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1、基于PLC控制的自动化立体仓库运动控制系统的设计摘要：随着社会经济的发展，科学技术的进步，人力资源成本上升。近几年，我国自动化立体仓库发展日益迅速。本论文主要设计自动化立体仓库的系统结构和PLC编程控制原理。关键词：立体仓库 PLC 电动机 传感器1 自动化立体仓库的概述1.1自动化立体仓库的定义及特点自动化立体仓库的国际标准定义为自动化立体仓库是用高层货架配以货箱或托盘来存货物，以巷道式堆垛起重机存取货物及其他机械进行作业，并有电子计算机进行管理和控制，不需人工搬运而实现收发作业的仓库。自动化立体仓库又称自动存储/自动检索系统（Automated storage/Retrieval Syst
2、em,简称为AS/RS），是一种新型的仓库技术，并且是物料搬运和仓储的一门综合科学技术。它高层立体货架为主要标志，以成套的搬运设备为基础，以现进的计算机控制技术为主要手段，组成高效率的物流、大容量的存储，以适应现代化生产、物资交流和仓储的需要。作为现代物流系统中的一个重要组成部分，自动化立体仓库是企业现代化的重要手段之一。自动化立体仓库系统由多层货架、运输系统、计算机系统和通信系统组成，是集信息自动化技术、自动导引小车技术、机器人技术和自动仓库技术于一体的集成化系统。它综合了物流分析、数据处理、货架存储机以及其他输送设备的设、先进的电力拖动技术、高度自动化水平的计算机控制管理技等。自动化立体仓
3、库具有普通仓库无可比拟的优越性，首先，它充分利用空间，减少占地面积；其次，他通过计算机控制技术有效的利用仓储能力，提高了仓库管理水平，减少了货损，优化了库存，缩短了储备资金周转期，能适应现代企业柔性化生产。自动化立体仓库之所以受到青睐，是因为它具有以下几个优点：1）占地面积小/由于使用高层货架存储货物，存储区可以大幅度地向高空发展，因此节省了库存占地面积，提高了空间利用率。2）工作效率大幅度提高/由于采用计算机控制技术，能够准确无误地对信息进行存储和处理，减少货物与信息在处理过程中的差错。同时，它的运行和处理速度快，提高了劳动生产率，降低了操作人员的劳动强度。3）功能强/存放品种多、数量大，存
4、取快捷方便，同时仓库已进行监控，便于自动调节温度，有利于防火、防盗、防腐等，并能改善劳动环境。4）节能/库内作业几乎全部靠电力驱动，节省油量，而库内分拣作业等不需要大量照明设施因此节省了大量电能。1.2系统的基本构成 自动化立体仓库PLC运动控制系统（以下简称为自动化立体仓库系统）主要由载货台、储备库和巷道起重机等组成，用于货物的送入和取出。货物的送入（取出）是按照货物的类别，并将货物自动送入（取出）。2自动化立体仓库的结构及工作原理2.1系统的结构自动化立体仓库的结构自动化立体仓库系统的结构自动化立体仓库的结构示意图如1所示。它由以下部分组成：图1 自动化立体仓库系统的实物图（1） 1号载货
5、台 1号载货台由电动机、托盘底座、链轮传动机构、滚子链、传感器组成。1号载货台主要是实现货物的衔接和换向。（2） 2号储备库 2号储备库作为主体仓库，设有12个库位。（3） 巷道起重机 巷道起重机由丝杠驱动步进电机、丝杠、直流电动机、存取货物机构、滑杆、传感器等组成，主要是实现货物在仓库内的存取。（4） 2号载货台 2号载货台的结构与1号载货台相同，其作用主要是通过巷道起重机把立体仓库储备库中的货物传送给下一系统单元。（5） 1号储备库 1号储备库由8个库位，主要实现货物的存储。2.2系统的工作原理由码盘堆垛系统单元的托盘传送机构输出的载货托盘进入自动化立体仓库系统单元的1号载货台，使巷道起重
6、机动作，再通过存取货物机构使货物准确进入预定的立体仓库储备库，且可由巷道起重机的存取货物机构把货物从立体仓库中取出并放入2号载货台，使货物被提取，然后进入下一个系统单元。自动化立体仓库系统的工作流程图如图2所示。1号载货台巷道起重机1号储备库2号储备库巷道起重机2号载货台 图2 自动立体仓库系统的工程流程图3自动化立体仓库PLC运动控制系统硬件配置及控制原理3.1方案设计要求（1） T-3000E设备TVT-3000E设备是一套开放式设备，用户可根据自己的需要选择设备组成单元的数量和类型，她最多可由8个单元组成，最少时1个单元即可自成独立的控制系统。TVT-3000E设备的每个单元都采用PLC
7、控制，在由多个单元组成的TVT-3000E系统中，综合应用了PLC运动控制技术，可完成货物的装箱、搬运、传输、仓储、管理、发运等。TVT-3000E设备由8个作业单元模块组成，分别是机械手装配搬运作业单元、货物自动识别缓冲作业单元、码盘堆垛作业单元、自动化仓库作业单元、视觉检测作业单元、打码作业单元、货物流向控制作业单元、集装箱装箱作业单元。TVT-3000E系统的自动化立体仓库主要由底盘、2个载物台、双侧20个仓位的库体、运动机构及电气控制机构等5部分组成。机械部分主要由滚珠丝杠、滑杆、普通丝杆等机械部件组成，采用了步进电动机和直流电动机作为拖动元件；电气控制部分由松下电工生产的F型PLC、
8、步进电动机驱动模块、开关式稳压电源、位置传感器等元器件组成。TVT-3000E各单元的基本结构和功能如下：1）机械手搬运作业单元 该单元模块主要由框架式底板及支架、操作面板、可编程序控制器、井式供料机、传送带、转盘输送机、气动机械装配机、交流伺服控制四轴联动机械手搬运机等组成，可实现货物的搬运及装配。2）货物自动识别缓冲作业单元 该单元模块主要由框架式底板及支架、操作面板、可编程序控制器、带式供料机、斗式缓冲库、气动装料、移货系统、货物检测传感器等组成，可识别物体的属性，将不同属性的货物进行分类存储。3）码盘堆垛作业单元 该单元模块主要由框架式底板及支架、可编程序控制器单元、带式传送机、链式传
9、送机、三相交流永磁同步机、变频调速系统、堆垛机、托盘供给器等组成，可完成货物的码盘与堆垛。4）自动化仓储作业单元 该单元模块主要由框架式底板及支架、可编程序控制器单元、两组单元货格式仓库组成。单元或格式仓库主要由高层货架、具体位置控制闭环系统的巷道起重机、接送货物的载货台组成。巷道起重机由运行机构、起升机构、货物托盘机构组成。该单元可完成货物的存储。5）视觉检测作业单元 该单元模块主要由框架式底板及支架、操作面板、可编程序控制器单元、带式传送机单元、CCD摄像头单元、彩色图像处理器单元、编程器单元、专用环形LED光源单元、监视器单元等组成。可对货物的加工、装配、质量进行检定和控制。6）打码作业
10、单元 该单元模块由框架式底板及支架、操作面板、可编程序控制器单元、带式传送机单元、打码机等组成。可模拟物料的打码过程。7）货物流向控制作业单元 该单元模块由框架式底盘及支架、可编程序控制器单元、链式传送机单元、转向机构单元、举升机构单元、监控单元等组成。可完成货物的流向控制。8）集装箱装箱作业单元 该单元模块主要由框架式底板及支架、可编程序控制器单元、链式传送机单元、装箱单元、集装箱单元、货物检测单元组成。可将货物自动装入集装箱。（2） 采用松下FP型PLC作为控制中心最高输出频率：4Mpps启动速度：0.005ms（3） DM150-24型并联型开关稳压电源输出功率大、体积小、重量轻、可靠性
11、高，能适应较宽范围的的输入电压变动，具有完备的过电压保护功能；内置输入EMI滤波器，具有高抗干扰能力。（4） E6B2-CWZ1X型号旋转编码器电源电压范围：524V分辨率比较高，可以保证较精确的测量（5） 反射式传感器电源电压范围：5-24V3.2系统的硬件配置3.2.1 并联型开关稳压电源的工作原理与选择并联型开关稳压电源的工作原理 并联型开关稳压电源是由开关晶体管VT和二极管VD及储能电感L、滤波电容C组成的。除此之外，并联型开关稳压电源还有较为复杂的驱动电路、调节电路、保护电路、基准电路以及构成闭环回路的取样电路、放大电路和耦合电路等，用来对输出电压的大小及特性进行控制和调节。并联型开
12、关稳压电源的工作原理如图3所示图3 并联型开关稳压电源的工作原理工作原理：当开关晶体管VT处于导通状态时，输入电压U加到储能电感L的两端，二极管VD因被反向偏置而截止。在此期间流过L的电流I为近似线性增加的锯齿波电流，并以磁能的形式储存在L中。当开关晶体管VT截止时，储能电感L的两端的电压极性相反，此时二极管VD导通，储存在L中的能量通过二极管VD输送给负载电阻R和滤波电容C。在此期间，L中的漏放电流I是锯齿波电流的现线性下降部分。同理，当开关晶体管VT处于导通状态时，在储能电感L中增加的电流数值应该等于开关晶体管VT截止期间在储能电感L中减少的电流值，只有这样才能达到平衡，为负载电阻R提供一
13、个稳定的输出电压。并联型开关稳压电源的选择 在该系统中， PLC和步进电动机驱动器都需要直流24V电源供电，故选用了DM150-24型并联型开关稳压电源。DM150系列开关电源输出功率大、体积小、重量轻、可靠性高，具有高抗干扰能力；采用端子方式连接，全金属外壳，有卧式和立式两种安装方式。3.2.2 PLC的工作原理与选择PLC的基本组成 PLC主要由CPU（Central Processing Unit）、存储器（RAM和ROM）和专门设计的输入/输出接口电路等组成。其结构示意图如图4所示。图4 PLC的结构示意图 PLC的工作原理 PLC 是以微处理器为核心的数字式电子自动控制装置，是一种专
14、用计算机。PLC虽具有计算机的许多特点，但它的工作方式却与计算机有很大的不同。计算机一般采用等待命令的工作方式，如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式，有键被按下或I/O动作时则转入相应的子程序，无键被按下时则继续扫描；而PLC采用循环扫描工作方式，在PLC中，用户程序按先后顺序存放，如图5所示。图5 用户程序的存放顺序CPU从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符后返回第一条程序，并周而复始地不断循环。这种工作方式是在系统软件的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5个阶段：自诊断，与编程器、计算机等的通信，输入采样，执行用
15、户程序，输出刷新。其工作框图如图6所示。图6 PLC工作过程框图1）每次扫描用户程序之前，都先执行用户自诊断程序。自诊断内容为I/O部分、存储器、CPU等，发现异常停机则显示出错。若自诊断正常，继续向下扫描。2）PLC检查是否有与编程器、计算机等的通信请求，若有则进行相应的处理，如接收由编程器送来的程序、命令和各种数据，并把要显示的状态、数据、出错信息等发送给编程器进行显示。如果有与计算机等的通信请求，也在这段时间内完成数据的接受和发送任务。3) PLC的中央处理器对各个输入端进行扫描，将输入端的状态送到输入状态寄存器中，这就是输入采样阶段。4)中央处理器CPU将指令逐条调出并执行，以对输入和
16、原输出状态（这些状态统称为数据）进行处理，即按程序对数据进行逻辑、算数运算，再将正确的结果送到输出状态寄存器中，这就是执行用户程序阶段5)当所有的指令执行完毕时，集中把输出状态寄存器的状态通过输出部件转换成被控设备所能接收的电压信号和电流信号，以控制设备，这就是输出刷新状态。PLC经过这5个阶段的工作过程，成为一个扫描周期。完成一个扫描周期后，PLC又重新执行上述过程，周而复始地扫描。3.2.3传感器的工作原理、应用与选择（1）微动开关 该系统中共用了24个微动开关，其中20个用于仓位的检测，仓位上有货物时，相应的开关动作并将信号送入PLC。工作原理图如图7所示。图7 微动开关的工作原理示意图
17、 （2）旋转编码器 旋转编码器是一种集光、机、电为一体的传感器。作为数字检测装置，它具有精度高、相应快、抗干扰能力强、性能稳定等优点。旋转编码器能够输出脉冲信号，配合PLC的高速计数器使用，用于测量、处理转动或位移信号等。旋转编码器主要有四个基本部分组成：光源、转盘、遮光板以及光敏元件。 该系统选用欧姆龙公司生产的E6B2系列旋转编码器，型号为E6B2-CWZ1X。它可以接收很宽的电源电压范围，输出信号方式为线性驱动输出。同时，它还在主电路中进行专门设计，一防止用户的误操作（短路以及反接线）对编码器电路造成损害。E6B2编码器的分辨率比较高，可以保证较精确的测量。 （3）反射式传感器 反射式传
18、感器采用能抗周围外来光干扰的变调光式。变调光式与直流光式相比具有的优点有：不易受外来光的干扰，电源电压为DC5-24V的大量程电压输出型，带有容易调整的光轴标志，带有便于调整、动作确认的入光显示灯。其结构示意图如图8所示。图8 反射式传感器的结构工作原理 当物体对于传感器移动时，反射回来的信号与原先的信号相比较，产生频移，集成电路再把微弱的频移信号进行放大，再经多普勒检测、放大、限幅等措施，最后取得和物体移动信号相关的直流信号并输出电平。反射式传感器的时间图和输出电路如图9所示。图9 反射式传感器的时间图和输出电路a) 时间图 b）输出电路它有三根连接线（红、蓝、黑），红线接电源的正极，黑线接
19、电源的负极，蓝线为输出信号，当与挡块接近时输出电平为低电平，否则为高电平。（4）对射式传感器1）对射式传感器的工作原理 对射式传感器的输出状态一般为NPN输出，输出晶体管的动作状态可分为入光时ON和遮光时ON两种。如图10所示。图10 入光时为ON的对射式传感器电路当发光二极管VL发射出的光被挡住时，光敏二极管VD接收不到时，VD不导通，晶体管也不导通，输出为OFF;当24V电压加到发光二级管VL时，它将光发射给光敏二极管VD，VD接收到光导通，晶体管导通，输出为ON。2) 对射式传感器的选择 在该系统中采用8个对射式传感器作限位控制。其中，4个对射式传感器分别作为X、Y轴的限位控制，入光时输
20、出晶体管为ON；2个对射式传感器分别作为货架在X和Y轴的到位检测，遮光时输出晶体管为ON，如果货架未到达正确位置，Z轴电动机将不能运行，以确保PLC程序出错时不至于损坏设备；2个对射式传感器作为Z轴的限位控制，遮光时，输出晶体管为ON，其信号对应PLC的输入点的X9（后限位）和X8（前限位）。3.3系统的硬件接线及工作原理3.3.1 PLC的选择以及I/O口分配PLC的选择 TVT-3000E系统的自动化立体仓库系统采用日本松下电工生产的FP型PLC作为控制核心。FP体积小，功能强大，拥有一个中型的PLC所具有的所有功能。 I/O口分配 自动化立体仓库I/O口的地址分配见表1输入接口输出接口X
21、2出料到位检测Y0平台向前运行X3进料台极限位Y1平台向后运行X4进料台零限位Y2进料台顺时针X5进料到位检测Y6进料台逆时针X6X轴左极限位Y7进料电动机驱动X7Y轴下极限位Y8X轴向左运行X8平台前极限位Y9X轴向右运行X9平台后极限位YA出料台顺时针XA平台后位检测YB出料台逆时针XB平台中位检测YC出料电动机XD出料台极限位YD底层仓库扫描XE出料台零限位YE中层仓库扫描X201、5、9号仓位输入YF上层仓库扫描X212、6、10号仓位输入X223、7、11号仓位输入X234、8、12号仓位输入X2413、17号仓位输入X2514、18号仓位输入X2615、19号仓位输入X2716、2
22、0号仓位输入表1 自动化立体仓库系统的I/O地址分配3.3.2自动化立体仓库的硬件接线图及工作原理框图。自动化立体仓库的硬件接线图及工作原理框图如图11所示。图11 自动化立体仓库系统的硬件接线3.3.3自动化立体仓库的工作原理框图及控制流程。自动化立体仓库的工作原理框图如图12所示。自动化立体仓库系统的整体控制流程为：当装置接通电源后，通过并联型开关稳压电源达到平衡，给控制系统提供一个稳定的电源输出。PLC控制单元根据控制要求向运动机构发出控制命令，同时向步进电机发出脉冲信号；步进电动机通过步进电动机驱动器对控制系统发出的脉冲信号进行采集、处理，最终将脉冲信号转换成角位移，形成步进电动机转子
23、的机械位移，从而实现系统的运行。货物的运行信号检测以及控制系统的保护措施，通过传感器来实现。传感器将检测到信号反馈给PLC，从而可以进行货物限位。手动信号手动/自动切换信号传感器信号切换信号PLC控制单元触摸屏单元标准接口直流电动机驱动模块步进电动机驱动模块直流电动机驱动模块直流电动机驱动模块1号载货台巷道起重机存取货物机构2号载货台图12 自动化立体仓库系统的工作原理框图自动化立体仓库系统的整理控制框图如图13所示。自动化立体仓库系统模型将滚珠丝杠、滑杆和普通丝杠作为主要的传动机构，将步进电动机和直流电动机作为拖动部件。堆垛机由水平移动、垂直移动及伸叉机构等三部分组成。其水平移动用直流电动机
24、拖动，位置检测采用了旋转编码器；垂直移动采用步进电动机拖动，由PLC发出控制脉冲和方向控制信号驱动滚珠丝杠来完成；伸叉机构由一台直流电动机控制。伸叉分为上下两层，底层装有丝杠等传动机构，层为货台，可前后伸缩。当堆垛机平台移动到货架的指定位置时，伸叉电动机驱动载货台向前伸出可将货物取出或送人，当取到货物或货已送入，则载货台后退至原位。图13 自动化立体仓库系统的整体控制框图 该系统的控制要求主要包括一下几个步骤：1）系统初始化 接通电源，PLC自检后首先进行初始化运行，使载货台、X轴、Y轴回到零位系统进入就绪状态，为下一步作准备。2）送入货品 首先区分是哪一类物品，将货物送入货台，并将信号传入到
25、PLC控制系统中，以便PLC决定将货物放到哪一个货仓中。当物品类别信号传入到PLC后，PLC对存放该类货物的仓库进行扫描，并决定该货物放入哪一个仓库，然后PLC发出信号控制传动机构将货物放入相应的库位。载货台自动回复初始位置等待下一次命令的到来。3）取出物品 首先确定系统是否在初始位置，如果不在初始位置，要进行初始位置复位功能；接下来要对取出物品的仓库进行选定，将信号传给控制单元，控制单元控制平台运行到对应的仓库位置，并将物品从仓库中取出，然后将物品放到出料台上；出料结束，系统返回零位，为下一个物品的送入或取出做好准备工作。 3.3.4 仓库分类整个自动化立体仓库共有20个库位，用来存入5类货
26、物，分别为A、B、C、D、E 五类，它们对应的仓位号如下所示：A类物品：1号、2号、3号、4号仓位B类物品：5号、6号、7号、8号仓位C类物品：9号、10号、11号、12号仓位D类物品：13号、14号、15号、16号仓位E类物品：17号、18号、19号、20号仓位3.3.5 操作控制（1）操作面板自动化立体仓库的操作面板如图14所示. 图14 自动化立体仓库模拟控制面板（2）控制单元1）自动控制初始化单元：R130/R9013、R500、XF2）X轴、Y轴回复零位单元：X6、X7、XB、Y8、R500、R90103）进料台、出料台回复零位控制：X2、X4、X6、X7、XB、XD、XE、Y6、Y
27、B、YC、R500、R501、R600、R700、R800、R8014）系统就绪状态控制：R501、R600、R700、R60F5）仓库的循环扫描：T10、YD、YE、YF、X20X27、R20R27、R30R37、R40R436）物品类别：A类(R50)：1号(R20)、2号(R21)、3号(R22)、4号(R23)B类（R51）：5号(R30)、6号(R31)、6号(R32)、7号(R33)C类(R52)：9号(R40)、10号(R41)、11号(R42)、12号(R43)D类（R53）：13号(R27)、14号(R26)、15号(R25)、16号(R24)E类（R51）：17号(R37)
28、、18号(R36)、19号(R35)、20号(R34)7）送入货物控制：进料台控制：X4、X5、Y2、Y7、R501、R600、R60F、R280、R281伸叉机构控制：X3、X9、Y0、Y1、Y2、Y9、R600、R601、R602、R903A取物控制：X9、XB、Y0、Y1、R602、R603、R604、R605、R606、R702、R703、R903C仓位定位控制：X4、Y6、Y9、R200、R201、R202、R203、R204、R205、R206、R207、R300、R400、R602、R603、R604、R701、R702、R903C货物送入仓库：Y0、Y1、R200、R201、R
29、202、R203、R204、R205、R206、R207、R300、R301、R302、R303、R304、R305、R306、R307、R400、R401、R402、R403、R604返回零点：R500、R600、R604、R605、R6068）取出货物控制：平台运行控制：R700、R701、R702、R703、R704、R705取出物品： R200、R201、R202、R203、R204、R205、R206、R207、R300、R301、R302、R303、R304、R305、R306、R307、R400、R401、R402、R403 、R702中转定位控制：Y9、R702、R703、R7
30、04、R903C出料台放物控制：Y0、R703、R704出料台旋转：XD、YA、R705返回零点：R500、R700、R704、R705 4自动化立体仓库PLC运动控制系统的软件设计4.1自动化立体仓库系统的工作流程图4.1.1自动化立体仓库的入库流程图自动化立体仓库的入库流程图如图15所示。当系统初始化后，接收到堆垛信号有货物送入，1号载货台工作，启动巷道起重机，货物送至相应储备库处，发出取货信号，巷道起重机将货物送入库内，入库结束，巷道起重机返回原点，货物入库结束。图15 自动化立体仓库系统的入库流程4.1.2 自动化立体仓库的出库流程图自动化立体仓库的出库流程图如图16所示。 当有货物要
31、出库时，发出取货信号，启动巷道起重机到需要取货的储备库位置，接收取出信号后巷道起重机作用，将货物取出，送至2号载货台，然后巷道起重机返回原点，系统货物出库结束。图16 自动化立体仓库的出库流程4.2系统的程序设计4.2.1 立体仓库控制的初始化设定，X、Y、Z轴复位（1） 脉冲输出控制和物品类别控制的控制程序。使用PLC驱动步进电动机驱动器，实际上是使PLC发出一定的脉冲信号，然后控制步进电动机的旋转速度和方向。为了使PLC能够发出脉冲信号，首先要选择具有脉冲输出功能的PLC，并且在程序内设定脉冲输出的规律。当选择由手动控制转为自动控制，或者在自动模式下自动化立体仓库系统通电，脉冲输出指令控制
32、表将会被装载，以后PLC的脉冲输出功能将按照控制表内的规律进行控制。（2） 自动控制初始化设定程序。当选择由手动控制转为自动控制（R130为OFF）时，或者是在自动模式下自动化立体仓库通电(此时R9013会闭合一个扫描周期)，自动化立体仓库系统首先准备复位：清除所有的输入/输出信号，然后使返回零点标志继电器（R500）闭合，系统准备回复零位，即进料台没有物品的话则回到接收物品进来的位置，Y轴回复到所有的运动机构均没有伸出的状态，X轴回复到左极限位置，Y轴回复到下极限位置，出料台没有物品的话回复到准备接收物品的位置。（3）X轴、Y轴回复零位控制程序。如果X轴不在左极限位置(X6为OFF)，那么X
33、轴驱动电动机反转的继电器(Y8)就会闭合，X轴向左运行，直到达到左极限位置(X6为ON)。X轴回复到零位的同时，如果Y轴不在下极限位置(X7为OFF)，那么F171(SPDH)指令就会控制PLC发出一定规律的脉冲信号，驱动Y轴向下运动，直到达到下极限位置(X7为ON)，然后向特殊数据寄存器DT90052中送入十六进制数据H2009停止当前的脉冲输出，再送入H2000给下一次的脉冲输出控制做好准备。（4）进料台和出料台回复零位控制程序。当X轴、Y轴均回复零位后，进料台和出料台就可以回复零位。进料台和出料台的回复零位分别由Y6、YB控制。当X轴、Y轴、进料台均回复零位(X6、X7、XB、X4均为O
34、N)时，系统回复零位控制结束，这个时候应当复位系统回零标志继电器（R500），同时系统继续标志(R501)闭合，可以进行物品的取出、送入等操作。 在系统回复零位的过程中，如果没有取出、送入等任何操作，系统将不执行其他任何主程序，以减少扫描时间，同时，避免系统误动作。（5）统就绪状态控制程序。系统就绪后首先关闭脉冲输出功能，使脉冲输出控制经过值寄存器清零，然后打开脉冲输出功能，为后续的控制做好准备，同时使高速计数器经过值清零，为以后的定位控制做好准备。（6）库坐标计算程序。因为所有的仓库位置是按照矩阵形式排列的，所以计算仓库坐标时，只需要知道中转仓库的X轴、Y轴坐标，然后加上一定的偏移量，就可以
35、得到仓库其余的坐标位置。（7） 循环扫描控制程序。检测仓库中有无物品时，在软件上采用矩阵式循环扫描方式。定时器(T10)采用自动复位方式定时，每过150ms重新开始定时。比较指令用来监测自动复位定时器的定时经过值(EV10)：当定时经过值既不小于0又不大于30ms时，底层仓库扫描输出继电器(YD)闭合；当定时经过值为5080ms时，中层仓库扫描输出继电器(YE)闭合；当定时经过值为100130ms时，上层仓库扫描输出继电器(YF)闭合。循环扫描控制过程如图17所示。9、10、11、125、6、7、8、17、18、19、201、2、3、4、13、14、15、16上层(YF)中层(YE)底层(YD
36、)100130ms5080ms030ms图17 仓库循环扫描控制当底层仓库扫描输出继电器闭合(YD)时，如果第一列仓位检测输入继电器(X20)也闭合，就表示1号仓位上有物品存在，是不能够再放入物品的，但是可以取出；当底层仓位扫描输出继电器(YD)闭合时，如果第一列仓位检测输入继电器(X20)没有闭合，就表示1号仓位上没有物品存在。当中层仓位扫描输出继电器(YE)闭合时，如果第一列仓位检测输入继电器(X20)也闭合，就表示第5号仓位上有物品存在，是不能够再放入物品的，但是可以取出；当中层仓位扫描输出继电器(YE)闭合时，如果第一列仓位检测输入继电器(X20)没有闭合，就表示5号仓位上没有物品存在
37、。同理可以检测出其他仓位有无物品的状态。当系统回复零位，每个仓位的状态都检测完毕，就可以进行物品的自动仓储控制。物品的自动仓储包括物品的送入操作和取出操作，两个操作的部分动作是比较相似的，所以在程序中应用了子程序调用功能，以用来减少编程的工作量。4.2.2 系统的送入操作 （1） 物体从前一个单元送到进料台。如果进料台上没有物品(X5为OFF)，进料台在零位(X4为ON)，那么进料电动机驱动继电器(Y7)将闭合，电动机带动传送链条将物品传送到系统的进料台上，直到物品到达指定位置(X5为ON)。 （2） 进料台顺时针旋转。 进料到位(X5为ON)后，关闭进料电动机驱动继电器(Y7)。如果此时X轴
38、、Y轴均在零位(R501为ON)，同时系统没有进行任何送入或取出操作(R60F为ON)，那么进料台顺时针旋转电动机驱动继电器将会闭合(Y2为ON)，进料台顺时针旋转，同时物品送入物品标志继电器(R600)闭合，表示物品将要送入仓储系统，准备启动物品送入系统主控程序(MC1)。 （3）仓库自动送入选择。 如果系统送入标志继电器闭合(R600为ON)，那么PLC首先检测每一类物品是否已经放满。如果已经放满，就停止送入；如果没有放满，就根据物品的类别自动选择存储的仓位号码。以A类物品为例：如果A类物品没有放满(R50为OFF)，有需要存入A类物品(R250为ON)，那么首先去检测1号仓位有没有物品。
39、如果1号仓位没有物品(R20为OFF)，那么1号仓位选定标记继电器就会闭合（R200为ON）,物品就会被送入1号仓位；如果1号仓位有物品(R20为ON)，那么1号仓位选定标记继电器就会闭合（R200为OFF）,物品不会被送入1号仓内，同时PLC去检测2号仓位，如果2号仓位没有物品(R21为OFF)，那么,2号仓位选定标记继电器就会闭合（R201为ON），物品就会被送入2号仓位，。以此类推，物品就会被送入对应类别号码最小的仓位中进行存放。 （4）伸叉机构运动到中转位置。 这是送入物品主控程序(MC1)的一部分。当进料台顺时针旋转到位(X3为ON)时，断开进料台旋转驱动电动机驱动继电器(Y2)，同
40、时设定中转定位标志(R601)，工作平台准备运行到中转位置。 中转定位过程：X轴向右运行(Y9为ON)到中转位置，Y轴向上运行到离中转位置稍低一点的位置，（为了避免伸叉机构碰到货物）。将中转位置的Y轴坐标(DT100)减去一个数值(K200)，然后送入脉冲输出控制指令的脉冲目标值控制寄存器（DT508）中，然后利用F171（SPDH）指令使PLC按照规律输出脉冲，Y轴将会被步进电动机通过丝杠带动旋转。在X轴向右运行的过程中，X轴的直流电动机带动丝杠旋转，同时带动通过刚性连接的光电编码旋转，光电编码器发出来的脉冲送入PLC的高速计数器。当高速计数器的经过值(DT90044)大于或等于中转位置的X
41、轴坐标(DT200)时，表示X轴到达中转位置，复位X轴向右运动的电动机驱动信号(Y9为OFF)。到达中转位置后，中转位置定位标志复位（R601），设立伸叉机构运动并从进料台上取出物品控制标志（R602）。（5） 从进料台取出物品。首先伸叉机构向后伸出，到达一定位置后伸叉机构停止运动，Y轴向上运动一段距离将货物托起，然后伸叉机构回复零位，将货物从进料台上取出（在调用平台向后再向前运行控制子程序前，必须将Y轴需要运动的距离（DT700）送入脉冲输出控制指令表的脉冲控制目标值寄存器（DT508）内）。伸叉机构运行到极限位置时，复位伸叉机构向后运行。伸叉机构停止运行后，Y轴由F171（SPDH）脉冲输
42、出控制指令控制步进电动机运行，使伸叉机构向上运行，抬起物品。Y轴脉冲输出脉冲完毕(特殊内部继电器R903C为OFF)后，表示物品已经抬起，伸叉机构向前运行(Y0为ON)。伸叉机构回到零位后(XB为ON)，设立下阶一段仓位标志(R603)，为物品送入对应仓位作准备。（6） 对应仓位定位控制。货物从进料台取走以后，如果伸叉机构已经回到零位，那么仓位定为标志(R603)就会有效，首先复位中转位置(R602)，然后进料台逆时针旋转驱动继电器(Y6)闭合，直到进料台回复到零位(X4为ON),为下一次接受前面单元送来的货物做准备。为了顺利将货物送入仓位，首先要将货物抬高到比对应仓位高一定距离的高度，伸叉机
43、构才能将货物推入仓位。（7） 货物送入对应仓位。自动化立体仓库系统的仓库是分布在货物运送机构两边的，其中112号仓位位于运送机构的后面，1320号仓位位于运送机构的前面，所以当物品送入仓库时，需要选择不同的子程序。对应于前面的仓位，货物要送入仓库时，首先是伸叉机构向前伸出(Y0为ON)，到达对应位置后Y轴向下运动，放下货物，然后伸叉机构向后退，直到回复零位，完成放下货物的动作。对应于后面的仓位，货物要送入仓库时，首先是伸叉机构向后伸出(Y1为ON)，到达对应位置后Y轴向下运动，放下货物，然后伸叉机构向后退，直到回到零位，完成放下货物的动作。（8）返回零点。将物品送到对应的仓位后，进料结束标志继
44、电器(R605)闭合，清除所有的仓位选定信号，然后清除进料控制标志继电器(R600)，最后清除物品送入对应仓位标志继电器(R604)，在使系统回零标志继电器(R500)闭合后，使自己复位(R605为OFF)，进料控制主控程序结束。此后，自动化立体仓库系统在系统回零标志继电器(R500)的控制下，重新开始回复零位，为下一代物品的送入或取出做好准备工作。4.2.3 系统的取出操作（1） 选定需要取出物品的仓位号码。取出物品时，可以是给定物品的类别，由系统自动选择仓位取出物品，也可以是直接选定仓位号码，然后从仓位中取出物品。给定物品类别的工作方式以A类为例：当A类物品不为空(R20、R21、R22或
45、R23为ON)，需要取出A类物品(R900为ON)时，如果系统处于零位，没有任何其他动作（R60F为ON），系统将从最大号码的仓位中取出物品。直接选定仓位号码取出物品是利用触摸屏输入欲取出物品的仓位号码，通过F90解码指令，将选定的仓位号码算出来。（2） 平台运行到对应仓位位置。为了顺利从仓库中取出货物，首先要使伸叉机构运动到比仓位低一定距离的高度，然后伸叉机构才能顺利地进入仓位。（3） 从仓库中取出物品。如果从112号仓位中取出物品，伸叉机构应该先向右运行，达到一定位置后Y轴向上运动托起物品，伸叉机构再向前运行；如果从1320号仓位中取出物品，伸叉机构应该先向前运行，达到一定位置后Y轴向上运
46、动托起物品，伸叉机构再向后运行。（4） 中转定位过程。 从对应的仓位中取出物品后，中转定位标志继电器(R703)闭合，首次清除所有的仓位选定信号，然后X轴向右运行(Y9为ON)到出料台中转位置，Y轴向上运行到比出料台中转位置稍高一点(K800)的位置。X轴向右运行的过程中，X轴的光电编码器发出来的脉冲送入PLC的高速计数器，当高速计数器的经过值(DT90044)大于或等于出料台中转位置的X轴坐标(DT208)时，表示X轴到达中转位置，复位X轴向右运动的电动机驱动信号(Y9为OFF)。如果Y轴也完成动作（特殊内部继电器R903C为OFF），表示物品已经到达出料台中转位置。设置将物品放置到出料台标
47、志继电器（R704）。（5） 将物品放置到出料台上。 物品到达出料台中转位置（R704为ON）后，出料中转定位标志继电器复位(R703)，然后送入Y轴将要移动的距离(DT600)，启动伸叉机构向前伸出驱动继电器(Y0)，然后伸叉机构向前/后运行。将物品放置到出料台上后，出料结束标志继电器复位(R705)。（6） 出料结束。 将物品放置到出料台上并且Z轴回复到零位(R705为ON)后，出料台顺时针旋转驱动继电器（YA）闭合，出料台顺时针旋转，直到限位开关(XD)闭合。然后清除出料控制标志继电器(R700)，再清除出料台标志继电器(R704)，还要使回零标志继电器(R500)闭合后出料台复位(R705为OFF)，进料控制程序结束。 此后，自动化立体仓库系统在系统回零标志继电器(R500)的控制下重新开始回复零位，为下一个物品的送入或取出做准备。4.2.4 系