1 引言
立體倉庫是一種集信息、儲存、管理于一體的高技術(shù)機電一體化產(chǎn)品，隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和深化，它將為工業(yè)、企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。本文中所設(shè)計的系統(tǒng)利用工業(yè)控制計算機作調(diào)度、管理、完成了工業(yè)控制計算機與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化管理水平。經(jīng)過在現(xiàn)場的實際應(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界面(觸摸屏)上設(shè)置目標(biāo)的料倉號和料位號后，系統(tǒng)能夠根據(jù)目標(biāo)料倉號與當(dāng)前料倉號的差值，按照最短路徑原則來確定傳動系統(tǒng)的運行方向，然后啟動變頻電動機，并根據(jù)料倉號差值的變化自動改變料倉運行速度，防止料倉的擺動。
目標(biāo)料倉到達操作人員工作位置時應(yīng)準(zhǔn)確停車且無擺動，同時，專用照明燈應(yīng)點亮，指示目標(biāo)料桶。操作人員根據(jù)工藝單進行人工稱量，計量裝置監(jiān)視粉料的實際重量，當(dāng)達到設(shè)定值時，發(fā)出提示信號，進行下一個料倉和料位的操作。以上是項目第一階段的任務(wù)，第二階段的任務(wù)是實現(xiàn)自動稱量。實現(xiàn)第一階段任務(wù)的立體倉庫示意圖如圖1所示。
圖1 立體倉庫示意圖
在圖1(a)中，11kw變頻電動機、減速比為20/1的減速箱、主動鏈輪，前后兩條鏈條及懸掛其上的24個料倉構(gòu)成了立體倉庫傳動系統(tǒng)。1#料倉的正視圖如圖1(b)所示，6種粉料的編號依次是1-1、1-2、1-3、1-4、1-5和1-6。
3 控制系統(tǒng)設(shè)計
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、變頻電動機、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。控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。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、變頻電動機、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。控制系統(tǒng)框圖如圖6-2所示。
圖2 立體倉庫控制系統(tǒng)框圖
在本項目中，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)場進行必要的參數(shù)修改或數(shù)據(jù)監(jiān)視。在離線編程時，用cs1w-cn226連接電纜將外圍端口與pc機連接起來，進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)料倉號與當(dāng)前料倉號之差小于12時，plc發(fā)出指令，傳動鏈條順時針運行，每當(dāng)料倉經(jīng)過減速接近開關(guān)時，鏈條運行速度減速；當(dāng)料倉到達定位位置時，計數(shù)器加1。當(dāng)期望料倉號與當(dāng)前料倉號之差大于12時，plc發(fā)出指令，傳動鏈條逆時針運行，則計數(shù)器減1。根據(jù)工藝要求，料倉的單步移動速度是1步/3秒，對于這樣的速度，可以使用程序中的可逆計數(shù)器來進行加/減計數(shù)。當(dāng)以鏈條的每個節(jié)點來進行位置計數(shù)時，則使用cj1w-cpu22的內(nèi)置高速計數(shù)器和內(nèi)置快速輸入點。
(2) 正反向運行料倉計數(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)，用于對料倉進行計數(shù)，行程開關(guān)擺臂的滾輪靠在鉸鏈的圓柱體表面上，當(dāng)料倉到達檢測位置時，行程開關(guān)的常開觸電閉合，由plc的可逆計數(shù)器進行加或減計數(shù)。
(3) 自動判斷正反向運行：在觸摸屏上設(shè)置目標(biāo)料倉號之后，程序自動判斷目標(biāo)料倉號與當(dāng)前料倉號之差，若差值小于12，鏈條正向運行；若差值大于12，鏈條反向運行，從而實現(xiàn)最短路徑運行，節(jié)省時間和降低能耗。無論鏈條正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，當(dāng)目標(biāo)料倉到達操作位置時，變頻電動機停止，鏈條停止。
(4) 正反向點動運行：根據(jù)工藝要求，除了在觸摸屏上設(shè)置目標(biāo)料倉號進行自動控制之外，還要求在設(shè)備上安裝正反向點動按鈕，對料倉進行步進手動控制，利用二進制比較指令用于正向點動的上限保護和反向點動的下限保護。
(5)目標(biāo)料倉號及料位號的設(shè)置：為便于現(xiàn)場操作工使用，24個料倉及每個料倉的料位號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，每個保持繼電有16位，即00位~15位，料倉的料位號用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,接點接通, 執(zhí)行傳送指令“mov(021) #1 d91”，d91中的數(shù)據(jù)為1，即目標(biāo)料倉號是2#。若當(dāng)前位于操作位置的料倉號是8#，則通過程序判別，電動機反轉(zhuǎn)，鏈條反向運行，直到2#料倉到達操作位置時，電動機停止運行。
(6)料位燈光指示：每個料倉有6個料位，24個料倉共有144個料位，最多可存放144種原料。工藝上要求目標(biāo)料倉到達操作位置時，選定料位正上方的聚光燈應(yīng)點亮，指示操作。6個聚光燈是公用的，由繼電器輸出單元來控制相應(yīng)的聚光燈。
(7) 鏈條電機傳動控制系統(tǒng)：前面介紹了料倉的最短路徑控制，目標(biāo)料倉移動到操作位置的最遠距離是12個料倉的距離。對鏈條傳動電機的控制要求是根據(jù)目標(biāo)料倉的距離設(shè)置不同的運行速度曲線，既要求運行穩(wěn)定又要求縮短運行時間。為此，設(shè)計了根據(jù)目標(biāo)料倉號與當(dāng)前料倉號之差的變化自動設(shè)置速度的控制算法，利用表比較指令用于實現(xiàn)自動速度設(shè)置。
4 結(jié)束語
基于plc設(shè)計的此立體倉庫控制系統(tǒng)，自動化程度大大提高，操作方便，工作更可靠，完全達到控制要求，運行良好，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了工作效率，收到了良好的效果。
