基于PLC立體倉庫——keshine物流咨詢方案部倉儲管理培訓(xùn)

1、1前言高層貨架倉庫簡稱高架倉庫，一般是指采用幾層，幾十層乃至幾十層高的貨架存儲單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運設(shè)備進行貨物入庫入庫和出庫作業(yè)的倉庫，由于這類倉庫能充分利用空間存儲貨物，故形象的將其稱為“立體倉庫”。立體倉庫的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。50年代初，美國出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機的立體倉庫，1963年美國率先在高架倉庫中采用計算機控制技術(shù)，建立了第一做計算機控制的立體倉庫，此后，自動化立體倉庫在美國和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專門的學(xué)科。60年代初期，日本開始興建立體倉庫，并且發(fā)展速度越來越快，稱為當(dāng)今世界上擁有自動化立體倉庫最多的國家之一。我國對自動化立體倉庫及

2、其物料搬運設(shè)備的研制并不晚，1963年研制成第一胎橋式堆垛起重機（機械部北京起重運輸機械研究所），1973年開始演示我國第一座由計算機控制的自動化立體倉庫（高15米，機械起重所負責(zé)），該庫1980年投入使用，到2003年為止，我國自動化立體倉庫數(shù)量已超過200座。立體倉庫由于很高的空間利用率，很強的入出庫能力，采用計算機經(jīng)行控制管理而利于企業(yè)實施現(xiàn)代化管理特點，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可或缺的倉儲技術(shù)，越來越受到企業(yè)的重視。自動化立體倉庫是由立體貨架、有軌巷道堆垛機，出入庫托盤輸送機系統(tǒng)，尺寸檢測條碼閱讀系統(tǒng)、通訊徐彤，自動控制系統(tǒng)，計算機監(jiān)控系統(tǒng)，計算機管理以及其他如無線電纜橋架配電柜，托

3、盤，調(diào)節(jié)平臺，鋼結(jié)構(gòu)平臺等輔助設(shè)備組成的復(fù)雜的自動化系統(tǒng)，運用一流的集成化物流理念，采用先進的控制，總線，通訊和信息技術(shù)，通過以上設(shè)備的協(xié)調(diào)運作，按照用戶的需要完成制動貨物的自動有序，快速精準(zhǔn)，高效的入庫出庫作業(yè)。與傳統(tǒng)的貨物倉庫相比，自動化倉庫具有許多突出的功能，主要包括以下四個大方面：大大提高空間利用率，應(yīng)用先進物流系統(tǒng)優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)管理，加快貨物存取，減輕勞動強度，提高生產(chǎn)效率，減少庫存資金積壓。而且使用立體倉庫可以產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。它通過高層貨架存儲，使得存儲區(qū)大幅度向高空發(fā)展，提高了空間利用率，自動化立體倉庫采用層級式存放，結(jié)合計算機管理，可以很容易實現(xiàn)先入先出，防止貨物的

4、自然老化，變質(zhì)和損壞，通過自動化存儲系統(tǒng)，加快了運行和處理速度，提高了勞動生產(chǎn)率，減低操作人員的勞動強度，采用自動化技術(shù)后，還能較好地適應(yīng)黑暗，低溫，污染，有毒和易爆等特殊場合的物品存儲需要，計算機控制能夠始終確保無誤的對各種信息經(jīng)行存儲和管理，減少了貨物處理和信息處理過程中的差錯，同時借助于計算機管理還能有效地利用倉庫存儲能力，便于清點和盤庫，合理減少庫存，加快資金周轉(zhuǎn)，節(jié)約流動資金，從而提高倉庫的管理水平。自動化倉庫的信息系統(tǒng)可以與企業(yè)的生產(chǎn)信息系統(tǒng)集成，實現(xiàn)企業(yè)信息管理的自動化。同時，由于使用自動化倉庫，促進企業(yè)的科學(xué)管理，減少了浪費，保證均衡生產(chǎn)，也提高了操作人員素質(zhì)和管理人員水平。2

5、立體倉庫控制系統(tǒng)總體設(shè)計2.1設(shè)計思想（1）系統(tǒng)功能及運行方式立體倉庫具有車間的物流管理及作業(yè)調(diào)度和堆垛機的自動控制功能，在立體倉庫中物流工作站主機采用PIII計算機，多任務(wù)實時操作系統(tǒng)，ORACLE數(shù)據(jù)庫，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)支持軟件，C語言編程，實現(xiàn)了對立體倉庫的動態(tài)管理和作業(yè)監(jiān)控，堆垛機控制系統(tǒng)采用可編程序控制器，使用梯形圖語言編程，控制系統(tǒng)與管理監(jiān)控系統(tǒng)之間實現(xiàn)聯(lián)機通訊，其堆垛機控制系統(tǒng)具有多種功能，可慢速該物流系統(tǒng)的要求，控制系統(tǒng)見圖（2）多種控制及作業(yè)方式為了實現(xiàn)立體倉庫的自動存取，就必須開發(fā)堆垛機控制器，這套系統(tǒng)具有三種不同級別的控制方式：（1）在線自動運行，（2）離線自動運行，（3

6、）人工手動運行。而實際運行中以在線自動運行方式為主，其他兩種方式作為調(diào)試和維修能的堆垛機作業(yè)方式，如：入庫，出庫，搬庫，直接出庫，庫外揀選入庫，庫內(nèi)揀選入庫，庫外揀選出庫，庫內(nèi)揀選出庫和調(diào)到指定位置等十幾種作業(yè)方式，在線自動運行時，控制器接受物流工作站的作業(yè)命令，對作業(yè)運行速度，動作，存取等經(jīng)行控制，并且具有一系列安全連鎖保護功能，作業(yè)完成或發(fā)生故障時則返回相應(yīng)的信息，以等待后續(xù)處理。（3）多種檢測及保護功能本系統(tǒng)中具有水平和垂直方向的認址檢測，左右的貨位探測，兩種貨物高度的檢測，貨物不正的檢測以及載貨臺占位置、空間情況的檢測。另外，還具有貨叉位置，機電故障檢測，水平及垂直終點附近的限速及停車

7、檢測等，可以保證堆垛機作業(yè)的正常運行，以上檢測大部分是光電檢測，提高了可靠性和反應(yīng)速度。2.2立體倉庫的控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖在物流中有三條輥道傳輸帶，三個出入貨站臺，一個四自由度機械手，一個全自動堆垛機以及兩排貨架組成，將系統(tǒng)中的傳感器，執(zhí)行器和空編程控制器鏈接，通過編制相應(yīng)的程序，就可以用可編程控制器來控制物流工序。立體控制系統(tǒng)分為三個部分:輥道控制，機械手控制，堆垛機控制。在設(shè)計該控制系統(tǒng)時，采用兩臺PLC作為立體倉庫的控制裝置，其中#1PLC主要用來控制輥道部分和堆垛機部分，#2PLC主要用來控制四自由度機械手，2臺PLC通過CC-LINK網(wǎng)絡(luò)連通，通過在兩臺PLC間的數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)三個被控

8、部分之間的協(xié)調(diào)動作，實現(xiàn)綜合控制。在控制系統(tǒng)中配置了一臺上位機，通過RS-232與PLC相連，上位機一方面用于兩臺PLC控制程序的編輯，下載及調(diào)試，另一方面，上位機用來監(jiān)視，管理自動化立體倉庫體統(tǒng)。在此系統(tǒng)中使用三個變頻器分別來靠你告知三個輥道傳送帶的運轉(zhuǎn)。輥道可以在正、反兩個方向運轉(zhuǎn)，可以根據(jù)進貨和出貨的需要來使用輥道，經(jīng)行自由組態(tài)，變頻器有很高的運行可靠性和功能多樣性，減低了電動機運行的噪聲，全面而完善的保護功能為電動機提供了良好的保護性能。對四自由度機械手的控制時，執(zhí)行部件使用的是2相8拍混合式步進電機，X軸伸縮，Z軸升降，地盤回轉(zhuǎn)和機械手腕回轉(zhuǎn)分別使用四個步進電動機，使用兩個步進電動機

9、分別控制堆垛機的升降和行走，而貨叉控制使用直流電動機為執(zhí)行元件。對這六個步進電動機的控制實際上是對它們對用驅(qū)動器的控制。2.3主要器件簡介（1）PLCPLC是近年來發(fā)展極為迅速，應(yīng)用極為廣泛的工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)，自動化技術(shù)，計算機控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體專門為工業(yè)控制而設(shè)計，具有可靠性高，功能強，編程簡單，使用方便，環(huán)境適應(yīng)性好以及體積小，功率消耗低等特點，具有基本控制功能，顯示監(jiān)控功能等，可以滿足對工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)行見識和控制的絕大多數(shù)場合的需要。PLC最常用的語言是面向控制的梯形圖語言，它采用了與實際電氣原理圖非常接近的圖形編程方式，易學(xué)易用。（2）傳感器信息處理技術(shù)取得的

10、進展以及微處理器和計算機技術(shù)的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開發(fā)面有相應(yīng)的進展，微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，隨著這些系統(tǒng)能力的增強，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動化系統(tǒng)和機器人技術(shù)中的關(guān)鍵部件，作為系統(tǒng)中的一個結(jié)構(gòu)組成，其重要性變得越來越明顯。（3）堆垛機堆垛機是整個自動化立體倉庫的核心設(shè)備，通過手動操作，半自動操作或全自動操作實現(xiàn)把貨物從一處搬運到另一處。它由機架（上橫梁，下橫梁，立柱）水平行走機構(gòu)，提升機構(gòu)，載貨臺，火車及電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成。1）堆垛機形式的確定：堆垛機形式確定多種多樣，包括單軌巷道式堆垛機，雙軌巷道式堆垛機，轉(zhuǎn)巷道式

11、堆垛機，單立柱型堆垛機，雙立柱型堆垛機等。2）堆垛機速度的確定：根據(jù)倉庫的流量要求，計算出堆垛機的水平速度，提升速度及貨叉速度。3）其他參數(shù)及配置：據(jù)倉庫現(xiàn)場情況及用戶的要求選定堆垛機的定位方式，通訊方式等。堆垛機的配置可高可低，視具體情況而定。4）更具物流圖，合理選擇輸送機的類型，包括：輥道輸送機，鏈條輸送機，皮帶輸送機，升降移栽機，提升機等，同時，還要根據(jù)倉庫的瞬時流量合理確定輸送系統(tǒng)的速度。5）其他輔助設(shè)備根據(jù)倉庫的工藝流程以及用戶的一些特殊要求，可以適當(dāng)增加一些輔助設(shè)備，包括：手持終端，叉車，平衡吊等。6）初步設(shè)計控制系統(tǒng)及倉庫管理系統(tǒng)（WMS）的各功能模塊根據(jù)倉庫的工藝流程及用戶的要

12、求，合理設(shè)計控制系統(tǒng)及倉庫管理系統(tǒng)，控制系統(tǒng)及倉庫管理系統(tǒng)一般采用模塊化設(shè)計，便于升級和維護。7）仿真模擬整臺系統(tǒng)在有條件的情況下，對整套系統(tǒng)經(jīng)行仿真模擬，可以對立體倉庫的貯運工作經(jīng)行較為直觀的描述，發(fā)現(xiàn)其中的一些問題和不足，并作出相應(yīng)的更正，以優(yōu)化整個AS/RS系統(tǒng)。2.4自動化倉庫系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)2.4.1自動化倉庫的自動尋址立體倉庫的自動尋址就是尋找存放、提取貨物的位置。計算機控制的自動化倉庫都具有自動尋址的功能。在同一巷道內(nèi)的貨位地址由三個參數(shù)組成：第幾排貨架，第幾層貨格，左側(cè)或者右側(cè)，當(dāng)自動化倉庫接受到上級管理機的存取指令和存取地址后，即向指定貨位的方向運行，運行中，安裝在堆垛機上的傳

13、感器不斷檢測位置信息，計算判斷是否到位。2.4.2自動識別系統(tǒng)AS/RS的貨物管理基本是技術(shù)是對貨物經(jīng)行自動識別和跟蹤，自動識別時指在沒有人工干預(yù)的情況下對物料流動過程中的某一活動關(guān)鍵特性的確定，每一關(guān)鍵特性都與生產(chǎn)活動有關(guān)，這些關(guān)鍵特性包括產(chǎn)品的名稱，數(shù)量，設(shè)計，質(zhì)量，物料來源，目的地，體積，重量和運輸路線。這些數(shù)據(jù)被采集處理后，能用來確定產(chǎn)品的生產(chǎn)計劃，運輸路線，路程，庫存，存儲地址，銷售生產(chǎn)，庫存控制，運輸文件，單據(jù)和記賬等，貨物信息可以通過聲，光，磁，電子等多種介質(zhì)獲取，具體實現(xiàn)時，是在生產(chǎn)的關(guān)鍵部位配備自動識別裝置，將每一處所獲取的信息經(jīng)過計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸，并經(jīng)行統(tǒng)一處理，從而實現(xiàn)

14、整個生產(chǎn)過程中對物料的信息跟蹤?，F(xiàn)代生產(chǎn)物流系統(tǒng)中，廣泛采用條形碼自動識別技術(shù)，這是因為條形碼具有讀取快，精度高，使用方便，成本低，適應(yīng)性好等優(yōu)點。2.4.3控制系統(tǒng)是自動化倉庫運行成功的關(guān)鍵，沒有好的控制，系統(tǒng)運行成本就會很高，而效率很低，為了實現(xiàn)自動運轉(zhuǎn)，自動化倉庫內(nèi)使用的各種存取設(shè)備和輸送設(shè)備本身必須配備各種控制裝置。這些控制裝置種類較多，從普通開關(guān)和繼電器，到微處理器，單片機和可編程控制器，根據(jù)各自的設(shè)定功能，速度控制，貨叉控制以及方向控制等。所有這些控制器都不許通過各種控制裝置去實現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)對搬運設(shè)備,運輸設(shè)備進行自動控制，他是自動化倉庫的核心部分之一，直接關(guān)系到倉庫作業(yè)的正常經(jīng)行

15、，因此，控制系統(tǒng)中所采用的材料，設(shè)備，傳感器和元件都應(yīng)該采用可靠性高，壽命長，易于維護和更換的產(chǎn)品，否則將存在安全隱患。堆垛機的控制現(xiàn)多采用模塊化控制方式，驅(qū)動系統(tǒng)議案為交流電機，無級調(diào)速。這種方式技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，既能實現(xiàn)堆垛機的高速運行，又能平穩(wěn)進行停車對位。在控制系統(tǒng)中，還應(yīng)采取一系列自檢和連鎖保護措施，確保在工作人員操作錯誤時不發(fā)生事故。對機械及電器故障進行判斷，報警和向主機系統(tǒng)傳遞故障信息?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)能適應(yīng)多種操作方式需要。2.4.4監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)是自動化倉庫的信息樞紐，是實現(xiàn)自動化倉庫實時控制的重要組成部分。它在整個系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，負責(zé)協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各個部分的運行。自

16、動化倉庫系統(tǒng)使用了很多運行設(shè)備，各設(shè)備的運行任務(wù)，運行路徑，運行方向都需要由監(jiān)控系統(tǒng)來統(tǒng)一調(diào)度，監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)主機系統(tǒng)的作業(yè)命令，按運行時間最短，作業(yè)間的合理配合等原則對作業(yè)的先后順序進行優(yōu)化組合排隊，并將優(yōu)化后的作業(yè)命令發(fā)送給各個控制系統(tǒng)，對作業(yè)進程，作業(yè)信息及運行設(shè)備進行實時監(jiān)控。2.4.5計算機管理系統(tǒng)計算機管理系統(tǒng)是自動化倉庫的指揮中心，相當(dāng)于人的大腦，它指揮著倉庫中各個設(shè)備的運行，它主要完成整個倉庫的作業(yè)管理和賬目，并負擔(dān)著與上級系統(tǒng)的通信和企業(yè)信息管理系統(tǒng)部分任務(wù)，自動化倉庫的信息管理是基于現(xiàn)代信息管理理論和現(xiàn)代控制理論而創(chuàng)立的一個分支，對于一個自動化倉庫來說，它可以是獨立的，但

17、對于一個企業(yè)，它又是其管理信息系統(tǒng)（MIS）的一個子系統(tǒng)。它不僅對信息進行處理，也對物流進行管理，集信息流和物流于一體，是現(xiàn)代化企業(yè)的核心。自動化倉庫管理系統(tǒng)的主要功能是對倉庫所有入，出庫活動進行最佳登錄和控制，并對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，以便能使決策者及早發(fā)現(xiàn)問題，采取相應(yīng)的措施，最大限度地降低存量，加快貨物流通，創(chuàng)造經(jīng)濟和社會效益。3.立體倉庫控制系統(tǒng)硬件設(shè)施3.1機械手部分的控制3.1.1四度自由機械手為圓柱坐標(biāo)型，可以實現(xiàn)X軸伸縮，Z軸升降，地盤，腕回轉(zhuǎn)功能，驅(qū)動全部采用步進電機控制，夾爪采用氣動方式控制。機械手主要完成從3臺輥道輸送帶到立體倉庫出貨臺之間貨物傳遞。Z軸：最大移動距離420M

18、MX軸：最大移動距離420MM底盤回轉(zhuǎn)：最小控制角0.9度，最大回轉(zhuǎn)角小于等于300度3.1.2機械手工作原理機械手伸縮，升降，轉(zhuǎn)盤抓手運動都是由步進電機驅(qū)動器來控制，型號為SH-2H057。其步進電機驅(qū)動器輸入脈沖和電平信號是由PLC上NC111模塊來提供。其他電路原理圖如圖4所示。（1） 本驅(qū)動器輸入信號共有3路，分別是步進脈沖信號CP，方向電平信號DIR，脫機信號FREE。他們驅(qū)動器內(nèi)部分別270歐姆限流電阻接入負輸出端，且電路形式完全相同。OPTO端為3路信號公共正端（3路光耦正端輸入），3路輸入信號驅(qū)動器內(nèi)部接成共陽方式，OPTO端須接外部系統(tǒng)VCC,VCC是+5V則可以直接接入，V

19、CC+5V則需要外部另外加限流電阻R，保證給驅(qū)動器內(nèi)部光耦提供8-15MA驅(qū)動電流。（2） MC111模塊工作原理C200-NC111是C200PC用于位置控制智能單元。它可以為步進電機驅(qū)動器或伺服電機驅(qū)動器輸出磁脈沖，以控制運動部件位置和速度。3.2堆垛機設(shè)計3.2.1堆垛機工作條件1）堆垛機正常工作的環(huán)境溫度范圍為-5度至40度，在24H內(nèi)平均溫度不超過35度，在40%的溫度條件下，相對濕度不超過50%，溫度較低時相對濕度可以高一些。2）堆垛機工作環(huán)境的污染等級應(yīng)在國家規(guī)定范圍之內(nèi)。3)供電電網(wǎng)進線電源為頻率是50HZ，電壓是380V的三相交流電，電壓波動的，允許偏差為+-10%。3.2.

20、2堆垛機的結(jié)構(gòu)堆垛機是自動化立體倉庫的主要作業(yè)機械，負擔(dān)著出庫，進庫，盤庫等任務(wù)，是自動化立體倉庫的核心部件，自動化立體倉庫的發(fā)展就是以堆垛機的發(fā)展為主要標(biāo)志的。巷道式堆垛機基本結(jié)構(gòu)主要由機架，運行機構(gòu)，起升機構(gòu)，載貨臺，貨叉，電器設(shè)備及各種安全保護裝置等部分，主要包括行走，升降和貨叉三部分，三維立體存取，準(zhǔn)確地依照上位機給出的出入庫地址將貨物取出或放入有關(guān)貨位，并將工作過程的狀態(tài)信息反饋給監(jiān)控系統(tǒng)。為了簡化堆垛機的設(shè)計，我采用一個模型，如圖3.2.3堆垛機運行半閉環(huán)控制方案是，在實踐中發(fā)展起來的一種有效的控制方案，在考慮現(xiàn)場各種實際情況及經(jīng)濟性的情況下，通過實驗來確定各種運行曲線，這些曲線存

21、儲在變頻器里，當(dāng)主控機得到上位機發(fā)出的當(dāng)前任務(wù)的目的地址和當(dāng)前地址時，通過比較要運行的起止距離，用PLC對變頻器的運行曲線經(jīng)行變換，達到調(diào)速和停準(zhǔn)的目的，從而得到的一種比較滿意結(jié)果的控制方式。在這種控制方案中，速度采用閉環(huán)控制，由變頻器完成；位移則是采用開環(huán)控制。堆垛機的半閉環(huán)控制原理如圖所示堆垛機速度控制的難點就在于其運行的起止位置的不確定性和慣性較大，為保證設(shè)定變頻器為高速運行，距離目的貨位46M時設(shè)定為中速運行，距離目的貨位12M時切換到低速運行，接近目的貨位時自動切換為對位速度運行，對正貨位后走行停止。在綜合考慮經(jīng)濟性和運行性能的情況下，堆垛機半閉環(huán)控制的硬件配置如圖所示因為在主控機P

22、LC，變頻器，光電開關(guān)之間需要頻繁的交換數(shù)據(jù)，所以變頻器，光電開關(guān)都掛PROFIBUS-DP總線上，這是一種高速現(xiàn)場總線，最大通信速率為12MBIT/S，傳輸可靠性高，可以滿足現(xiàn)場需要。3.3傳感器的選擇在該立體倉庫控制系統(tǒng)中采用8個歐姆龍系列對射式傳感器作限位控制：4只對射式光電傳感器分別作為X，Y軸的限位控制，當(dāng)入光時輸入晶體管ON；2只對射式光電傳感器分別作為貨架在X軸和Y軸的到位檢測，當(dāng)遮光時輸出晶體管ON，如果貨架未到達正確位置，Z軸電機將不能運行以確保當(dāng)PLC程序出錯時也不至于損壞設(shè)備；2只對射式光電傳感器作為Z軸的限位控制，當(dāng)遮光時輸出晶體管ON，其信號對應(yīng)PLC的輸出點時X4和

23、X5.3.4自動化立體倉庫消防系統(tǒng)設(shè)計自動化立體倉庫是無人倉庫，針對庫房內(nèi)物品運輸和儲存時可能發(fā)生火災(zāi)的特點，消防系統(tǒng)的總體方案設(shè)計應(yīng)貫徹“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的方針，立足自防自救，使庫區(qū)內(nèi)發(fā)生的隱然火患和明火能及時探知和報警，對局部火災(zāi)能自動撲滅，對萬一釀成的火災(zāi)有撲救設(shè)施。3.5PLC的選型FPO系列PLC是超小型機，I/O點數(shù)最大可擴展到256點。它有內(nèi)置8K步的RAM，使用存儲卡盒后，最大容量可擴大到16K步。編程指令達327條。PLC運行時，對一條基本指令的處理時間只要0.08US。它不僅能完成邏輯控制，順序控制，模擬量控制，位置控制，高速計數(shù)等功能，還能做數(shù)據(jù)檢索，數(shù)據(jù)排列，三角函

24、數(shù)運算，平方根以及浮點數(shù)運算，PID運算等更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。所以FPO系列PLC具有容量大，運行速度快，指令功能完善等特點。在FPO系列PLC基本單元上，可鏈接擴展單元，擴展模塊以及各種功能的特殊單元，特殊模塊，還可以在基本單元左側(cè)接口上，鏈接一臺功能擴展板。完成FPO些列PLC與各種外部設(shè)備的通信，實現(xiàn)模擬量設(shè)定功能。通過功能擴展模板還可將FPO系列適配器與FPO基本單元連接，增強PLC與外部設(shè)備的通信功能。結(jié)合本系統(tǒng)用到的最大點數(shù)是堆垛機的PLC，故決定選用一個型號為松下FPO的PLC作為基本器件。3.6PLC的I/O資源配置（1）機械手I/O資源配置4自由度機械手以及全自動堆垛機采用步

25、進電機經(jīng)行控制，需要輸出高速脈沖，故采用晶體管型PLC，并留有10%至20%的裕量，所以機械手I/O資源配置如下3.7 I/O連接圖4立體倉庫控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1控制軟件結(jié)構(gòu)流程圖的設(shè)計可以給人以最直觀的感覺，使讀者一目了然，思路清晰，它能反映整個運行及控制過程的脈絡(luò)，為軟件設(shè)計提供了參考依據(jù)。由堆垛機的工作過程可知：一個工作循環(huán)（以取貨為例）中包括11個階段：選擇倉庫號位，所選倉號位物品，0號位沒有物品，選取指令，X軸和Y軸步進電機運行至該倉庫，Z軸正轉(zhuǎn)將伸竿伸入取貨，Y軸步進電機抬起，Z軸電機運行至0號位。所以，該控制過程有一個初始步，11個工作步。流程圖如下把每次作業(yè)的完成情況及現(xiàn)場信

26、息反饋給上級計算機，并接收上級計算機發(fā)來的作業(yè)命令。由于在控制過程中來自上級計算機和現(xiàn)場的信息量比較大，因此，各部分之間的協(xié)調(diào)工作是極為重要的。在整個軟件中，通過有關(guān)運行標(biāo)志的判斷，設(shè)置和清除，按照一定的工作順序完成各個動作，并對一些動作的處理采取了特殊措施。另外，還分別對不同的干擾經(jīng)行了軟件方面的濾波，消除了這些干擾對系統(tǒng)運行的不良影響。4.2實時監(jiān)控系統(tǒng)本系統(tǒng)以MICROSO FT C/C +7.0和MASM6.0為基礎(chǔ)軟件，采用模塊化的編程方法實現(xiàn)倉庫實時監(jiān)控，系統(tǒng)的模塊圖如圖4.3故障處理在啟動時，系統(tǒng)首先檢查自身的各種狀態(tài)，執(zhí)行自我診斷功能，當(dāng)所需狀態(tài)正常時才開始工作。本控制系統(tǒng)中具

27、有一系列故障報警，安全保護以及部分故障的自動處理功能，其故障情況可分為三類。（1） 出現(xiàn)故障后，面板發(fā)出提示，并返回給物流工作站信息，但系統(tǒng)可以繼續(xù)工作，如“數(shù)據(jù)設(shè)定錯誤”，“作業(yè)數(shù)據(jù)重復(fù)”等需要重新設(shè)定或重新發(fā)送。（2） 出現(xiàn)故障后，面板發(fā)出提示，并返回給上位機信息，停止堆垛機運行，等待人工處理。如“機電故障”，“認址器故障”等。（3） 出現(xiàn)故障后，面板發(fā)出提示，并返回給上位機信息，系統(tǒng)可以自動處理。如“載貨臺狀態(tài)錯”，“存貨占位”等。本系統(tǒng)的安全保護能保證在任何人為性誤操作或通信數(shù)據(jù)錯誤的情況下不發(fā)生事故。但實際上，此處是廠房的立柱，是禁止作業(yè)的，否則將發(fā)生事故。當(dāng)操作員啟動堆垛機時，堆垛

28、機將不運行，并提示“數(shù)據(jù)錯誤”，等待操作員修改數(shù)據(jù)后重新作業(yè)。4.4通信功能塊本系統(tǒng)中監(jiān)控機下位機PLC控制器通信采用總線型的拓撲結(jié)構(gòu)，與PLC交換作業(yè)信息，應(yīng)答信息，查詢信息。監(jiān)控機與下位機PLC的通信接口采用RS232C串行通信方式，波特率為9600BPS，7位數(shù)據(jù)位，2位校驗位（偶校驗）。4.5管理軟件設(shè)計本系統(tǒng)設(shè)計時遵循人機工程學(xué)基本原則，編程時按照模塊化設(shè)計的思想對組成系統(tǒng)的各功能模塊經(jīng)行了精心組織?？紤]到系統(tǒng)擴充，留有一定的擴展功能和其它系統(tǒng)接口。鑒于系統(tǒng)設(shè)計的簡化原則和現(xiàn)場功能要求的考慮，本倉庫系統(tǒng)的主要功能有用戶選擇，用戶管理，庫存管理，貨位管理，出入庫管理，字典管理，報表打印，數(shù)據(jù)維護等功能模塊。其中出入庫管理是自動化立體倉庫管理監(jiān)控系統(tǒng)中的核心模塊，作用是實現(xiàn)上位監(jiān)控機堆垛機控制器PLC的直接管理與監(jiān)控，從而完成倉庫系統(tǒng)的各項作業(yè)（如整箱出庫，整箱入庫，揀選出庫，添加入庫等）。系統(tǒng)設(shè)計時為方便用戶操作，盡可能給用戶提示，以便誤