1 引言

    自動化立體倉庫具有占地面積小，周轉快的優點，是集信息、貯存、管理于—體的高技術密集型機電—體化產品。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組成，他可以實現列貨物自動化搬運、存取，對貨物存儲現代化、信息化管理等目的。MCGS(Monilorand Control GenemtedSystem)監視與控制通用系統是用于快速構造和生成上位機監控系統的組態軟件系統，主要完成現場數據的采集與監測、前端數據的處理與控制。開發出用于自動化立體倉庫的控制系統，它是以西門子PLC作為控制系統的核心，利用MCGS組態軟件設計出自動化立體倉庫上位機監控界面，MCGS組態軟件通過設備驅動程序從現場硬件設備獲取實時數據并處理，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據送給現場硬件設備，以控制立體倉庫碼垛機械手的各種動作，實現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、斷狀態作為輸入信號送入PLC，經內部程序運算，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組態監控及數據管理程序

    采用MCGS全中文工控組態軟件實現的監控與數據管理程序完成的任務包括：實時監視整個立體倉庫中各部分的運行情況、動態顯示各個運輸設備狀態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的通信連接為實現實時監控需在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，選擇通信參數端口號為：COM1，波特率為9600．7位數據位，1位停止位，偶校驗，數據采集方式為同步采集。在父設備下面創建一個西門子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實時數據庫中的變量相連，對PLC的輸入輸出地址進行讀、寫，即可實現外部信號的輸人和控制PLC的輸出。上位機監控界面設計圖，如圖5所示。

圖5 立體倉庫監控畫面

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組態軟件設計出自動化立體倉庫上位機監控界面，MCGS組態軟件通過設備驅動程序從現場硬件設備獲取實時數據并處理，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據送給現場硬件設備，以控制立體倉庫碼垛機械手的各種動作，實現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，由于利用MCGS軟件在上位機開發出監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。