PLC控制仓储设备控制系统的设计与调试

PLC控制仓储设备控制系统的设计与调试

作者：吴颜榕

来源：《学习导刊》2014年第04期

摘要：可编程序控制器简称PLC，是应用面极为广泛的工业控制装置，是现代工业自动化三大支柱之首。本文介绍了应用PLC技术控制立体仓储设备系统的应用实例，立体仓储设备系统通过PLC编程、传感信号的采集来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。

关键词：可编程逻辑控制器（PLC）；立体仓储设备；流程图 1.PLC技术在工业控制中的应用 1.1PLC的组成和概述

可编程控制器简称PLC，是20世纪60年代以来发展极为迅速、应用面积广泛的工业控制装置，是现代工业自动化的三大支柱之首。它采用可编程序的储存器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入/输出，完成确定的逻辑、顺序、定时、技术、运算和一些确定的功能，来控制各种的机械设备或生产过程。

当今PLC吸取了微电子技术和计算机技术的最新成果，以单机自动化到整条生产线的自动化乃至整个工厂的生产自动化；从柔性制造系统、工业机器人到大型分散控制系统，plc均承担着重要角色。日本松下电工的FP系列PLC是其20世纪90年代开发的第三代产品，代表了当今世界PLC的发展水平。FP1系列虽然是小型机，但他集CPU、I/O通信等诸多功能模块为一体，具有体积小、功能强、性能价格比高等特点，特别适合在中小企业推广应用。 1.2PLC的一般结构

用PLC实施控制，其实质是按一定算法进行数输出变换，并将这个变换予以物理实现。根据PLC实施控制的基本点的分析，PLC应用了典型的计算机结构。主要是由CPU、RAM、ROM和专门设计的输入输出接口电路等组成。 1.3PLC的基本工作原理

CPU从第一条指令开始执行程序,直到遇到结束符后又返回第一条。如此周而复始不断循环。这种工作方式是在系统软件控制下，顺次扫描各输入点的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向输出点发出相应的控制信号。整个工作过程可分为五个阶段：自诊断，与编程器等的通信，输入采样，用户程序执行，输出刷新，PLC经过这五个阶段的工作过程，称为一个扫描周期，完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地进行。

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2.立体仓储设备控制系统简介

立体仓储设备控制系统又可称之为立体仓库，该系统通过PLC编程，信号采集等过程，对硬件（如步进电机）进行较复杂的控制，来实现对欲装卸货物的自动化控制，整个控制系统的有着操作简便、省时省力、便于维护等特点。 2.1立体仓储设备控制系统的基本结构

立体仓储设备控制系统主体由底盘、四层十二仓位库体、运动机械及电气控制等四部分组成。机械部分采用滚珠丝杠、滑杠、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。电气控制是由松下电工生产的FP0型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。

2.2立体仓库控制系统的系统控制过程

立体仓储控制系统的整体流程控制过程为：整体装置接通电源后，通过并联型开关稳压电源达到动态平衡，给负载电阻（控制系统）提供一个稳定的输出电压。PLC控制系统根据控制要求向步进电机发出脉冲信号，步进电机通过步进电机驱动系统对控制系统发出的脉冲信号进行采集、处理等过程，最终将脉冲信号转化成角位移，形成步进电机转子的机械位移，从而来驱动仓体的运行，货物的运动信号与控制系统的要求通过传感器来进行对比，从而达到货物检测和限位控制的目的。

在该立体仓库控制系统中共有13个仓位（四层十二个仓位加0号仓位）分别采用13只微动开关作为货物检测，当有货物时相应开关动作，其信号对应PLC的输入点是X40－X4C；另外为保险起见，在X轴的左限位和Y轴的下限位处还分别加装了1只微动开关作限位保护，以确保立体仓库在程序出错时不损坏。 2.3立体仓储控制系统的操作及运行步骤

立体仓储控制系统采用滚珠丝杠、滑杠和普通丝杠作为主要传动机构，电机采用步进电机和直流电机，其关键部分是堆垛机，它由水平移动、垂直移动及伸叉机构三部分组成，其水平和垂直移动分别用两台步进电机驱动滚珠丝杠来完成，伸叉机构由一台直流电机来控制。它分为上下两层，上层为货台，可前后伸缩，低层装有丝杠等传动机构。当堆垛机平台移动到货架的指定位置时，伸叉电机驱动货台向前伸出可将货物取出或送入，当取到货物或货已送入，则铲叉向后缩回。

2.4立体仓储控制系统的机构框图、系统流程图 图2－5为四层十二仓位立体仓库机构框图：

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图2-5四层十二仓位立体仓库机构框图

图2－6立体仓库运作时的系统流程图 4.结束语

立体仓库系统采用步进电机、直流电机作为拖动元件，使整个系统运行平稳，性能较好。由于控制器采用松下电工生产的FP0型可编程序控制器，大大简化了系统布线，使用维护简单，提高了系统的可靠性和技术性能，同时也增加了技术的先进性和创新性。 参考文献

[1]黄贤武，郑筱霞.传感器原理与应用[M].四川：电子科技大学出版社，1999. [2]邓则明.电器与可编程控制器技术[M]. 北京：机械工业出版社，1999. [3]顾战松，陈铁年.可编程控制器原理与应用[M] .北京：国防工业出版社，1999.