1、立体仓库串行通信控制系统的设计摘要:堆垛机控制系统是自动化立体仓库的核心部分 ,主要完成货物的出入库以及货物位置的自动分配，系统中采用西门子 PLC 作为下位机控制其他设备,为实现远程监控，上位监控计算机以组态王 6.5 设计监控及操作界面，以 ACCESS 设计数据库进行实时数据采集，并通过 PPI 协议实现与下位机 PLC 的串行通信。在上位机进行监控程序及画面的设计，并完成画面的运行。由于组态软件对控制系统的集中管理，并且形成了很好的人机界面，大大提高了工作效率。 关键词: 堆垛机,PPI 协议,串行通讯 中图分类号：E965 文献标识码：A 0 引言 随着自动化技术的不断发展，越来越多
2、的生产设备配备了与计算机进行数据交换的接口，利用计算机强大的处理能力对检测到的数据进行处理。串行通信因为其诞生时间早，使用简单方便，成本低廉，可以适应大规模长距离传输等多种原因，在工业自动化领域一直得到广泛的应用，大量的设备采用串行通信方式进行连接1-4。在此基础上，也发展出了多种规格不同的串行通信标准。 自动化立体仓库主要由高层货架、巷道堆垛机、出入库系统等硬件设备以及计算机管理与控制系统等软件设备组成。自动化立体仓库中最重要设备是巷道堆垛机,巷道堆垛机是实现整个仓库系统“自动”功能的关键设备。巷道堆垛机自动控制系统由通讯接口、传感检测系统、速度、位置控制系统、控制软件等组成。速度、位置检测
3、控制系统是堆垛机自动控制系统中的关键部分，其中的传感检测系统采用旋转编码器或激光测距仪等。而速度、位置控制采用变频器调速控制。各机构采用了闭环控制系统，实现对堆垛机的高速、高精度定位控制。 本文中 SIEMENS S7-200 系列 PLC（CPU226）的 RS-485 串行接口与上位机的 RS-232 串行接口之间采用西门子公司的 PC/PPI 电缆连接，组成小型的集散控制系统。SIEMENS S7-200PLC 的编程通讯接口，内部固化的通讯协议为 PPI 协议，如果上位机遵循 PPI 协议来读写 PLC，就可以省略编写 PLC 的通讯代码5-7。 本文的主要工作就是使用 PPI 协议完
4、成上位机与下位机的通讯。在此基础上编写相应的监控程序，对立体仓库的货物存取进行现场的实时监控；编写动态监控画面。 1 总体方案 1.1 总体功能的介绍 堆垛机控制系统有手动及自动两种工作模式。手动模式一般用于检修和一些特殊场合，在控制柜中完成，自动模式则是无须人工的作业。上位机的 COM1 口通过 PPI 电缆直接与 PLC 相连。下位机 PLC 检测堆垛机的当前位置，将检测到的当前排、当前层、当前列的参数发送给上位机。上位机决定是取货还是存货后，向下位机发出取货目的位置或存货目的位置对应的目的排、目的层、目的列。PLC 控制 1#变频器和 2#变频器，使行走电机、升降电机和伸叉电机动作，堆垛
5、机按照路程最优化的原则到达目的位置，完成货物的存取。 1.2 PPI 的介绍与设置 网络的连接 PPI 网络通信的连接非常简单，只要用一根 PPI 电缆将 PLC 设备的RS-485 端口与上位机的 RS-232 端口直接连接即可。 （2）站地址及存储区的安排 按照网络读及网络写指令的要求，根据主站及从站的不同需要在各站中指定足够数量的存储单元，并明确它们的用途，如发送数据区、接收数据区或其他数据区8。 为网络中所有通信设备指定唯一的站地址，S7-200 支持的网络地址从 0126。对于有两个通讯口的 S7-200，每一个通讯口都要安排一个站地址。 2 监控程序与运行 堆垛机控制系统通过上位机
6、监控程序对下位的现场设备进行动态实时监控,上位机,下位机发出指令，使下位机来控制堆垛机系统执行入货、出货或在高层货架上自动进行货物调配。上位机监控系统主要由组态王和 ACCESS 数据库两大部分组成。组态王数据库技术的关键是:首先利用ACCESS 构建一动态数据库,然后在系统 ODBC 数据源中连接该数据库。创建记录体,记录体用来连接数据库表格的列和组态王数据词典中的变量。通过组态王 SQL 访问管理器建立与该数据库的联系,在组态王中的适当位置调用 SQL 函数实现各种操作。这些函数用来创建表格,插入、删除记录,编辑已有的表格,清空、删除表格,查询记录等操作。 2.1 ACCESS 数据库表格
7、的设计 在“开始”菜单中打开 Microsoft Access，点击新建数据库后，选择“空数据库” 。点击确定，保存数据库名为 cc.mdb，进入数据库。在“cc.mdb 数据库中”双击“使用设计器创建表”进入表格设计。给表格设计出 2 个字段，表名称设定为“作业表 1”。 2.2 监控程序的设计 “主画面”中其他各按扭在弹起时的命令语言如下： Ctrl0001.FetchData(); Ctrl0001.RefreshData(); Ctrl0001.FetchEnd(); SQLSelect( DeviceID, “取货“, “z1“, “, “ ); 第一条记录：SQLFirst( De
8、viceID ); 最后一条记录：SQLLast( DeviceID ); 上一条记录：SQLPrev( DeviceID ); 下一条记录：SQLNext( DeviceID ); 运行：本站点目的取排=本站点取排; 本站点目的取层=本站点取层; 本站点目的取列=0; 本站点目的放排=11; 本站点目的放层=1; 本站点目的放列=1; 本站点启动小车=0; 本站点启动小车=1; 通过以上上位机监控程序的设计，堆垛机可以自动地将货物按照需求从取货位置调度到放货位置，也可实现从货架上取货放到出货台或从入货台接收货物放到货架上。 3 画面运行 点击主画面上的取货记录，存货记录按钮可将本次的货物调配
9、信息记录在对应的取、放货表格中。假设目的取货排为 5，目的取货层为 2，则当堆垛机运行到目的取货位置的监控画面。堆垛机在货架对应位置(5，2)上取得货物后，自动将货物送至出货台位置，出货台位置为(11，1)。 对于“入货”的调试过程与“出货”基本类似，这里就不再赘述。通过调试验证堆垛机控制系统可以完全正常工作。 4 小结 堆垛机控制系统主要实现货物的自动出入库及自动分配货物位置，通过上位机对现场设备进行远程监控，采集现场实时数据并做记录，提高了系统的可操作性、实用性和工业自动化程度。 参考文献： 1 赵炯，熊肖磊. 自动化控制系统中通信协议设计研究J.计算机工程，2002，28（8） 2 廖常
10、初.PLC 应用技术问答M.机械工业出版社，2006 3 范逸之，廖锦棋.自动化系统监控M.清华大学出版社，2006 4 彭魏臻，麻红昭等.PPI 协议分析J.化工自动化及仪表，2006，33（4） 5 谢瑞和.串行技术大全M.北京:清华大学出版社，2003 6 Jan Axelson.串行端口大全M.北京，中国电力出版社，2001 7 王霄，段智敏. 自动化立体仓库设计J.沈阳工业学院学报，2004，23（2） 8 赵衍栋，王桂枝.PLC 与工控机串口通讯应用研究J.北京广播学院学报，2005（6）：19- 21 作者简介：朱帅（1985.11-） ，男，中国矿业大学研究生毕业，教师，研究方向为智能电气与安全。
