基于PLC的工业自动化立体仓库控制系统设计

陈红星

摘要：随着社会科技的快速发展，自动化应用越来越广泛，给人们的工作和生活带来了极大的便利。自动化立体仓库的构建是基于机械制造、计算机管理等各项技术之上的，可以自动完成仓库的各项物流工作，且各项操作的准确性很高，大大提高了仓库存储信息的利用率。基于此，本文从工业自动化立体仓库控制系统网络结构入手，对其控制系统硬、软件设计情况进行了分析，以供参考。

关键词：西门子PLC；工业自动化；立体仓库；控制系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）01-0020-01

1 工业自动化立体仓库控制系统网络结构

工业自动化立体仓库控制系统是由三个部分构成，即上位机、堆垛机控制PLC、现场I/O设备。其结构图如图1所示。其中，上位机主要是对相关指令的发送、获取情况等进行实时监视控制，同时，还能够编辑有关控制程序，对整个系统进行监管；在整个西门子PLC控制系统中，堆垛机控制是最核心的部分，其是由机架、载货台等几部分组成，在整个控制系统中，用四个步进电机对该机器的升降情况实施控制，并能获取上位机发出的控制指令，从而做相应的运算处理；而现场I/O设备主要任务是对堆垛机实施控制，其设备的开启或运行等[1]。

2 工业自动化立体仓库控制系统硬、软件设计

2.1 控制系统的硬件设计

在设计自动化仓库控制系统硬件时，涉及到的内容比较多，包含控制器、定位装置、上位机等等，出于对产品性能及现场应用情况的综合考虑，本控制系统主要使用西门子设备。其中，控制器主要选用了西门子S7-300系統、CPU315-DP系列，选取的CPU模块是带有DP接口的，为了能够与变频器进行通讯；运动控制装置，主要包含两个模块，即变频器、电驱动。堆垛机可以水平运行，也可以垂直运行，还能货叉运行。各方向的运行都由相对应的变频器来控制，提高了电机运行速度，使堆垛机能够高效工作；定位装置主要采用的是比较先进的WCS位置编码系统，精确对堆垛机各方向运行情况的定位[2]。该编码系统也是由两部分构成，即读码器、编码尺；上位机采用了西门子公司的wincc控制系统，对作业指令的输入、输出情况进行全面控制，监控堆垛机运行情况，若发生故障问题，能够在第一时间发出报警并在显示屏上显示出详细的报警信息；安全保护装置，在堆垛机上设置了相应的安全保护装置，包含各方向的开关、急停按钮等[3]。

2.2 控制系统软件功能及编程

2.2.1 控制系统功能

立体仓库控制系统需要实现如下功能：①将装卸台上的各类货物统一送到仓库中，并按照指定要求放在相应的位置，也就是完成入库操作；②将仓库中某类指定获取送到装卸台上，接受相关人员统一调配，即完成出库操作；③将仓库中某位置的获取送到另外的空货位置，即完成移库操作；④利用上位机对仓库的操作全过程进行全面监控[4]。

2.2.2 控制系统组态、编程

关于该控制系统的组态、编程设计是基于程序流程设计之上的，借助Step7软件完成程序的设计。其中，最关键的一步是要完成对硬件设备的组态。硬件的组态涉及到主控器CPU、通信等等，各模块、变频器等的选型，组态时各设备、模块的选型应该与现场的实际情况保持一致。为了便于编程设计、调试工作，该控制系统的编程结构使模块化的，各模块对应相应的运行指令，以实现对应的各项功能[6]。

3 自动化立体仓库控制系统运行调试

运行系统调试是整个系统设计的最后一步，也是最关键的一步，其是检验PLC程序及组态监控功能是否能够有效实现。在具体调试时，可以分两步进行，即PLC程序部分、组态监控调试。在调试PLC程序部分时，应按照各功能要求分别对设备单体调试，然后再系统联调，对调试中产生的问题要一一排查，不断地更新和调整，直到调试合格。在调试组态监控系统时，主要是核对控制界面各按钮、设备各状态指示与实际现场设备的运行状态，现场切换设备各种状态与上位机中采集的状态逐一核对。调试时做好各种设备调试记录，调试完成后对系统图纸及设备说明书及I/O点表统计归档。

4 结语

总之，在科技迅猛发展的当下，在工业现场中自动化立体仓库得到了有效应用。以PLC为基础，建立相应的控制网络体系，要从控制系统的硬软件设计入手，搭建控制系统实用平台，并依据系统功能要求对各项指令运行操作情况进行调试，以保证堆垛机能够安全、稳定运行，可以按照输入输出相关指令完成各项控制任务。本系统设计为自动化立体仓库控制系统更好地运用工业现场提供了参考。

参考文献

[1] 宫鹏，刘丹，孙丽凤.基于WinCC和S7-200PLC的自动化立体仓库监控系统[J].实验室研究与探索，2018，12（08）：219-222.

[2] 张仁杰，等.基于PLC的工业自动化立体仓库控制系统设计[J].工业b，2016（12）：154-162.

[3] 张荣辉.基于PLC的自动化立体仓库控制系统[J].山东工业技术，2015，6（20）：121-128.

Abstract：With the rapid development of social science and technology， automation applications have become more and more extensive， bringing great convenience to people's work and life. The construction of the automated three-dimensional warehouse is based on various technologies such as mechanical manufacturing and computer management. It can automatically complete the logistics work of the warehouse， and the accuracy of each operation is very high， which greatly improves the utilization of warehouse storage information. Based on this， this paper starts with the network structure of industrial automation three-dimensional warehouse control system， and analyzes the hardware and software design of its control system for reference.

Key words：Siemens PLC； industrial automation； stereo warehouse； control system