芒果app成年版下载污
    歡迎進入上海陽合供應鏈管理有限公司!
  •  13472705338 

  • 基於PLC的倉庫恒溫控製係統設計與探究
  • 船廠倉庫建築設計初探
  • 多區型倉庫多複核台場景的揀貨路徑優化研究
  • 基於元數據的物資倉庫管理軟件設計方法
  • 《倉庫管理實操從入門到精通》
  • 淺談水利工程倉庫管理精細化智慧化
  • 最新動態

    當前位置:首頁 >> 走進陽合 >> 新聞資訊 >>   資訊詳細新聞資訊

    基於PLC立體倉庫智能控製係統的設計與實現

      信息來源:   發布時間:2021-07-24  點擊數:

    現代物流信息的高速發展,企業對物料的儲存及搬運的高效化、便捷化要求也越來越高,因此自動化立體倉庫的要求也越來越高[1]。現代化的自動立體倉庫多是運用機械和電氣控製等多種形式共同組成的。整體的流水線能夠從貨物的存儲到傳遞以及管理等很多方麵完成工作[2],能夠實現倉儲立體倉庫的高層合理化、存取自動化,操作簡便化。立體倉庫的設計推動物流業的發展,存在較高的研究價值。

    本文設計的立體倉庫控製係統由4*4共16個儲貨倉位和輸送線(輸送線上有出料載具)組成。通過使用西門子SMART PLC控製可實現對立體倉庫手動和自動兩種工作方式。自動工作方式通過上位機控製貨物的出/入庫,手動工作方式可以實現水平軸、垂直軸以及氣動抓手的運動,利用伺服電機可以實現精確定位。

    1 係統結構及控製功能與要求

    1.1 係統結構

    立體倉庫控製係統主要由5部分組成,包括:PLC控製單元、貨架、堆垛機、輸送線、上位機組態單元。采用以傳感器等基礎為感知技術,實現對出料載具的感知、定位。倉庫的所有庫位狀態都會由上位機組態進行監控,以及控製貨物的出入庫。

    1.2 控製係統的功能與要求

    自動化立體倉庫控製係統主要實現以下功能:(1)入庫操作:依次從貨架中的托盤上取出貨物放到出料載具中;(2)出庫操作:依次從出料載具上將貨物存放到貨架中的托盤中;(3)實現氣缸的旋轉-伸出-夾緊-縮回-旋轉-伸出-鬆開等操作;(4)通過上位機控製出庫/入庫等操作,並實時監控操作過程。

    控製要求:PLC上電時要有回原點操作,這樣可以給堆垛機有工作的參考點,同時可以消除累積誤差。為了便於係統的日常維護,控製係統設計有手動/自動兩種操作方式。手動控製方式主要是對堆垛機的水平軸、垂直軸以及氣缸氣動抓手的伸縮、旋轉、夾放的控製,水平、垂直運動由伺服電機驅動,氣動抓手由氣缸驅動;自動控製方式主要是用戶在觸摸屏上選擇出入庫指令,以實現貨物的自動出入庫控製,並對設備運行狀態進行實時監控。為了運行中的安全,兩種操作方式為互鎖關係[3]

    2 係統硬件選型

    控製器:PLC控製器是整個自動化立體倉庫的核心,需要通過網線將PLC程序下載到PLC內部,由PLC實現自動化控製。SMART 200係列PLC是首選的低成本的電機控製(伺服、變頻)PLC,具有豐富的集成功能、強勁的通訊能力、極高的性價比。該PLC控製單元由西門子公司的S7-200 SMART ST30構成。ST30 PLC輸出為晶體管型,因晶體管反應速度快,故輸出端能發射出最多3路高速脈衝,能同時實現3軸定位控製,可用於驅動步進伺服電機。

    步進電機及驅動器:(1)步進電機的選擇和堆垛機有關,堆垛機的動作主要分為水平軸、垂直軸的運動,步進電機是實現水平和垂直運動的主要動力來源,這是由步進電機進行矢量移動的特點決定的。采用雷賽科技L5-400Z ACM6002L2H-10-8伺服電機。與步進電機相比,L5係列交流伺服係統避免失步現象、寬速比、恒轉矩、高速度、高精度、控製簡單、靈活等優點;(2)運動量場合,晶體管CPU模塊不能直接驅動步進電動機或伺服電動機,需要配有驅動器。驅動器采用和伺服電機配套的雷賽科技DM542-500驅動器,是深圳市雷賽智能控製股份有限公司自主研製的新一代全數字交流伺服係統,用於實現係統的精確定位。

    SMART PLC具有脈衝輸出功能,在運動控製係統中,伺服電機是很重要的精確定位裝置,而控製伺服電機需要使用脈衝輸出。ST30的CPU內置脈衝串輸出提供了三個脈衝輸出通道(Q0.0、Q0.1和Q0.3),PLC脈衝輸出指令隻可以進行簡單的脈衝輸出,如果需要對伺服電機進行複雜的絕對定位控製時則需要使用S7-200 SMART PLC的“運動”程序向導組態伺服電機或步進電機(運動軸)的運動控製,組態完成後使用MAP庫指令進行調用。

    氣動抓手:PLC控製氣缸運動是通過控製電磁閥線圈的通斷,然後通過電磁閥中的氣路輸出來控製氣缸的活塞運動;另外氣缸上裝有磁性開關用來反饋氣缸所處的位置。氣動元件除了常規氣缸以外還有很多其他元件比如旋轉氣缸、滑台氣缸、無杆氣缸、真空吸嘴、吸盤、電磁閥、比例閥等等。該係統中上料工位使用的電磁閥為最多。

    3 係統軟件設計

    編程軟件簡介:STEP 7-Micro/Win SMART是西門子開發的SMART 200係列PLC的組態、編程和調試軟件,它工作在Windows平台下。一次可將STEP 7-Micro/Win SMART的一個實例連接至一個S7-200 SMART CPU。STEP 7-Micro/Win SMART用戶界麵提供多個窗口,可用來排列、編程和監控。

    3.1 I/O地址分配

    根據本控製係統的功能和要求,得PLC的I/O地址分配如表1所示:

    表1 I/O地址分配表     下載原表

    表1 I/O地址分配表

    3.2 程序流程設計

    程序流程設計是控製係統編程的基礎。根據控製係統的功能要求,本係統的程序流程主要包括1個主程序和4個子程序。在主程序中主要完成係統初始化、輸出控製等功能。4個子程序分別為出庫、入庫、手動控製、與伺服電機的控製程序,分別完成立體倉庫的自動出入庫與手動控製等操作。貨物的出入庫要實現精確定位,主要是控製伺服電機的運動,通過PLC對伺服電機發送脈衝信號來實現。將16個倉庫的實際距離作為其坐標。在PLC軟件“運動”控製向導中設置電機每旋轉一圈需要10000個脈衝,電機移動1cm,PLC根據倉庫的實際坐標位置發出對應的脈衝數,從而實現精確定位。立體倉庫貨架坐標如圖1所示。

    圖1 立體倉庫貨架坐標

    圖1 立體倉庫貨架坐標   下載原圖


    控製係統的流程如圖2所示。係統操作流程可以表述為:PLC上電後,數據進行初始化。按下啟動按鈕,進入各個子程序。當PLC接收到上位機發出的手動控製方式,則進入手動控製子程序,對水平、垂直軸運動、氣動抓手進行手動操作;接收到自動控製方式,則進入自動模式。自動模式下,在上位機上選擇出庫/入庫指令。(1)若選擇出庫指令:首先進行回原點操作,然後對1號倉庫位置以及出料載具位置進行貨物檢測,檢測到倉庫位有貨、出料載具位置無貨則進行絕對位置定位並移動,否則報警處理,當水平、垂直軸移動到倉庫位置後,氣動抓手進行旋轉-伸出-夾緊-縮回操作,這時已取到貨物;然後對出料載具位置進行絕對位置定位,伺服電機驅動水平、垂直軸到達出料載具位置後,氣動抓手執行旋轉複位-伸出-鬆開工件-縮回操作。這時貨物已在輸送線上的出料載具上,輸送線運動進入下一工位。當出料載具又到位(貨物檢測光電開關為高電平)且出料載具位置沒有貨後,繼續2號倉庫貨物出庫,依次循環。直到16號倉庫貨物出完庫,按下停止按鈕,結束操作,出庫完成。(2)若選擇入庫指令:首先進行回原點操作,然後對出料載具位置以及倉庫位進行貨物檢測,若檢測到出料載具位有貨、倉庫位無貨則對出料載具位置進行定位並移動,否則報警處理,當伺服電機驅動X、Y軸到達位置後,氣動抓手開始執行伸出-夾緊-縮回操作,這時已經取到出料載具上的貨物;然後對1號倉庫位置進行定位並運動到倉庫位置,當到達後,氣動抓手開始執行旋轉-伸出-鬆開工件-縮回-旋轉複位操作,這時貨物已經放入到1號倉庫中。當下一個出料載具到位(貨物檢測光電開關為高電平)且檢測有貨後,繼續入庫,從1號倉庫到16號倉庫依次循環。直到16號倉庫貨物入庫完,按下停止按鈕,結束操作,入庫完成。

    圖2 係統控製流程圖

    圖2 係統控製流程圖   下載原圖


    3.3 控製係統組態與編程

    控製係統組態與編程是在程序流程設計的基礎上,在STEP7軟件中進行設計的。首先對所選的硬件進行組態,如圖3所示。硬件組態的目的是生成1個與實際硬件係統完全相同的係統,硬件組態包括CPU型號、擴展模塊和信號板的添加。以及相關參數的設置為了編程和調試以及理解方便,控製係統采模塊化編程結構,PLC上電後首先運行主程序,在主程序中根據不同的要求再調用其相應的子程序,實現其對應的功能[5]。編程過程中部分梯形圖如圖4、圖5所示。

    3.4 上位機監控功能的實現

    係統監控采用了北京昆侖通態MCGS組態軟件,用於快速構造和生成上位機監控係統,主要完成現場數據的采集與監測、前端數據的處理與控製;MCGS組態軟件包括三個版本,分別是網絡版、通用版、嵌入式版[4]。本係統采用MCGS嵌入式版,它包括組態環境和運行環境兩部分,還帶有一個模擬運行環境,用於對組態後的工程進行模擬測試,方便用戶對組態過程的調試。

    在MCGS組態軟件中,首先要進行設備組態,注意本地IP地址要和PLC IP地址在同一個網段內;然後在用戶窗口中新建歡迎界麵和演示畫麵兩個窗口,對其進行界麵設計與動畫組態屬性的設置,使圖形對象與實時數據庫的數據對象進行有效連接;最後進行組態檢查、下載工程並進入運行環境進行模擬測試[4]。演示窗口界麵主要是出/入庫操作與狀態顯示、手動/自動操作、氣動抓手狀態顯示等功能,在上位機上可以實現操作,如圖6所示。

    圖3 控製係統硬件組態

    圖3 控製係統硬件組態   下載原圖


    圖4 出庫操作部分梯形圖程序

    圖4 出庫操作部分梯形圖程序   下載原圖


    圖5 X軸伺服電機運行梯形圖程序

    圖5 X軸伺服電機運行梯形圖程序   下載原圖


    圖6 上位機監控界麵

    圖6 上位機監控界麵   下載原圖


    3.5 係統調試

    係統運行調試是對PLC程序和組態監控係統功能是否達到控製要求的檢驗。將梯形圖下載到PLC中,對梯形圖程序調試,組態界麵下載到觸摸屏並進行監控功能的調試;檢查通訊無誤後,再整體調試,對調試過程中出現的問題一一排查,不斷修改和完善,直至調試成功[5],可實現觸摸屏對立體倉庫的出/入庫的控製。

    4 結束語

    經過不斷的調試,立體倉庫係統實現了預期要求功能:(1)實現了貨物的自動出/入庫,還可以對立體倉庫進行手動控製;(2)實現了利用上位機進行控製操作與監控;(3)實現了堆垛機的精確定位。隨著科技的不斷進步,促使自動化立體倉庫也在不斷朝著小型化、智能化、專業化、便捷化方向發展,在今後的設計中必須提高係統的反應速度,這樣才能更好地提高立體倉庫堆垛機的性能.

    標簽:

    版權所有©:上海陽合供應鏈管理有限公司 聯係電話:134-7270-5338
    地址:上海市嘉定區南翔鎮瀏翔公路885號(靠近豐翔路) 
    友情鏈接 :電鍋爐  國際貨代  教育加盟   撕碎機   杭州裝修  明泰鋁業  集成吊頂  成都活動策劃公司 貨代管理軟件 打印機租賃 進出口代理清關公司 模具鋼  煙霧淨化器 工作服價格 工業設計公司 雙軸螺旋輸送機 激光打標機   電子簽章   小吃培訓  植發多少錢
    定製禮品 數顯推拉力計  香港服務器租用 精品資源網 
    武漢拓展公司 連接器 磁性過濾器  招標網 上海物流公司
    夜光粉 膏藥OEM 爬架網 遠程工作 汙水提升器
    防爆配電箱 臭氧機價格  係統之家  MRO工業品
    滬公網安備31010702002684號 滬ICP備14036201號-29