1 引言
随着我国国民经济飞速的发展和企业现代化生产规模不断的扩大，现代物流系统从六十年代刚刚起步到现在蓬勃发展，其中立体仓库控制系统是不可缺少的重要部分。立体仓库控制系统是以PLC作为控制核心，集自动控制技术、计算机技术、通讯技术和机电一体化技术于一体的高科技控制设备。本文探讨了如何利用德国西门子PLCS7—200实现立体仓库控制，并分别从硬件和软件两个方面进行了分析和研究。
此自动控制系统已在营口红塔集团得到了很好的应用。
2 系统概况
自动化立体仓库又称自动存取系统(AS／RS)，是一种用高层立体货架储存物资，坩自动控制堆垛机进行存取作业和，f=I计算机监控管理的仓库。目前，立体仓库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、圆形水平循环式等等。本系统采用巷道堆垛式立体仓库，此系统由PLC、堆垛机、计算机、货架、出入库输送机等设备构成。其巾PLC是控制核心，堆垛机是立体仓库的主要存取设备，它是由机架、行走机构、升降机构、载货台、伸叉、导轨构成。堆垛机执行PLC命令去高速度、高密度地自动存取货物，在上位机可进行实时监控。
3 系统硬件设计
根据立体仓库控制系统要求，我们采用了德国西门子PI CS7—200 CPU226型号，此类型PLC可以满足多种多样自动化控制的要求，它虽为小型机，但有些功能可与大中型PLC媲美。S7—200具有很强大的指令系统，具有功能齐全的编程软件和界面友好的工业控制组态软件，它有多种功能模块，便于组网，有良好的扩展性。低廉的价格，很高的性价比也是我们采用它的重要原因。尤其它的两路高速脉冲输出(Fro)功能在步进电机控制上非常的方便，它可以直接通过驱动模块来驱动步进电机实现不同的旋转要求，从而实现起步的加速或停止时的减速。
此系统为了保证堆垛机三维位置移动定位的jingque ，在同一位置误差不超过10毫米，我们采用两个步进电机控制堆机的升降和行走。伸叉控制使用直流电动机为执行元件，完成伸出收回动作。堆垛机系统硬件结构图如图1所示。PLC把多种输入信号如控制面板信号和传感器信号采样进来，通过PLC内部逻辑控制和运算处理，输出步进电机驱动所需的Fro脉冲等信号，从而控制堆垛机通过导轨按其指定距离运动，输出变量控制直流电动机正反转从而控制伸叉的伸出和收回动作。
此系统的输入信号分为两部分，一是控制面板上的控制按钮，包括急停按钮、自动手动转换开关、左右按钮、上下按钮、伸出和收回按钮。另一部分是各方位的限位开关，包括：上下限位、左右限位、伸出限位和收回限位。此系统的输出相对要复杂一些，s7—200CPU226支持两路的PTO脉冲输出，分别为QO．0和QO．1。PTO可以输出一串占空比50％的脉冲，我们可以控制脉冲的周期和个数，其中周期可以根据需要选用微秒或毫秒，脉冲个数是一个32位的无符号数。此系统用QO．0来控制上下电机的运动，QO．1来控制左右电机的运动。步进电机还有正反转控制功能，用QO．2来控制上下电机的运动方向，用QO．3来控制左右电机的运行方向。用QO．4和QO．5来控制伸叉电机的正反转。
此系统PLC硬件I／O端口分配表如表1所示，硬件接线图如图2所示。
4 系统软件设计
4.1 通讯协议的制定
当选择自动的工作方式，上位机可以通过通讯来控制PLC并终控制步进电机，实现堆垛机的送货和取货过程。
PLC通过串口与上位机做通讯，当有操作的时候会将控制信息发给PLC，PLC收到后发回一个接收到的信息，并在执行完发回一个完成信息。
我们采用计算机编程软件Ⅵsu Basic 6．0作为 佬揿件，在PLC和VB编程的时f嚏设置，两边的波特率部为9600bps，每个字符的数据为8位，—个啪匕位。通信协议定义如下：
“#”+bytel+byte2+byte3+chr(13)
其中，byte1为控制字符(con)，设0为入库，设1为出库，设2回原点，设3为停止。byte2和byte3分别为货架左右和上下运动脉冲轮廓号。Chr(13)为回车符表示信息结束。
4．2 向导配置PTO 脉冲输出
西门子s7—200有两台PTO／PWM生成器，建立高速脉冲链或脉冲宽度调节波形。一台生成器指定给数字输出点QO．0，另一台生成器指定给数字输出点QO．1。一个指定的特殊内存(SM)位置为每台生成器存储以下数据：一个控制字节、一个脉冲计数值和一个循环时间和脉冲宽度值。
我们使用S7-200编程软件STEP7所带的脉冲输出向导来进行脉冲串输出和运动轮廓的配置。PTO的输出直接控制步进电机驱动器的PLS接口，我们只要jingque地控制输出脉冲的数量和周期，那么电机就能实现相应的运动距离了。因为步进电机驱动器提供了细分功能，不同的细分方式下电机的相同转数则需要不同的脉冲个数。根据公式：(脉冲个数=运行距离／齿轮周长步进电机每转步数 细分数)计算出运动一格的脉冲数添入向导所提供的轮廓中，在程序中根据各个情况调用不同的运动轮廓来实现运动距离。
立体仓库的入库程序流程图如图3所示，具体梯形图和VB程序省略。
5 结束语
PLC应用于立体仓库控制系统，与传统的继电接触器控制系统相比较，具有通用性强，可靠性高，操作方便，维护简单等优点。此控制系统经过两年多的实际运行，自动化程度高，空间利用率高，减轻了劳动强度，提高了生产效率，已取得了很好的经济效益，具有很好的应用前景。