【正文】 感器 電源電壓范圍： 524V 系統(tǒng)的硬件配置 并聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理與 選擇 并聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理 并聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源是由開(kāi)關(guān)晶體管 VT和二極管 VD 及儲(chǔ)能電感 L、濾波電容 C 組成的。可完成貨物的流向控制。可對(duì)貨物的加工、裝配、質(zhì)量進(jìn)行檢定和控制。單元或格式倉(cāng)庫(kù)主要由高層貨架、具體位置控制閉環(huán)系統(tǒng)的巷道起重機(jī)、接送貨物的載貨臺(tái)組成。 TVT3000E 各單元的基本結(jié)構(gòu)和功能如下： 1）機(jī)械手搬運(yùn)作業(yè)單元 該單元模塊主要由框架式底板及支架、操作面板、可編程序控制器、井式供料機(jī)、傳送帶、轉(zhuǎn)盤(pán)輸送機(jī)、氣動(dòng)機(jī)械裝配機(jī)、交流伺服控制四軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)等組成，可實(shí)現(xiàn)貨物的搬運(yùn)及裝配。 TVT3000E 設(shè)備的每個(gè)單元都采用 PLC 控制，在由多個(gè)單元組成的TVT3000E 系統(tǒng) 中，綜合應(yīng)用了 PLC 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，可完成貨物的裝箱、搬運(yùn)、傳輸、倉(cāng)儲(chǔ)、管理、發(fā)運(yùn)等。 （ 5） 1 號(hào)儲(chǔ)備庫(kù) 1 號(hào)儲(chǔ)備庫(kù)由 8 個(gè)庫(kù)位 ， 主要實(shí)現(xiàn)貨物的存儲(chǔ)。 1 號(hào)載貨臺(tái)主要是實(shí)現(xiàn)貨物的銜接和換向。 系統(tǒng)的基本構(gòu)成 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù) PLC 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱為自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)）主要由載貨臺(tái)、儲(chǔ)備庫(kù)和巷道起重機(jī)等組成，用于貨物的送入和取出。 2 2） 工作效率大幅度提高 /由于采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，減少貨物與信息在處理過(guò)程中的差錯(cuò)。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)由多層貨架、運(yùn)輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)組成，是集信息自動(dòng)化 技術(shù)、自動(dòng)導(dǎo)引小車技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)于一體的集成化系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞 ： 立體倉(cāng)庫(kù) PLC 電動(dòng)機(jī) 傳感器 1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的概述 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的定義及特點(diǎn) 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)定義為 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是用高層貨架配以貨箱或托盤(pán)來(lái)存貨物，以巷道式堆垛起重機(jī)存取貨物及其他機(jī)械進(jìn)行作業(yè)，并有電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理和控制，不需人工搬運(yùn)而實(shí)現(xiàn)收發(fā)作業(yè)的倉(cāng)庫(kù)。 1 基于 PLC 控制的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要 ： 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人力資源成本上升。 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)又稱自動(dòng)存儲(chǔ) /自動(dòng)檢索系統(tǒng)（ Automated storage/Retrieval System,簡(jiǎn)稱為AS/RS），是一種新型的倉(cāng)庫(kù)技術(shù)，并且是物料搬運(yùn)和倉(cāng)儲(chǔ)的一門(mén)綜合科學(xué)技術(shù)。它綜合了物流分析、數(shù)據(jù)處理、貨架存儲(chǔ)機(jī)以及其他輸送設(shè)備的設(shè)、先進(jìn)的電力拖動(dòng)技術(shù)、高度自動(dòng)化水平的 計(jì)算機(jī)控制管理技等。同時(shí)，它的運(yùn)行和處理速度快，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。貨物的送入（取出）是按照貨物的類別，并將貨物自動(dòng)送入（取出）。 （ 2） 2 號(hào)儲(chǔ)備庫(kù) 2 號(hào)儲(chǔ)備庫(kù)作為主體倉(cāng)庫(kù)，設(shè)有 12 個(gè)庫(kù)位。 系統(tǒng)的工作原理 由碼盤(pán)堆垛系統(tǒng)單元的托盤(pán)傳送機(jī)構(gòu)輸出的載貨托盤(pán)進(jìn)入自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)單元的 1 號(hào)載貨臺(tái)， 使 巷道起重機(jī)動(dòng)作，再通過(guò)存取貨物機(jī)構(gòu)使貨物準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定的立體倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)備庫(kù)，且可由巷道起重機(jī)的存取貨物機(jī)構(gòu)把貨物從立體倉(cāng)庫(kù)中取出并放入 2 號(hào)載貨臺(tái)，使貨物被提取，然后進(jìn)入下一個(gè)系統(tǒng)單元。 TVT3000E設(shè)備由 8個(gè)作業(yè)單元模塊組成，分別是機(jī)械手裝配搬運(yùn)作業(yè)單 元、貨物自動(dòng)識(shí)別緩沖作業(yè)單元、碼盤(pán)堆垛作業(yè)單元、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)作業(yè)單元、視覺(jué)檢測(cè)作業(yè)單元、打碼作業(yè)單元、貨物流向控制作業(yè)單元、集裝箱裝箱作業(yè)單元。 2）貨物自動(dòng)識(shí)別緩沖作業(yè)單元 該單元模塊主要由框架式底板及支架、操作面板、可編程序控制器、帶式供料機(jī)、斗式緩沖庫(kù)、氣動(dòng)裝料、移貨系統(tǒng)、貨物檢測(cè)傳感器等組成，可識(shí)別物體的屬性，將不同屬性的貨物進(jìn)行分類存儲(chǔ)。巷道起重機(jī)由運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、貨物托盤(pán)機(jī)構(gòu)組成。 5 6）打碼作業(yè)單元 該單元模塊由框架式底板及支架、操作面板、可編程序控制器單元、帶式傳送機(jī)單元、打碼機(jī)等組成。 8）集裝箱裝箱作業(yè)單元 該單元模塊主要由框架式底板及支架、可編程序控制器單元、鏈?zhǔn)絺魉蜋C(jī)單元、裝箱單元、集裝箱單元、貨物檢測(cè)單元組成。除此之外，并聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源還有較為復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)節(jié)電路、保護(hù)電路、基準(zhǔn)電路以及構(gòu)成閉環(huán)回路的取樣電路、放大電路和耦合電路等，用來(lái)對(duì)輸出電壓的大小及特性進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。在此期間， L 中的漏放電流 I 是鋸齒波電流的現(xiàn)線性下降部分。 PLC 的工作原理與選擇 PLC 的基本組成 PLC 主要由 CPU（ Central Processing Unit）、存儲(chǔ)器（ RAM和 ROM）和專門(mén)設(shè)計(jì)的輸入 /輸出接口電路等組成。計(jì)算機(jī)一般采用等待命令的工作方式，如常見(jiàn)的鍵盤(pán)掃描方式或 I/O 掃描方式，有鍵被按下或 I/O 動(dòng)作時(shí)則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序，無(wú)鍵被按下時(shí)則繼續(xù)掃描；而 PLC 采用循環(huán)掃描工作方式，在 PLC 中，用戶程序按先后順序存放，如圖 5 所示。其工作框圖 如圖 6 所示。 2） PLC 檢查是否有與編程器、計(jì)算機(jī)等的通信請(qǐng)求，若有則進(jìn)行相應(yīng)的處理，如接收由編程器送來(lái)的程序、命令和各種數(shù)據(jù)，并把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、出錯(cuò)信息等發(fā)送給編程器進(jìn)行顯示。 PLC 經(jīng)過(guò)這 5 個(gè)階段的工作過(guò)程，成為 一個(gè)掃描周期。 圖 7 微動(dòng)開(kāi)關(guān)的工作原理示意圖 （ 2） 旋轉(zhuǎn)編碼器 旋轉(zhuǎn)編碼器是一種集光、機(jī)、電為一體的傳感器。 該系統(tǒng)選用歐姆龍公司生產(chǎn)的 E6B2 系列旋轉(zhuǎn)編碼器，型號(hào)為 E6B2CWZ1X。 （ 3） 反射式傳感器 反射式傳感器采用能抗周圍外來(lái)光干擾的變調(diào)光式。反射式傳感器的時(shí)間圖和輸出電路如 圖 9 所示。 圖 10 入光時(shí)為 ON 的對(duì)射式傳感器電路 當(dāng)發(fā)光二極管 VL 發(fā)射出的光被擋住時(shí)，光敏二極管 VD 接收不到時(shí)， VD 不導(dǎo)通，晶體管也不導(dǎo)通，輸出為 OFF。 系統(tǒng)的硬件接線及工作原理 PLC 的選擇以及 I/O 口分配 PLC 的選擇 TVT3000E 系統(tǒng)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)采用日本松下電工生產(chǎn)的 FP∑型 PLC 作為控制核心。 12 圖 11 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的硬件接線 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的工作原理框圖及控制流程。貨物的運(yùn)行信號(hào)檢測(cè)以及控制系統(tǒng)的保護(hù)措施，通過(guò)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。堆垛機(jī)由水平移動(dòng)、垂直移動(dòng)及伸叉機(jī)構(gòu)等三部分組成。 手動(dòng)信號(hào) 手動(dòng) /自動(dòng)切換信號(hào) 傳感器信號(hào) 切換信號(hào) PLC 控制單元 觸摸屏單元 標(biāo)準(zhǔn)接口 直流電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)模塊 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)模塊 直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 直流電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)模塊 1 號(hào)載貨臺(tái) 巷道 起重機(jī) 存取貨物機(jī)構(gòu) 2 號(hào)載貨臺(tái) 14 圖 13 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的整體控制框圖 該系統(tǒng)的控制要求主要包括一下幾個(gè)步驟： 1）系統(tǒng)初始化 接通電源， PLC 自檢后首先進(jìn)行初始化運(yùn)行，使載貨臺(tái)、 X軸、 Y 軸回到零位系統(tǒng)進(jìn)入就緒狀態(tài)，為下一步作準(zhǔn)備。 3）取出物品 首先確定系統(tǒng)是否在初始位置，如果不在初始位置，要進(jìn)行初始位 置復(fù)位功能；接下來(lái)要對(duì)取出物品的倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行選定，將信號(hào)傳給控制單元，控制單元控制平臺(tái)運(yùn)行到對(duì)應(yīng)的倉(cāng)庫(kù)位置，并將物品從倉(cāng)庫(kù)中取出，然后將物品放到出料臺(tái)上；出料結(jié)束，系統(tǒng)返回零位，為下一個(gè)物品的送入或取出做好準(zhǔn)備工作。 當(dāng)有貨物要出庫(kù)時(shí)，發(fā)出取貨信號(hào)，啟動(dòng)巷道起重機(jī)到需要取貨的儲(chǔ)備庫(kù)位置，接收取出信號(hào)后巷道起重機(jī)作用 ，將貨物取出，送至 2 號(hào)載貨臺(tái)，然后巷道起重機(jī)返回原點(diǎn) ，系統(tǒng)貨物出庫(kù)結(jié)束。 當(dāng)選擇由手動(dòng)控制轉(zhuǎn)為自動(dòng)控制，或者在自動(dòng)模式下自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)通電，脈沖輸出指令控制表將會(huì)被裝載，以后 PLC 的脈沖輸出功能將按照控制表內(nèi)的規(guī)律進(jìn)行控制。 如果 X軸不在左極限 位置 (X6為 OFF)，那么 X軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的繼電器 (Y8)就會(huì)閉合， X 軸向左運(yùn)行，直到達(dá)到左極限位置 (X6 為 ON)。進(jìn)料臺(tái)和出料臺(tái)的回復(fù)零位分別由 Y YB 控制。 系統(tǒng)就緒后首先關(guān)閉脈沖輸出功能，使脈沖輸出控制經(jīng)過(guò)值寄存器清零，然后打開(kāi)脈沖輸出功能，為 后續(xù)的控制做好準(zhǔn)備，同時(shí)使高速計(jì)數(shù)器經(jīng)過(guò)值清零，為以后的定位控制做好準(zhǔn)備。 檢測(cè)倉(cāng)庫(kù)中有無(wú)物品時(shí)，在軟件上采用矩陣式循環(huán)掃描方式。 圖 17 倉(cāng)庫(kù) 循環(huán)掃描控制 當(dāng)?shù)讓觽}(cāng)庫(kù)掃描輸出繼電器閉合 (YD)時(shí)，如果第一列倉(cāng)位檢測(cè)輸入繼電器(X20)也閉合，就表示 1 號(hào)倉(cāng)位上有物品存在，是不能夠再放入物品的，但是可以取出；當(dāng)?shù)讓觽}(cāng)位掃描輸出繼電器 (YD)閉合時(shí)，如果第一列倉(cāng)位檢測(cè)輸入繼電器 (X20)沒(méi)有閉合，就表 示 1 號(hào)倉(cāng)位上沒(méi)有物品存在。物品的自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)包括物品的送入操作和取出操作，兩個(gè)操作的部分動(dòng)作是比較相似的，所以在程序中應(yīng)用了子程序調(diào) 用功能，以用來(lái)減少編程的工作量。 進(jìn)料到位 (X5 為 ON)后，關(guān)閉進(jìn)料電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器 (Y7)。如果已經(jīng)放滿，就停止送入；如果沒(méi)有放滿，就根據(jù)物品的類別自動(dòng)選擇存儲(chǔ)的倉(cāng)位號(hào)碼。 （ 4） 伸叉機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到中轉(zhuǎn)位置。將中轉(zhuǎn)位置的 Y 軸坐標(biāo)(DT100)減去一個(gè)數(shù)值 (K200)，然后送入脈沖輸出控制指令的脈沖目標(biāo)值控制寄存器（ DT508）中，然后利用 F171（ SPDH）指令使 PLC 按照規(guī)律輸出脈沖， Y 軸將會(huì)被步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)絲杠帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。 （ 5） 從進(jìn)料臺(tái)取出物品。 Y 軸脈沖輸出脈沖完畢 (特殊內(nèi)部繼電器 R903C 為 OFF)后，表示物品已經(jīng)抬起，伸叉機(jī)構(gòu)向前運(yùn)行 (Y0 為 ON)。 為了順利將貨物送入倉(cāng)位，首先要將貨物抬高到比對(duì)應(yīng)倉(cāng)位高一定距離的高度，伸叉機(jī)構(gòu)才能將貨物推入倉(cāng)位。對(duì)應(yīng)于后面的倉(cāng)位，貨物要送入倉(cāng)庫(kù)時(shí)，首先是伸叉機(jī)構(gòu)向后伸出 (Y1 為 ON)，到達(dá)對(duì)應(yīng)位置后 Y 軸向下運(yùn)動(dòng)，放下貨物，然后伸叉機(jī)構(gòu)向后退，直到回到零位，完成放下貨物的動(dòng)作。 系統(tǒng)的取出操作 （ 1） 選定需要取出物品的倉(cāng)位號(hào)碼。 （ 2） 平臺(tái)運(yùn)行到對(duì)應(yīng)倉(cāng)位位置。 （ 4） 中轉(zhuǎn)定位過(guò)程。設(shè)置將物品放置到出料臺(tái)標(biāo)志繼電器 （ R704） 。 （ 6） 出料結(jié)束。 系統(tǒng)的梯形圖程序 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 5 結(jié)束語(yǔ) 在論文即將完成之際，首先我要對(duì)我的指導(dǎo)老師陸冬明老師致以最深的感謝， 從剛開(kāi)始論文定題到現(xiàn)在，都離不開(kāi)他的細(xì)心指導(dǎo)和幫助，他認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平使我受益匪淺。 參考資料 [1] 電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) 東南大學(xué)出版社 作者 ：郁漢琪 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