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基于PLC的自动化立体仓库控制系统
作者：张荣辉
来源：《山东工业技术》2015年第20期
摘 要：自动化立体仓库是自动化技术与物流仓储工程结合产物，在实际应用中具有操作便捷、运行速度快、装置可靠及自控精度高等优势，极大提高了工作效率。本文基于可编程逻辑控制器（以下简称PLC）设计了自动化立体仓库控制系统，并从硬件、软件方面入手，具体探讨了这一控制系统设计实现问题。
关键词：自动化立体仓库控制系统；硬件设计；软件设计；PLC；通信协议
随着社会经济的快速发展及网上购物方式的兴起，物流事业发展迅猛，物流量越来越大，传统的仓库单层存货人工翻找的存储形式已经满足不了实际工作的需要。在这种情况下，自动化立体仓库应运而生，对传统存储形式作出了巨大改革，降低了劳动强度、提高了工作效率。近年来，我国不少物流企业基于PLC设计了自动化立体仓库，由于PLC的使用，加快了系统运行与处理速度。自动化立体仓库在发达国家应用虽然比较广泛，但是在我国物理产业中的应用刚刚兴起，为了使之得到更广泛的应用，需要进一步探讨自动化立体仓库控制系统设计与实现问题，不断优化系统设计，不断提高自动化立体仓库技术水平，符合我国物流企业实际需要。
1 基于PLC的自动化立体仓库控制系统概述
自动化立体仓库，是一种用高层立体货架存放物货物，通过自动控制堆垛机进行存取作业和计算机进行监控管理的存储形式。一般由控制台、立体货、堆垛机、控制系统、计算机监控系统、出入库托盘输送机、工件等设备组成。
自动化立体仓库控制系统，以PLC作为控制核心，融机电、电气、光学、通信等多门技术于一体，自动化程度高。PLC，采用一类可编程的存储器，通过内部逻辑运算执行顺序控制、定时、计数与算计操作等面向用户的指令，可控制各类型的机械或生产过程，具有编程简单、功能性强、可靠性高、抗干扰能力强等显著特点。所以，在自动化立体仓库控制系统中引用这一控制器件，不仅能提高控制系统的运行与处理速度，还能确保系统的自控精度，保证控制系统工作的可靠性，在实际应用中的意义巨大。 2 控制系统硬件设计与实现 2.1 PLC选型
根据自动化立体仓库控制系统的自控精度和运行效率要求，这里选用德国西门子PLC S7-200 CPU226型号。之所以选择这一型号的PLC，主要在于三方面：第一，具备功能齐全的编程软件和界面友好的工业控制组态软件；第二，具有多功能模块，扩展性良好，便于组网；第
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三，性价比高。虽然S7-200 CPU226型号的PLC机型较小，但是功能完全能够同大中型号的PLC相媲美，能够满足多样自动化控制需要，同时价格低廉，可降低物流企业成本。 2.2 系统硬件结构设计
基于PLC的自动化立体仓库控制系统的硬件结构，如图1所示。从图中可以看出来，PLC控制着地面输送控制系统和堆垛机系统。地面主站PLC和堆垛PLC之间，通过Profibus通讯系统进行命令和各自状态传递，保持通讯系统高效运行。 2.3 堆垛机系统硬件设计
堆垛机是自动化立体仓库的主要存取设备，为了提高存取工作效率，应科学设计堆垛机系统硬件，确保堆垛机三维位置移动定位的精确性。因此，这里采用两个步进电机控制堆垛机的升降和行走。在堆垛机控制系统中，PLC采集控制面板和传感器的信号，通过内部逻辑控制与运算处理后，输出步进电机驱动需要的信号，控制堆垛机移动、伸叉执行伸出收回动作。 3 控制系统软件设计与实现 3.1 软件控制方式选择
自动化立体仓库控制系统的软件控制分为联机、手动、半自动三种方式。其中，联机控制通过计算机管理系统对堆垛机发出作业命令，并能够实时监控堆垛机运行状态，符合自动工作要求。所以，这里的控制系统软件采用联机控制方式，手动、半自动的控制方式只在调试、维修工作中采用。
3.2 通讯协议的制定
在联机控制方式下，上位机通过通讯系统控制PLC，步进电机执行PLC命令，从而实现堆垛机自动存取货物。这是一个循环往复的过程，PLC通过串口实现与上位机的通讯，一旦有存取货物操作，上位机会将控制信息传给PLC，PLC控制堆垛机执行命令，并发回收到与完成任务的信息。为使过程中实现高效的信息传递，需要根据选用的控制软件制定通讯协议。上位机控制软件采用VisualBasic6.0，进行PLC和VB编程时，两边波特率为9600bps，每个字符数据为8位，一个停止位。基于这样的设计，本系统的通信协定为
“#”+byte1+byte2+byte3+chr(13)。其中，byte1为控制字符，byte2为货架左右运动的脉动轮廓号，byte3为货架上下运动的脉冲轮廓号，chr(13)为信息结束。同时，设0为入库，设1为出库，设2为原点，设3为停止。 4 结语
综上所述，基于PLC的自动化立体仓库控制系统的自动精度高、工作稳定可靠，在广泛应用于物流领域。就目前看，基于PLC的自动化立体仓库控制系统已经成为我国生产物流建
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设发展的主要趋势，各物流企业应紧跟时代发展步伐，积极构建自动化立体仓库，实现物流合理化。我们有理由相信，随着PLC技术的不断发展，自动化立体仓库的可靠性和自控精度会越来越高，将会促进我国物流产业快速发展。 参考文献：
[1]汤朝霞,李洪群.基于PLC的立体仓库控制系统及组态设计[J].苏州大学学报(工科版),2009(29).
[2]王惠.基于PLC的自动化立体仓库模型控制系统设计[J].长治学院学报,2010(02).