1 引言
立體倉庫是一種集信息、儲(chǔ)存、管理于一體的高技術(shù)機(jī)電一體化產(chǎn)品，隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化，它將為工業(yè)、企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。本文中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作調(diào)度、管理、完成了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與plc之間以及plc與plc之間的監(jiān)視和控制參數(shù)的傳遞，提高了立體倉庫的自動(dòng)化管理水平。經(jīng)過在現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用證明,這種管理和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。
2 立庫工藝流程
某企業(yè)的配料車間有144個(gè)品種的粉體原料，根據(jù)工藝要求，每次取n種，相應(yīng)的重量為m1~mn。要求操作人員在人機(jī)界面(觸摸屏)上設(shè)置目標(biāo)的料倉號(hào)和料位號(hào)后，系統(tǒng)能夠根據(jù)目標(biāo)料倉號(hào)與當(dāng)前料倉號(hào)的差值，按照最短路徑原則來確定傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行方向，然后啟動(dòng)變頻電動(dòng)機(jī)，并根據(jù)料倉號(hào)差值的變化自動(dòng)改變料倉運(yùn)行速度，防止料倉的擺動(dòng)。
目標(biāo)料倉到達(dá)操作人員工作位置時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確停車且無擺動(dòng)，同時(shí)，專用照明燈應(yīng)點(diǎn)亮，指示目標(biāo)料桶。操作人員根據(jù)工藝單進(jìn)行人工稱量，計(jì)量裝置監(jiān)視粉料的實(shí)際重量，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，發(fā)出提示信號(hào)，進(jìn)行下一個(gè)料倉和料位的操作。以上是項(xiàng)目第一階段的任務(wù)，第二階段的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱量。
11kw變頻電動(dòng)機(jī)、減速比為20/1的減速箱、主動(dòng)鏈輪，前后兩條鏈條及懸掛其上的24個(gè)料倉構(gòu)成了立體倉庫傳動(dòng)系統(tǒng)。6種粉料的編號(hào)依次是1-1、1-2、1-3、1-4、1-5和1-6。
3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)架構(gòu)
立體倉庫控制系統(tǒng)由pws6a00型觸摸屏、cj1w-cpu22系列plc、vlt5000型變頻器、變頻電動(dòng)機(jī)、減速接近開關(guān)、到位接近開關(guān)以及周邊電器元件等組成。立體倉庫控制系統(tǒng)由pws6a00型觸摸屏、cj1w-cpu22系列plc、vlt5000型變頻器、變頻電動(dòng)機(jī)、減速接近開關(guān)、到位接近開關(guān)以及周邊電器元件等組成。
在本項(xiàng)目中，用pws6a00型觸摸屏專用電纜將觸摸屏與cpu22的rs232c端口連接起來，用觸摸屏進(jìn)行操作。cpu22的外圍端口經(jīng)cs1w-cn114連接電纜與手持編程器連接，在現(xiàn)場進(jìn)行必要的參數(shù)修改或數(shù)據(jù)監(jiān)視。在離線編程時(shí)，用cs1w-cn226連接電纜將外圍端口與pc機(jī)連接起來，進(jìn)行離線編程或離線模擬。
3.2 系統(tǒng)控制
(1) 定位控制：在立體倉庫控制系統(tǒng)中，根據(jù)操作位置確定料倉的定位位置后，當(dāng)目標(biāo)料倉號(hào)與當(dāng)前料倉號(hào)之差小于12時(shí)，plc發(fā)出指令，傳動(dòng)鏈條順時(shí)針運(yùn)行，每當(dāng)料倉經(jīng)過減速接近開關(guān)時(shí)，鏈條運(yùn)行速度減速；當(dāng)料倉到達(dá)定位位置時(shí)，計(jì)數(shù)器加1。當(dāng)期望料倉號(hào)與當(dāng)前料倉號(hào)之差大于12時(shí)，plc發(fā)出指令，傳動(dòng)鏈條逆時(shí)針運(yùn)行，則計(jì)數(shù)器減1。根據(jù)工藝要求，料倉的單步移動(dòng)速度是1步/3秒，對于這樣的速度，可以使用程序中的可逆計(jì)數(shù)器來進(jìn)行加/減計(jì)數(shù)。當(dāng)以鏈條的每個(gè)節(jié)點(diǎn)來進(jìn)行位置計(jì)數(shù)時(shí)，則使用cj1w-cpu22的內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器和內(nèi)置快速輸入點(diǎn)。
(2) 正反向運(yùn)行料倉計(jì)數(shù)：料倉通過鉸鏈懸掛在左右鏈條上，考慮到車間的環(huán)境，傳感器選用行程開關(guān)，用于對料倉進(jìn)行計(jì)數(shù)，行程開關(guān)擺臂的滾輪靠在鉸鏈的圓柱體表面上，當(dāng)料倉到達(dá)檢測位置時(shí)，行程開關(guān)的常開觸電閉合，由plc的可逆計(jì)數(shù)器進(jìn)行加或減計(jì)數(shù)。
(3) 自動(dòng)判斷正反向運(yùn)行：在觸摸屏上設(shè)置目標(biāo)料倉號(hào)之后，程序自動(dòng)判斷目標(biāo)料倉號(hào)與當(dāng)前料倉號(hào)之差，若差值小于12，鏈條正向運(yùn)行；若差值大于12，鏈條反向運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)最短路徑運(yùn)行，節(jié)省時(shí)間和降低能耗。無論鏈條正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，當(dāng)目標(biāo)料倉到達(dá)操作位置時(shí)，變頻電動(dòng)機(jī)停止，鏈條停止。
(4) 正反向點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行：根據(jù)工藝要求，除了在觸摸屏上設(shè)置目標(biāo)料倉號(hào)進(jìn)行自動(dòng)控制之外，還要求在設(shè)備上安裝正反向點(diǎn)動(dòng)按鈕，對料倉進(jìn)行步進(jìn)手動(dòng)控制，利用二進(jìn)制比較指令用于正向點(diǎn)動(dòng)的上限保護(hù)和反向點(diǎn)動(dòng)的下限保護(hù)。
5)目標(biāo)料倉號(hào)及料位號(hào)的設(shè)置：為便于現(xiàn)場操作工使用，24個(gè)料倉及每個(gè)料倉的料位號(hào)均以圖形和文字顯示在觸摸屏上，為此，1#~24#料倉的地址對應(yīng)plc的內(nèi)部保持繼電器，每個(gè)保持繼電有16位，即00位~15位，料倉的料位號(hào)用01位~06位來表示。以2#料倉為例，當(dāng)在觸摸屏上觸摸按鈕時(shí),接點(diǎn)接通, 執(zhí)行傳送指令“mov(021) #1 d91”，d91中的數(shù)據(jù)為1，即目標(biāo)料倉號(hào)是2#。若當(dāng)前位于操作位置的料倉號(hào)是8#，則通過程序判別，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，鏈條反向運(yùn)行，直到2#料倉到達(dá)操作位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。
(6)料位燈光指示：每個(gè)料倉有6個(gè)料位，24個(gè)料倉共有144個(gè)料位，最多可存放144種原料。工藝上要求目標(biāo)料倉到達(dá)操作位置時(shí)，選定料位正上方的聚光燈應(yīng)點(diǎn)亮，指示操作。6個(gè)聚光燈是公用的，由繼電器輸出單元來控制相應(yīng)的聚光燈。
(7) 鏈條電機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)：前面介紹了料倉的最短路徑控制，目標(biāo)料倉移動(dòng)到操作位置的最遠(yuǎn)距離是12個(gè)料倉的距離。對鏈條傳動(dòng)電機(jī)的控制要求是根據(jù)目標(biāo)料倉的距離設(shè)置不同的運(yùn)行速度曲線，既要求運(yùn)行穩(wěn)定又要求縮短運(yùn)行時(shí)間。為此，設(shè)計(jì)了根據(jù)目標(biāo)料倉號(hào)與當(dāng)前料倉號(hào)之差的變化自動(dòng)設(shè)置速度的控制算法，利用表比較指令用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)速度設(shè)置。
4 結(jié)束語
基于plc設(shè)計(jì)的此立體倉庫控制系統(tǒng)，自動(dòng)化程度大大提高，操作方便，工作更可靠，完全達(dá)到控制要求，運(yùn)行良好，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了工作效率，收到了良好的效果。
