关键词：立体仓库；欧姆龙可编程控制器；组态软件
Wang Lei-yong ; Zhang Tian-kai; Lu Yan
（Vehicle and traffic College, Qingdao Technological University
Shandong Qingdao 266033）
（青岛理工大学 汽车交通学院，青岛 266033）
Abstract: The possibility of PLC control in tridimensional depository is analyzed. The controlling characteristic and design choose are analyzed．Using OMRON PLC as controller. realized the result of auto control in tridimensional depository by designing hardware and software of control system. The auto control includes input goods, output goods , check goods and consignment and so on.
Key words: Tridimensional Depository; OMRON PLC; configuration software
1.前言
自动化立体仓库是现代物流与仓储系统的重要组成部分。立体仓库集机械﹑电子﹑控制﹑计算机技术于一体，具有科技含量高，货物存取效率高和自动化程度高等优点。而PLC功能强大，可靠性高，抗干扰能力强，维修方便，易于实现机电一体化。完全满足立体仓库工作环境和控制系统的要求。
2.立体仓库控制系统总体设计
在物流中有三条辊道传输带﹑三个出入货站台﹑一个四自由度机械手﹑一个全自动堆垛机以及两排货价组成。将系统中的传感器﹑执行器和可编程控制器连接，通过编制相应的程序，就可以用可编程序控制器来控制物流工序。
立体控制系统分为三个部分：辊道控制﹑机械手控制﹑堆垛机控制。在设计该控制系统时，采用两台OMRON CJ1系列PLC作为立体仓库的控制装置，如图1所示。其中#1 PLC主要用来控制辊道部分和堆垛机部分，#2 PLC主要用来控制四自由度机械手。
采用OMRON公司在控制层上的Control Link网来将两台PLC联系起来，通过在两台PLC间的数据交换实现三个被控部分之间的协调动作，实现综合控制。
在控制系统中配置了一台上位机，通过RS-232与PLC相连，上位机一方面用于两台PLC控制程序的编辑﹑下载以及调试，另一方面，上位机用来监视﹑管理自动化立体仓库系统。
在此系统中使用三个变频器分别来控制三个辊道传送带的运转。辊道可以在正﹑反两个方向运转，可以根据进货和出货的需要来使用辊道，进行自由组态。变频器有很高的运行可靠性和功能多样性，降低了电动机运行噪声，全面而完善的保护功能为电动机提供了良好的保护性能。这里使用的是OMRON公司的3G3MZ系列的变频器。
对四自由度机械手的控制时，执行部件使用的是四相八拍的步进电动机，X轴伸缩﹑Z轴升降﹑底盘回转和机械手腕回转分别使用四个步进电动机。使用两个步进电动机分别控制堆垛机的升降和行走，而货叉控制使用直流电动机为执行元件。对这六个步进电动机的控制实际上是对它们对应驱动器的控制。本系统中使用SH-2H057型号的步进电动机驱动来驱动步进电动机的运行。
图1 立体仓库控制系统总体结构图
3.立体仓库控制系统硬件设计
立体仓库控制系统中使用了两台OMRON CJ1系列PLC，PLC单元的配置图如图2所示。
图2 PLC单元的配置图
整个控制系统所需要模块个数统计如下：
1）开关量输入点数：共需要44点，使用16点输入单元CJ1W-ID211,共需要3个。
2）开关量输出点数：共需要21点，使用16点输出单元CJ1W-OD211,共需要2个。
3）模拟量输出点数：共需要3路模拟量输出，分别控制3个辊道输送带的速度，需要1个四路模拟量输出单元DA041,输出0～10V电压信号
4）脉冲量输出：共有6个步进电动机（机械手X轴移动控制﹑机械手Z轴移动控制﹑机械手底盘回转﹑机械手腕回转控制﹑堆垛机升降控制和堆垛机行走控制）需要控制，每个CJ1W-NC113单元控制一个步进电动机，所以共需要6个。
4.上位机监控系统设计
上位机监控系统担负着自动化仓库中辊道输送部分﹑机械手部分和堆垛机部分的集中监控和协调作业的任务，并能实时显示立体仓库中各设备的运行状态以及货物的运输和存储情况，起着承上启下﹑整体协调的作用。
本系统的上位机通过COM1口与#1 PLC相连，再由#1 PLC通过Control Link网与#2 PLC进行数据传送，共同完成设备的监控。
4.1用“组态王”6.03软件设计上位机监控程序
“组态王”是一套以实时数据库为核心的组态软件，实时数据库中含有丰富的数据类型，系统在进行数据刷新﹑趋势显示﹑报警判断﹑历史数据记录﹑报表等工作时所用的数据库都取自实时数据库。
“组态王”6.03通过RS-232方式实现与PLC之间的数据传送，包括向控制机械手和堆垛机两台PLC发出入库和出库等各种控制指令，由PLC驱动执行机构完成下达的各项作业。各设备也通过PLC将它们运行时的状态和结果返回上位机，VB编制的程序接收各种信息，同时操作ACCESS数据库，使用数据库堆立体仓库进行管理。
立体仓库控制系统的软件结构框图如图3所示。在本系统中控制系统可分为自动控制﹑手动控制和远程控制。在自动控制模式下，货物将在规定的时间内按照已经编好的自动控制程序进行操作，不需要运行人员参与。手动模式下操作人员通过控制柜的操作面板上的各种操作按钮完成货物的运送。远程控制是操作人员在上位机上通过上位机与PLC的通信直接控制试验平台上各电气设备的运行。
图3 立体仓库控制系统的软件结构框图
4.2 立体管理仓库系统的实现
在立体仓库管理系统中，建立一个完善的和功能强大的数据库是必不可少的。通过数据库中不同货物参数的查询可以使操作人员对库存情况有一个非常清楚了解，便于操作人员对货物入库，出库等操作的控制。我建立了两个管理系统：入﹑出库管理系统和盘点管理系统。采用VB编程和ACCESS数据库来实现对仓储系统的管理。
管理系统实现的主要功能是：VB通过DDE完成与“组态王”之间动态数据交换，把不同货物的各种参数传送到VB程序中，VB通过ADO技术与数据库连接，把数据写入到ACCESS数据库中；VB作为数据库显示界面，通过数据绑控控件在VB界面上显示数据库中的内容；利用VB编程和SQL语言实现数据库的查询﹑添加﹑删除和打印功能。
5.结束语
自动化立体仓库涉及物流监控技术﹑计算机应用技术﹑通信技术﹑货位优化管理等技术领域，它的特点在于以高层立体货价为标志，以成套先进搬运设备为基础，以先进的计算机控制技术为主要手段，高效率地利用仓储空间，节约时间和人力进行各种作业。产生巨大地社会效益和经济效益，具有广大地市场前景。
参考文献
[1]张万忠，孙晋．可编程控制器入门与应用实例[M]．北京：中国电力出版社，2005．
[2]邓则名，祁穗芳．电器与可编程控制器应用技术[M]．北京：机械工业出版社，1997．
[3]徐章一，马士华． 逆向供应链地价值实现形式－物流技术[M] ．机械工业出版社，2004
[4] 康博创作室著，Visual Basic 5．0创作实例与技巧[M] ．北京：中国水利水电出版社．1998
第一作者王雷勇，男，1981出生，现为青岛理工大学车辆与交通学院在读研究生；研究方向为计算机控制与检测系统的设计等。
第二作者张天开（1953-），男，山东青岛人，教授，现任职于青岛理工大学自动化工程学院；研究方向为计算机控制与检测系统的设计等
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