基于PLC的自动化仓库站设计

孙敏嘉 陈熙群 王三秀

摘 要：自动化仓库是现代物流发展与控制技术的产物。文章提出了一种以西门子S7-200系列PLC为控制核心的自动化仓库设计方案。该方案以西门子S7-200系列PLC为控制中心，通过PPI的通讯方式与机械手站和分拣站进行通讯，设计了系统运行PLC程序以及组态监控系统，实时采集现场PLC数据，提高系统的可靠性。

关键词：自动化仓库；PLC控制；组态监控

中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）32-0020-01

1 概 述

通过对堆垛机的工作流程分析，本文提出了一种自动化仓库设计方案。该方案以西门子S7-200系列PLC为控制中心，通过PPI的通讯方式与机械手站和分拣站进行通讯。自动化仓库站能根据机械手送来物料的颜色自动将物料送入指定的仓库，也可以将任意颜色的物料取出，该过程通过步进电机和传动机构来完成。为了更加有效的监管自动化仓库的运行，利用MCGS监控软件对自动化仓库的运行设计了一个实时监控系统。该系统实时采集现场PLC的数据，只要通过监控界面就可以了解自动化仓库的运行状况，方便管理人员管理。最后通过现代物流仓储的联机调试，验证了自动化仓库的可靠运行。

2 自动化仓库系统

2.1 总体设计

自动化仓库货架实物如图1所示，自动化仓库堆垛机实物如图2所示。

本系统主要实现货物的分类存取，通过S7-200PLC来控制全自动堆垛机来存取机械手站送来的物料。自动化仓库主要有上位机、控制装置、驱动器、电机装置（包括步进电机和直流电机）、传动机构和仓位模块组成，它们之间的联系如图3所示。

上位机起着监测和控制整套系统正常运行的作用，PLC通过编程各种内部的指令来达到控制各种类型的机械运行和生产过程，驱动模块用来增大PLC输出的脉冲功率同时控制步进电机的工作电流和细分步进电机的步数，步进电机带动堆垛机实现物料存取。

2.2 控制方案及要求

2.2.1 控制方案

①复位：在任何情况下按下复位按钮时，堆垛机复位（包括货叉复位、回到原位），仓位计数复位，各辅助继电器复位。

②入库：当货架上光电传感器检测有来料时，X轴步进电机带动堆垛机从原位出发前往货架取货，到达货架停下，Z轴直流电机带动货叉伸出，到限位开关停下，Y轴上升取料，然后货叉收回。根据PLC指令去指定的仓位存放物料，最后到原位等待。入库分为单联入库和联机入库，单联入库作为调试用。联机入库按照黄（12个）、蓝（4个）、红（4个）物料顺序入库。

③出库：当物料放满时，在监控界面按下“开始出库”让物料出库，堆垛机到达原点（货架）退回到指定仓位取出物料。出库按照黄、蓝、红顺序出库。当有需要出库指定仓位的物料时，可以用上位机发送指令，出库也分为单联出库和联机出库。

2.2.2 控制要求

考虑实际自动化仓库的运行，本论文将提出以下几点控制要求：

①可以将不同颜色的物料进行分类存放。

②将物料送至任意指定仓库，将物料从指定仓库取出。

③X轴、Y轴和Z轴上都要有限位保护，防止意外情况发生。

④X轴和Y轴的速度必须平滑，保证堆垛机的运行平稳。

⑤通过上位机实时监控，实现自动化仓库的可视化效果。

3 软件设计

3.1 PLC输入输出分配

S7-200系列PLC是德国西门子公司生产的具有高性价比的微型可编程控制器。本论文方案选择西门子PLC S7-200 CPU 226 CN。

3.2 运行流程图

按照堆垛机存取物料的运行流程设计流程图。物料在第一站经过颜色（分为黄色、红色和蓝色）检测，由机械手站送至货架，自动化仓库站对这些无聊进行分类存放（黄色仓位12个，蓝色和红色仓位各4个）。当仓位满时物料不再入库，当上位机发送出库指令时，由堆垛机取相应颜色和仓位的物料。

3.3 组态设计

组态是指使用计算机里的组态软件把组态图形界面与PLC联系起来，形成可视化可操作的监控画面。

根据设计要求和运行流程设计出的监控界面如图4所示。黄色块代表黄色物料仓库，红色块代表红色物料仓库，蓝色块代表蓝色物料仓库，并且设置色块的内部属性，仓库中无物料是显示白色，有物料接显示相应物料颜色。

C1、C2和C3代表黄、蓝和红色物料的当前入库后的个数，

C10、C12和C14代表黄、蓝和红色物料的当前出库后的个数，在“输入框”中输入数值可以改变各个计数器的值，也就是物料对应的仓位。

4 结 论

采用S7-200PLC和MCGS组态软件对自动化仓库进行控制方案，具有操作简单、货物库存清晰、运行稳定可靠等优点，再配合机械手站和上料分拣站运行，使得整套设备的运行更接近实际自动化仓库的运行。在以后的发展中，自动化仓库将作为生产线的下一环节，构成柔性的加工系统，拥有广阔的发展空间。

参考文献

[1] 丁立言，张铎.仓储自动化[M].北京：清华大学出版社，2003.

[2] 向晓汉.西门子PLC高级应用实例精解[M].北京：机械工业出版社，

2010.