基于PLC的现代物流技术

Abstract: Automated warehouse, as an important part of modern material handling system, is a kind of multi-layers warehousing system. It integrates computers, information management system and control devices, which can conduct 珠海到宁德物流storing and retrieving under the order of control instruct and management goods automatically. Thus, such an automated warehousing system is an important way of realizing the modernization of enterprise management. As one of supporting techniques, PLC is a fundamental device in most automation systems. The automated warehouse controlled by PLC is a full automation in warehousing system. This paper designs the system based on PLC.

Key words: modern logistics technology; PLC; stereoscopic warehouse

1自动化仓库技术

自动化仓库集成了机械、电器、计算机、土建和管汕头到石家庄物流理等多方面的技术，是现代物流技术的集中体现。近年来，自动化仓库在我国得到快速发展，立体仓库的需求越来越大。

自动化仓库技术的特点：（1）高速化。自动化立体仓库的主体设备堆垛机的运行速度每年都在提升，目前其水平运行速度最大可达400米/分，垂直速度达100米/分；复合作业循环时间由15～20次/时，提高到50～70次/时。（2）准确化。由认址片加旋转编码器定位，到部分采用旋转编码器加激光定位，使定位精度从＋10毫米，提高到3毫米。驱动由传统的调速技术发展为内置嵌入式计算机的矢量变频调速技术，从而获得更佳启动停止曲线图，减少循环时间，获得更佳启动扭矩。

通信方式从有线、电磁感应已过渡到红外无线通信技术，未来蓝牙技术有可能成为新的热点。货位虚实探测技术已开始应用无线摄像传输技术。机上控制技术已开始采用现场总线技术代替专用硬软件，便于与上位机兼容联网。

广泛采用CAD/CAE技术以及新材料技术减轻自重；采用超高层，高达50米；堆垛机的载重达5 000公斤，航空集装箱专用堆垛机的载重量已达16.5吨。

自动化仓库计算机管理系统向着信息化、自动化、网络化、智能化方向发展。在控制上，FCS（现场总线）技术取得了长足的发展。千兆位宽带网络的采用使动态图像网络传输和实时监控成为可能。管理信息系统广泛采用B/S体系结构。广泛采用条码、二维码、IC卡、POS、电子标签、视觉自动识别等技术、实现高速准确的分拣、堆码、出入库、数据采集和管理。与EDI、ECR、SCM、CRM、ERP、EC等集成，在高速信息化、自动化的基础上实现物流对内与ERP系统的集成，对外与供应链管理、客户关系管理、配送管理、电子商务、虚拟物流等的集成。

2PLC的基本结构

2.1逻辑结构图

3制作流程及设计思路

3.1模型中控制面板内容及功能

模型中控制面板的界面样式及显示内容如图3所示。

模型中控制面板显示的仓位号样式如图4所示。

3.2立体仓库模型装置说明

立体仓库主体由底盘、四层十二仓位库体、传动机械及电气控制等四部分组成。模型的传动机械部分采用滚珠丝杠、滑轨、普通丝杠等机械元件组成，采用步进电机、直流电机作为拖动元件。电气控制由FP0型可编程序控制器（PLC）、步进电机驱动电源模块、开关电源、位置传感器等器件组成。直接面向用户的控制面板安装在底盘上，上面有用作输入的仓位选择键，取、送、放弃选择键，还有用作输出的仓位显示数码管，状态显示灯等。仓位的主体框架除包括十二个库位外，还配有一个物品入口位和一个出口位，并在这十四个库位的底部均设置有检测开关，若库内有物品，则压制相应的检测开关使之闭合，若无物品，则相应的检测开关断开。由于库内有无物品将直接关系到“取”“送”操作的进行，因此我们将这十四个检测开关信号作为现场输入信号送入PLC，来控制后续程序的执行。作单台控制学习，主要以PLC编程练习及位置控制的上位机监控练习。通过传感器信号采集，PLC编程，实现对步进电机及直流电机进行较复杂的位置控制及时序逻辑控制等功能。

主要技术参数：输入电压：AC 200V-240V（带保护地三芯插座）；耗电量<250W；外型尺寸：680×480×600mm。

装置的硬件保护：X轴极限位保护（SQ0、SQ1，硬件、软件双重联锁）；Y轴极限位保护（SQ2、SQ3，硬件、软件双重联锁）；Z轴极限位保护（SQ4、SQ5，硬件、软件双重联锁）；X轴、Y轴与Z轴协调保护（SQ7、SQ8，硬件联锁）。

3.3工作流程

接通电源，通电状态下，各机构复位，X轴、Y轴、Z轴回复零位，小车停在0号库位处，“就绪”指示灯亮，数码管显示0。

执行“取”指令：选择仓位号，如所选仓位有物品，则指示灯闪烁，表明有物品，可执行“取”操作；如指示灯不闪烁，表明仓位内无物品，不响应操作。再按“取”键，此时取指示灯亮，X轴、Y轴步进电机运行到该库位，Z轴直流电机正转将伸杆伸入库内，Y轴步进电机上升将物体抬起，Z轴电机反转将物体带出，步进电机运行到0号出库位，Z轴电机正转送物体入库，Y轴电机下降使物体入库，Z轴电机反转出库，步进电机复位，运行至0号入库位。

执行“送”指令：选择仓位号，如所选库位有物品，则指示灯闪烁，此时不能执行送指令；如指示灯不闪烁，表明无物品，且0号库位有物品，可执行“送”指令。此时“送”指示灯亮，Z轴电机正转伸入0号库内，Y轴电机上升将物体抬起，Z轴电机反转伸出库外，X轴、Y轴步进电机运行至所选仓位，Z轴正转送入物体，Y轴电机下降将物体入库，Z轴电机反转出库。步进电机运行至0号入库位。

3.4指示灯闪烁问题设计

由于立体车库库体规模庞大，库位众多，立体仓库操作人员在操作间很难了解哪一个仓位有货物，哪一个仓位无货物。为了使操作人员对仓位有无货物一目了然，便于操作。我们特提出了当库位有货物时，利用小灯闪烁来指示仓位信号的想法。首先，我们利用两个延时1S的指令来相互控制指示灯，以达到小灯闪烁的目的，然后利用仓位的行程开关来控制延时程序，这样当仓位有货物时，按下相应的控制按钮，指示灯就会闪烁，此时表明仓位中有货物，只能执行送指令，反之亦然。这样便于操作人员在操作之前，就能很容易的看到仓位有无货物，便于操作。当然，在调试过程中遇到了不少的麻烦，最后逐一解决。既简化了程序，又优化了程序。

3.5编程软件FPWIN-GR简介

日本松下电工公司开发的PLC编程软件有三种，一个是DOS环境下使用的NPST-GR；另两个是Windows环境下使用的软件：FPWIN-GR和FPSOFT。前两种软件分中英文两个版本，后一种只有英文版。这三种软件虽然使用的环境不同，但他们的功能和操作步骤大同小异，他们均支持所有松下电工生产的PLC产品，其中包括FP0、FP1、FP2、FP3、FP5、FP10、FP-M和FP-C。用户可以用它实现以下功能：对PLC程序和注释的输入及编辑；程序检查；运行状态和数据的监控及测试；系统寄存器和PLC各种系统参数的设置；程序清单和监控结果等文档的打印；数据传输及文件管理等。

3.5.1FPWIN-GR 软件的特点。新近开发的FPWIN-GR软件采用的是典型的Windows界面，菜单汕头到泰州物流界面、编程界面、监控界面等可同时以窗口形式相叠或平铺显示，甚至可以把两个不同的程序在一个屏幕上同时显示，可以通过Ctrl+Tab键或Ctrl+F6键在各个窗口之间进行移动切换，有利于调试程序和现场监控。各种功能切换和指令的输入既可用NPST-GR软件用键盘上的快捷键操作，也可用鼠标点击图标操作。软件菜单、界面设计友好，功能更趋合理、使用更加方便。可以采用在计算机与PLC联机状态下，进行程序编辑、调试的在线编辑方式，也可以采用在脱机状态下进行编程、调试的“离线编辑方式”。

菜单中增加了软件操作方法和指令、特殊内部继电器、特殊数据寄存器等一览表。这样在没有手册的情况下，用户也能方便的使用。另外它的显示分辨率也大大提高了。但这一软件对计算机的要求相对高一些，其操作系统为中文Windows95/98/2000/NT，硬盘可用空间要在15MB以上。为了使用效果达到最佳还对计算机的配置有以下建议：CPU为Pentium100MHZ以上、内存32MB以上、画面分辨率800×600以上、显示High Color以上。

3.5.2PLC工作模式的改变。PLC有三种工作模式：运行模式（RUN）、编辑模式（PROG）和遥控模式（REMOTE）。

工作模式的改变可由PLC主机上的工作模式开关来完成，也可由计算机通过编程软件来改变。后者是在“在线编辑方式”下，先把plc的工作模式开关设置为“遥控方式”，在通过计算机改变软件上的工作模式的选项，使PLC在“遥控运行”和“遥控编程”两种方式间进行切换。此项操作必须根据操作功能要求来进行，如需在计算机上对PLC中程序进行编辑时，一般应为“遥控编程方式”；而监控则为“遥控运行方式”下进行。具体操作方法：FPWIN-GR通过点击屏幕上方工具栏中的图标RUN进行工作模式切换，或通过在菜单栏中选择“工作模式”功能来实现。

3.5.3编程模式。编程软件提供了四种基本编程模式：除符号梯形图、布尔梯形图和布尔非梯形图外，FPSOFT软件还多提供了一个文本格式编程模式。

3.5.3.1符号梯形图编程模式（LDS）：用户通过输入一些表示逻辑关系的元素图形符号来建立程序，程序在屏幕上用梯形图形式显示。在符号梯形图编辑方式下，必须进行“程序转换”，才能使已输入的程序编辑为可执行程序，否则当推出该编程窗口后程序自动消失。对于FPWIN-GR软件进行程序转换编译时，请用点击功能键栏中PG转换，或按Ctrl+F1键。一般生成或转换序最多一次只能处理33行，因此在输入程序过程中要随时进行程序转换。

3.5.3.2布尔梯形图编程模式（BLD）：用户通过输入指令的助记符来建立程序，程序在屏幕上仍以梯形图的形式显示。这种编程模式不需编译即可直接生成可执行程序，所以输入指令快捷且直观。

3.5.3.3布尔非梯形图编程模式（BNL）：用户通过输入指令助记符建立程序，并在屏幕上也按指令地址的顺序列出。虽然该模式不能直观的显示出梯形图的结构，但它能在出现语法错误时照例逐条显示指令，以便于查找错误进行修改。

4结论

本立体仓库模型在一定程度上体现了由PLC控制的立体仓库工作流程的全过程，充分体现了PLC的优点与特点。随着科学技术的发展，PLC技术越来越多地应用到各种实际生产领域，在集成化、智能化的生产系统理念中，自动化立体仓库的货物存储全面使用自动化装备，使运行和处理速度加快，从而全面提升了企业的综合竞争能力，提高了企业总体效益。

在物流业迅速发展的今天，PLC在立体仓库中的应用，必将大大推进物流业的进一步发展。