基于PLC控制的立体仓储智能监控系统的设计

摘 要：目前，现代物流技术蓬勃发展，作为现代物流系统的基础――立体仓库的研究在物料系统中起着重要作用。本文针对立体仓储智能监控系统进行设计，采用模块化设计语言，着重研究立体仓储智能监控系统的手、自动及联机控制、数据采集、故障诊断、历史信息查询等功能。

关键词：PLC；立体仓库；智能监控

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.191

0 引言

目前，我国的自动化立体仓库技术有着突飞猛进的发展，但是自动化立体仓库无论是从数量，设备品种以及技术水平上与国际发达国家都还存在着明显大的差距。本文深入研究自动化立体仓储系统的智能监控技术，实现自动化立体仓库的在线监测和本地控制，为仓储物流系统提供重要的参考数据并实现物流系统的远程控制功能提供技术支撑。

1 立体仓储智能监控系统的功能

物流管理系统正常工作时，若立体仓库出现故障需要及时可靠的停止运转，并防止造成码垛机与立体仓库出现碰撞或者启动困难等问题。为有效解决上述问题并实现立体仓储系统的本地监测和控制，研制立体仓储智能监控系统迫在眉睫。作为智能物流的基础设备之一，不仅要求该立体仓储系统具备基本的监测和控制功能，同时要具备高的可靠性与可扩展性，为以后其他设备的接入或系统升级做预留。

立体仓储智能监控系统的功能：（1）手、自动及联机控制；（2）数据采集；（3）故障诊断；（4）历史信息查询。

2 立体仓储系统总体设计

2.1 硬件设计

本文所设计立体仓库共设有一个10列、6层货架，共计60个仓位。整个控制系统由工业控制计算机、西门子S7-1200PLC等组成，以西门子S7-1200PLC为核心，以触摸屏作为人机界面的显示单元，完成货物管理与统计、仓位检测、入库和出库等命令发送与信息反馈工作。上位机通过以太网卡接入以太网，与主站组成工业以太网进行通信，通过触摸屏完成在自动或手动状态下对物料的入科、出库码垛机的运行情况实时监控。

2.2 软件结构设计

（1）手、自动及联机控制。本文所设计立体仓储系统共有自动模式、手动模式以及联机模式等三种运行模式。

在自动模式运行下，操作者需要触摸屏上选定仓位号并设定运行速度等参数，按启动按钮系统会完成相应的自动出入库过程。

在手动模式运行下，货叉在允许范围内可实现独立伸缩动作和抓物放物动作，同样可实现码垛机在X或Y轴上的运动，每个独立动作都有相应的按键控制。

在联机运行模式下，S7-1200根据上位机发来的命令确定最终仓位号和运行速度，系统自动完成物料的出入库动作，并时时反馈位置信息给上位机。

码垛机在X轴、Y轴上行走采用西门子M420变频器驱动交流电机实现调速与制动动作，确保码垛机高效平稳运行。

（2）数据采集。实时采集立体仓储系统的数据并将其保存到本地PLC的数据块中。触摸屏通过工业以太网交换机访问S7-1200，时时读取采集到的数据显示在触摸屏上。

（3）故障诊断。是指监控系统利用采集到的实时数据判定当前立体仓储系统的运行状况。例如行程是否超限、货仓是否有料、运行速度是否合理等。以及通过本地控制器与通讯伙伴的握手信号判定设备当前的通信状态。

（4）历史信息查询。主要指历史操作信息、故障预警信息以及历史故障信息，主要内容包括故障或者动作发生的时间、内容以及故障离开的时间等。立体仓储系统会在监控画面中详细地显示并自动保存历史信息。

2.3 通讯接口设计

本文立体仓储的智能监控系统采用西门子S7通讯服务下的TCP/IP协议和RS485协议。系统的输入/输出信号、物理传感器采样值、立体仓储系统的故障预警和故障信号等信息采用实时自动交换的方式完成。

3 总结

本文基于PLC控制的立体仓储智能监控系统的设计采用了逻辑处理能力强、抗干扰能力强的西门子S7-1200型可编程逻辑控制器，在程序设计中采用模块化设计，主程序、子程序等清晰明了。自动化立体仓储系统通过网络化控制和数据存储中形成了自动的物流系统，该控制方式集成度高、故障率低，使用效果良好。与传统的仓库相比，存储效率和空间利用率均有大幅提升，节省人力成本，降低物料成本。

参考文献：

[1]徐菱，劳扬健，王金诺.基于PLC的堆垛机控制系统设计[J]. 组合机床与自动化加工技术，2005（01）：72-75.

[2]朱，汪P，刘童越.PLC 技术在立体自动化仓库堆垛机中的应用[J].工业控制计算机，2012，25（08）：128-129.

作者简介：李锦（1996-），女，江苏徐州人，专科，学生，主要研究方向：机电一体化。