1 引言

    自動(dòng)化立體倉庫具有占地面積小，周轉(zhuǎn)快的優(yōu)點(diǎn)，是集信息、貯存、管理于—體的高技術(shù)密集型機(jī)電—體化產(chǎn)品。自動(dòng)化立庠倉庫主要由高層貨架，堆垛機(jī)機(jī)械手、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)組成，他可以實(shí)現(xiàn)列貨物自動(dòng)化搬運(yùn)、存取，對(duì)貨物存儲(chǔ)現(xiàn)代化、信息化管理等目的。MCGS(Monilorand Control GenemtedSystem)監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)是用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制。開發(fā)出用于自動(dòng)化立體倉庫的控制系統(tǒng)，它是以西門子PLC作為控制系統(tǒng)的核心，利用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)出自動(dòng)化立體倉庫上位機(jī)監(jiān)控界面，MCGS組態(tài)軟件通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序從現(xiàn)場硬件設(shè)備獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并處理，通過指示燈顯示貨物是否完成到位，并由操作人員按照要求將控制指令數(shù)據(jù)送給現(xiàn)場硬件設(shè)備，以控制立體倉庫碼垛機(jī)械手的各種動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的自動(dòng)化存取。

2 自動(dòng)化立體倉庫貨架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    立體倉庫結(jié)構(gòu)模型主要由主體貨架(4層雙排24倉位)。碼垛機(jī)械手，主體倉位的左、右兩側(cè)配有貨物人口位和出口位等組成，如圖1所示。碼垛機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)左右，上下和前后運(yùn)動(dòng)，貨物放在機(jī)械手的托板上，跟隨機(jī)械手運(yùn)動(dòng)，完成貨物的存取。碼垛機(jī)械手的結(jié)構(gòu)簡圖，如圖2所示。

圖1 立體倉庫單側(cè)貨架結(jié)構(gòu)簡圖

圖2 碼垛機(jī)械手的結(jié)構(gòu)簡圖

3 自動(dòng)化立體倉庫的控制部分的硬件組成

    自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)由以下幾部分組成：西門子PLC控制器，手動(dòng)操作面板，步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊，上位機(jī)監(jiān)控面板，碼垛機(jī)械手傳感器和貨架上限位開關(guān)等組成。操作員可以手動(dòng)操作面板操作倉庫運(yùn)行，也可以通過上位機(jī)監(jiān)控面板遠(yuǎn)程操作貨物的存取。

    將手動(dòng)操作按鍵面板安裝在底盤上。上面有碼垛機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方向控制鍵?？梢允謩?dòng)操作機(jī)械手上下、左右、前后運(yùn)動(dòng)，貨架上安裝有限位開關(guān)，可以檢測(cè)貨物的有無，碼垛機(jī)械手上安裝有傳感器，檢測(cè)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)位置。上述各位置傳感器的通、斷狀態(tài)作為輸入信號(hào)送入PLC，經(jīng)內(nèi)部程序運(yùn)算，再由輸出端口的開、關(guān)量去控制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。控制硬件結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 自動(dòng)化立體倉庫倥制原理圖

4 立體倉庫碼垛機(jī)械手動(dòng)作分析

    在運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)化立體倉庫碼垛機(jī)械手的初始位置在貨物人口處，當(dāng)在上位機(jī)監(jiān)控畫面上設(shè)定好操作方式和操作貨位后，點(diǎn)擊運(yùn)行，可編程控制器就按照上位機(jī)中的指令運(yùn)行，輸出給相應(yīng)的控制電機(jī)，控制電機(jī)則按照要求轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)送托板(貨物)直到指定位置。

    自動(dòng)化立體倉庫的工作方式有以下幾種：

    (1)由庫取件：從立體倉庫中指定位置取貨物到立體倉庫出口處；(2)向庫放件：從立體倉庫人口處取得貨物并運(yùn)送到指定貨位；(3)倒庫操作：把立體倉庫中的某—個(gè)庫位移到另一個(gè)庫位。

    自動(dòng)化立體倉庫碼垛機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制流程圖，如圖4所示。

圖4 立體倉庫控制流程圖

表1 輸入輸出端子布置圖

5 MCGS組態(tài)監(jiān)控及數(shù)據(jù)管理程序

    采用MCGS全中文工控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)的監(jiān)控與數(shù)據(jù)管理程序完成的任務(wù)包括：實(shí)時(shí)監(jiān)視整個(gè)立體倉庫中各部分的運(yùn)行情況、動(dòng)態(tài)顯示各個(gè)運(yùn)輸設(shè)備狀態(tài)以及各貨物的運(yùn)行位置、出錯(cuò)報(bào)警情況、并能直接獨(dú)立地控制倉庫中所有設(shè)備的運(yùn)行。

    PLC與MCGS的通信連接為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控需在MCGS中進(jìn)行設(shè)備連接,使PLC和上位計(jì)算機(jī)建立起正確的通信，在MCGS設(shè)備窗口中首先添加一個(gè)通用串口父設(shè)備，設(shè)置設(shè)備屬性，選擇通信參數(shù)端口號(hào)為：COM1，波特率為9600．7位數(shù)據(jù)位，1位停止位，偶校驗(yàn)，數(shù)據(jù)采集方式為同步采集。在父設(shè)備下面創(chuàng)建一個(gè)西門子PLC串口子設(shè)備，設(shè)置子設(shè)備PLC的屬性，主要進(jìn)行通道連接操作，將相應(yīng)通道與MCGS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的變量相連，對(duì)PLC的輸入輸出地址進(jìn)行讀、寫，即可實(shí)現(xiàn)外部信號(hào)的輸人和控制PLC的輸出。上位機(jī)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)圖，如圖5所示。

圖5 立體倉庫監(jiān)控畫面

6 總結(jié)

    自動(dòng)化立體倉庫具有占地面地小、貯存大、周轉(zhuǎn)快的優(yōu)點(diǎn)，可以解決城市用地緊張，勞動(dòng)強(qiáng)度高，工作效率低等問題。它的控制系統(tǒng)以西門子PLC作為控制核心，具有可靠性高，速度快，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，通過編制控制程序，完成立體倉庫的各種自動(dòng)化操作，利用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)出自動(dòng)化立體倉庫上位機(jī)監(jiān)控界面，MCGS組態(tài)軟件通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序從現(xiàn)場硬件設(shè)備獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并處理，通過指示燈顯示貨物是否完成到位，并由操作人員按照要求將控制指令數(shù)據(jù)送給現(xiàn)場硬件設(shè)備，以控制立體倉庫碼垛機(jī)械手的各種動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的自動(dòng)化存取。另外自動(dòng)化立體倉庫操作屬于高空作業(yè)，由于利用MCGS軟件在上位機(jī)開發(fā)出監(jiān)控界面可以遠(yuǎn)程控制碼垛機(jī)械手完成對(duì)貨物搬運(yùn)存取，保證了操作人員的安全。