立體倉庫串行通信控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、<p>　　立體倉庫串行通信控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　摘要:堆垛機控制系統(tǒng)是自動化立體倉庫的核心部分 ,主要完成貨物的出入庫以及貨物位置的自動分配，系統(tǒng)中采用西門子PLC作為下位機控制其他設(shè)備,為實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，上位監(jiān)控計算機以組態(tài)王6.5設(shè)計監(jiān)控及操作界面，以ACCESS設(shè)計數(shù)據(jù)庫進行實時數(shù)據(jù)采集，并通過PPI協(xié)議實現(xiàn)與下位機PLC的串行通信。在上位機進行監(jiān)控程序及畫面的設(shè)計，并完成畫面的運行

2、。由于組態(tài)軟件對控制系統(tǒng)的集中管理，并且形成了很好的人機界面，大大提高了工作效率。 </p><p>　　關(guān)鍵詞: 堆垛機,PPI協(xié)議,串行通訊 </p><p>　　中圖分類號：E965 文獻標(biāo)識碼：A </p><p><b>　　0 引言 </b></p><p>　　隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的生產(chǎn)設(shè)備配

3、備了與計算機進行數(shù)據(jù)交換的接口，利用計算機強大的處理能力對檢測到的數(shù)據(jù)進行處理。串行通信因為其誕生時間早，使用簡單方便，成本低廉，可以適應(yīng)大規(guī)模長距離傳輸?shù)榷喾N原因，在工業(yè)自動化領(lǐng)域一直得到廣泛的應(yīng)用，大量的設(shè)備采用串行通信方式進行連接[1-4]。在此基礎(chǔ)上，也發(fā)展出了多種規(guī)格不同的串行通信標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　自動化立體倉庫主要由高層貨架、巷道堆垛機、出入庫系統(tǒng)等硬件設(shè)備以及計算機管理與控制系統(tǒng)等軟件設(shè)

4、備組成。自動化立體倉庫中最重要設(shè)備是巷道堆垛機,巷道堆垛機是實現(xiàn)整個倉庫系統(tǒng)“自動”功能的關(guān)鍵設(shè)備。巷道堆垛機自動控制系統(tǒng)由通訊接口、傳感檢測系統(tǒng)、速度、位置控制系統(tǒng)、控制軟件等組成。速度、位置檢測控制系統(tǒng)是堆垛機自動控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，其中的傳感檢測系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)編碼器或激光測距儀等。而速度、位置控制采用變頻器調(diào)速控制。各機構(gòu)采用了閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對堆垛機的高速、高精度定位控制。 </p><p>　　本文中

5、SIEMENS S7-200系列PLC（CPU226）的 RS-485串行接口與上位機的RS-232串行接口之間采用西門子公司的PC/PPI電纜連接，組成小型的集散控制系統(tǒng)。SIEMENS S7-200PLC的編程通訊接口，內(nèi)部固化的通訊協(xié)議為PPI協(xié)議，如果上位機遵循PPI協(xié)議來讀寫PLC，就可以省略編寫PLC的通訊代碼[5-7]。 </p><p>　　本文的主要工作就是使用PPI協(xié)議完成上位機與下位機的通訊

6、。在此基礎(chǔ)上編寫相應(yīng)的監(jiān)控程序，對立體倉庫的貨物存取進行現(xiàn)場的實時監(jiān)控；編寫動態(tài)監(jiān)控畫面。 </p><p><b>　　1 總體方案 </b></p><p>　　1.1 總體功能的介紹 </p><p>　　堆垛機控制系統(tǒng)有手動及自動兩種工作模式。手動模式一般用于檢修和一些特殊場合，在控制柜中完成，自動模式則是無須人工的作業(yè)。上位機的COM

7、1口通過PPI電纜直接與PLC相連。下位機PLC檢測堆垛機的當(dāng)前位置，將檢測到的當(dāng)前排、當(dāng)前層、當(dāng)前列的參數(shù)發(fā)送給上位機。上位機決定是取貨還是存貨后，向下位機發(fā)出取貨目的位置或存貨目的位置對應(yīng)的目的排、目的層、目的列。PLC控制1#變頻器和2#變頻器，使行走電機、升降電機和伸叉電機動作，堆垛機按照路程最優(yōu)化的原則到達(dá)目的位置，完成貨物的存取。 </p><p>　　1.2 PPI的介紹與設(shè)置 </p>

8、<p><b>　　網(wǎng)絡(luò)的連接 </b></p><p>　　PPI網(wǎng)絡(luò)通信的連接非常簡單，只要用一根PPI電纜將PLC設(shè)備的RS-485端口與上位機的RS-232端口直接連接即可。 </p><p>　?。?）站地址及存儲區(qū)的安排 </p><p>　　按照網(wǎng)絡(luò)讀及網(wǎng)絡(luò)寫指令的要求，根據(jù)主站及從站的不同需要在各站中指定足夠數(shù)量的

9、存儲單元，并明確它們的用途，如發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)、接收數(shù)據(jù)區(qū)或其他數(shù)據(jù)區(qū)[8]。 </p><p>　　為網(wǎng)絡(luò)中所有通信設(shè)備指定唯一的站地址，S7-200支持的網(wǎng)絡(luò)地址從0～126。對于有兩個通訊口的S7-200，每一個通訊口都要安排一個站地址。 </p><p>　　2 監(jiān)控程序與運行 </p><p>　　堆垛機控制系統(tǒng)通過上位機監(jiān)控程序?qū)ο挛坏默F(xiàn)場設(shè)備進行動態(tài)實時監(jiān)控

10、,上位機,下位機發(fā)出指令，使下位機來控制堆垛機系統(tǒng)執(zhí)行入貨、出貨或在高層貨架上自動進行貨物調(diào)配。上位機監(jiān)控系統(tǒng)主要由組態(tài)王和ACCESS數(shù)據(jù)庫兩大部分組成。組態(tài)王數(shù)據(jù)庫技術(shù)的關(guān)鍵是:首先利用ACCESS構(gòu)建一動態(tài)數(shù)據(jù)庫,然后在系統(tǒng)ODBC數(shù)據(jù)源中連接該數(shù)據(jù)庫。創(chuàng)建記錄體,記錄體用來連接數(shù)據(jù)庫表格的列和組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典中的變量。通過組態(tài)王SQL訪問管理器建立與該數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系,在組態(tài)王中的適當(dāng)位置調(diào)用SQL函數(shù)實現(xiàn)各種操作。這些函數(shù)用來創(chuàng)建表

11、格,插入、刪除記錄,編輯已有的表格,清空、刪除表格,查詢記錄等操作。 </p><p>　　2.1 ACCESS數(shù)據(jù)庫表格的設(shè)計 </p><p>　　在“開始”菜單中打開Microsoft Access，點擊新建數(shù)據(jù)庫后，選擇“空數(shù)據(jù)庫”。點擊確定，保存數(shù)據(jù)庫名為cc.mdb，進入數(shù)據(jù)庫。在“cc.mdb數(shù)據(jù)庫中”雙擊“使用設(shè)計器創(chuàng)建表”進入表格設(shè)計。給表格設(shè)計出2個字段，表名稱設(shè)定為“

12、作業(yè)表1”。 </p><p>　　2.2 監(jiān)控程序的設(shè)計 </p><p>　　“主畫面”中其他各按扭在彈起時的命令語言如下： </p><p>　　Ctrl0001.FetchData(); </p><p>　　Ctrl0001.RefreshData(); </p><p>　　Ctrl0001.FetchEn

13、d(); </p><p>　　SQLSelect( DeviceID, "取貨", "z1", "", "" ); </p><p>　　第一條記錄：SQLFirst( DeviceID ); </p><p>　　最后一條記錄：SQLLast( DeviceID ); </p&

14、gt;<p>　　上一條記錄：SQLPrev( DeviceID ); </p><p>　　下一條記錄：SQLNext( DeviceID ); </p><p>　　運行：\\本站點\目的取排=\\本站點\取排; </p><p>　　\\本站點\目的取層=\\本站點\取層; </p><p>　　\\本站點\目的取列=0;

15、 </p><p>　　\\本站點\目的放排=11; </p><p>　　\\本站點\目的放層=1; </p><p>　　\\本站點\目的放列=1; </p><p>　　\\本站點\啟動小車=0; </p><p>　　\\本站點\啟動小車=1; </p><p>　　通過以上上位機監(jiān)控程

16、序的設(shè)計，堆垛機可以自動地將貨物按照需求從取貨位置調(diào)度到放貨位置，也可實現(xiàn)從貨架上取貨放到出貨臺或從入貨臺接收貨物放到貨架上。 </p><p><b>　　3 畫面運行 </b></p><p>　　點擊主畫面上的取貨記錄，存貨記錄按鈕可將本次的貨物調(diào)配信息記錄在對應(yīng)的取、放貨表格中。假設(shè)目的取貨排為5，目的取貨層為2，則當(dāng)堆垛機運行到目的取貨位置的監(jiān)控畫面。堆垛機

17、在貨架對應(yīng)位置(5，2)上取得貨物后，自動將貨物送至出貨臺位置，出貨臺位置為(11，1)。 </p><p>　　對于“入貨”的調(diào)試過程與“出貨”基本類似，這里就不再贅述。通過調(diào)試驗證堆垛機控制系統(tǒng)可以完全正常工作。 </p><p><b>　　4 小結(jié) </b></p><p>　　堆垛機控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)貨物的自動出入庫及自動分配貨物位置，

18、通過上位機對現(xiàn)場設(shè)備進行遠(yuǎn)程監(jiān)控，采集現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)并做記錄，提高了系統(tǒng)的可操作性、實用性和工業(yè)自動化程度。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 趙炯，熊肖磊. 自動化控制系統(tǒng)中通信協(xié)議設(shè)計研究[J].計算機工程，2002，28（8） </p><p>　　[2] 廖常初.PLC應(yīng)用技術(shù)問答[M].機械

19、工業(yè)出版社，2006 </p><p>　　[3] 范逸之，廖錦棋.自動化系統(tǒng)監(jiān)控[M].清華大學(xué)出版社，2006 </p><p>　　[4] 彭魏臻，麻紅昭等.PPI協(xié)議分析[J].化工自動化及儀表，2006，33（4） </p><p>　　[5] 謝瑞和.串行技術(shù)大全[M].北京:清華大學(xué)出版社，2003 </p><p>　　[6]

20、 Jan Axelson.串行端口大全[M].北京，中國電力出版社，2001 </p><p>　　[7] 王霄，段智敏. 自動化立體倉庫設(shè)計[J].沈陽工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2004，23（2） </p><p>　　[8] 趙衍棟，王桂枝.PLC與工控機串口通訊應(yīng)用研究[J].北京廣播學(xué)院學(xué)報，2005（6）：19- 21 </p><p>　　作者簡介：朱帥（1985