摘要：以自動化立體倉庫系統(tǒng)的硬件組成為出發(fā)點，重點對其控制系統(tǒng)從硬件設計和軟件設計兩方面進行了深入研究。通過PROFIBUS現(xiàn)場總線將系統(tǒng)的監(jiān)控機、上位機以及下位機連接成一個有機整體，同時應用工控組態(tài)軟件組態(tài)王Kingview對系統(tǒng)進行監(jiān)控，達到了遠程實時監(jiān)控和管理的目的。現(xiàn)場調(diào)試結果表明，該系統(tǒng)自動化程度較高，操作方便，工作可靠，具有較強的實用價值和推廣意義。
關鍵詞：可編程邏輯控制器；自動化立體倉庫系統(tǒng)；PROFIBUS；組態(tài)軟件；實時監(jiān)控

0 引言
    自動化立體倉庫系統(tǒng)(AS／RS—Automated Storage and Retrieval System)是在不直接進行人工處理的情況下自動地存儲或取出物料的多層倉庫存儲系統(tǒng)。它是現(xiàn)代物流技術的核心，是集機械、電子、計算機、通信網(wǎng)絡、傳感器和自動控制等多種技術為一體，以搬運機械化、控制自動化、管理微機化、信息網(wǎng)絡化為特征的現(xiàn)代化物流系統(tǒng)中產(chǎn)品生產(chǎn)與儲存的樞紐。自動化立體倉庫的出現(xiàn)，實現(xiàn)了倉庫功能從單純保管型向綜合流通型的轉(zhuǎn)變。
    本文所設計的系統(tǒng)選用了代表當今自動化發(fā)展方向的西門子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總線系統(tǒng)，監(jiān)控軟件選用目前國內(nèi)應用較廣、功能強大的組態(tài)王監(jiān)控軟件，系統(tǒng)全部采用了工業(yè)用元器件、總線和監(jiān)控軟件，具有較強的實用價值和推廣意義。

1 自動化立體倉庫系統(tǒng)結構
    自動化立體倉庫系統(tǒng)結構如圖1所示，主要由控制臺、立體貨架、四自由度碼垛機、控制系統(tǒng)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、托盤、工件等設備組成。

    控制臺是自動化立體倉庫系統(tǒng)控制其各部件并實現(xiàn)遠程操作的平臺。
    立體貨架是自動化立體倉庫的主體，一般在設計時首先要保證貨架的強度、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)省了儲物空間。
    四自由度碼垛機是自動化立體倉庫系統(tǒng)中最重要的運輸設備，可完成前后、左右、上下、90°旋轉(zhuǎn)等動作指令，其作用是在立體貨架的巷道中穿梭運行，將巷道口的貨物存入相應庫格，或者將庫格上的貨物取出送到巷道口。
    控制系統(tǒng)由上位機S7-300和下位機S7-200通過PROFIBUS總線連接而成。PROFIBUS作為符合歐洲標準EN50170的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，是一種國際性的開放式的現(xiàn)場總線標準。
    計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過組態(tài)王監(jiān)控軟件，把現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過傳感器采集經(jīng)下位機PLC處理后送入上位機，再由PROFIBUS現(xiàn)場總線傳輸給監(jiān)控機組成一個監(jiān)控系統(tǒng)，對立體倉庫系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。

2 自動化立體倉庫控制系統(tǒng)總體設計
2．1 硬件設計
    自動化立體倉庫控制系統(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、上位機S7-300、下位機S7-200、PROFIBUS現(xiàn)場總線等組成，依靠工控軟件組態(tài)王Kingview實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通訊。

    自動化立體倉庫控制系統(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；負責碼垛機調(diào)度；倉庫作業(yè)管理；確定庫格；人機交互等任務。
2．2 軟件設計
2．2．1 監(jiān)控機與上位機S7-300的通信
    監(jiān)控機與上位機S7-300之間通信步驟如下：
    (1)對S7-300硬件進行組態(tài)，即對S7-300的機架底板、電源、CPU、信號模件等按其實際配置和物理地址進行組態(tài)。其中在CPU的組態(tài)中要設置MPI地址，最后將組態(tài)程序表下載PLC以確認。如圖3所示。

    (2)S7-300軟件編程。在STEP7中，可用梯形圖、語句表或流程圖進行編程，若選擇“線性程序設計”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)與用戶程序間的接口，PLC周期性調(diào)用此模塊。若選擇“結構式程序設計”方法，則通過組織塊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S7-200編程
    下位機S7-200進行自動控制的程序包括：系統(tǒng)初始化程序、設備就緒程序、手動控制程序、意外處理程序、取出控制程序、送入控制程序、倉庫位置判定子程序、中轉(zhuǎn)位置定位子程序、進入退出子程序等。圖4為主控制程序流程圖。

2．2．3 組態(tài)監(jiān)控應用
    系統(tǒng)采用Kingview6．52組態(tài)王軟件，通過建立工程、設計圖形監(jiān)控畫面、構造變量數(shù)據(jù)庫、建立動畫連接、運行調(diào)試等步驟，在組態(tài)軟件上完成了自動化立體令庫系統(tǒng)的監(jiān)控設計，實現(xiàn)了對自動化立體倉庫系統(tǒng)的實時監(jiān)控。圖5為在組態(tài)王軟件上設計的自動化立體倉庫系統(tǒng)圖形監(jiān)控畫面。

圖5自動化立體倉庫系統(tǒng)圖形監(jiān)控畫面

    采用Kingview實現(xiàn)的監(jiān)控與數(shù)據(jù)管理程序主要具有如下功能：實時監(jiān)視整個自動化立體倉庫中各部分的運行情況；動態(tài)顯示各設備狀態(tài)以及貨物的運行位置；監(jiān)控系統(tǒng)出錯報警情況；能夠直接獨立地控制立體倉庫中所有設備的啟動、運行和停止。
    利用Kingview實現(xiàn)PLC與監(jiān)控機的通信，達到了遠程實時監(jiān)控與管理的目的，不僅縮短了設計周期，而且系統(tǒng)承接性較好，尤其對于大規(guī)模復雜控制系統(tǒng)此優(yōu)點尤為突出。

3 結束語
    本文所設計的立體倉庫系統(tǒng)，通過PROFIBUS現(xiàn)場總線將監(jiān)控機、上位機S7-300以及下位機S7-200連接成一個有機整體，同時應用工控組態(tài)軟件組態(tài)王Kingview對系統(tǒng)進行監(jiān)控，達到了遠程實時監(jiān)控和管理的目的。
    另外，此系統(tǒng)預留諸多擴展接口，便于外接其它模塊或工業(yè)設備，具有較強的可擴展性和開放性。現(xiàn)場調(diào)試結果表明，此系統(tǒng)自動化程度較高，操作方便，工作可靠，具有較強的實用價值和推廣意義。