基于PLC 的智能物流控制系统模拟设计

蔡婷婷，蔡 雪

（江苏省联合职业技术学院 镇江分院,江苏 镇江 212006）

0 引 言

互联网的高速发展，给人们的生活带来了很多便捷，网购物品的需求量也在不断加大，从而对企业或仓库中货物的提取、搬运和运输工作提出了更大的挑战[1]。本设计通过三菱PLC 来实现智能物流过程的控制，从而达到准确、快速和安全的物流过程，大大提高了工作效率，降低了劳动强度。

1 智能物流控制系统简介

1.1 智能物流控制系统的组成

智能物流控制系统由一个3×3 货架、二位运动机构、铲斗、变频器驱动的传送带、称重传感器等组成[2]。

二维运动机构X 轴运动由步进电机M3 拖动，步进电机主轴用联轴器与丝杆连接；二维运动机构Y 轴由伺服电机M4 拖动，伺服电机主轴与丝杆连接（步进电机和伺服电机速度根据实际控制要求给定）；铲斗伸缩电机M1 为双速电机，传送带电机M2由变频器驱动，其示意图如图1 所示。

图1 智能物流控制系统示意

1.2 智能物流控制系统的流程

当操作人员需要取出存储在3×3 货架上任意一个区域的货物时，二维运动机构带动铲斗运动，到达指定位置，电机驱动铲斗伸出将货物取到后回缩。铲斗取到货物后二维运动机构即带动铲斗将货物送达称重区，称重后再由传送带电机送至指定地点[3]。

2 智能物流控制系统设计

2.1 智能物流控制系统具体工作过程

工作前，先检查二维运动部件是否在原点位置，如果X 轴方向不在原位，则“原位指示”不亮，系统不能启动运行，直至按下“复位”按钮后，步进电机以1 r/s 的速度驱动二维运动机构正转回原。回到原点后（原点位置在称重区位置，即SQ1 被压下）电机停止，“原位指示”灯亮，系统可以启动。

点击3×3 货架任一位置，此处灯变绿，表示需取该位置货物。

（1）二维运动机构先运行X 轴到达相应位置，步进电机先以1 r/s 的速度反转驱动，达到选择位置后步进电机停转。

（2）步进电机停止后，伺服电机正转驱动二维运动机构Y 轴到达选择的货架位置。

（3） 二维运动机构X 轴、Y 轴都到达相应位置后，M1 电机低速正转驱动铲斗伸出，当铲斗伸到最前面时（SA1 转向左侧）电机停转，等待2 s 后M1 电机高速反转驱动铲斗后缩；当铲斗缩到最后面时（SA2 转向左侧）电机停止完成取货。

（4）完成取货后二维运动机构按照先Y 轴后X轴的顺序回到原点（称重区），回到称重区后停止5 s开始称重。

（5）用控制柜内部0～10 V 电压源来模拟称重传感器，设称重传感器的检查单位是0～200 kg，称重完成后显示当前货物质量。

（6）称重完成后，M2 电机以30 Hz 频率驱动传送带带动货物向右端传送，运行5 s 后电机停止完成本次货物传送工作、此时相应选中位置的灯由绿色变为原色。

（7）取货工作可反复进行。

（8）在取货过程中，HL1 以1 Hz 频率闪亮，取货结束后灭。

2.2 PLC 的选用以及具体的地址分配

本系统采用三菱系列FX3U-48M 型PLC 作为主控元件，货物的质量变化是一个模拟量，因此，选用模拟量模块fX3U-4AD 对其进行输入输出控制[4]。fX3U-4AD 连接在FX3U 可编程控制器上，通过特殊功能模块，可以获取4 通道的电压/ 电流数据的模拟量,也可以把各通道指定的电压输入、电流输入、A/D 转换值保存在4AD 的缓冲存储区(BFM)中,通过数字滤波器的设定，可以读取稳定的A/D 转换值。各通道中，最多可以存储1 700 次A/D 转换值的历史记录。根据设计的控制要求，分配PLC 的输入、输出地址，如表1 所示。

表1 I/O 地址分配表

2.3 PLC 的部分程序设计

（1）要完成智能物流的功能运行，PLC 控制首先要保证运动部件在原点位。设计程序如图2 所示。

图2 初始原状态检测复位梯形图

进行检测，如果在原点位，Y0 得电，原点位指示灯亮，置位块S10，进入可运行状态。如不在原点位，置位S20, 按下复位按钮，X5 得电，Y2 得电，X 轴步进电机运行，到达原点位，X2 得电，Y0 得电，电机停止，置位S10,进入空运行状态。

（2）数字量和模拟量的转换，是PLC 控制系统一个重要关键点，设计程序如图3 所示。

图3 称重采集梯形图

PLC 得电，将采集来的数字量放入数据寄存器D8260 中，FLT 指令将D8260 整数值数据转换成二进制浮点数（实数）值后，寄存在[D0 D1] 中，通过浮点除指令DEDIV, D0 中的值除以E400，结果保存在D10 中，根据需要再从D10 中读取数值。

3 结 语

随着现代自动化技术及信息技术的高速发展，为实现物流运输管理的更高效率，本项目使用三菱FX3U-48MR PLC 做为主控制器进行控制，运用FX3U-4AD 模拟量模块，使得对物品的分类更精准，运行更便捷更高效，从而减少了人工的劳动强度，节约了运输时间和成本。