摘  要： 提出了基于PLC,、監(jiān)控計算機(jī)、無線傳輸模塊組成的無線配送系統(tǒng),，闡述了整個系統(tǒng)的組成,，硬件的組態(tài)和軟件的設(shè)計。并且對小車定位控制,、無線通信做了詳細(xì)的介紹,。實(shí)際表明，該系統(tǒng)具有操作簡便,、運(yùn)行穩(wěn)定,、可靠性高等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞： 配送小車,；PLC,；監(jiān)控計算機(jī)

　隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,，人們生活水平的提高，工人工資和產(chǎn)品原料價格都在增長,，使得產(chǎn)品的生產(chǎn)成本不斷上漲,。怎樣改變生產(chǎn)方式提高生產(chǎn)效率，成為這些公司迫在眉睫的事,。在國外,，工業(yè)自動化已經(jīng)很成熟，而我國工業(yè)自動化還處于起步階段,。
隨著工業(yè)自動化的發(fā)展,，工廠物資配送或養(yǎng)殖廠飼料飼喂的方式，逐漸從人工方式向工業(yè)自動化方式轉(zhuǎn)變,。用自動化機(jī)器代替人工可以有效提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本,。PLC作為工業(yè)自動化發(fā)展不可替代的控制手段,，也將會隨之快速的發(fā)展,。本文通過設(shè)計以PLC為核心的智能配送小車[1-2]，實(shí)現(xiàn)了智能供料的目的,。
1 系統(tǒng)組成及工作流程
1.1 系統(tǒng)組成
　配送小車由PLC,、無線數(shù)傳模塊、24 V直流電機(jī),、直流電機(jī)驅(qū)動器,、24 V鉛蓄電池、盛料箱,、投料模塊等構(gòu)成,。
1.2 工作流程
　組態(tài)軟件作為上位機(jī)的控制平臺，根據(jù)上位機(jī)的指令,，配送小車從初始?？课恢茫厮杰壍肋\(yùn)行,。由于每個食槽前都裝有用于光電開關(guān)檢測的反射擋板,，可以準(zhǔn)確定位小車的位置，并在所要投料的食槽前停下,，再通過螺旋輸送管投料到食槽內(nèi),，投料完成后繼續(xù)下一次投料。當(dāng)完成所有投料后,，小車?yán)^續(xù)向前直到到達(dá)返回位置,，然后電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車后退,，到達(dá)初始位置后停下,，等待下次執(zhí)行指令,。具體過程如圖1所示。

2 系統(tǒng)工作原理
　系統(tǒng)工作原理圖如圖2所示,，系統(tǒng)硬件設(shè)計中PLC采用西門子S7-224XP CN,；無線模塊采用佳杰CC2530 ZigBee無線傳輸模塊；傳感器采用滬工E3F-DS30C4 NPN光電開關(guān),。
　西門子S7-224XP CN的通信端口為RS485模式,。通信連接方式為：采用RS232/485轉(zhuǎn)換器連接，RS485的A正B負(fù)與PLC編程口3正8負(fù)連接,。RS232端與ZigBee無線數(shù)傳模塊相連接,。西門子S7-200系列PLC的編程通信接口，內(nèi)部固化的通信協(xié)議為PPI協(xié)議[3],，如果上位機(jī)遵循PPI協(xié)議來讀寫PLC的數(shù)據(jù),，就可以省略編寫PLC的通信代碼。PLC通過連接直流電機(jī)控制器來控制配送小車上的投料電機(jī)和前進(jìn)后退電機(jī),。從而控制小車的運(yùn)行狀態(tài)和投料狀態(tài),。

3 PLC主要技術(shù)難點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)
　通過PLC來控制配送小車的活動狀態(tài)。采用西門子S7-224XP CN晶體管輸出型PLC,，通過STEP 7-Micro Win V4.0編程軟件對PLC進(jìn)行編程[6-8],。采用梯形圖來對PLC進(jìn)行編程。
3.1 配送小車的定位
　PLC輸入輸出連接圖如圖4所示,，配送小車上帶有光電開關(guān)（I0.3）,，每個食槽位都裝有反射擋板。小車每次經(jīng)過食槽位,，光電開關(guān)碰到反射擋板會使PLC產(chǎn)生一個瞬間脈沖信號（M6.0=1）,，如圖5所示。當(dāng)配送小車前進(jìn)（Q0.0=1,，Q0.3=0）時,，經(jīng)過食槽位，產(chǎn)生一個瞬間脈沖信號（M6.0=1）,，PLC通過加減計數(shù)器C1,，使C1+1。當(dāng)智能小車后退（Q0.0=0,，Q0.3=1）時,，經(jīng)過食槽位，產(chǎn)生一個瞬間脈沖信號（M6.0=1）,，PLC通過加減計數(shù)器C1,，使C1-1，不同C1值對應(yīng)不同的槽位,，如圖5中的VB10,，該數(shù)值就是傳入組態(tài)軟件中小車位置的變量,，上位機(jī)通過組態(tài)軟件顯示該配送小車的具體位置。

3.2 循環(huán)投料的設(shè)計
　配送小車向每個食槽投料的過程是一致的,，其過程為：停止向前運(yùn)行—投料電機(jī)開—投料電機(jī)關(guān)—向前運(yùn)行,。完成本食槽投料后接著向下一個食槽投料。此處PLC編程可以通過步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)循環(huán)投料,。如圖6,、圖7所示，步進(jìn)狀態(tài)S0.1為配送小車前進(jìn)與食槽定位過程,，步進(jìn)狀態(tài)S0.2為投料過程,。小車在狀態(tài)S0.1時，配送小車運(yùn)動電機(jī)正轉(zhuǎn)（Q0.0=1）,，向前運(yùn)行,。假定上位機(jī)軟件設(shè)置為投料（M1.0=1），經(jīng)過前文所述的定位后,，當(dāng)C1=1時,，M2.0=1。之后就進(jìn)入了步進(jìn)狀態(tài)S0.2,。當(dāng)進(jìn)入步進(jìn)狀態(tài)S0.2時,，投完料后設(shè)置返回步進(jìn)狀態(tài)S0.1,。這樣一系列過程達(dá)到了循環(huán)投料的目的,。
3.3 投料過程設(shè)計
　圖6梯形圖只是投料過程的一部分，步進(jìn)狀態(tài)S0.2為投料過程,。進(jìn)入步進(jìn)狀態(tài)S0.2后,，Q0.0=0，小車停止運(yùn)行,。VD150的值決定了投料的時間,，該值是圖6中由上位機(jī)組態(tài)軟件傳入的。小車定位的位置不同,，VD150傳入的數(shù)也不同,。如圖7所示，當(dāng)位置C1=1時,，把VD100的數(shù)值傳給了VD150,。而VD100的值是上位機(jī)組態(tài)軟件傳入的。經(jīng)過一系列步驟,，最后經(jīng)過定時器T39,，返回步進(jìn)狀態(tài)S0.1，本食槽投料結(jié)束,，下一個食槽投料開始,。

4 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果
　配送小車放于養(yǎng)豬場豬舍中,，放置上位機(jī)的房間與豬舍相距50 m左右，其間有兩堵墻,。經(jīng)測試無線通信正常,。配送小車可以達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)：（1）小車的載重量：100 kg；（2）小車的運(yùn)行速度：0.5 m/s,；（3）小車能在溫度為-10℃～50℃和相對濕度30%～85%的環(huán)境下運(yùn)行,；（4）小車能自動定位每個豬欄的料槽，并準(zhǔn)確進(jìn)行投料,。
5 存在問題及解決方法
　由于配送小車采用蓄電池供電,，會出現(xiàn)供電不足或斷電等問題，導(dǎo)致員工不知道下次通電時小車的工作狀態(tài),，出現(xiàn)投料失敗,。PLC可以設(shè)置有掉電數(shù)據(jù)保存和斷電自復(fù)位功能，保證其工作狀態(tài)的穩(wěn)定,。
配送小車到食槽前停下有一段剎車距離,，實(shí)際停車位置與理想的位置有一定偏差，這偏差跟運(yùn)行速度有關(guān),?？梢韵蚯罢{(diào)節(jié)反射擋板的位置，從而調(diào)節(jié)實(shí)際停車位置,，使小車停在指定投料位置,。
　PLC是整個控制系統(tǒng)的核心，它不僅編程方便而且運(yùn)行穩(wěn)定性高,。它與組態(tài)軟件配合使用,，大大減輕了系統(tǒng)的開發(fā)難度?？傊?，PLC將在未來自動化控制系統(tǒng)中起到越來越大的作用。整個系統(tǒng)采用ZigBee無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)了配送小車與監(jiān)控計算機(jī)的無線通信,，不但價格低廉,，而且功耗低和可靠性高。實(shí)際運(yùn)行可知整個系統(tǒng)具有操作簡便,、運(yùn)行穩(wěn)定,、可靠性高等特點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉澍蘅.坯料地下運(yùn)輸系統(tǒng)智能小車控制[J].工程建設(shè)與設(shè)計,，2008（11）：69-72.
[2] 王樹東.基于觸摸屏和PLC的行車控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].電氣自動化,，2007（04）：171-173.
[3] 潘必勝.西門子PLC的PPI通信協(xié)議研究[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2009（12）：35-37.
[4] 呂治安.ZigBee網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用開發(fā)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,，2008.
[5] Li Pengfei,， Li Jiakun. Application of Communication and Remote Control in PLC Based on ZigBee Technology[C]. 2009 International Conference on Computational Intelligence and Security （CIS 2009）. v.2.2009：533-536.
[6] 楊后川,，張學(xué)民，陳勇.SIMATIC S7-200可編程控制器原理與應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,，2008.
[7] 柳春生.西門子PLC應(yīng)用與設(shè)計教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,，2011.
[8] Yang Yan， Yang Weiping,， Wang Xin,， et al. The Application of Siemens S7-200 PLC Based on Waste Automatic Test System[C]. Machinery， Materials Science and Engineering Applications.2012：524-528.