持繼電器，每個保持繼電有16位，即00位~15位，料倉的料位號用01位~06位來表示。以2#料倉為例，當在觸摸屏上觸摸按鈕時,接點接通, 執行傳送指令“mov(021) #1  d91”，d91中的數據為1，即目標料倉號是2#。若當前位于操作位置的料倉號是8#，則通過程序判別，電動機反轉，鏈條反向運行，直到2#料倉到達操作位置時，電動機停止運行。

(6)料位燈光指示：每個料倉有6個料位，24個料倉共有144個料位，最多可存放144種原料。工藝上要求目標料倉到達操作位置時，選定料位正上方的聚光燈應點亮，指示操作。6個聚光燈是公用的，由繼電器輸出單元來控制相應的聚光燈。
 
(7) 鏈條電機傳動控制系統：前面介紹了料倉的最短路徑控制，目標料倉移動到操作位置的最遠距離是12個料倉的距離。對鏈條傳動電機的控制要求是根據目標料倉的距離設置不同的運行速度曲線，既要求運行穩定又要求縮短運行時間。為此，設計了根據目標料倉號與當前料倉號之差的變化自動設置速度的控制算法，利用表比較指令用于實現自動速度設置。

4  結束語

基于plc設計的此立體倉庫控制系統，自動化程度大大提高，操作方便，工作更可靠，完全達到控制要求，運行良好，保證了產品質量，提高了工作效率，收到了良好的效果。