1 引言

    自動化立體倉庫具有占地面積小，周轉快的優(yōu)點，是集信息、貯存、管理于—體的高技術密集型機電—體化產(chǎn)品。自動化立庠倉庫主要由高層貨架，堆垛機機械手、自動控制和計算機管理系統(tǒng)組成，他可以實現(xiàn)列貨物自動化搬運、存取，對貨物存儲現(xiàn)代化、信息化管理等目的。MCGS(Monilorand Control GenemtedSystem)監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)是用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、前端數(shù)據(jù)的處理與控制。開發(fā)出用于自動化立體倉庫的控制系統(tǒng)，它是以西門子PLC作為控制系統(tǒng)的核心，利用MCGS組態(tài)軟件設計出自動化立體倉庫上位機監(jiān)控界面，MCGS組態(tài)軟件通過設備驅動程序從現(xiàn)場硬件設備獲取實時數(shù)據(jù)并處理，通過指示燈顯示貨物是否完成到位，并由操作人員按照要求將控制指令數(shù)據(jù)送給現(xiàn)場硬件設備，以控制立體倉庫碼垛機械手的各種動作，實現(xiàn)對貨物的自動化存取。

2 自動化立體倉庫貨架的結構設計

    立體倉庫結構模型主要由主體貨架(4層雙排24倉位)。碼垛機械手，主體倉位的左、右兩側配有貨物人口位和出口位等組成，如圖1所示。碼垛機械手可以實現(xiàn)左右，上下和前后運動，貨物放在機械手的托板上，跟隨機械手運動，完成貨物的存取。碼垛機械手的結構簡圖，如圖2所示。

圖1 立體倉庫單側貨架結構簡圖

圖2 碼垛機械手的結構簡圖

3 自動化立體倉庫的控制部分的硬件組成

    自動化立體倉庫控制系統(tǒng)由以下幾部分組成：西門子PLC控制器，手動操作面板，步進電機及其驅動模塊，上位機監(jiān)控面板，碼垛機械手傳感器和貨架上限位開關等組成。操作員可以手動操作面板操作倉庫運行，也可以通過上位機監(jiān)控面板遠程操作貨物的存取。

    將手動操作按鍵面板安裝在底盤上。上面有碼垛機械手運動方向控制鍵。可以手動操作機械手上下、左右、前后運動，貨架上安裝有限位開關，可以檢測貨物的有無，碼垛機械手上安裝有傳感器，檢測機械手的運動位置。上述各位置傳感器的通、斷狀態(tài)作為輸入信號送入PLC，經(jīng)內部程序運算，再由輸出端口的開、關量去控制電動機驅動模塊。控制硬件結構，如圖3所示。

圖3 自動化立體倉庫倥制原理圖

4 立體倉庫碼垛機械手動作分析

    在運行時，自動化立體倉庫碼垛機械手的初始位置在貨物人口處，當在上位機監(jiān)控畫面上設定好操作方式和操作貨位后，點擊運行，可編程控制器就按照上位機中的指令運行，輸出給相應的控制電機，控制電機則按照要求轉動，運送托板(貨物)直到指定位置。

    自動化立體倉庫的工作方式有以下幾種：

    (1)由庫取件：從立體倉庫中指定位置取貨物到立體倉庫出口處；(2)向庫放件：從立體倉庫人口處取得貨物并運送到指定貨位；(3)倒庫操作：把立體倉庫中的某—個庫位移到另一個庫位。

    自動化立體倉庫碼垛機械手運動控制流程圖，如圖4所示。

圖4 立體倉庫控制流程圖

表1 輸入輸出端子布置圖

5 MCGS組態(tài)監(jiān)控及數(shù)據(jù)管理程序

    采用MCGS全中文工控組態(tài)軟件實現(xiàn)的監(jiān)控與數(shù)據(jù)管理程序完成的任務包括：實時監(jiān)視整個立體倉庫中各部分的運行情況、動態(tài)顯示各個運輸設備狀態(tài)以及各貨物的運行位置、出錯報警情況、并能直接獨立地控制倉庫中所有設備的運行。

    PLC與MCGS的通信連接為實現(xiàn)實時監(jiān)控需在MCGS中進行設備連接,使PLC和上位計算機建立起正確的通信，在MCGS設備窗口中首先添加一個通用串口父設備，設置設備屬性，選擇通信參數(shù)端口號為：COM1，波特率為9600．7位數(shù)據(jù)位，1位停止位，偶校驗，數(shù)據(jù)采集方式為同步采集。在父設備下面創(chuàng)建一個西門子PLC串口子設備，設置子設備PLC的屬性，主要進行通道連接操作，將相應通道與MCGS實時數(shù)據(jù)庫中的變量相連，對PLC的輸入輸出地址進行讀、寫，即可實現(xiàn)外部信號的輸人和控制PLC的輸出。上位機監(jiān)控界面設計圖，如圖5所示。

圖5 立體倉庫監(jiān)控畫面

6 總結

    自動化立體倉庫具有占地面地小、貯存大、周轉快的優(yōu)點，可以解決城市用地緊張，勞動強度高，工作效率低等問題。它的控制系統(tǒng)以西門子PLC作為控制核心，具有可靠性高，速度快，靈敏度高等優(yōu)點，通過編制控制程序，完成立體倉庫的各種自動化操作，利用MCGS組態(tài)軟件設計出自動化立體倉庫上位機監(jiān)控界面，MCGS組態(tài)軟件通過設備驅動程序從現(xiàn)場硬件設備獲取實時數(shù)據(jù)并處理，通過指示燈顯示貨物是否完成到位，并由操作人員按照要求將控制指令數(shù)據(jù)送給現(xiàn)場硬件設備，以控制立體倉庫碼垛機械手的各種動作，實現(xiàn)對貨物的自動化存取。另外自動化立體倉庫操作屬于高空作業(yè)，由于利用MCGS軟件在上位機開發(fā)出監(jiān)控界面可以遠程控制碼垛機械手完成對貨物搬運存取，保證了操作人員的安全。