物流车升降平移装置控制系统的设计

张建宝+程修远

【摘 要】本文介绍的升降平移装置是物流运输过程中的必不可少的一部分。其控制部分直接关系到货物的搬运效率和货物的质量。针对路程短，重量轻的小型货物搬运，物流企业[1]车间内的货物运输通常要使用搬运车，但有时与货物之间存在间隙，无法快速完成搬运任务。升降平移装置，可以解决此问题，通过PLC对其进行控制，迅速准确的减小间隙，实现货物的快速搬运。

【关键词】PLC；双自由度；升降平移装置；液压控制系统；分流阀

现阶段，要提高物流运输效率，就要考虑在物流搬运过程中，如何实现货物的快速交接，同时还得考虑如何减少人工作业，如何让机器取代人工。

1 升降平移装置组成及工作原理

1.1 升降平移装置的机械结构

升降平移机构，它由两个平行四边形四连杆机构构成，主要包括前后两组四连杆，每组四连杆分为上下两个平行四边形，中间分别共用一个中连杆，由连杆构成的前后两组平行四边形，相互用轴承连接，两组平行四边形之间通过中连接轴连接，顶架用来存放货物，底架固定在电动汽车上。

加载装置采用液压加载，上侧两个液压缸同时动作，通过一个分流阀来实现，同样下侧两个液压缸也是通过一个分流阀实现同时动作，四个液压缸分别控制，互不影响。

1.2 升降平移装置的工作原理

一般物流搬运车所到达的位置与货物所在平面之间存在间隙，但是物流搬运车又不方便左右移动，只能前后移动，故无法调节两者之间的间隙，这样就需启动升降平移装置，缩短两者之间的间隙，使汽车顶架与货物平台点对点对接，平稳搬运货物。

升降平移装置启动时，如图1所示，这样就可以方便快速地将货物移到顶架上，当货物装载完之后，再次启动升降平移装置，调节顶架到平衡位置，将货物运走，完成搬运。

2 PLC控制系统的硬件组成及工作原理

物流电动车用升降平移装置的控制系统直接影响着整个物流电动汽车的控制过程，关系到其工作的稳定性和持续性。采用PLC使电气线路比较简单，系统的稳定性更高。所以我们采用PLC来控制升降平移装置的各种动作，是最合适的选择。

2.1 PLC控制器及扩展模块

考虑到升降平移装置控制系统所需的输入输出量及数据存储容量，我们选用西门子S7-200 CN系列PLC来实现升降平移的自动化控制。我们所设计的升降平移装置的PLC 系统[4]由以下模块构成：

1）PLC控制器：对整个升降平移装置进行分析，进行I/O口的分配，需要输入的点数为10，输出的点数为8，PLC型号可选用SIEMENS S7-200 CN系列，有串行通讯模块[2]。

2）其他模块：CPU-224、数字量I/O模块EM222CN、模拟量输入输出（AI/AO）模块（EM231/EM232）和EM253位置控制模块等。

3）HITECH HMI触摸屏[5]在系统中被运用，主要目的就是为了人和机器的在线交流，无障碍的了解到现场的各种情况。

2.2 液压传动控制

该液压系统主要是由两个回路组成，液压泵站主要是由定量泵、电磁换向阀、自循环过滤系统等部件组成[6]。该系统为升降平移装置提供能源。升降平移装置的动力源是由以上系统中的液压缸提供的。A1和A2共同组成A系统， B1和B2共同组成B系统。使用两个分流阀分别实现对两个系统中的液压缸的同步控制，从而实现对该装置的升降和平移控制。

工作开始时，液压油由液压泵从油箱中抽出，送到液压系统各个管路。此时油经液压泵流入回路中，所有的电磁阀保持初始状态，油经过二位四通M型机能换向阀直接流回油箱。通过对不同电磁阀的控制，实现不一样的运动，图2为液压控制系统的原理图。这种启动方式可以避免泵始终处于工作状态，提高了工作效率。

3 结论

本文详细讨论了西门子S7-200 CN系列PLC在物流车升降平移装置上的应用，包括其工作原理、控制系统的软硬件设计。另外设计了升降平移装置的液压控制系统，主要运用了液压缸同步原理，利用分流阀将流量分为两路，使液压缸实现同步。系统将升降平移装置需要定位精度高的特点和PLC的逻辑控制功能充分结合起来，大大提高了定位精度。研究证明，该系统操作方便，运行稳定可靠。

【参考文献】

[1]陶云.信息化在物流管理中的应用研究[J].商场现代化，2013，30：51.

[2]卞海玲.浅谈PLC技术的发展及应用[J].现代制造技术与装备，2010，02：56-57.

[3]李成群，刘启站，李建功.PLC在二维磨削力控制砂带磨削机床中的应用[J].制造业自动化，2011，03：44-46+89.

[4]宋敬森.PLC应用系统的抗电磁干扰研究[J].山东工业技术，2015，04：141.

[5]黄建春.PLC工控系统设计及其在自来水控制中的应用[D].湖南大学，2005.

[6]林涛.液压机械传动平地机关键技术研究[D].长安大学，2012.

[责任编辑：田吉捷]