PLC全称可编程逻辑控制器, 其是一种中微端的控制元件, 可将其视为一般的微机[1]。通常由中央处理器、存储器、输入器、编程设备和电源组成, 具有较强的功能性和普适性, 因此在现代工业生产中被广泛应用。

PLC能够在工业生产领域中广泛应用必然有其独特的优越性, 从整体上来说, PLC的特点和优势主要集中在五个方面。首先, PLC具有极强的抗干扰能力, 硬件上为规模化集成电路, 软件上为可输入式逻辑语言, 逻辑语言的应用具有极强的抗干扰性, 这也是PLC可以广泛适用于各种恶劣工作环境的原因之一。其次, PLC对设备的技术要求较低, 但是自身功能较完善, 可通过算法搭载各种各样的功能, 并且自身具有一定的运算能力和数据分析能力, 具备较强的数字化控制特征。此外, PLC操作较为简单, 只需要事先写入逻辑语言即可通过输出系统执行, 并且可直接载入C语言、VB逻辑语言等, 整体设计难度较低。

需要明确自动化立体仓库的功能和实现路径, 才能确定工作单元的构成。自动化立体仓库是相较于传统概念而言的智能化仓库管理模式, 指的是在无人工直接操作的情况下能够自动实现物料或产品的存储、保存、出入库操作, 是当代工业生产领域常用的仓储管理方法。主要依赖于硬件支持和相应算法的设计。主要组成部分有PLC控制器、传感器、电机、堆垛机、人机互动界面等, 其中堆垛机是自动化立体仓库控制和管理的核心。

步进电机的选择和巷道式堆垛机有关, 巷道式堆垛机的动作主要分为水平运动和垂直运动, 而步进电机就是实现水平 (X轴) 运动和垂直 (Y轴) 运动的主要动力单元, 这是由于步进电机进行矢量移动的特点决定的[2]。需要保证步进电机的精确性和可靠性, 并将速度调节至合理范围, 最大限度地降低步进电机失误发生率, 这就需要做好脉冲信号的管控。

步进电机驱动器是为步进电机服务的, 在设计时要将驱动器和步进电机连接起来, 驱动器将控制中心的脉冲信号转化并执行, 进而调节步进电机角速度与转速, 从而实现步进电机运动方向和速率上的控制, 当然也可以利用驱动器对步进电机进行精确定位[3]。

在自动化立体仓库中直流电机是负责拖动Z轴货叉的主要动力, 需要和步进电机进行配合才能实现三维的立体移动。为保证功能的有效实现, 直流电机应当具备稳定可调速的功能, 同时速度转换灵敏、活动广度高都是保证功能实现的重要性能。

传感器是用于收集系统内工作参数进行实时动态监控的基础, 仓库中每一个位置都应配置一个观点传感器, 确保全仓库内都处于传感器的覆盖范围。传感器将信号传送给PLC, PLC再对工作单元进行指令反馈, 从而实现精确调动货叉。

PLC控制器在自动化立体仓库中处于核心地位, 是整个仓库管理控制的核心, 需要通过编程将算法载入PLC, 由PLC实现自动化控制。

程序设定流程是系统工作流程, 也是算法的实现流程。根据自动化立体仓库需求, 大体上可将程序设定为一个主程序和三个子程序, 主程序负责全局控制, 三个子程序分别负责X、Y、Z三周电机的运动。

主程序搭载在PLC和终端控制设备上。终端控制设备下达指令, 分派到下属PLC, 然后PLC将其转化为脉冲信号传达给电机, 电机执行该动作, 完成货物的运输和升降工作, 实现配料或产品的入库。产品出库时, 主程序以将产品或配料编号发送给子程序, 然后通过传感器定位产品或配料所在位置, 然后子程序启动, 将产品或配料提出, 完成出库操作。具体设计时可根据实际需要, 设定自动和手动两种模式, 通过人机互动界面在自动和手动之间进行切换。

随着科学技术的发展, 工业自动化立体仓库建设自动化不断进步, 基于PLC的工业自动化立体仓库控制系统设计方法有效的提高了仓库工作效率, 对工业自动化立体仓库长远发展有重要意义。