平乐民
肯拓（天津）工业自动化技术有限公司 天津 300222
摘要：随着经济社会的发展，物流业作为复合型服务产业，已经成为国民经济的重要组成部分。智能仓储作为物流过程的一个环节，保证了货物仓库管理的高效性和准确性，确保及时掌握库存的真实状态。为此，设计一种智能仓储控制平台，作为学习和研究智能仓储控制的模型，给需要的企业或院校借助这个模型去研究探讨。
关键词：智能仓储 PLC 工业以太网通讯 触摸屏
智能仓储是指在没有人工直接干预的情况下，能自动的通过巷道式起重机对货物进行存取的系统。一般情况下以多层货架构成，通常是将物料存放在标准的料箱或托盘上，通过上位机实现对物料的自动存取控制和管理。结合国内现有智能仓储的现状和发展，研究设计一种智能仓储控制平台，作为学习和研究智能仓储控制的微缩模型，该平台涉及的智能控制技术，对于企业和院校的培训、研究具有很高的实用性。
1 平台的组成
平台由PLC控制区、人机交互界面、立体仓库主体、传动机械单元、警示灯、铝型材桌面、铝型材移动架等组成，是一套模拟工业自动仓储过程的微缩模型，可以实现物料自动出入库控制。
（1）PLC控制区
采用西门子CPU1214C DC/DC/DC紧凑型PLC，系统电源设置在控制区，使用1P空气开关（带漏电保护）作为平台总电源开关，独立设置的电源模块参数为输入：120/230V AC，输出：24V DC，不锈钢网孔板作为PLC控制区载体放置在铝型材桌面下方，线槽，PLC控制器、电源、空气开关均集成在不锈钢网孔板上。
（2）触摸屏
触摸屏采用西门子KTP700 BASIC PN，满足对高品质可视化和便捷操作的需求，拥有 PROFINET及 USB 接口，为实现PROFINET工业以太网通讯提供了硬件基础。
（3）立体仓库主体
仓库本体分为两个区，分别为中转区、储货区。中转区主要由1个载货台组成，货物的出入库都通过中转区来完成；储货区由12个仓位组成，分成四行、三列；另外配有货物模型及金属托盘等部件。
（4）传动机械单元
由X轴直线导轨及同步带、Y轴滚珠丝杠、Z轴可伸缩叉盘、限位开关、库位扫描传感器、三轴连接机构等组成
（5）警示灯
采用三色塔式警示灯（红、黄、绿色LED，带蜂鸣器）。
（6）按钮盒
按钮盒上安装有绿色启动按钮、红色停止按钮、黑色转换开关及红色急停按钮。
（7）铝型材桌面及铝型材移动架
桌面型材采用高几何精度和表面光洁度强的铝合金型材，外观精美。铝型材移动架采用T形槽内凹高强度铝合金型材，底部配有4个带自锁万向轮，方便移动及固定。
2 平台的技术说明
平台可实现X、Y、Z轴的限位保护、互锁保护、确保了在误操作时不损坏系统硬件。
平台通过传感器信号采集，PLC编程，实现对步进电机及直流电机进行较复杂的位置控制及时序逻辑控制等功能。使用人机交互界面可完成货物模型的自动或手动存取。
平台涉及到步进电机的使用、直流电机的使用、PLC编程及调试、触摸屏控制技术、工业以太网技术、传感器的使用等。
该平台涉及到的工业以太网通讯技术，具体体现为PLC与触摸屏之间在正常运行中的实时数据交换。保证了数据的稳定可靠及高通讯速率。
平台网络设备IP地址分配说明：
S7-1200 CPU1214C的IP地址为192.168.0.1
触摸屏KTP700 BASIC PN的IP地址为192.168.0.2
步进电机驱动器参数设置：X轴（水平轴） 细分为16 ，电流2.4A；
Y轴（垂直轴） 细分为4 ，电流1.5A。
3 平台的调试与运行说明
系统的调试步骤
1、检查急停是否按下，合上开关， 注意观察系统是否异常，如有按下急停，排除故障。
2、通过TIA 软件，下载程序到 PLC、触摸屏中，将PLC与触摸屏通过以太网线连接，实现以太网通讯。
3、通过触摸屏进行运行方式的选择，包括手动控制和自动控制两种方式。
4、将按钮区模式开关切换到手动模式，手动控制方式下，通过触摸屏控制画面中的虚拟按钮控制智能仓库各轴的运行，可以设置手动或自动运行时X轴和Y轴的速度，可以设置主要库位坐标值，监控两轴当前坐标情况。
5、将按钮区模式开关切换到自动模式，平台进入自动运行状态，按下如图3自动运行界面中的启动按钮，智能仓库自动开始对所有库位状态扫描，记录当前所有库位货物有无的状态，并在控制画面中显示出来。扫描完成后回到载物台位置，等待命令。
6、执行入库任务
当载物台有货时，在触摸屏输入库位编号（前提是该入库位无货物，如若有货物，点击入库按钮时不执行，蜂鸣器响一声），再点击入库按钮，巷道机开始工作，入库流程见图4所示。
7、执行出库任务
当载物台无货时，在触摸屏输入库位编号（前提是该库位有货物，如若无货物，点击出库按钮时不执行，蜂鸣器响一声），再点击出库按钮，巷道机开始工作，出库流程见图4所示。
8、执行移库任务
当需要进行移库操作时，将需要导出的货物库位编号输入到出库位号，再将移动货物的目标库位号输入到入库位号（前提是该导出编号库位有货物且目标库位无货物，否则，点击移库按钮时不执行，蜂鸣器响一声），再点击移库按钮，巷道机开始工作，移库流程见图4所示。
9、无论何时，按下停止按钮或急停按钮，系统停止运行。
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4 结束语
智能仓储控制平台对于研究仓储物流自动化、智能化的学员来说，提供了模型基础，其涵盖的知识面广泛，包含了PLC控制技术、传感器检测技术、巷道起重机控制原理、仓库立体智能化、立体仓库数学建模等。该平台能很好的与院校及企业学员技术对接，通过该平台，学员可以进一步拓展深入研究仓库智能化控制，因此能够培养更多相关领域的人才，提升物流领域仓储智能化控制来给国民经济做出更大的贡献。
参考文献：
[1]姚建凤.现代物流基础[M]. 北京：中国商业出版社, 2017
[2]马向国，姜旭，胡贵彦. 自动化立体仓库规划设计、仿真与绩效评估[M].北京：中国财富出版社, 2017
[3]段礼才. 西门子S7-1200 PLC 编程及使用指南[M].北京：机械工业出版社， 2018
论文作者:平乐民
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/25
标签：按钮论文; 触摸屏论文; 货物论文; 平台论文; 智能论文; 巷道论文; 控制区论文; 《防护工程》2018年第13期论文;