1 引言
立体仓库是一种集信息、储存、管理于一体的高技术机电一体化产品，随着现代化生产规模的不断扩大和深化，它将为工业、企业带来巨大的经济效益。本文中所设计的系统利用工业控制计算机作调度、管理、完成了工业控制计算机与plc之间以及plc与plc之间的监视和控制参数的传递，提高了立体仓库的自动化管理水平。经过在现场的实际应用证明,这种管理和控制系统结构具有很高的可靠性和稳定性。
2 立库工艺流程
某企业的配料车间有144个品种的粉体原料，根据工艺要求，每次取n种，相应的重量为m1~mn。要求操作人员在人机界面(触摸屏)上设置目标的料仓号和料位号后，系统能够根据目标料仓号与当前料仓号的差值，按照最短路径原则来确定传动系统的运行方向，然后启动变频电动机，并根据料仓号差值的变化自动改变料仓运行速度，防止料仓的摆动。
目标料仓到达操作人员工作位置时应准确停车且无摆动，同时，专用照明灯应点亮，指示目标料桶。操作人员根据工艺单进行人工称量，计量装置监视粉料的实际重量，当达到设定值时，发出提示信号，进行下一个料仓和料位的操作。以上是项目第一阶段的任务，第二阶段的任务是实现自动称量。实现第一阶段任务的立体仓库示意图如图1所示。
图1 立体仓库示意图
在图1(a)中，11kw变频电动机、减速比为20/1的减速箱、主动链轮，前后两条链条及悬挂其上的24个料仓构成了立体仓库传动系统。1#料仓的正视图如图1(b)所示，6种粉料的编号依次是1-1、1-2、1-3、1-4、1-5和1-6。
3控制系统设计
3.1 系统架构
立体仓库控制系统由pws6a00型触摸屏、cj1w-cpu22系列plc、vlt5000型变频器、变频电动机、减速接近开关、到位接近开关以及周边电器元件等组成。控制系统框图如图2所示。立体仓库控制系统由pws6a00型触摸屏、cj1w-cpu22系列plc、vlt5000型变频器、变频电动机、减速接近开关、到位接近开关以及周边电器元件等组成。控制系统框图如图6-2所示。
图2 立体仓库控制系统框图
在本项目中，用pws6a00型触摸屏专用电缆将触摸屏与cpu22的rs232c端口连接起来，用触摸屏进行操作。cpu22的外围端口经cs1w-cn114连接电缆与手持编程器连接，在现场进行必要的参数修改或数据监视。在离线编程时，用cs1w-cn226连接电缆将外围端口与pc机连接起来，进行离线编程或离线模拟。
3.2 系统控制
(1) 定位控制：在立体仓库控制系统中，根据操作位置确定料仓的定位位置后，当目标料仓号与当前料仓号之差小于12时，plc发出指令，传动链条顺时针运行，每当料仓经过减速接近开关时，链条运行速度减速；当料仓到达定位位置时，计数器加1。当期望料仓号与当前料仓号之差大于12时，plc发出指令，传动链条逆时针运行，则计数器减1。根据工艺要求，料仓的单步移动速度是1步/3秒，对于这样的速度，可以使用程序中的可逆计数器来进行加/减计数。当以链条的每个节点来进行位置计数时，则使用cj1w-cpu22的内置高速计数器和内置快速输入点。
(2) 正反向运行料仓计数：料仓通过铰链悬挂在左右链条上，考虑到车间的环境，传感器选用行程开关，用于对料仓进行计数，行程开关摆臂的滚轮靠在铰链的圆柱体表面上，当料仓到达检测位置时，行程开关的常开触电闭合，由plc的可逆计数器进行加或减计数。
(3) 自动判断正反向运行：在触摸屏上设置目标料仓号之后，程序自动判断目标料仓号与当前料仓号之差，若差值小于12，链条正向运行；若差值大于12，链条反向运行，从而实现最短路径运行，节省时间和降低能耗。无论链条正转或反转，当目标料仓到达操作位置时，变频电动机停止，链条停止。
(4) 正反向点动运行：根据工艺要求，除了在触摸屏上设置目标料仓号进行自动控制之外，还要求在设备上安装正反向点动按钮，对料仓进行步进手动控制，利用二进制比较指令用于正向点动的上限保护和反向点动的下限保护。
(5)目标料仓号及料位号的设置：为便于现场操作工使用，24个料仓及每个料仓的料位号均以图形和文字显示在触摸屏上，为此，1#~24#料仓的地址对应plc的内部保持继电器，每个保持继电有16位，即00位~15位，料仓的料位号用01位~06位来表示。以2#料仓为例，当在触摸屏上触摸按钮时,接点接通, 执行传送指令“mov(021) #1 d91”，d91中的数据为1，即目标料仓号是2#。若当前位于操作位置的料仓号是8#，则通过程序判别，电动机反转，链条反向运行，直到2#料仓到达操作位置时，电动机停止运行。
(6)料位灯光指示：每个料仓有6个料位，24个料仓共有144个料位，最多可存放144种原料。工艺上要求目标料仓到达操作位置时，选定料位正上方的聚光灯应点亮，指示操作。6个聚光灯是公用的，由继电器输出单元来控制相应的聚光灯。
(7) 链条电机传动控制系统：前面介绍了料仓的最短路径控制，目标料仓移动到操作位置的最远距离是12个料仓的距离。对链条传动电机的控制要求是根据目标料仓的距离设置不同的运行速度曲线，既要求运行稳定又要求缩短运行时间。为此，设计了根据目标料仓号与当前料仓号之差的变化自动设置速度的控制算法，利用表比较指令用于实现自动速度设置。
4 结束语
基于plc设计的此立体仓库控制系统，自动化程度大大提高，操作方便，工作更可靠，完全达到控制要求，运行良好，保证了产品质量，提高了工作效率，收到了良好的效果。