基于Profibus总线的立体仓库控制系统设计

自动化立体仓库系统(AS/RS--Automated Storage and RetrievalSystem)是人工不直接进行处理的自动存储和取出货物的系统，是适应经济发展的需要，而在近代才崛起的新型仓储设施。其主要优点是：高层货架存储，节约用地，充分利用库房空间增大存储量；自动存取，收发准确迅速，提高人出库效率；机械自动化作业，解放人力，减小劳动强度；计算机控制，自动进行准确的信息存储和管理，自动打印各种报表。随着计算机技术和自动控制技术的发展和广泛应用，自动化立体仓库系统的发展将更加迅速。

该项目为某自动化立体仓库制造公司产品的改进项目。实施以前的系统也比较成熟，但是具有以下缺点：没有传送带，采用人驾驶搬运车把货物运到或者运离各个货架的暂存区。每个货物需要车子从出入口到库位位置，通过小车运输，效率低下、调度麻烦，能耗也比较大。系统之间通过人来协调，调度麻烦。

本次项目在原有某公司产品的基础上，对整个PLC控制器和网络进行重新设计，并增加自动的传送带和自动驾驶的分配车。通过无线Profibus连接所有的堆垛机、分配车，进行统一通信、协调工作。具有传送带，一个或多个分配车，大大提高效率，节省能源。最后的系统效果如图1所示。

1 系统设计

本项目的自动化立体仓库系统主要由货架、传送设备、存储设备、堆垛机、控制系统、通讯系统、计算管理监控系统等部分组成。

传送设备采用传送带，运输车采用PLC控制的无人驾驶车。设计包括20排货架，10个堆垛机，一条传送带。各个堆垛机都是PLC控制，而传送带也是PLC控制。而整个系统又连接到了中央控制室，进行数据库备份，远程控制和监控。整个系统的布局如图2所示。

分配车是协调传送带和堆垛机的，起到一个中间搬运的作用。每个货架最后面的最下面有一个哲存区，可以放置要入库或者出库的货物。搬运车把货物从这个暂存区和传送带之间交换。分配车无人驾驶，采用轨道导向，沿传送带运行，不断进行货物交换。依据工作量的大小，可以提供多台分配车。

输送机系统是立体库的主要外围设备，负责将货物运送到堆垛机或从堆垛机将货物移走。

采用技术先进的现场控制总线直接通讯的方式，真正做到计算机只监不控，所有的决策、作业调度和现场信息等均由堆垛机、出入库输送机等现场设备，通过相互问的通讯来协调完成。

2 网络架构的组建

现场操作员区的PLC作为中央PLC，除了控制传送带之外。还和多个从PLC通信。具体的立体仓库逻辑框图如图3所示。

整个系统包括堆垛机PLC，传送带PLC控制，传送带Profibus变频器．分配车PLC控制。

采用德国schild kneeht公司无线Profibus—DP产品DE3000，进行透明传输，但是速率为187．5 kbps。

检测信号来源于光电编码盘以及定位传感器，为分配车提供准确的货物位置。

提供管理软件，准确判断货物所存位置，保存的周期，以及货物的其他信息。通过管理软件，拓展了仓库功能，从单纯的保管型发展到综合流通型，是未来物流自动化的一个重要发展方向。

3 Profibus通信和软件系统

软件的逻辑布局UML描述(如图4所示)。

管理系统下发货物的入库出库信息。在管理系统缺失情况下。IO服务器对主PLC、传送带、分配车、堆垛机13个PLC进行协调算法，协调后的信息都是通过主PLC向其他PLC发布。由于协调算法复杂，速度要求在秒级别，所以不在主PLC上实现。主PLC同时直接控制传送带，并准确地停止，以便准确定位货物。

整个系统统一编程，在同一个网络下工作，实现多主机多从机的组网模式。建立Profibus站点如图5所示。设置堆垛机1#到堆垛机10#站点的HW属性。站点地址从11～20。

最后设置为：10个S7—300从站，和主站交互数据，每次交换10个字节。包括从站当前操作状态，0～20(最大255)个状态；从站当前操作的目标仓位0～65535。操作完成的估算时问0～65535s。主站命令字：0～255，目标仓位0～65535，命令字参数，0～65535。

也就是说，每个从站有10个数据用于通讯。发送给主站5个字节，接收主站5个字节。

4 系统调试

针对主PLC的调试。包括功能基本调试，故障保护调试，以及各种可靠性调试。
(1)联合10服务器，发出指令，要求主PLC响应命令，并提供正确的数据给10服务器。
(2)控制传送带，特别是总线连接的变频器，包括运行，停止，等待分配车取货，等待分配车送货。
(3)联合从CPU，看相互之间的10个数据传送是否正确。

5 结束语

项目经过3个多月的硬件环境，又经过了2个月的编程和调试，系统基本满足设计需求。经过大量的测试，以前产品存库连续操作平均间隔时间52s，而