基于PLC的自动化立体仓库堆垛机运行及监控系统的研究_陈欣.docx

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1、基于 PLC 的自动化立体仓库堆垛机运行及监控系 统研究 摘要 在现代的物流仓储系统中，自动化立体仓库应用日益广泛。而堆垛机性能 的优劣，对整个立体库的正常运行起着重要的作用。在自动化立体仓库中设计 出造价低廉、工作可靠的堆垛机替代原有仓库的控制和管理，能更加适应某些 中小企业要求投资少见效快的目标。本论文就实现这一目标的堆垛机控制系统 进行了设计。本文详细阐述了本控制系统的设计思想，以及整个系统的硬件实 现和软件设计。 论文依据立体仓库的有关设计参数，对堆垛机电气控制的硬件系统进行了 设计。由于其调速的要求很高，本文在现有的线性控制基础上，采用先进的模 糊控制算法，实现了堆垛机运行的高性能与

2、智能化。所开发的系统将模糊控制 与可编程控制器 (Programable Logic Controller， PLC)相结合，克服了传统的调 节器超调大的缺点，充分发挥了 PLC 控制灵活、编程方便、适应性强的优 点，提高了控制的精确度及堆垛机运行速度。对基于 SIEMENS SIMATIC S7- 200 PLC 模糊控制策略进行了工程实现研究，并给出了关键部分的程序。 监控系统操作界面采用组态软件编写，组态 软件可以方便地与下位执行机 构进行通信。通过组态软件 I/O 设备驱动可以实现自动化立体仓库的监控与控 制的一体化，提高执行效率，满足现代物流系统的需要。 实验结果表明，该系统能对堆垛

3、机运行系统实现精确控制，实用性强，具 有一定的推广价值。 关 键词堆垛机；可编程控制器；模糊控制；组态软件 Study on Running and Monitroing System of Automated Storaged Stacker Based on PLC Abstract In modern logistics warehousing systems, automated storage is increasingly widespread. Performance of the stacker plays an important role.New stacker which

4、 is low cost and reliable replace the original control and management of the automated storage.The new stacker can be better adapted to the requirements of low investment and some small or medium-sized quick goals. This paper elaborated on the design of the system of control, as well as the implemen

5、tation of the systems hardware and the design of the software. The designing idea, hardware achievement and software designing of measuing and controlling system were expounded in this paper. The system was simple.Hardware and software were powerful, and interface was friendly. Based on the paramete

6、r related to the automated storage,this paper presented the hardware system of stacker electrical control. Speed of the stacker was the basic problem in the design of automic control system.On the basis of fuzzy control method,the paper improved the performance of stacker precision and speed.Study o

7、f the implementation of the fuzzy control which was based on the PLC of ST- 200,giving the key part of the process. The monitoring system was programmed by the configuration software.The configuration software can communicate with the actuating equipments easily.Through the configuration for softwar

8、e s drives of the I/O devices,it was possible to realize the integration of the monitor and control. Keywords stacker, programable logic controller, fuzzy control, configuration software 第 1 章 绪 论 . 1 1.1 自动化立体仓库概述 . 1 1.2 堆垛机概述 . 3 1.2.1 堆垛机的发展 . 3 1.2.2 巷道式堆垛机的技术现状 . 3 1.3 本课题研究的意义和内容 . 4 1.3.1 本课

9、 题研究的目的及意义 . 4 1.3.2 本课题研究的内容 . 4 第 2 章立体仓库控制系统总体方案 . 6 2.1 立体仓库的概况 . 6 2.1.1 电控系统设计依据 . 7 2.1.2 立体仓库的电控系统结构图 . 8 2.2 系统结构形式的选择 . 9 2.2.1 PLC 模块的选择 . 9 2.2.2 通信方案的确立 . 10 2.2.3 安全检测传感器的选用 . 11 2.2.4 认址方式的选择 . 13 2.2.5 安全保护措施 . 14 2.3 堆垛机闭环控制系统 . 15 2.4 本章小结 . 16 第 3 章模糊控制技术在堆垛机上的应用 . 17 3.1 弓丨 W . 1

10、7 3.2 堆垛机运行速度曲线的研究 . 17 3.3 模糊控制理论基础 . 19 3.3.1 模糊控制基本思想 . 19 3.3.2 模糊逻辑系统基本理论 . 20 3.3.3 模糊系统的基本组成 . 20 3.4 模糊控制器结构设计 . 21 目 录 3.4.1 单输入输出结构 . 21 3.4.2 多输入多输出结构 . 22 3.5 模糊规则的选择 . 22 3.5.1 模糊语言变量的确定 . 22 3.5.2 确定隶属度函数 . 22 3.5.3 模糊控制规则的建立 . 23 3.5.4 解模糊 . 24 3.6 模糊控制系统仿真 . 25 3.7 本章小结 . 26 第 4 章控制系

11、统软件设计及实现 . 27 4.1 PLC 控制系统整体设计 . 27 4.2 控制程序的 PLC 实现 . 27 4.2.1 堆垛机运行控制 . 28 4.2.2 堆垛机模糊控制 . 35 4.2.3 下位机 Modbus 协议实现 . 37 4.3 本章小结 . 39 第 5 章基于组态软件的监控系统设计 . 40 5.1 采用软件介绍及其结构特点 . 40 5.1.1 组态软件概述 . 40 5.1.2 系统采用的组态软件 . 41 5 丄 3 组态软件的结构特点 . 41 5.2 监控系统的功能与编制步骤 . 42 5.2.1 监控系统实现的功能 . 42 5.2.2 监控系统编制步骤

12、 . 42 5.3 监控系统具体实现 . 44 5.3.1 变量的定义 . 44 5.3.2 通讯驱动程序设置 . 44 5.3.3 画面建立与动画连接 . 46 5.4 本章小结 . 53 会吉 . 54 参考文献 . 55 攻读硕士学位期间发表的学术论文 . 58 麵 . 59 第 1 章 绪 论 1.1 自动化立体仓库概述 在现代物流系统中，自动化立体仓库是一个重要的组成部分，它是一种新 型的仓储技术，自动化立体仓库又称为自动存储 /检索系统 (Automated Storage & Retrieval System, AS/RS)， 它是物料搬运和仓储科学中的一门综合科学技术 工程。它

13、以高层货架为主要标志，以成套先进搬运设备为基础，以先进的计算 机控制技术为主要手段，由此组成高效率、大容量的科学存储，以适应现代化 生产的需求 高层货架仓库的出现和发展是第二次世界大战以后生产技术发展的结果。 在生产发展的实际需要和科学技术发展的现实可能情况下，五十年代初开始出 现了自动化立体仓库，并在实践中显示出了其优越性，随即得到迅速的推广和 发展 21。1950 年美国首先产生了手动控制的桥式堆垛起重机，这种起重机的大 梁上悬挂一个门架 (立柱 )，利用门架的上下和旋转运动来搬运货物，与此同时 也提出了高层货架的新概念，被认为是自动化仓库的雏形。 1960 年左右在美国 开始出现了没有大

14、梁的由人工操作的巷道式堆垛机。随着立体仓库的发展，巷 道式堆垛机逐渐代替了桥式堆垛机。 1963年美国的一个食品厂在仓库工作中采 用电子计算机，成为世界上最早的全自动化仓库。此后，从 1963 年开始，在 欧洲各国，由于用地紧张，开始计划建造 2530 米的高层自动化仓库。从 1967 年开始，相继完成了一些计算机管理和计算机控制的全自动化仓库。 1970 年安装了由货架支承式改变为地面支承式的高度达 40 米的堆垛机。 70 年代提 出了采用 50 米高堆垛机的可能性。进入 90 年代后，堆垛机在使用范围和性能 上 有了很大的发展。 在日本，从 1967 年开始安装了高度为 2025 米的高

15、层堆垛机， 1969年出 现了联机全自动化仓库。此后，日本的自动化仓库技术和设备的台数都有了突 飞猛进的发展，在各个部门都安装了各种各样的堆垛机。日本的自动化仓库技 术和自动化仓库的拥有量位居世界前茅 a41。 自动化技术在仓储领域中的发展可分为以下五个阶段：人工仓储阶段、机 械化仓储阶段、自动化仓储阶段、集成化仓储阶段和智能自动化仓储阶段。在 上世纪 90 年代后期及 21 世纪的若干年内，智能自动化仓储是自动化技术的主 要发展方向。 第一阶段，物资的输送、存储、管理和控制主要靠人工实现，其实时性和 直观性是明显的优点。人工仓储技术在初期设备投资的经济指标也具有优越 性。 第二阶段，物料可以

16、通过各种各样的传送带，工业输送车、机械手、吊 车、堆垛机和升降机来移动和搬运，用货架托盘和可移动货架存储物料，通过 人工操作机械存取设备，用限位开关，螺旋机械制动和机械监视器等控制设备 的运行。机械化满足了人们对速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运的要 求。 第三阶段，自动化仓储技术阶段，自动化技术对仓储技术和发展起了重要 的促进作用。上世纪 50 年代末和 60 年代，相继研制和采用了自动导引小车 (AVG)、自动货架、自动存取机器人、自动识别和自动分拣系统等。 70 年代和 80 年代，旋转体式货架、移动式货架、巷道式堆垛机和其他搬运设备都加入了 自动控制的行列，但这时只是各个设备的局部

17、自动化并各自独立应用，被称 为”自动化孤岛”。随着计算机技术的发展，工作重点转向物资的控制和管 理，要求实时、协调和一体化，计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控 制器之间以及它们与主计 算机之间的通信可以及时地汇总信息，仓库计算机及 时地记录订货和到货时间，显示库存量，计划人员可以方便地做出供货决策， 他们知道正在生产什么、订什么货、什么时间发什么货、管理人员随时掌握货 源及需求。信息技术的应用己成为仓储技术的重要支柱。 第四阶段，集成自动化仓储技术阶段，在上个世纪 70 年代末和 80 年代， 自动化技术被越来越多地用到生产和分配领域，显然，“自动化孤岛”需要集 成化，于是便形成了 “集

18、成系统”的概念。在集成化系统中，整个系统的有机 协作，使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和。 集成化 仓库技术作为计算机集成制造系统 (Compute Integrated Manufacturing System, CIMS)中物资存储的中心受到人们的重视。虽然人们在上个世纪 80 年代已经 注意到系统集成化，但至今在我国已建成的集成化仓储系统还不多。在集成化 系统里包括了人、设备和控制系统，前述三个阶段是基础。 第五阶段是智能自动化仓储技术，人工智能技术发展了自动化技术向智能 自动化方向发展。现在，智能自动化仓储技术还处于初级发展阶段，在二十一 世纪仓储技术的智能化将具有

19、广阔的应用前景。 1980 年， 由北京机械工业自动化研究所等单位研制建成的我国第一座自动 化立体仓库在北京汽车制造厂投产。从此以后，立体仓库在我国得到了迅速的 发展。据不完全统计，目前我国已建成的立体仓库近三百座，其中全自动的立 体仓库有 30 多个。我国的自动化仓库技术已实现了与其他信息决策系统的集 成，正在做智能控制和模糊控制的研究工作 ai。 1.2 堆垛机概述 1.2.1 堆垛机的发展 初期的立体仓库使用的堆垛机以桥式起重机为基础。这种堆垛机是从起重 机的大梁上悬挂一个门架 (立柱 )，利用门架的上下和旋转来搬运货物。 1960 年 左右在美国出现了没有大梁的巷道式堆垛机。这种堆垛机

20、是在地面的导轨上行 走，利用货架上部的导轨防止倾倒，或者是在上部导轨上行走，利用地面导轨 防止倾倒。1967 年日本开始安装了高度 2025m 高层堆操机， 1969 年出现了 联机全自动化仓库。 1973 年建成了世界上第一座 40 C 的极低温用于贮藏生鲜 食品的自动化冷藏库，解决了低温条件下堆垛机的可靠性和技术方面的问题， 巷道式堆垛机随之逐渐的取代了桥式起重机 783。我国是上个世纪 70年代初 期，开始研究采用巷道式堆垛机的立体仓库。 1.2.2 巷道式堆垛机的技术现状 按现行机械行业标准，有轨巷道式堆垛机分类方式很多，如按支承方式、 用途、控制方式、结构、运行轨迹等分类。无论何种类

21、型的堆垛机一般都由水 平行走机构、起升机构、载货台及货叉机构、机架和电气设备等基本部分组 成。 体现堆垛机动态性能优劣的指标主要有：运行速度、提升速度、货叉速 度、平稳性、认址精度等。随着科学技术的不断进步，自动化立体仓库的技术 水平和仓储机械设备的动态性能也在不断提高。例如，堆垛机的运行驱动 己由 20 世纪70年代的子母电动机改为变频调速，速度由 550m/min提升至 4160m/min,国外小载重量的堆躲机最高可达 300m/min;提升驱动己由 20 世 纪 70 年代的双速电动机改进为变频调速，速度由 416m/min提升至 025m/min;货叉运行也由单速电动机驱动改进为变频调

22、速，速度由 8m/min 提升至 435m/min;在堆垛机自动控制方面还采用闭环控制变频调速系统、 Profibus 总线控制等先进技术。尽管如此，目前国产堆垛机的运行速度最高仍 保持在 160m/min;提升速度在 080m/min;货叉速度一直保持在 0 30m/min; 认址采用光电探测，精度不足，认址差错率高 9 1()。 1.3 本课题研究的意义和内容 1.3.1 本课题研究的目的及意义 随着我国加入 WTO,加快了经济全球化进程，进一步促进了物资流通， 货物储运发送量越来越大。可以预测，今后市场对仓储物流设备的需求量将有 更大幅度的增长，而且将在存取率、自动化程度、信息化程度等方

23、面提出更高 的要求。 在立体仓库中，堆垛机是自动化立体仓库中最主要的作业机械设备，是输 送系统的核心设备，决定着整个出入库是否能流畅运行的关键，它的合理的速 度控制、精确的定位设计以及优良的故障诊断系统是实现堆垛机高效率、高准 确度、高度安全性运行的重要因素。在减小输送系统的“瓶颈”效应、提高自 动化立体仓库的整体运行效率有重要的意义 12。 根据市场预测，传统技术制造的 20世纪 70年代水平的堆垛机逐步将被淘 汰，而高速度、高科技含量的新型堆垛机将迅速占据市场。我国堆垛机综合性 能急待改善。根据物流设备发展趋势，针对近几年用户的反映，结合国内外技 术现状及发展情况等有关情报资料分析，找出我

24、们 存在的主要差距主要体现在 运行速度、提升速度、货叉速度、平稳性及认址精度。 国内堆垛机的运行速度要求达到 160200m/min 以上，运行平稳可靠，认 址准确，起动制动灵敏等综合性能的提高，需要多项技术的创新和改进，更需 要新技术的支持 153。相信通过我们的不懈努力，在使用堆垛机具有更高定位精 度的同时，提高运行速度，以获得更短的操作周期和更大的生产能力。更加高 速、安全、可靠的堆垛机将不断从国外引进消化到国内，使有轨巷道堆垛机发 展到一个新阶段。基于上述情况，对堆垛机的控制方式研究具有一定的实际意 义。 1.3.2 本课题研究的内容 本论文将基于未来立体仓库发展的要求，立足于工作循环

25、周期短、换速平 稳、停准精确，结合现代计算机技术、通信技术、自动控制等技术，着重研究 立体仓库堆垛机行走系统的自动寻址、精确定位、速度调节及控制。基于组态 软件的监控系统开发。论文包括了以下主要内容：配合使用较为成熟的中低档 型PLC-S7 200，使整个堆垛机的控制即在性能上满足设计要求，又符合企业低 造价的要求。 (1) 根据立体仓库的控制要求与相关参数，从可靠性、停准精度、系统成本 等方面出发，得出适应大型立体仓库的电控系统结构。 (2) 对堆垛机在水平方向与垂直方向上运行时进行速度控制，模糊控制应用 到巷道式堆垛机的调速方法，改善了堆垛机的动态性能。并在应用新的定位方 式的基础上，采用

26、闭环速度控制方案，并解决新方案中的硬件配置问题。 (3) 编制 PLC 程序并调试。 (4) 在监控系统中，研究的内容包括：组态软件监控界面的建立，实时反映 执行机构的运行情况及货位的存储情况，对执行机构实时控制。 第 2 章立体仓库控制系统总体方案 整个立体仓库运行系统的设计是根据哈尔滨飞机厂的设计要求及现场环境 所设计，设计方案包括监控层及现场控制层部分。本章主要阐述的系统的整体 结构及相应的硬件设计方案。 2.1 立体仓库的概况 本设计系统为立体仓库取送货系统。该系统共有 3 个巷道，每巷道分左右 两排架，每架 30 列， 10 层。堆高车就是叉车，只是叫法不一样，叉车与堆垛机 的区别：

27、叉车可以满地跑，进行垂直和水平运输作业，一般为人工操作。堆垛 机只能在固定的巷道里面运行，进行水平和垂直作业，一般自动控制。 而本次设计的自动化立体仓库使用高层货架存储货物，货架被分成若干 排，每两排货架为一组，其间留有一条巷道供巷道堆垛机或其他存取货装备作 业。每排货架又被分成若干列、若干层，组成大量货格，用以储存货物。在控 制上由计算机系统集中控制，具有方便存储，任意取货的优点，其关键技术就 是堆垛机自动走行的定位技术。因此是对一个立体仓库进行取货送货作业，小 车在固定的巷道里运行进行垂直和水平作业，于是仓库内选用堆垛机。图 2-1 为整个仓库的模拟图，图 2-2 为仓库实际运行图，展现的

28、是仓库单一巷道的情 况。 图 2-1 仓库模拟图 Fig. 2-1 The simulation diagram of the automated storage 图 2-1 仓库实物图 Fig. 2-1 The real object the automic storage 2.1.1 电控系统设计依据 2.1.1.1 控制方式要求本堆垛机控制采用手动或自动控制方式。 1. 手 动方式 通过堆垛机的转换开关及按钮控制堆垛机水平和提升运动及货 叉伸缩。同时运动速度也可以手动选择。手动操作时，系统应给予相应的警示 信号。同时系统将解除大部分的保护控制。手动操作主要用于安装、调试和排 除故障。 2

29、. 单机自 动用人机界面对堆垛机进行全自动的控制，控制系统根据用户输 入的参数进行全自动的取送货动作。界面操作时，应具备对货物的单送、单取 操作。人机界面应具备实时显示设备运行工况，故障及历史故障查询等功能。 2 丄 1.2 立体仓库控制系统设计要求 自动化立体仓库中的计算机通过网络数据 传输命令，使堆垛机自动运行，必 须具有以下功能： 1. 定位控制 为了存取货物，堆垛机必须准确地停止在指定货位处， 定位偏差控制在允许的误差范围内。 2. 速度控制为了 提高作用效率，防止货物倾倒和堆垛机的冲击，确保停止 精度，必须进行速度控制。按照自动化立体仓库的实际形状、行走方向的地址 数和高度方向的货位

30、数，选择恰当的行走速度和升降速度是极其重要的。 3. 货叉控 制使货叉能准确无误地从货位中取出货物以及把货物放入货位 中。货叉速度有高速和低速两档。当货物较轻且不易倾倒时采用高速。 4. 控制信息的接收 计算机对堆垛机和输送机等搬运机械发送出入库指令的 同时，控制和监视出入库作业是否正确进行。因为堆垛机是在高速移动，在搬 运物品时必须监控货物和机械的状态。检测这种状态的传感器和堆垛机上的信 息接收系统必须具备高的可靠性，否则计算机不能充分发挥作用。 5. 故障报 警巷道堆垛机是自动化立体仓库中最重要的设备，是系统进行作 业的主要设备。对堆垛机的故障分析、诊断十分重要。 2.L1.3 堆垛机控制

31、系统主要技术参 数主要设计要求及参数如下： 1. 控制方式 PLC控制 2. 操作方 式手动、上位监控软件自动 3. 电机功率及速度 (1) 行走 ： 5.5kW 25200m/min (2) 提升 ： llkW 6.380m/min 货叉： 0.5kW 540 m/min 4. 堆垛机定位精度 (1) 行走： 3mm (2) 起升： 3mm (3) 货叉： 2mm 2.1.2 立体仓库的电控系统结构图 自动化立体仓库主要由货架、巷道堆垛起重机、周边出入库配套机械设施 和仓储管理控制系统等几部分组成。货架长度大、排列数多、巷道窄，故密度 高；巷道机上装有各种定位的检测器和安全装置，保证巷道机和

32、货叉能高速、 精确、安全地在货架中取放货。本系统由上位监控级与直接控制级组成。监控 级对通讯、流程进行控制，并进行实时图像显示，直接控制级是由 PLC(可编 程序控制器 )组成的控制系统对各设备进行单机自动操作。采用组态王 6.52 建 立监控界面，同时将运行系统的状态反馈到监控计算机。堆垛机采用西门子公 司的 S7-200 型 PLC控制，与变频器结合对堆垛机进行变频调速。系统结构拓 扑图如图 2-3 所示。 图 2-3 系统拓扑结构图 Fig. 2-3 The system topology diagram 2.2 系统结构形式的选择 2.2.1 PLC模块的选择 PLC 具有通用性强、使

33、用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编 程简单等特点。长期以来，可编程控制器 PLC 始终是工业自动化控制领域的 核心控制系统，为工业自动化生产提供了非常可靠的应用控制，广泛应用于冶 金、轻工、机械制造等各个领域，极大地推进了机电一体化的进程，提高了生 产效率。 PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，是无法取代的。 SIMATIC S7-200 系列 PLC 适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制 的自动化。 S7-200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能 实现复杂控 制功能。因此S7-200 系列具有极高的性价比。 S7-200 系列出色表现在以下几个

34、方面：极高的可靠性；极丰富的指令集； 易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力； 丰富的扩展模块 11。 本设计选用的可编程控制器是西门子公司的 S7-200 系列小型 PLC- CPU226。 本机集成 24输入 /16输出共 40个数字量 I/O点。可连接 7 个扩展模 块，最大扩展至 248 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点。 13k 字节程序和数 据存储空间。 6 个独立的 30kHz 高速计数器， 2 路独立的 30kHz 高速脉冲输出，具有 PID控制器。 2 个 RS-485 通讯 /编程口，具有即 PPI通讯协议、 MPI 通讯协议

35、和自由方式通讯能力。 I/O 端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制 系统，具有更多的输入 /输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和更 强的内部集成特殊功能。完全适应于一些复杂的中小型控制系统。 由于 PLC-CPU226 的集成 24 输入 /16 输出不能满足设计的要求，故又选用 了 EM221 扩展模块和 EM235 扩展模块及 EM233 扩展模块，正好满足设计要 求。所选模块型号如表 2-1 所示： 表 2-1 扩展模块选型表 Table 2-1 Table for expansion module selection 系列号 类别 描述 数量 EM211 输入扩展模块

36、DI8 2 EM235 输入 /输出扩展模块 AI4/A01 1 EM232 输出扩展模块 A02 1 EM233 输入 /输出扩展模块 DI4/D04 1 2.2.2 通信方案的确立 为了控制无人运转堆垛机，必须向堆垛机发送运转和作业的信息。如果一 个指令执行完了之后，必须从堆垛机向地面发送响应信号，即确认信号，之后 才能执行下一个指令。堆垛机的信息传递顺序是：堆垛机首先接受的作业信息 是从什么地方取货，之后把它存入什么货位。堆垛机控制盘在收到作业信息之 后向地面控制盘发出响应信息。堆垛机根据作业信息进行作业。作业完了之 后，向地面发出“作业结束”信息。这样把一系列作业进行完了之后，成为等

37、待下一个作业信息的待机状态。 串行通信中最常用的物理层协议为 RS-232C和 RS-485。 在立体仓库控制 系统中采用 RS-485 标准。主要基于以下两点考虑： (1)RS-232C 接口标准只能用于点对点的通信，而 RS-485 能实现多点对多 点的通信。 RS-485 允许平衡电缆上连接 32 个发送器 /接收器。立体仓库控制 系统要求监控系统和 3 台堆垛机控制系统连接，要求物理层的协议必须支持一 点对多点的通信。 (2)RS-485 采用差动发送 /接收，所以共模抑制比高，抗干扰能力强。立体 仓库的工作环境较恶劣，热、电、磁等干扰信号较多，要求通信网络的抗干扰 能力较强，才能保证

38、数据的正确接收。 RS-485 标准除上述优点外，还具有传 输速率高、传输 距离远等优点。 由于 PLC 带有串行通信接口，只需用 RS-485 总线分别连接到计算机即 可，可见系统的构建十分简单当需要増加新设备时，只需要将新设备也连接到 计算机，系统的扩展也较容易。为了利用计算机带有的 RS-232 接口与下层的 各个模块通信，在计算机上需要安装 232-485 转换器。 在自动化立体仓库控系统中选用 Modbus 通讯协议作为其通信网络数据 链路层的协议。 Modbus 通讯协议是 Modicon 公司设计的一种适用于工业控 制的主从结构式串口通讯协议，已经成为通用工业标准 。采用该协议，

39、不同 厂商生产的控制设备可以互连成工业网络，实现集中监控。许多工控产品， 例如 PLC、 变频器、人机界面、 DCS 和自动化仪表等，都在广泛地使用 Modbus 协议。本系统中使用的变频器和 PLC都支持 Modbus 协议。而且 Modbus 协议编程简单、容易实现。在笔者所研制的自动化立体仓库控制系统 中得到了很好的应用，数据传输准确、可靠。 2.2.3 安全检测传感器的选用 2.2.3.1货架占用情况 检测自动化仓库需要知道货物是否存放在货架，或者货 物在货架的位置信息。以免造成误动作，损伤机械。入库操作时，当堆垛机到 达目标位置时，先检测货位是否有货物，若没有货物，则进行伸叉作业，否

40、则 发出信号使堆垛机动作停止；出库时，若检测出相应货位无货物，则发出信号 致堆垛机动作停止。笔者采用漫反射型的光电传感器可以感知货物在货架的存 在或者位置。传感器安装示意图如图 2-4 所示。 2.2J.2 货物突出货架监 视货物存放在货架上，可能由于异常的情况导致货物 突出货架的情况。由此突出的货物就成为堆垛机垂直方向运行障碍，可能导致 货架或者堆垛机损害。为了避免此类情况的发生，在堆琛机垂直轨道顶端安装 长距离光电传感器可以监视货物突出，一旦有突 出，向上位机报警，控制系统 发出信号致堆垛机停止运行，避免造成机械损害，传感器安装示意图如图 2-5 所示。 图 2-4 货位检测传感器 Fig. 2-4 Sensor for cargo space 图 2-5 货物