摘要：以自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的硬件組成為出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)其控制系統(tǒng)從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行了深入研究。通過(guò)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將系統(tǒng)的監(jiān)控機(jī)、上位機(jī)以及下位機(jī)連接成一個(gè)有機(jī)整體，同時(shí)應(yīng)用工控組態(tài)軟件組態(tài)王Kingview對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，達(dá)到了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理的目的?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)自動(dòng)化程度較高，操作方便，工作可靠，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和推廣意義。
關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器；自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)；PROFIBUS；組態(tài)軟件；實(shí)時(shí)監(jiān)控

0 引言
    自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)(AS／RS—Automated Storage and Retrieval System)是在不直接進(jìn)行人工處理的情況下自動(dòng)地存儲(chǔ)或取出物料的多層倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。它是現(xiàn)代物流技術(shù)的核心，是集機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)、傳感器和自動(dòng)控制等多種技術(shù)為一體，以搬運(yùn)機(jī)械化、控制自動(dòng)化、管理微機(jī)化、信息網(wǎng)絡(luò)化為特征的現(xiàn)代化物流系統(tǒng)中產(chǎn)品生產(chǎn)與儲(chǔ)存的樞紐。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)功能從單純保管型向綜合流通型的轉(zhuǎn)變。
    本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)選用了代表當(dāng)今自動(dòng)化發(fā)展方向的西門(mén)子S7-300和S7-200PLC作為控制中樞，通信沿用目前工業(yè)界居主流的PROFIBUS總線(xiàn)系統(tǒng)，監(jiān)控軟件選用目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較廣、功能強(qiáng)大的組態(tài)王監(jiān)控軟件，系統(tǒng)全部采用了工業(yè)用元器件、總線(xiàn)和監(jiān)控軟件，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和推廣意義。

1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由控制臺(tái)、立體貨架、四自由度碼垛機(jī)、控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、托盤(pán)、工件等設(shè)備組成。

    控制臺(tái)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)控制其各部件并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作的平臺(tái)。
    立體貨架是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主體，一般在設(shè)計(jì)時(shí)首先要保證貨架的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性，其次要考慮減輕貨架重量，降低鋼材消耗。立體貨架的采用大大節(jié)省了儲(chǔ)物空間。
    四自由度碼垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)中最重要的運(yùn)輸設(shè)備，可完成前后、左右、上下、90°旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作指令，其作用是在立體貨架的巷道中穿梭運(yùn)行，將巷道口的貨物存入相應(yīng)庫(kù)格，或者將庫(kù)格上的貨物取出送到巷道口。
    控制系統(tǒng)由上位機(jī)S7-300和下位機(jī)S7-200通過(guò)PROFIBUS總線(xiàn)連接而成。PROFIBUS作為符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)，是一種國(guó)際性的開(kāi)放式的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。
    計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)組態(tài)王監(jiān)控軟件，把現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)傳感器采集經(jīng)下位機(jī)PLC處理后送入上位機(jī)，再由PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)傳輸給監(jiān)控機(jī)組成一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
2．1 硬件設(shè)計(jì)
    自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)硬件組成如圖2所示，主要由安裝組態(tài)王監(jiān)控軟件的監(jiān)控機(jī)、上位機(jī)S7-300、下位機(jī)S7-200、PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)等組成，依靠工控軟件組態(tài)王Kingview實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通訊。

    自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)主要完成采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)；監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)；處理系統(tǒng)異常情況；負(fù)責(zé)碼垛機(jī)調(diào)度；倉(cāng)庫(kù)作業(yè)管理；確定庫(kù)格；人機(jī)交互等任務(wù)。
2．2 軟件設(shè)計(jì)
2．2．1 監(jiān)控機(jī)與上位機(jī)S7-300的通信
    監(jiān)控機(jī)與上位機(jī)S7-300之間通信步驟如下：
    (1)對(duì)S7-300硬件進(jìn)行組態(tài)，即對(duì)S7-300的機(jī)架底板、電源、CPU、信號(hào)模件等按其實(shí)際配置和物理地址進(jìn)行組態(tài)。其中在CPU的組態(tài)中要設(shè)置MPI地址，最后將組態(tài)程序表下載PLC以確認(rèn)。如圖3所示。

    (2)S7-300軟件編程。在STEP7中，可用梯形圖、語(yǔ)句表或流程圖進(jìn)行編程，若選擇“線(xiàn)性程序設(shè)計(jì)”方法，則把所有程序放在組織塊OB1中即可，OB1是PLC操作系統(tǒng)與用戶(hù)程序間的接口，PLC周期性調(diào)用此模塊。若選擇“結(jié)構(gòu)式程序設(shè)計(jì)”方法，則通過(guò)組織塊OB1調(diào)用其它模塊如功能塊FB、數(shù)據(jù)塊DB等。
2．2．2 下位機(jī)S7-200編程
    下位機(jī)S7-200進(jìn)行自動(dòng)控制的程序包括：系統(tǒng)初始化程序、設(shè)備就緒程序、手動(dòng)控制程序、意外處理程序、取出控制程序、送入控制程序、倉(cāng)庫(kù)位置判定子程序、中轉(zhuǎn)位置定位子程序、進(jìn)入退出子程序等。圖4為主控制程序流程圖。

2．2．3 組態(tài)監(jiān)控應(yīng)用
    系統(tǒng)采用Kingview6．52組態(tài)王軟件，通過(guò)建立工程、設(shè)計(jì)圖形監(jiān)控畫(huà)面、構(gòu)造變量數(shù)據(jù)庫(kù)、建立動(dòng)畫(huà)連接、運(yùn)行調(diào)試等步驟，在組態(tài)軟件上完成了自動(dòng)化立體令庫(kù)系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。圖5為在組態(tài)王軟件上設(shè)計(jì)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)圖形監(jiān)控畫(huà)面。

圖5自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)圖形監(jiān)控畫(huà)面

    采用Kingview實(shí)現(xiàn)的監(jiān)控與數(shù)據(jù)管理程序主要具有如下功能：實(shí)時(shí)監(jiān)視整個(gè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中各部分的運(yùn)行情況；動(dòng)態(tài)顯示各設(shè)備狀態(tài)以及貨物的運(yùn)行位置；監(jiān)控系統(tǒng)出錯(cuò)報(bào)警情況；能夠直接獨(dú)立地控制立體倉(cāng)庫(kù)中所有設(shè)備的啟動(dòng)、運(yùn)行和停止。
    利用Kingview實(shí)現(xiàn)PLC與監(jiān)控機(jī)的通信，達(dá)到了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理的目的，不僅縮短了設(shè)計(jì)周期，而且系統(tǒng)承接性較好，尤其對(duì)于大規(guī)模復(fù)雜控制系統(tǒng)此優(yōu)點(diǎn)尤為突出。

3 結(jié)束語(yǔ)
    本文所設(shè)計(jì)的立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)，通過(guò)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將監(jiān)控機(jī)、上位機(jī)S7-300以及下位機(jī)S7-200連接成一個(gè)有機(jī)整體，同時(shí)應(yīng)用工控組態(tài)軟件組態(tài)王Kingview對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，達(dá)到了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理的目的。
    另外，此系統(tǒng)預(yù)留諸多擴(kuò)展接口，便于外接其它模塊或工業(yè)設(shè)備，具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性和開(kāi)放性?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試結(jié)果表明，此系統(tǒng)自動(dòng)化程度較高，操作方便，工作可靠，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和推廣意義。