0 引言

隨著電商產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們?cè)絹碓较矚g網(wǎng)購，快遞員的任務(wù)日益繁重。目前快遞的運(yùn)輸主要依靠人工進(jìn)行，當(dāng)工作量劇增的時(shí)候，快遞員有時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)力不從心的現(xiàn)象，客戶也可能因?yàn)闀r(shí)間等客觀原因不能及時(shí)地拿到快遞。為了減少人力物力的消耗，盡量將快遞員從繁重的任務(wù)中解救出來，本文設(shè)計(jì)了貨物電梯PLC控制系統(tǒng)。

1 貨物電梯的結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 貨物電梯的結(jié)構(gòu)

貨物電梯的基本機(jī)械結(jié)構(gòu)由拖動(dòng)裝置、導(dǎo)向裝置、載運(yùn)平臺(tái)、貨叉助力裝置和重量平衡裝置組成，如圖1所示[1]。

圖1 貨物電梯的基本結(jié)構(gòu)

1）拖動(dòng)裝置：拖動(dòng)裝置的功能是輸出動(dòng)力和傳遞動(dòng)力，達(dá)到驅(qū)動(dòng)貨物電梯的上升或下降，主要由蝸輪蝸桿直流電機(jī)、鋼絲繩和導(dǎo)向輪等組成。在載運(yùn)平臺(tái)上安裝一動(dòng)滑輪，一端經(jīng)鋼絲繩與蝸輪蝸桿軸相連，另一端與平衡塊相連。在蝸輪蝸桿的帶動(dòng)下，鋼絲繩上拉或下降。

2）導(dǎo)向裝置：導(dǎo)向裝置的主要功能是限制載運(yùn)平臺(tái)和平衡塊的自由度，使載運(yùn)平臺(tái)和平衡塊只能沿著各自的導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)，而不發(fā)生擺動(dòng)和振動(dòng)。

3）載運(yùn)平臺(tái)：三節(jié)阻尼靜音不銹鋼軌道安裝在載運(yùn)平臺(tái)的底部，將貨物放在導(dǎo)軌上，當(dāng)電動(dòng)推桿推出信號(hào)時(shí)，貨物被推出。利用三節(jié)阻尼靜音不銹鋼軌道，避免了貨物與平臺(tái)底面的接觸，推送時(shí)避免了摩擦力，同時(shí)減少了噪音，起到助力作用。

4）貨叉助力裝置：步進(jìn)電機(jī)滾珠絲桿滑臺(tái)安裝在載運(yùn)平臺(tái)底板上，貨叉安裝在滑臺(tái)上。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出脈沖時(shí)，步進(jìn)電機(jī)得到脈沖開始轉(zhuǎn)動(dòng)，滑臺(tái)（即貨叉）伸出，叉起物品。

5）重量平衡裝置：重量平衡裝置主要作用是維持貨物電梯運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

1.2 貨物電梯的工作原理

當(dāng)貨物為大型件時(shí)，采用貨叉助力裝置。首先，按下貨叉伸出按鈕，PLC發(fā)出信號(hào)，使步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出脈沖，步進(jìn)電機(jī)得到信號(hào)并開始運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)貨叉伸出，叉起物品；接著，按下樓層號(hào)按鈕，PLC發(fā)出信號(hào)，經(jīng)電磁繼電器作用，直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，上升到指定樓層時(shí)觸碰行程開關(guān)，電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，經(jīng)PLC發(fā)出信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器得到信號(hào)發(fā)出脈沖，使步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，此時(shí)貨叉收回，貨物放置在該樓層；然后，步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，PLC發(fā)出信號(hào)，經(jīng)電磁繼電器作用，直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，貨叉下降，到達(dá)一樓時(shí)觸碰行程開關(guān)，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，即可運(yùn)送下一批貨物。

當(dāng)貨物為中、小型件時(shí)，宜采用載運(yùn)平臺(tái)方式。首先，將貨物放入載運(yùn)平臺(tái)，按下樓層號(hào)，經(jīng)電磁繼電器作用，直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，載運(yùn)平臺(tái)上升，到達(dá)相應(yīng)樓層，觸碰行程開關(guān)，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，PLC發(fā)出信號(hào)，電動(dòng)推桿得到信號(hào)開始工作，將貨物退出載運(yùn)平臺(tái)；接著，電動(dòng)推桿停止運(yùn)動(dòng)，PLC又發(fā)出信號(hào)，經(jīng)電磁繼電器作用，電動(dòng)推桿收回，當(dāng)收回到極限位置時(shí)停止；然后，PLC發(fā)出信號(hào)，經(jīng)電磁繼電器作用，直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，載運(yùn)平臺(tái)下降并回到一樓，壓下一層行程開關(guān)，拖動(dòng)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，工作完成。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

因?yàn)镻LC具有可靠性高、壽命長、易于維護(hù)、接線少、編程簡單等優(yōu)點(diǎn)，所以貨物電梯采用PLC控制。

2.1 控制系統(tǒng)組成

貨物電梯控制系統(tǒng)主要由PLC、步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、電磁繼電器、行程開關(guān)等組成[2,3]。

2.2 PLC型號(hào)選擇[4]

本系統(tǒng)為四層樓的貨物電梯，采用按鈕對(duì)其進(jìn)行控制，通過對(duì)I/O點(diǎn)數(shù)的計(jì)算和內(nèi)存容量的估算來選擇合適的PLC機(jī)型。采用PLC對(duì)貨物電梯進(jìn)行控制，裝置的上升和下降，由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)為貨物電梯的上升，反轉(zhuǎn)為貨物電梯的下降。載運(yùn)平臺(tái)的推出機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)為推出貨物按鈕K5，反轉(zhuǎn)為收縮推桿按鈕K6。本裝置總共有四層，裝置外設(shè)有二至四層呼叫按鈕K1～K3，一到四層都設(shè)有行程開關(guān)ST1～ST4，以達(dá)到限位的目的。載運(yùn)平臺(tái)的上升和下降，由拖動(dòng)電機(jī)的接觸器KM1和KM2進(jìn)行控制，裝置推出機(jī)構(gòu)的推出和收縮由KM3和KM4控制。因此，輸入點(diǎn)共有11個(gè)，輸出點(diǎn)共有4個(gè)，總共15個(gè)。程序所占用的內(nèi)存容量跟很多因素有關(guān)，因此，在程序設(shè)計(jì)之前只能對(duì)用戶的存儲(chǔ)容量進(jìn)行大致估算，而不能得出具體的數(shù)值。

根據(jù)上述所得I/O點(diǎn)數(shù)以及估算的內(nèi)存容量，故選擇臺(tái)達(dá)DVP-32ES。因?yàn)榕_(tái)達(dá)DVP-32ES的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)為16/8，足以滿足貨物電梯的控制要求。

2.3 I/0地址分配

貨物電梯控制系統(tǒng)具體的I/O分配如表1所示。

2.4 PLC外部接線圖

貨物電梯的PLC外部接線圖如圖2所示，裝置采用24V的直流電源，通過核算，可知此型號(hào)的PLC容量完全滿足所需的控制要求[5,6]。

圖2 PLC外部接線圖

表1 I/O分配表

2.5 程序流程圖

貨物電梯的程序流程圖如圖3所示。

圖3 貨物電梯程序流程圖

3 結(jié)論

本文介紹了貨物電梯的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理，經(jīng)過計(jì)算確定了PLC的型號(hào)，并對(duì)PLC控制器的I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行了分配，最后設(shè)計(jì)了PLC外部接線圖和程序流程圖。本文研制的貨物電梯不僅價(jià)格低，而且安全性高，可以大大減輕快遞員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

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