立体仓库远程监控系统设计

立体仓库远程监控系统设计
【摘要】根据立体仓库控制要求，利用组态软件设计监控画面，实现了上位机对立体仓库的远程监控与管理。

介绍了监控画面的设计方法。

【关键词】PLC；通信；立体仓库；组态软件
0引言
自动化立体仓库是以高层立体货架为主体，以成套搬运设备为基础，以计算机控制技术为主要手段组成的高效率物流，大容量贮藏系统。

现代化的自动化立体仓库集起重运输机械、自动控制、计算机管理及遥感技术于一体，整个系统实行计算机分级管理，通常由管理级，监控级和操作级组成。

各级之间需要远程通信，管理级、监控级应设有监控画面，操作人员通过监控画面实施各种控制与管理。

本设计基于一小型立体仓库模型，利用组态王软件设计监控画面，实现监控管理级与操作级间的远程通信及远程监控。

1系统操作级的构成
操作级是直接操控被控对象的装置集成。

包括立体仓库、PLC控制器及其外围设备。

被控对象可在现场控制（利用现场操作台上的键盘、开关、显示器、指示灯等）。

也可由监控上位机远程控制（利用监控画面）。

立体仓库模型采用滚珠丝杠、滑杠和普通丝杠作为主要传动机构，电机采用步进电机和直流电机，其关键部分是堆垛机，它由水平移动、垂直移动及伸叉机构三部分组成，其水平和垂直移动分别用两台步进电机驱动滚珠丝杠来完成，伸叉机构由一台直流电机来控制。

它分为上下两层，上层为货台，可前后伸缩，低层装有丝杠等传动机构。

当堆垛机平台移动到货架的指定位置时，伸叉电机驱动货台向前伸出可将货物取出或送入，当取到货物或货已送入，则铲叉向后缩回。

整个系统需要三维的位置控制。

该系统可实现的功能有：
1）现场手动/自动控制可选；
2）取货；
3）送货；
4）整理。

PLC控制装置中PLC采用西门子-S7-200。

输入信号主要有仓位、货台状态检测输入、各轴限位输入、键盘输入（用于现场控制）。

输出信号主要有各轴运动输出、工作状态、仓位号显示输出（用于现场控制）。

当进行远程控制时，PLC与上级PC机间要有数据通信，二者之间传递的信息主要是操作命令、工作状态等。

2系统监控级的设计
监控级监控画面设计采用了组态王软件。

下面按组态王程序设计的步骤进行说明：
1）建立组态王新工程
在组态王中，设计者开发的每一个应用系统成为一个工程，所以第一步要建立组态王新工程。

2）定义I/O设备
作为上位机，组态王把那些需要与之交换数据的设备或程序都作为外部设备
（I/O设备）。

它们一般通过串行口和上位机交换数据。

只有在定义了外部设备之后，组态王才能通过I/O 变量和它们交换数据。

本设计中使用S7-200 PLC和组态王进行通信。

PLC 连接在计算机的COM1口。

设备定义完成后，可以在工程浏览器的右侧看到新建的外部设备“plc200”。

在定义数据库变量时，只要把I/O变量连结到这台设备上，它就可以和组态王交换数据了。

3）创建组态画面
按照控制要求，这一步主要创建几个画面：创建立体仓库监控画面,通过该画面实施监控；建立实时数据报表及历史数据报表画面，通过该画面实施管理。

4）构造数据库（定义变量）
数据库是组态王软件的核心部分，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节。

所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。

在TouchView运行时，它含有全部数据变量的当前值。

变量在画面制作系统组态王画面开发系统中定义，定义时要指定变量名和变量类型。

数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。

该系统变量的定义如图1所示。

图1系统变量定义
5）建立动画连接
定义动画就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。

这样，当工业现场的数据发生变化时，通过驱动程序，将引起实时数据库里的变量的变化。

变量的值改变时，在画面上以图形对象的动画效果表示出来；或者由软件使用者通过图形对象改变数据变量的值。

a）创建显示灯的动画连接
双击图形对象“就绪”灯，可弹出“动画连接”对话框。

用鼠标单击“填充属性”按钮，在“变量名”处单击“？”，之后选择\\本站点\就绪灯，在“颜色设置”中定义正常色为绿色，定义报警色为灰色，其余属性目前不用更改。

单击“确定”。

同理，其运行状态显示灯变量也如此设置。

对于误操作灯，由于需要在误操作时以闪烁的方式显示，填充颜色中定义正常色为红色，报警色为灰色，并且在点选“闪烁”后在表达式里填写表达式“\\本站点\ 误操作报警==1”。

b）创建货物画面的动画连接
对于画面中的货物，需要在没有货物的对应仓库中隐藏货物图形，使得画面与实际仓库保持状态一致。

为此，需要设置货物的显示或者隐藏条件。

双击相应的小车画面，在“动画连接”对话框里选中“隐藏”，弹出隐藏连接对话框。

选择表达式为真时隐藏，表达式输入为“\\本站点\仓位？==0”（其中？为相应的仓库号）。

c）创建按钮画面的动画连接
对于控制面板，作为重要的远程操作输入画面，需要进行相应的设置连接才可以把控制面板的控制要求输入到PLC中，从而进行立体仓库的远程控制。

以“取”按钮为例，双击该按钮后出现“动画连接”对话框，单击命令语言中的“按下时”按钮，出现“命令语言”窗口，在编辑栏里输入以下命令：\\本站点\键盘1位=1;
\\本站点\键盘2位=0;
\\本站点\键盘3位=1;
\\本站点\键盘4位=1;
单击命令语言中的“弹起时’按钮，出现命令语言”窗口，在编辑栏里输入命令，如图2所示。

图2命令语言”窗口
同理可以创建其他按钮的动画连接。

对于“退出”按钮，双击之后在命令语言中单击“弹起时”按钮，在编辑栏里输入命令语言:exit(0)。

双击“报表画面”后在命令语言中单击“弹起时”按钮，在编辑栏里输入命令语言:
closepicture(“立体仓库监控系统”);
showpicture(“数据报表”);
6）编写命令语言
本系统程序如下：
if((\\本站点\横轴脉冲==1)&&(\\本站点\横轴方向==1))
{
\\本站点\水平左移灯=1;
}
else
{
\\本站点\水平左移灯=0;
}
if((\\本站点\横轴脉冲==1)&&(\\本站点\横轴方向==0))
{
\\本站点\水平右移灯=1;
}
else
{
\\本站点\水平右移灯=0;
}
if((\\本站点\竖轴脉冲==1)&&(\\本站点\竖轴方向==0))
{
\\本站点\竖直上移灯=1;
}
else
{
\\本站点\竖直上移灯=0;
}
if((\\本站点\竖轴脉冲==1)&&(\\本站点\竖轴方向==1))
{
\\本站点\竖直下移灯=1;
}
else
{
\\本站点\竖直下移灯=0;
}
IF(\\本站点\系统回零标志位==1)
{
\\本站点\所选仓库号=0;
}
为了初始化显示灯的状态，在“启动”时的选项框中输入程序：
\\本站点\就绪灯=0;
\\本站点\取货灯=0;
\\本站点\送货灯=0;
\\本站点\水平左移灯=0;
\\本站点\水平右移灯=0;
\\本站点\竖直上移灯=0;
\\本站点\竖直下移灯=0;
\\本站点\货台前伸灯=0;
\\本站点\货台回位灯=0;
3结语
自动化立体仓库采用PLC系统进行自动控制，在上位机（PC机）上利用组态软件完成与PLC的实时远程通信，实现对立体仓库的远程控制和动态监控。

还可利用历史数据记录仓库进出货物情况，实现更好的管理。

【参考文献】
［１］薛迎成,舒锋,王瑞臣．工业组态技术基础及应用[M]．北京:中国电力出版社,2009．。