PLC智能倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)研究

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可編程控制器具有可靠性高、抗干擾性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、功能完善、體積小巧、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代工廠控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最佳選擇。以往的繼電器-接觸器電路由于接線線路復(fù)雜，電器元件使用較多，觸點(diǎn)容易老化，故障排查和解決比較困難，可靠性低等缺點(diǎn)，沒(méi)法滿足現(xiàn)代控制系統(tǒng)的使用要求[1-3]。根據(jù)課題研究的工藝對(duì)象，采用可編程控制器進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，學(xué)生詳細(xì)了解控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟和方法，認(rèn)真學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的調(diào)試思路和仿真方法，為后期的設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)。

1總體方案設(shè)計(jì)

按照智能倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，詳細(xì)分析該系統(tǒng)的具體工藝，對(duì)要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行說(shuō)明，并明確系統(tǒng)的輸入控制部分和輸出控制部分，確定控制策略，提出控制方案。進(jìn)行總體分析設(shè)計(jì)，對(duì)可編程控制器進(jìn)行具體型號(hào)選擇，使用AUTOCAD軟件完成系統(tǒng)的硬件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。軟件編程部分進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，為了方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)和后期調(diào)試，進(jìn)行系統(tǒng)I/O分配的設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)工藝控制策略以及硬件選型，進(jìn)行程序流程的設(shè)計(jì)，詳細(xì)考慮工藝功能的具體實(shí)現(xiàn)，按照程序流程，采用編程軟件進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)編寫，完成仿真調(diào)試，達(dá)到工藝設(shè)計(jì)的要求。智能倉(cāng)庫(kù)的重要設(shè)備為堆垛機(jī)，堆垛機(jī)是機(jī)械和電氣控制相結(jié)合的產(chǎn)品。它主要由傳感器、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等四大部分組成。堆垛機(jī)一般用電力驅(qū)動(dòng)，通過(guò)自動(dòng)或者手動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)貨物搬運(yùn)，其主要用途是在高層貨架的巷道中來(lái)回穿梭運(yùn)行，將貨物放入貨格，或者取出貨格內(nèi)的貨物，或者把貨物從一個(gè)貨格，搬運(yùn)到另一個(gè)貨格[4]。根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)，智能倉(cāng)庫(kù)模型如下圖1所示。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)控制要求和控制功能的分析，整個(gè)系統(tǒng)共有40個(gè)開關(guān)量輸入、14個(gè)開關(guān)量輸出，考慮到經(jīng)濟(jì)性和I/O要有一定的預(yù)留量，plc機(jī)型選擇采用的可編程控制器型號(hào)為三菱FX2N-64MR，該設(shè)備具有32個(gè)輸入和32個(gè)輸出，滿足本系統(tǒng)I/O設(shè)計(jì)需要[5]。PLC的I/O分配如表1所示。表需要連接2個(gè)擴(kuò)展模塊FX2N-16EX，用于7~10取貨，1~10貨物限位，左移、右移限位，上移、下移限位，伸長(zhǎng)、縮短限位，共20個(gè)擴(kuò)展輸入。根據(jù)上述控制要求分析和I/O地址分配，PLC的I/O接線原理圖設(shè)計(jì)如圖2所示。程序設(shè)計(jì)流程分為取貨流程和存貨流程[6]。在進(jìn)行流程設(shè)計(jì)分析時(shí)，以9號(hào)取貨和9號(hào)存貨為例，進(jìn)行流程圖的設(shè)計(jì)。取貨流程如下：在取貨流程中，首先進(jìn)行上電初始化，系統(tǒng)啟動(dòng)后，先檢測(cè)9號(hào)倉(cāng)位是否有貨，如果有貨，則按下9號(hào)取貨按鈕有效，當(dāng)按下9號(hào)取貨按鈕后，堆垛機(jī)進(jìn)行左移，在左移過(guò)程中，進(jìn)行左移是否到位檢測(cè)，如果沒(méi)到位，繼續(xù)左移，如果到位，將開始上移；堆垛機(jī)進(jìn)行上移，在上移過(guò)程中，進(jìn)行上移是否到位檢測(cè)，如果沒(méi)到位，繼續(xù)上移，如果到位，將開始取貨并下移；堆垛機(jī)進(jìn)行下移，在下移過(guò)程中，進(jìn)行下移是否到位檢測(cè)，如果沒(méi)到位，繼續(xù)下移，如果到位，將開始右移；堆垛機(jī)進(jìn)行右移，在右移過(guò)程中，進(jìn)行右移是否到位檢測(cè)，如果沒(méi)到位，繼續(xù)右移，如果到位，取貨動(dòng)作結(jié)束。打開開發(fā)系統(tǒng)軟件，進(jìn)行組態(tài)畫面的設(shè)計(jì)，先建立畫面，對(duì)組態(tài)畫面的位置和尺寸、窗口的背景色進(jìn)行設(shè)置。該軟件桌面彈出工具箱，包括圖形編譯器、文本輸入圖標(biāo)、圖庫(kù)圖標(biāo)、顏色設(shè)置圖標(biāo)、插入控件圖標(biāo)和各種曲線建立圖標(biāo)等，按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工藝要求，對(duì)畫面進(jìn)行編譯，包括參數(shù)狀態(tài)顯示、指示燈顯示、參數(shù)變量輸入對(duì)話框、模擬設(shè)備畫面建立等。并且打開每個(gè)圖標(biāo)，進(jìn)行屬性設(shè)置，如圖4所示。

3結(jié)論

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)智能倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)的存貨和取貨環(huán)節(jié)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析。按照工藝的詳細(xì)分析，采用可編程控制器和上位機(jī)的設(shè)計(jì)方案，選用可編程控制器為三菱FX2N-64MR，通過(guò)總體方案的確定，進(jìn)行圖紙的設(shè)計(jì)，包括可編程控制器接線圖、數(shù)字量擴(kuò)展模塊接線圖以及主電路接線圖等。在程序流程分析中，重點(diǎn)對(duì)自動(dòng)狀態(tài)下的各個(gè)邏輯控制進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，完成程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試。在上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通過(guò)連接通訊設(shè)備、建立變量表、編譯畫面并完成動(dòng)畫連接設(shè)計(jì)，達(dá)到了系統(tǒng)可視化的工藝要求。通過(guò)系統(tǒng)的調(diào)試，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的工藝方案。通過(guò)最終的系統(tǒng)測(cè)試，本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，擴(kuò)展性強(qiáng)，易于理解和升級(jí)，符合設(shè)計(jì)的要求[7]。

作者:李彬 單位:廣東理工學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院