触摸屏和PLC在农产品立体仓库中的应用
日期：2010-8-24 21:14:35 点击：
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摘 要：自动仓库是现代物流与计算机控制技术相结合的产物。本文介绍了基于触摸屏和PLC的农产品自动化立体仓库控制系统。它以三菱FX2N-48MR 型可编程控制器为控制核心，结合三菱 F940GOT-LWD-C 型触摸屏，采用了光电检测、步进驱动等新技术，将农产品的存储过程自动化，减少了外来因素对于农产品质量的影响，此系统友好的人机界面和可靠的控制性能，使其在实际生产应用中获得了良好的效果，对于我国农产品加工储藏业的发展具有重要意义。
关键词：触摸屏 PLC 农产品自动化立体仓库
0 引言
改革开放以来，我国农产品加工储藏业取得了快速发展。但与国外发达国家相比，还处于起步阶段，加工工艺粗糙，工业化大规模加工更是无从谈起。如初加工，我国的水果多是采摘后用纸箱、柳条筐一装，大大咧咧地摆到地摊、货架上贱卖。而发达国家水果采摘后通常要经过预冷、贮藏、洗果、涂蜡分级、冷链运输等规范配套的处理，产后商品化处理量几乎达100%。因此，对于农产品自动化立体仓库的研究成为我们迫切的要求。在实际生产中，联合使用触摸屏与PLC，能提高农产品质量、稳定工艺状况。[5]本系统集PLC控制技术、位置控制技术、检测技术, 局域网络技术，具有高可靠性、易编程、易操作等特点。立体仓库可一台单独控制也可两台或两台以上联机控制, 经RS232C电缆与计算机直接相连, 无需另加适配器。作单台控制，通过传感器采集信号，PLC编程，实现对步进电机的位置控制及时序逻辑控制等功能，而上位机的监控可与实际监控现场的控制相似。
1 系统组成
1.1 控制要求
系统中的关键部件堆垛机由水平、垂直及伸叉机构三部分组成，水平、垂直部分运动分别由X轴、Y轴步进电动机驱动丝杠完成，伸叉机构由气动装置组成。为保证堆垛机存货准确安全，对堆垛机位置控制的可靠性有较高的要求，主要包括：
⑴ 堆垛机应能准确寻找目标仓位进行操作，避免各种碰撞情况发生，各机构应保证较高的定位精度;
⑵ 为提高作业效率，应提高各机构的运行速度，加快起、制动过程;
⑶ 按农产品类型分类并推入相应料仓。
表1 农产品信息
系统将农产品按类送入相应的料仓并统计其数量和总量。农产品信息是根据不同的条码颜色检测产生的。农产品信息由三位二进制数表示D0、D1、D2。（其中D2为不合格品的信息）
1.2 系统工作原理及组成
正常工作时，通过触摸屏，我们可方便地观察系统的操作状态、当前过程值以及可能发生的PLC故障。触摸屏通过组态变量能与PLC进行通信，将各项设定值输入PLC。同时，PLC接受现场各状态检测信号，按照程序实现计算和控制输出功能，控制电气柜和气压系统，来完成农产品的分类和入库。
控制系统结构如图1所示。
图1 控制系统结构图
2 系统设计
2.1 系统硬件设计
采用三菱 F940GOT-LWD-C 型触摸屏，三菱FX2N-48MR 型48点可编程控制器，晶体管输出。触摸屏通过COM0 RS 422串口与PLC进行通信, COM1 RS 232C串口与计算机相连，可对PLC的软件进行监视的同时显示数据变化;可以显示制作的画面GOT（图示显示终端）预置的内容;可通过GOT的操作ON/OFF可编程的位元件;可将显示屏作为触摸键行使开关功能。触摸屏显示320240象素的图象，字符串 4015行。[4]
三菱FX2N-48MR 型48点可编程序控制器（PLC） I/O地址端子图如下所示。
图2 可编程序控制器（PLC） I/O地址端子图
2.2 系统软件设计
2.2.1 上位机（触摸屏）软件设计
触摸屏编辑软件SWOPC-FXDU/WIN-CL，它提供了多种控制器件、图形控件以及功能组件，能组合出各种显示与控制功能，其画面主要由参数设置界面、操作控制界面和生产管理界面等组成。触摸屏作为上位机，应对PLC中的实时数据进行显示、记录、存储和处理，起到监控机器设备的功能。
2.2.2 下位机（PLC）软件设计
三菱FX2N-48MR型PLC在其编程软件SWOPC-FXGP/WIN-C的运行环境中可用梯形图（LAD）或语句表（STL）进行编程，其工作程序流程结构如图所示。
图3 工作程序流程结构图
3 结束语
计算机自控技术的飞速发展为现代农产品物流管理提供了重要的技术支持，而农产品立体仓库便是自控技术应用于物流管理的成功体现。
本文作者创新点：本系统将触摸屏与PLC联合使用，加之传感器信号采集，与传统农产品存储方法相比，大大减少了外来因素对于农产品质量的影响，简化了现场操作，使农产品的存储自动化，具有较为广阔的实际应用前景。
参考文献
[1] 钟肇新.可编程控制器原理及应用[M]. 广州：华南理工大学出版社，2003
[2] 霍彩云，丁文革. PLC和触摸屏在低封炉控制系统的应用[J] .微计算机信息. 2004年12期 第1页-第52页
[3] 李桂和.电器及其控制[M].重庆：重庆大学出版社，1993
[4] Mitsubishi Electric.FX2N-10GM/20GM Hardware/Programming Manual[M]，1999（12）
[5] 周奇才，熊肖磊，朱雷.自动化立体仓库监控系统[M].中国机械工程学会物料搬运分会第五届学术年会论文集，1996（8）
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关键词：触摸屏 PLC 农产品自动化立体仓库
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0 引言
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改革开放以来，我国农产品加工储藏业取得了快速发展。但与国外发达国家相比，还处于起步阶段，加工工艺粗糙，工业化大规模加工更是无从谈起。如初加工，我国的水果多是采摘后用纸箱、柳条筐一装，大大咧咧地摆到地摊、货架上贱卖。而发达国家水果采摘后通常要经过预冷、贮藏、洗果、涂蜡分级、冷链运输等规范配套的处理，产后商品化处理量几乎达100%。因此，对于农产品自动化立体仓库的研究成为我们迫切的要求。在实际生产中，联合使用触摸屏与PLC，能提高农产品质量、稳定工艺状况。[5]本系统集PLC控制技术、位置控制技术、检测技术, 局域网络技术，具有高可靠性、易编程、易操作等特点。立体仓库可一台单独控制也可两台或两台以上联机控制, 经RS232C电缆与计算机直接相连, 无需另加适配器。作单台控制，通过传感器采集信号，PLC编程，实现对步进电机的位置控制及时序逻辑控制等功能，而上位机的监控可与实际监控现场的控制相似。
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1 系统组成
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1.1 控制要求
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系统中的关键部件堆垛机由水平、垂直及伸叉机构三部分组成，水平、垂直部分运动分别由X轴、Y轴步进电动机驱动丝杠完成，伸叉机构由气动装置组成。为保证堆垛机存货准确安全，对堆垛机位置控制的可靠性有较高的要求，主要包括：
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⑴ 堆垛机应能准确寻找目标仓位进行操作，避免各种碰撞情况发生，各机构应保证较高的定位精度;
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⑵ 为提高作业效率，应提高各机构的运行速度，加快起、制动过程;
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⑶ 按农产品类型分类并推入相应料仓。
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表1 农产品信息
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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系统将农产品按类送入相应的料仓并统计其数量和总量。农产品信息是根据不同的条码颜色检测产生的。农产品信息由三位二进制数表示D0、D1、D2。（其中D2为不合格品的信息）
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1.2 系统工作原理及组成
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正常工作时，通过触摸屏，我们可方便地观察系统的操作状态、当前过程值以及可能发生的PLC故障。触摸屏通过组态变量能与PLC进行通信，将各项设定值输入PLC。同时，PLC接受现场各状态检测信号，按照程序实现计算和控制输出功能，控制电气柜和气压系统，来完成农产品的分类和入库。
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控制系统结构如图1所示。
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图1 控制系统结构图
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2 系统设计
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2.1 系统硬件设计
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采用三菱 F940GOT-LWD-C 型触摸屏，三菱FX2N-48MR 型48点可编程控制器，晶体管输出。触摸屏通过COM0 RS 422串口与PLC进行通信, COM1 RS 232C串口与计算机相连，可对PLC的软件进行监视的同时显示数据变化;可以显示制作的画面GOT（图示显示终端）预置的内容;可通过GOT的操作ON/OFF可编程的位元件;可将显示屏作为触摸键行使开关功能。触摸屏显示320240象素的图象，字符串 4015行。[4]
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三菱FX2N-48MR 型48点可编程序控制器（PLC） I/O地址端子图如下所示。
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图2 可编程序控制器（PLC） I/O地址端子图
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2.2 系统软件设计
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2.2.1 上位机（触摸屏）软件设计
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触摸屏编辑软件SWOPC-FXDU/WIN-CL，它提供了多种控制器件、图形控件以及功能组件，能组合出各种显示与控制功能，其画面主要由参数设置界面、操作控制界面和生产管理界面等组成。触摸屏作为上位机，应对PLC中的实时数据进行显示、记录、存储和处理，起到监控机器设备的功能。
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2.2.2 下位机（PLC）软件设计
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三菱FX2N-48MR型PLC在其编程软件SWOPC-FXGP/WIN-C的运行环境中可用梯形图（LAD）或语句表（STL）进行编程，其工作程序流程结构如图所示。
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图3 工作程序流程结构图
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3 结束语
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计算机自控技术的飞速发展为现代农产品物流管理提供了重要的技术支持，而农产品立体仓库便是自控技术应用于物流管理的成功体现。
WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
本文作者创新点：本系统将触摸屏与PLC联合使用，加之传感器信号采集，与传统农产品存储方法相比，大大减少了外来因素对于农产品质量的影响，简化了现场操作，使农产品的存储自动化，具有较为广阔的实际应用前景。
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参考文献
WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
[1] 钟肇新.可编程控制器原理及应用[M]. 广州：华南理工大学出版社，2003
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[2] 霍彩云，丁文革. PLC和触摸屏在低封炉控制系统的应用[J] .微计算机信息. 2004年12期 第1页-第52页
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[3] 李桂和.电器及其控制[M].重庆：重庆大学出版社，1993
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[4] Mitsubishi Electric.FX2N-10GM/20GM Hardware/Programming Manual[M]，1999（12）
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
[5] 周奇才，熊肖磊，朱雷.自动化立体仓库监控系统[M].中国机械工程学会物料搬运分会第五届学术年会论文集，1996（8）
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