自動(dòng)立體倉庫的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)化立體倉庫(簡稱AS/RS)產(chǎn)生于二十世紀(jì)五十年代也就是第二次世界大戰(zhàn)之后，是用自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行貨物出庫和入庫作業(yè)操作的倉庫，是現(xiàn)代物流供應(yīng)鏈中最為重要的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之一，它在社會(huì)的各種不同行業(yè)中得到了多種形式的應(yīng)用。自動(dòng)化立體倉庫作為現(xiàn)代化物流系統(tǒng)中的重要組成部分，可實(shí)現(xiàn)倉庫高層合理化，存取自動(dòng)化，操作簡便化；自動(dòng)化立體倉庫，是當(dāng)前技術(shù)水平較高的形式。自動(dòng)化立體倉庫的主體由貨架，巷道式堆垛起重機(jī)、入(出)庫工作臺(tái)和自動(dòng)運(yùn)進(jìn)(出)及管理控制系統(tǒng)本論文以目前自動(dòng)化立體倉庫中主要使用的搬運(yùn)設(shè)備一巷道式堆垛機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)堆垛機(jī)控制系統(tǒng)、自動(dòng)化立體倉庫計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行探討和鉆研。主要研究內(nèi)容如下：(1)介紹自動(dòng)化立體倉庫的概念、發(fā)展歷史、分類和組成。在對(duì)移動(dòng)貨架和堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行了分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和fwarehouse,isamodernlogisticssupplychainisthemostimportantoneofthenetworkAutomatedwarehouseisanimportantpartofmodernlogisticssystem,canrealizethewarehousetoprationalizatandmanagementcontrolsystem.TheshelfissteelorreinforcedconcretesInthispaper,themainuseoftheautomatedwarehouseinthehandlingofaroadwaystacker(1)introducetheconcept,develofthemobileshelfandstackerfunction,thedesignandimplementationofhardwaresystem,f1緒論1.1自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)概述地面1.1.2自動(dòng)化立體倉庫的組成(1)貨架(2)托盤(3)巷道堆垛機(jī)(4)出入庫輸送系統(tǒng)(5)通訊系統(tǒng)(6)堆垛機(jī)控制系統(tǒng)(7)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(8)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)(1)按照貨架高度：(b)中層自動(dòng)化立體倉庫的建設(shè)高度在5米至15米之間，這個(gè)倉庫對(duì)于倉儲(chǔ)設(shè)備(2)按照貨架結(jié)構(gòu)：(b)貫通式立體倉庫：貫通式立體庫的貨架之間是沒有間隔的，沒有通道，整個(gè)(3)按照建筑形式：(b)分離式立體倉庫：分離式倉庫就是與整體是相反的，貨架是單獨(dú)建設(shè)的，是(4)按所起的作用：1.2國內(nèi)外自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展及現(xiàn)狀張，開始計(jì)劃建造25到30米的高層自動(dòng)化化倉庫。從1967年開始，相繼完成了一些計(jì)算高度達(dá)40米的堆垛機(jī)。70年代還提出了采用50米高堆垛機(jī)的可能性。進(jìn)入90年代后，1.2.2我國自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展歷程動(dòng)化立體化倉庫(高15米，機(jī)械部起重所負(fù)責(zé)),該庫1980年投入運(yùn)行。1995年建成的儀征化纖工業(yè)聯(lián)合公司滌綸自動(dòng)化立體倉庫是由國內(nèi)獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造的綜合自動(dòng)化程度最(1)由于使用高層貨架存儲(chǔ)貨物，存儲(chǔ)區(qū)可以大幅度地向高空發(fā)展，充分利用倉庫(2)自動(dòng)存取使用機(jī)械和自動(dòng)化設(shè)備，運(yùn)行和處理速度快，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降(3)計(jì)算機(jī)控制能夠始終準(zhǔn)確無誤地對(duì)各種信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，與人工相比減少1.3本課題的研究背景、意義和主要內(nèi)容早在70年代初期，我國開始研究采用巷道式堆垛機(jī)的立體倉庫。1980年，由北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所等單位研制建成的我國第一座自動(dòng)化立體倉庫在北京汽車制造廠投體倉庫已超過了1000座，雖然這個(gè)數(shù)量看起來還不錯(cuò)，但是我國的立體倉庫大部分是簡1.3.2本課題的研究意義1.3.3本課題的研究內(nèi)容本課題以實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化立體倉庫模型為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)自動(dòng)化立體倉庫進(jìn)行研究和開1.4本章小結(jié)2自動(dòng)化立體倉庫的總體構(gòu)成2.1.1自動(dòng)化立體倉庫的實(shí)體構(gòu)成2.1.2自動(dòng)化立體倉庫功能結(jié)構(gòu)執(zhí)行層2.1.3自動(dòng)化立體倉庫的物流結(jié)構(gòu)貨貨架堆垛機(jī)入庫臺(tái)出庫臺(tái)搬運(yùn)車2.2本自動(dòng)化立體倉庫的硬件構(gòu)成2.2.2本系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)組成堆垛機(jī)支撐描梁x圖2.3立體倉庫示意圖本課題的貨物存儲(chǔ)系統(tǒng)為單元格式移動(dòng)貨架。本系統(tǒng)由4排沿x4列共16個(gè)單元格，單元格尺寸為450mm*310mm*600mm。貨架間可產(chǎn)生3個(gè)巷道，但開關(guān)鏈輪上位置定位下位置定位A部分放大開關(guān)圖2.4堆垛機(jī)簡圖上位機(jī)上位機(jī)PLC變頻器三相電機(jī)編碼器貨架在本系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)由IPC(IndustryPersonalComputer,簡稱工控機(jī))及其配2.2.3自動(dòng)化立體倉庫的控制框圖管理計(jì)算機(jī)管理計(jì)算機(jī)觸換屏堆垛機(jī)PLC圖2.7系統(tǒng)控制框圖2.3本章小結(jié)本章從總體上介紹了自動(dòng)化立體倉庫的實(shí)體結(jié)構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)和物流結(jié)構(gòu)。并且分析了本文所研究的自動(dòng)化立體倉庫的硬件結(jié)構(gòu)組成和控制結(jié)構(gòu)：移動(dòng)貨架、堆垛機(jī)及其運(yùn)動(dòng)控3自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1.1系統(tǒng)主要硬件介紹連接(最多9臺(tái))等，所歐姆龍3G3MZ-A4007型號(hào)，如圖3.2所示：3、編碼器編碼器是將機(jī)械角度物理量的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種裝置。本系統(tǒng)用的是旋轉(zhuǎn)式增量型編碼器。它的工作原理為：編碼器每旋轉(zhuǎn)360°就提供一定數(shù)量的明或暗線脈沖(即分辨率),此脈沖組合成相差90度的A、B、C、D四相的正弦波。本系統(tǒng)的貨架控制系統(tǒng)中所選用的編碼器是歐姆龍E6C2-CWZ6C,如圖3.3所示。此系列編碼器堅(jiān)固簡單，采用密封軸承、防滴和防油性能好，增強(qiáng)了軸的帶負(fù)載能力。軸的允許力為徑向最大允許50N,軸向最大允許最大30N。其相關(guān)參數(shù)如下：(1)電源電壓：5-5%VDC~24+15%VDC。(2)消耗電流：70mA以下。(3)輸出項(xiàng)：A、B、Z項(xiàng)。(4)分辨率：600p/r。4、其它硬件設(shè)備除了以上介紹的設(shè)備之外，系統(tǒng)中還包括觸摸屏、控制柜、空氣開關(guān)、接觸開關(guān)、按3.1.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)為完成貨架移動(dòng)的各項(xiàng)功能，每個(gè)貨架需要一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，以PLC為控制器，通過變頻器對(duì)貨架的運(yùn)行進(jìn)行控制，并且用編碼器和接近開關(guān)進(jìn)行反饋。如此本系統(tǒng)形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了貨架自由移動(dòng)、變速運(yùn)行和位置檢測(cè)。貨架移動(dòng)硬件結(jié)構(gòu)圖3.4如(觸摸屏)n號(hào)貨架圖3.4移動(dòng)貨架硬件結(jié)構(gòu)框圖3.1.3功能分析本系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)主要功能：(1)移動(dòng)控制：貨架的前后移動(dòng)、啟動(dòng)和停止。(2)變速運(yùn)行控制：貨架可在一定條件下低速或者高速狀態(tài)下切換。(3)位置檢測(cè)：貨架在運(yùn)行過程中可以實(shí)時(shí)檢測(cè)自己所處位置以不至于和其他貨架對(duì)于系統(tǒng)的移動(dòng)控制和變速運(yùn)行控制功能的實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵在于對(duì)變頻器的運(yùn)用。歐姆龍3G3MZ-A4007變頻器可提供多段速運(yùn)行，通過對(duì)變頻器參數(shù)設(shè)置后選擇相應(yīng)的端子進(jìn)行組合可實(shí)現(xiàn)不同頻率的輸出。以下是變頻器3G3MZ-A4007標(biāo)準(zhǔn)接線圖：3相400VAC0圖3.5變頻器3G3MZ-A4007標(biāo)準(zhǔn)接線圖參數(shù)設(shè)定值備注02線序(S1端子；正轉(zhuǎn)/停止，S2端子：反轉(zhuǎn)/停止)l輸入端子S5設(shè)定為多段速指令12輸入端子S6設(shè)定為多段速指令2頻率指令1頻率指令2S5通，并且S6斷開時(shí)為頻率1輸出，即高速運(yùn)行；S5斷開，并且S6通時(shí)為頻率2輸出，大小。在本設(shè)計(jì)中，一個(gè)貨架運(yùn)行區(qū)間的脈沖數(shù)為6000個(gè)，以下圖表表示了區(qū)間內(nèi)高低低速0100050006000脈沖數(shù)在貨架剛啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)以低速運(yùn)行，待運(yùn)行1000脈沖所對(duì)應(yīng)距離時(shí)轉(zhuǎn)入高速運(yùn)行，在區(qū)間還剩1000脈沖距離時(shí)再轉(zhuǎn)入低速。在運(yùn)行區(qū)間末端有接近開關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，以保證貨名地計(jì)5縮1頂T可0)000頁”君能口控制一個(gè)縣字加掌較出顆數(shù)前E比驗(yàn)?zāi)?解送圖3.8移動(dòng)貨架速度控制主程序程序中，利用PRV來接收脈沖并在存儲(chǔ)單元中存入脈沖數(shù)據(jù)。通過2個(gè)CMP指令來識(shí)別貨架運(yùn)行距離，將運(yùn)行區(qū)間分段，在不同分段按相應(yīng)速度運(yùn)行。最后一條MOV指令用來保存每次運(yùn)行完或者中途停止運(yùn)行所處的位置，以便下次運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)按照當(dāng)前所處位置繼續(xù)運(yùn)行。另外，本程序還考慮到觸摸屏和上位機(jī)對(duì)貨架進(jìn)行操作，設(shè)置了對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)3.2堆垛機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1系統(tǒng)主要硬件介紹本堆垛機(jī)控制系統(tǒng)所選用的控制器也為歐姆龍系列型號(hào)為CP1H-XA40DR-APLC,具(1)伺服驅(qū)動(dòng)器●控制信號(hào)：輸入10點(diǎn)，輸出6點(diǎn)?！衩}沖信號(hào)：輸入4點(diǎn)，輸出4點(diǎn)。(2)伺服電機(jī)3.2.2系統(tǒng)功能分析3.2.3堆垛機(jī)位置定位(1)門牌式(2)數(shù)字式2、相對(duì)認(rèn)址相對(duì)認(rèn)址是在巷道每列貨格距離的相對(duì)位置和堆垛機(jī)的立柱上相應(yīng)每一層位置安裝3.2.4堆探機(jī)的速度控制采用的為日本歐姆龍公司生產(chǎn)的可編程序控制器OMRONCP1H系列的CP1H-XA40DR-A地面控制臺(tái)地面控制臺(tái)(觸摸屏)機(jī)水平方向伺服驅(qū)動(dòng)器2伺服距動(dòng)器3限位開關(guān)何服電伺服服電2伺310m/min,低速為5m/min。在堆朵機(jī)沿巷道行走時(shí)，為保持平穩(wěn)以低速運(yùn)行，過一段距離以下是不同區(qū)間的運(yùn)行速度。以貨架每一列的計(jì)數(shù)為1,設(shè)堆垛機(jī)初始列位置為S1,目的位置為S2,距離目的貨格為S=S2-S1,則速度(V)和貨格距離關(guān)系如下：3.2.5堆探機(jī)控制方式該自動(dòng)化立體倉庫采用3種操作方式：手動(dòng)控制(按鈕操作)、單機(jī)自動(dòng)控制(觸摸2、單機(jī)自動(dòng)控制(觸摸屏操作)3.2.6程序設(shè)計(jì)NNY圖3.12堆垛機(jī)工作總體流程圖(2)動(dòng)作控制流程圖如下圖所示：根測(cè)且標(biāo)位置確定速度列、層行走N微落伸叉仲義微落微拾回義繼續(xù)存取?N回原位結(jié)束根據(jù)日標(biāo)位置確定速度列層行走到位?回叉Y圖3.13堆圾機(jī)動(dòng)作流程圖aa6t點(diǎn)CIO區(qū)110.00,另一點(diǎn)接輸入點(diǎn)CIO區(qū)110.04,計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值作為速度控制的依據(jù)。動(dòng)停車。計(jì)數(shù)器CO所計(jì)數(shù)值，即行走距離大于D2000數(shù)值時(shí)，箱箱通過pEh53中出出數(shù)路2進(jìn)圖3.15速度控制程序4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)形式在PLC程序中，對(duì)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)選用@PLS2指令的獨(dú)立模式。此指令日標(biāo)頻率自動(dòng)頻事0