畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)

1、中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目：自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)系部名稱： 機(jī)械工程系 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 教師職稱: 講 師 2011年06月06日摘 要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代物流技術(shù)在我國(guó)也得到了很大的提高，特別是作為現(xiàn)代物流技術(shù)典范的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)尤其令人關(guān)注。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，是實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)合理化的關(guān)鍵。它具有空間利用率高、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理、實(shí)時(shí)自動(dòng)結(jié)算庫(kù)存貨物種類和數(shù)量、立體倉(cāng)庫(kù)信息庫(kù)可以和中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行等許多優(yōu)點(diǎn)。對(duì)加快物流速度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本都有重要意義。本文運(yùn)用方案對(duì)比優(yōu)化的方法，對(duì)各種

2、方案進(jìn)行理論和計(jì)算的分析，提出了采用低層分離式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的方案，根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書的參數(shù)要求，認(rèn)為采用該方案可以造價(jià)低，交貨短，最大效率地實(shí)現(xiàn)貨物的出入庫(kù)和存儲(chǔ)操作。構(gòu)建了由低層巷道式雙軌堆垛機(jī)，托盤貨架以及周邊機(jī)械構(gòu)成的分離式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)各種方案的分析計(jì)算對(duì)比，得出了采用分離式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的結(jié)論。關(guān)鍵字：分離式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，托盤貨架，低層巷道式雙軌堆垛機(jī)ititle（automatic three-dimensional warehouse storage systemsintegrational design）abstractas chinese economy and

3、the continuous development of science and technology, modern logistics technology in china have been greatly improved.especially as a model of modern logistics technology for automated warehouse technology is of particular concern. automated warehouse, is the key to achieving the rationalization of

4、logistics system. it has a high utilization of space, facilitate the automated management. automated clearing inventory in real time the type and quantity of goods. warehouse and the central repository for network computer systems to run many other advantages. it is very meanimgful to accelerate the

5、 pace of logistics and improve labor productivity, reduce production costs. this optimization method is the use of the program compared, the various programs of theoretical and computational. proposed by using low-level discrete automated warehouse solution. according to the design specification of

6、the parameters required. consider that the use of the program can be low cost, short delivery, the goods to achieve maximum efficiency out of storage and storage operations. the lower roadway was constructed by the dual stacker.keywords: separate automated warehouse pallet rack lower 

7、roadway dual stacker35目 錄緒 論11 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介21.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的意義21.2自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介21.3自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r72 總體方案設(shè)計(jì)82.1.1 選擇倉(cāng)庫(kù)類型82.1.2 選擇貨架結(jié)構(gòu)82.1.3 選擇堆垛機(jī)類型82.1.4 控制系統(tǒng)的選型82.1.5 周邊機(jī)械的選擇93 各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算103.1. 托盤貨架的基本參數(shù)設(shè)定103.2. 托盤的參數(shù)設(shè)定103.3. 堆垛機(jī)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與計(jì)算103.3.1 框架的彎矩和撓度113.3.2 堆垛機(jī)走行輪的設(shè)計(jì)153.3.3 走行裝置的電機(jī)、減速器的選取153.

8、3.4 升降機(jī)構(gòu)164 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)174.1 控制方案的確定174.2 系統(tǒng)調(diào)速方式184.2.1 調(diào)速方式選用184.2.2 變頻器的簡(jiǎn)介194.3 硬件選擇204.3.1 電動(dòng)機(jī)選擇204.3.2 位置的定位方法204.3.3 plc的i/o資源配置214.3.4電氣原理圖及元器件的選擇225 控制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)255.1 堆垛機(jī)的運(yùn)行程序255.1.1 堆垛機(jī)自動(dòng)運(yùn)行255.1.2 貨叉的上升和下降265.1.4 貨叉的伸縮275.2 plc梯形圖和語(yǔ)句指令表295.2.1 plc控制梯形圖295.2.2 語(yǔ)句指令表29結(jié) 論33致 謝34參考文獻(xiàn)35緒 論自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)又稱立庫(kù)、

9、高層貨架倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)as/rs(automatic storageretrieval system)。它是一種用高層立體貨架（托盤系統(tǒng)）儲(chǔ)存物資，用電子計(jì)算機(jī)控制管理和利用自動(dòng)控制堆垛運(yùn)輸車進(jìn)行存取作業(yè)的倉(cāng)庫(kù)。倉(cāng)庫(kù)的功能從單純的進(jìn)行物資的儲(chǔ)存保管，發(fā)展到擔(dān)負(fù)物資的接受，分類，計(jì)量，包裝，分揀配送，存檔等多種功能。這有助于實(shí)現(xiàn)高效物流和大容量?jī)?chǔ)藏，能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和商品流通的需要。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是生產(chǎn)物流的重要組成部分，生產(chǎn)物流是從原材料采購(gòu)開始，經(jīng)過(guò)基本制造過(guò)程的轉(zhuǎn)換活動(dòng)，立體倉(cāng)庫(kù)，它首先應(yīng)具有儲(chǔ)存的功能，在自動(dòng)化系統(tǒng)的管理和控制下，能對(duì)物料進(jìn)行科學(xué)的管理，使物料在存儲(chǔ)的過(guò)程中合理的利用各種資

10、源，提高處理效率，適應(yīng)多種存儲(chǔ)要求。目前，裝卸和儲(chǔ)存作業(yè)，及物流作業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占用了大量的勞動(dòng)力，倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的機(jī)械化和自動(dòng)化的主要優(yōu)點(diǎn)，在于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和節(jié)省勞動(dòng)資源。立體倉(cāng)庫(kù)是一種設(shè)置有高層貨架，并配置有倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械和自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)物料搬運(yùn)、存儲(chǔ)機(jī)械自動(dòng)化，存儲(chǔ)管理現(xiàn)代化的一種新型倉(cāng)庫(kù)。它充分利用倉(cāng)庫(kù)空間，集信息、存儲(chǔ)、管理與一體化，利用微電子自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)的自動(dòng)化，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化。與普通平庫(kù)相比，它有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。由于采用自動(dòng)控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，極大的提高了倉(cāng)庫(kù)吞吐效率和管理水平。其存儲(chǔ)作業(yè)迅速準(zhǔn)確，使作業(yè)過(guò)程中的貨損大大的減少；

11、通過(guò)對(duì)倉(cāng)庫(kù)物資的優(yōu)化管理，可減少庫(kù)存、縮短物資的周轉(zhuǎn)期，提高資金的周轉(zhuǎn)率，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的意義自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)代最引人矚目的高技術(shù)之一。嚴(yán)格地說(shuō)，自動(dòng)化就是指在沒有人的直接參與下，機(jī)器設(shè)備所進(jìn)行的生產(chǎn)管理過(guò)程。那么什么是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)呢？根據(jù)上海以華電氣技術(shù)有限公司的定義，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是一種功能多、規(guī)模大、利用率高的物資配運(yùn)中心，廣泛地運(yùn)用于大型倉(cāng)庫(kù)，能按照編制的入庫(kù)單/出庫(kù)單自動(dòng)地把物件從入口處搬運(yùn)到目的貨位或從指定貨位把物件搬運(yùn)到出口處。完成這一搬運(yùn)任務(wù)的堆垛機(jī)是該系統(tǒng)的關(guān)鍵部份，它在高層固定貨架巷道中運(yùn)行。根據(jù)這一定義，自動(dòng)化立體倉(cāng)

12、庫(kù)有這幾個(gè)主要標(biāo)志：高層堆垛機(jī)、高層貨架以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，能自動(dòng)儲(chǔ)存和輸出物料。簡(jiǎn)言之：自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是由多層貨架、運(yùn)輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)組成的，集信息自動(dòng)化技術(shù)、自動(dòng)導(dǎo)引小車技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)于一體的集成化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)入庫(kù)、存儲(chǔ)出庫(kù)、搬運(yùn)拆箱及空箱疊放全過(guò)程的自動(dòng)化。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中迅速發(fā)展的一個(gè)重要組成部分, 它具有節(jié)約用地、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、消除差錯(cuò)、提高倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化水平及管理水平、提高管理和操作人員素質(zhì)、降低儲(chǔ)運(yùn)損耗、有效地減少流動(dòng)資金的積壓、提高物流效率等諸多優(yōu)點(diǎn)。與廠級(jí)計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)以及與生產(chǎn)線緊密相連的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)更是當(dāng)今cims(計(jì)

13、算機(jī)集成制造系統(tǒng))及fms(柔性制造系統(tǒng))必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。自動(dòng)化研究所圍繞自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)開發(fā)了多種自動(dòng)化系統(tǒng)硬件設(shè)備及軟件產(chǎn)品, 如: 不同類型的庫(kù)存管理軟件、系統(tǒng)仿真軟件、圖形監(jiān)控及調(diào)度軟件、堆垛機(jī)輸送機(jī)控制軟件、條形碼識(shí)別跟蹤系統(tǒng)、搬運(yùn)機(jī)器人、碼垛機(jī)械手、自動(dòng)運(yùn)行小車、貨物分選系統(tǒng)、堆垛機(jī)認(rèn)址檢測(cè)系統(tǒng)、堆垛機(jī)控制系統(tǒng)、貨位探測(cè)器、高度檢測(cè)器、輸送系統(tǒng)、碼垛系統(tǒng)、自動(dòng)輸送小車等產(chǎn)品。1.2自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)（automatic storage retrieval system）的設(shè)計(jì)步驟，一般分為以下幾步：（一）、收集、研究用戶的原始資料，明確用戶所要達(dá)到的目標(biāo)，這些原

14、始資料包括： 1、明確自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)與上游、下游銜接的工藝過(guò)程，2、物流要求：上游進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)的最大入庫(kù)員、向下游轉(zhuǎn)運(yùn)的最大出庫(kù)量以及所要求的庫(kù)容量；3、物料的規(guī)格參數(shù)：物料的品種數(shù)、物料包裝形式、外包裝尺寸、重量、保存方式及其它物料的其它特性；4、立體倉(cāng)庫(kù)的現(xiàn)場(chǎng)條件及環(huán)境要求；5、用戶對(duì)倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)的功能要求；6、其它相關(guān)的資料及特殊要求。（二）、確定自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主要形式及相關(guān)參數(shù)所有原始資料收集完畢后，可根據(jù)這些第一手資料計(jì)算出設(shè)計(jì)時(shí)所需的相關(guān)參數(shù)，包括：對(duì)整個(gè)庫(kù)區(qū)的出入庫(kù)總量要求，亦即倉(cāng)庫(kù)的流量要求：貨物單元的外形尺寸及其重量；倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存區(qū)（貨架區(qū)）的倉(cāng)位數(shù)量：結(jié)合上述三點(diǎn)確定儲(chǔ)存區(qū)（貨架

15、廠）貨架的排數(shù)、列數(shù)及巷道數(shù)目其它相關(guān)技術(shù)參數(shù)。（三）、合理布置自動(dòng)化立休倉(cāng)庫(kù)的總體布局及物流圖一般來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)包括：入庫(kù)暫存區(qū)、檢驗(yàn)區(qū)、碼垛區(qū)、儲(chǔ)存區(qū)、出庫(kù)暫存區(qū)、托盤暫存區(qū)、不合格品暫存區(qū)及雜物區(qū)等。規(guī)劃時(shí)，立體倉(cāng)庫(kù)內(nèi)不一定要把上述的每一個(gè)區(qū)都規(guī)劃進(jìn)去，可根據(jù)用戶的工藝特點(diǎn)及要求來(lái)合理劃分各區(qū)域和增減區(qū)域。同時(shí)，還要合理考慮物料的流程，使物料的流動(dòng)暢通無(wú)阻，這將直接影響到自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的能力和效率。（四）、選擇機(jī)械設(shè)備類型及相關(guān)參數(shù)，如下：1、貨架貨架的設(shè)計(jì)是立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接影響到立體倉(cāng)庫(kù)面積和空間的利用率。貨架形式：貨架的形式有很多，而用在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的貨架一

16、般有：橫梁式貨架、牛腿式貨架、流動(dòng)式貨架等。設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)貨物單元的外形尺寸、重量及其它相關(guān)因素來(lái)合理選取。貨格的尺寸：貨格的尺寸取決于貨物單元與貨架立柱、橫梁（牛腿）之間的間隙大小，同對(duì)，在一定程度上也受到貨架結(jié)構(gòu)型式及其它因素的影響。圖1-1托盤貨架2、堆垛機(jī)堆垛機(jī)是整個(gè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的核心設(shè)備，通過(guò)手動(dòng)操作、半自動(dòng)操作或全自動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)把貨物從一處搬運(yùn)到另一處。它由機(jī)架（上橫梁、下橫梁、立柱）、水平行走機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)、貨叉及電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成。 堆垛機(jī)形式的確定：堆垛機(jī)形式多種多樣，包括單軌巷道式堆垛機(jī)、雙軌巷道式堆垛機(jī)、轉(zhuǎn)巷道式堆株機(jī)、單立柱型堆垛機(jī)、雙立柱型堆垛機(jī)等等。 堆垛機(jī)速

17、度的確定：根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的流量要求，計(jì)算出堆垛機(jī)的水平速度、提升速度及貨叉速度。其它參數(shù)及配置：據(jù)倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)情況及用戶的要求選定堆垛機(jī)的定位方式、通訊方式等。堆垛機(jī)的配置可高可低，視具體情況而定。圖1-2 堆垛機(jī)的構(gòu)成圖3、輸送系統(tǒng)根據(jù)物流圖，合理選擇輸送機(jī)的類型，包括：輥道輸送機(jī)、鏈條輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)、升降移載機(jī)、提升機(jī)等。同時(shí)，還要根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的瞬時(shí)流量合理確定輸送系統(tǒng)的速度。 4、其它輔助設(shè)備根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的工藝流程的一些要求，增加一些輔助設(shè)備，包括：機(jī)械手，手持終端、叉車、平衡吊。立體倉(cāng)庫(kù)其模型如圖：圖1-3二、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)主要技術(shù)性能（1）控制系統(tǒng)： 技術(shù)先進(jìn)，采用現(xiàn)場(chǎng)控制總線直接通訊的方式，真正做到

18、計(jì)算機(jī)只監(jiān)不控，所有的決策、作業(yè)調(diào)度和現(xiàn)場(chǎng)信息等均由堆垛機(jī)、出入庫(kù)輸送機(jī)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)相互間的通訊來(lái)協(xié)調(diào)完成。 每個(gè)貨位的托盤號(hào)分別記錄在堆垛機(jī)和計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)里，管理員可利用對(duì)比功能來(lái)比較計(jì)算機(jī)的記錄和堆垛機(jī)里的記錄，并進(jìn)行修改，修改可自動(dòng)完成和手動(dòng)完成。系統(tǒng)軟、硬件功能齊全，用戶界面清晰，便于操作維護(hù)。 堆垛機(jī)有自動(dòng)召回原點(diǎn)的功能，即無(wú)論任何情況，只要貨叉居中且水平運(yùn)行正常時(shí)，可按照下達(dá)的命令自動(dòng)返回原點(diǎn)。這意味著操作人員和維護(hù)人員可以盡量不進(jìn)入巷道。 智能的控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)盤庫(kù)功能，避免了以往繁重的人工盤庫(kù)工作，減輕了倉(cāng)庫(kù)管理人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)保證了出庫(kù)作業(yè)的出錯(cuò)率為零。（

19、2）監(jiān)控管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)管理、入庫(kù)管理、出庫(kù)管理、查詢、報(bào)表、單據(jù)與盤庫(kù)、報(bào)警、監(jiān)控與動(dòng)畫等模塊自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)作為一種自動(dòng)化物流設(shè)施，在我國(guó)社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)中發(fā)揮著非常重要的作用。（3）入出庫(kù)系統(tǒng)：貨物入庫(kù)存儲(chǔ)是在入庫(kù)站臺(tái)上進(jìn)行的。夾抱車將貨物送到入庫(kù)站臺(tái)的托盤上，待人工確認(rèn)貨物品牌后，入庫(kù)過(guò)程自動(dòng)完成。輸送線自動(dòng)將托盤送到貨架端部，堆垛機(jī)將貨物送到由主控計(jì)算機(jī)預(yù)先分配好的貨位上進(jìn)行存儲(chǔ)，貨物的出庫(kù)是由生產(chǎn)管理人員向主控計(jì)算機(jī)輸入出庫(kù)指令，計(jì)算機(jī)按一定的原則根據(jù)出庫(kù)單的品種，控制堆垛機(jī)將相應(yīng)的庫(kù)存貨物從貨位上取出。輸送線自動(dòng)將貨物輸送到出庫(kù)站臺(tái)。同時(shí)出庫(kù)的托盤經(jīng)疊放機(jī)將空托盤五個(gè)一組疊好送到貨

20、架存放或送到入庫(kù)站臺(tái)備用。 （4）電氣控制設(shè)備自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的各種設(shè)備都具有手動(dòng)控制、集中控制以及與管理計(jì)算機(jī)接口的聯(lián)機(jī)自動(dòng)控制等各種控制方式，可供用戶選擇。（5）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具備以下主要功能：信息的輸入及預(yù)處理。包括對(duì)貨箱條形碼的識(shí)別,認(rèn)址檢測(cè)器、貨格狀態(tài)檢測(cè)器信息的輸入及預(yù)處理。出入庫(kù)運(yùn)輸機(jī)的計(jì)算機(jī)控制，從通訊監(jiān)控機(jī)接受到一批作業(yè)命令以后，取出作業(yè)命令中的巷道號(hào)，完成對(duì)這些巷道數(shù)據(jù)的處理，以便控制分岔點(diǎn)的停止器最終實(shí)現(xiàn)貨箱在出入庫(kù)運(yùn)輸機(jī)上的自動(dòng)分岔。 立體倉(cāng)庫(kù)的計(jì)算機(jī)管理。它是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行物資管理、帳目管理、貨位管理及信息管理的中心。入庫(kù)時(shí)將貨箱合理分配到各個(gè)巷道作業(yè)區(qū)；出庫(kù)時(shí)能按“

21、先進(jìn)先出”的原則，或其他排隊(duì)原則出庫(kù)。同時(shí)還要定期地或不定期地打印報(bào)表。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過(guò)總控制臺(tái)的操作按鈕進(jìn)行運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)改帳及信息修正，并判斷出發(fā)生故障的巷道，及時(shí)封鎖發(fā)生故障的巷道，暫停該巷道的出入庫(kù)作業(yè)等。 1.3自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r由于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)具有占地面積少，差錯(cuò)少，節(jié)省人力等優(yōu)點(diǎn)，伴隨國(guó)際貿(mào)易的增加和全球化浪潮的興起，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)逐漸有民用化趨勢(shì)。因?yàn)樽詣?dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)可靠性高，節(jié)省勞動(dòng)力，零件容易維修更換，操作簡(jiǎn)單方便，導(dǎo)致了工業(yè)生產(chǎn)中的生產(chǎn)物流成本下降，建設(shè)費(fèi)用和土地資源都得到有效節(jié)約。在美國(guó)各個(gè)地區(qū)都掀起了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的熱潮。正確的理論一經(jīng)掌握，便成

22、為了推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的一大動(dòng)力。進(jìn)入70年代以后，日本通過(guò)采用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的建筑技術(shù)，整個(gè)70年代，日本勞動(dòng)人民在自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的幫助下，先后建設(shè)了2000多座自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，數(shù)量和整個(gè)歐洲的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量相同。這一運(yùn)動(dòng)有效節(jié)約了整個(gè)日本國(guó)內(nèi)的勞動(dòng)力和土地資源，為之后日本國(guó)內(nèi)的物流系統(tǒng)現(xiàn)代化奠定了基礎(chǔ)。2 總體方案設(shè)計(jì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的建設(shè)是涉及機(jī)械、電子、電氣、土建和管理等多學(xué)科、多專業(yè)的工程。而且現(xiàn)代化倉(cāng)庫(kù)的構(gòu)成是復(fù)雜的，它是一個(gè)由彼此相互作用的諸因素和各個(gè)環(huán)節(jié)所構(gòu)成的綜合系統(tǒng)。研究這些因素的性質(zhì)并弄清它們的相互作用，是建立自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的一個(gè)重要步驟。通過(guò)總結(jié)分析，可以取得綜合解

23、決下列問題的必要資料，即：自動(dòng)化管理的組織結(jié)構(gòu)和職能機(jī)構(gòu)的建立，最佳參數(shù)和技術(shù)裝備能力的確定，以及倉(cāng)庫(kù)的合理平面布置的選擇等。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)的一般順序?yàn)椋?收集、研究原始資料；2選擇倉(cāng)庫(kù)類型；3確定主要參數(shù)；4選擇貨架方案；5選擇機(jī)械設(shè)備類型；6計(jì)算機(jī)械設(shè)備的類型；7傳動(dòng)部分的計(jì)算；8立柱的剛度計(jì)算，9零件的強(qiáng)度校核。2.1.1 選擇倉(cāng)庫(kù)類型分離式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)和整體式立體倉(cāng)庫(kù)相比，其使用鋼材要少得多，相同高度的整體式立體倉(cāng)庫(kù)和分離式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)相比，后者用鋼量為6090/，前者用鋼量為62.575/；前者的機(jī)械設(shè)備為堆垛機(jī)、周邊機(jī)械、電氣控制和計(jì)算機(jī)，而后者機(jī)械設(shè)備為叉車，分離式自動(dòng)化

24、立體倉(cāng)庫(kù)的貨架獨(dú)立存在，在現(xiàn)有的建筑物內(nèi)也可以改造為自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，也可將貨架拆除，用于其他目的，節(jié)省材料，方便快捷，故選用分離式立體倉(cāng)庫(kù)。2.1.2 選擇貨架結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，裝載貨物的貨架高度不必要太高，所以采用木質(zhì)結(jié)構(gòu)托盤貨架，托盤式貨架具有裝卸方便，貨物放到貨架上之后，不再需要移動(dòng)，直接可以由巷道式堆垛機(jī)入庫(kù)，成本低，效率高。2.1.3 選擇堆垛機(jī)類型堆垛機(jī)按規(guī)模分為：低層型，中層型和高層型，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，貨物尺寸為600×600×800,所以經(jīng)過(guò)初步計(jì)算可得，堆垛機(jī)的最大舉高為2500，所以應(yīng)選用低層巷道式下部驅(qū)動(dòng)雙立柱堆垛機(jī)。2.1.4 控制系統(tǒng)的選型本設(shè)計(jì)中主

25、要采用四門子系列plc可編程控制器，通過(guò)通信模塊與一臺(tái)上位機(jī)連接，從而達(dá)到計(jì)算機(jī)控制整個(gè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行。通過(guò)plc可編程控制器接入堆垛機(jī)、升降臺(tái)、傳送帶、電動(dòng)機(jī)，使系統(tǒng)按操作員的指令正常運(yùn)行。plc系統(tǒng)組成圖如下圖所示。在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的物流輸送過(guò)程中，堆垛機(jī)實(shí)現(xiàn)貨物在各出入庫(kù)端到貨格的搬運(yùn)，其基本功能包括以下幾個(gè)部分：(1) 三維動(dòng)作控制 控制堆垛機(jī)在水平、垂直、左右方向的運(yùn)行；(2) 位置控制 控制堆垛機(jī)以適合的速度運(yùn)行并精確的定位在貨格或入出庫(kù)口處；(3) 通訊功能 堆垛機(jī)與上位機(jī)和其它倉(cāng)庫(kù)設(shè)備的通訊；(4) 保護(hù)功能 提供各種電氣和機(jī)械保護(hù)，保證堆垛機(jī)在高速、頻繁的運(yùn)行和取送貨過(guò)

26、程中不會(huì)發(fā)生事故；(5) 人機(jī)界面 通過(guò)hmi或其它輸入和顯示設(shè)備，提供本機(jī)或遙控操作及向操作人員提供堆垛機(jī)。2.1.5 周邊機(jī)械的選擇根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的工藝流程以及設(shè)計(jì)任務(wù)書的一些特殊要求，適當(dāng)增加一些輔助設(shè)備：手持終端、叉車、平衡吊等。3 各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1. 托盤貨架的基本參數(shù)設(shè)定托盤貨架尺寸為：1920×640×3000；托盤堆放載重：平均值8000n，最大值1000n；貨架規(guī)模為：1排×3層×3列=9個(gè)托盤：貨架自重：500n；計(jì)算由載荷加到貨位和支柱上的力：貨重：w= 托盤堆放最大重力 × 充實(shí)率水平力：f = w × 振動(dòng)

27、系數(shù)托盤支承所受的垂直力：中間支柱：f/2 + f/2；端支柱：f/23.2. 托盤的參數(shù)設(shè)定托盤基本尺寸：500×700×130；托盤強(qiáng)度的參考如下表：表3-1 托盤的強(qiáng)度內(nèi)容允差壓縮強(qiáng)度變形量<4撓度2.5%以下抗彎強(qiáng)度殘留撓度0.5%以下面板強(qiáng)度撓度2.5%以下墜落強(qiáng)度對(duì)角線變化率3%以下3.3. 堆垛機(jī)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與計(jì)算門架是堆垛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)物，有單柱式和矩形框架式。按支承方式，又可分為安裝在貨架上的上部支承式和安裝在地面上的下部支承式。不論哪種型式都帶有伸縮貨叉和人工駕駛室（有時(shí)也沒有）的貨合。升降臺(tái)沿立柱升降，同時(shí)靠地上和頂上的導(dǎo)軌保持走行穩(wěn)定和支持貨叉伸出

28、進(jìn)行裝卸作業(yè)時(shí)的翻轉(zhuǎn)彎矩。 在門架上安裝有卷?yè)P(yáng)、走行等機(jī)械裝置，以及配置有電氣控制開關(guān)、控制裝置、配線等。下部支承式的集中放在門架下部。由于走行起動(dòng)、停止及加減速時(shí)產(chǎn)生的慣性力，門架在通道的縱向發(fā)生撓曲，整個(gè)門架成為振動(dòng)體，其柱端的振動(dòng)較大。同樣，在通道的直角方向，立柱由于貨叉作業(yè)時(shí)的彎矩作用而發(fā)生彎曲，使伸長(zhǎng)著的伸縮叉的前端的撓度增大。柱端振動(dòng)：和貨叉前端的撓度一超過(guò)極限，就成為堆垛機(jī)自動(dòng)定位的障礙，所以門架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和撓度小的適當(dāng)剛度。3.3.1 框架的彎矩和撓度堆垛機(jī)的矩形門架是超靜定結(jié)構(gòu)。這里按角變位移法解如下：堆垛機(jī)門架的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)： q上梁及附件重量 q貨臺(tái)、貨物、附件及搭

29、乘人員的總重量 q電氣控制盤的重量 q卷?yè)P(yáng)裝置的重量 q 柱的單位長(zhǎng)度的平均重量 作用在門架上的慣性力：h=（/g）q及 qh/g (:減速度，g =9.8米 /秒) hh下梁中心線分別到q q的中心高度l立柱的中心距i立柱ab、dc的斷面慣性距上梁與下梁端部的偏轉(zhuǎn)角 r因構(gòu)件兩端變位產(chǎn)生的彎距 e：縱彈性模量 c由構(gòu)件的中間載荷在杠端產(chǎn)生的彎距，稱為載荷項(xiàng)。k= i/ h立柱的剛度 k=i/l 上下梁的剛度 n=k/ k剛度比 m彎距作出作用于框架結(jié)構(gòu)的慣性力圖解：圖3-1 慣性力圖解有叉取作業(yè)的彎度由于貨叉作業(yè)，在門架上及與走行方向成直角的方向增加了彎矩，產(chǎn)生了擾度。但是，此彎矩相比前兩種

30、相差很大，而且不會(huì)在貨叉伸出的情況下走行，所以可以認(rèn)為最大彎矩為m和m合成的彎矩。 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算校核上下梁（槽鋼360*320*16，i=8360厘米） 柱（400*13矩形鋼管44角鋼，i=19014厘米） l=3m h=20m h=18m h=2m h=1m a=0.5mq=350kg q=2300kg q=400kg q=400kgq=0.85kg/cm /g=0.1 h=0.1q堆垛機(jī)總重量（自重+載重）=8000kg載重增加25%作為試驗(yàn)載荷，為1500*（1+25%）=1875kg關(guān)于載荷的補(bǔ)加系數(shù)，查閱資料對(duì)堆垛機(jī)的沖擊系數(shù)=1.4，作業(yè)系數(shù)m*=1.1，校核合格。圖3-2 叉取

31、作業(yè)的撓度分布各部分的彎矩n=k/k=ih/il=2.73固端彎矩：c=24.9nm c=28.6 nmc=57.4 nm c=34.5 nmr=r+r=0.0018+0.00075=0.00255走行停止時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)的立柱上端的線變位： =17800.00255=4.54cm(注：值容許范圍一般在2.55cm,符合要求)由水平載荷產(chǎn)生的各部分的彎矩：m=m*（m+m）=1.1（186.5+76.5）=289.4 nm m= m*(m+m)=1.1(170.7+73.4)=266.1 nmm= m*(m+m)=1.1(178.2+73.4)=276.8 nm m= m*(m+m)=1.1(176

32、.2+75)=276.3 nm由走行輪的反力產(chǎn)生的各部分的彎矩:v=m*(8000-2300-2300)/2=4906kg固端彎矩: c=490645=220. 8nm因此:m=87.4 nm m=28.2 nm m=133.4 nm最大彎矩:m= -289.4+87.4= -201 nm m= -266.1+28.2= -237.9 nm m=266.1-28.2=237.9 nm m=276.8+28.2=305.0 nm m= -276.8-28.2= -305.0 nm m= -276.3-87.4= -363.7 nm m=276.3+133.4=409.7 nm m=289.4-1

33、33.4=156.0 nm結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彎曲應(yīng)力上下梁的斷面系數(shù)z=498 cm,柱的斷面系數(shù)z=789cm則:= -2560n/cm = -3010n/cm =4780 n/cm =613 n/cm = -3870 n/cm = -4610 n/cm =8230 n/cm =2870 n/cm隨著堆垛機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng),這些應(yīng)力交變出現(xiàn),在下梁a和d點(diǎn)產(chǎn)生最大應(yīng)力振幅.如用應(yīng)力比法,則k= -2870/8230= -0.35,按切口分類為a,可查出疲勞許用應(yīng)力為12500 n/cm.故能滿足上述彎曲應(yīng)力條件。堆垛機(jī)伸縮貨叉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)貨叉是堆垛機(jī)中最主要的部分, 所設(shè)計(jì)的貨叉,是三節(jié)伸縮式貨叉,即由上叉、

34、中叉、下叉以及導(dǎo)向滾子等構(gòu)成的貨叉. 它主要由電機(jī)、減速器、鏈輪、鏈條、下叉、中叉、上叉等部分組成。3.3.2 堆垛機(jī)走行輪的設(shè)計(jì)走行輪有主動(dòng)輪與從動(dòng)輪各1個(gè)，由于堆垛機(jī)在操作貨叉時(shí)的反作用力會(huì)對(duì)走行輪產(chǎn)生側(cè)壓，為了防止走行輪由于側(cè)壓脫軌與走行中的爬行現(xiàn)象，需安裝側(cè)面導(dǎo)輪驅(qū)動(dòng)輪的末端齒輪采用輪軸直接連接的驅(qū)動(dòng)方式。走行輪的允許載重量等各參數(shù)間有下列關(guān)系式：p=kd（b-2r）（kg） 且k=（kg/cm）式中，p允許載重量（kg） d車輪的踏面直徑（cm） b鋼軌寬（cm） r鋼軌頭部的圓角半徑（cm） k許用應(yīng)力系數(shù)（kg/cm） v走行速度（m/min） k許用應(yīng)力（球墨鑄鐵的許用應(yīng)力為5

35、0）（kg/cm）首先確定b=6.4cm，r=0.2cm, k=50 kg/cm, v=90m/min則 k=36.4（kg/cm） p=()/4=(350+2300+400+400+0.85+350)/4=7200/4=1800kg則代入上式可得：d=8.2cm，則車輪的軸徑為d=11.2mm取d =50mm,車輪直徑可適當(dāng)取大為d=100mm則走行輪的轉(zhuǎn)速為n=901000/100=287r/min軸上的軸承選取型號(hào)為61810，基本尺寸為：d=50mm, d=65mm, b=7mm.3.3.3 走行裝置的電機(jī)、減速器的選取 走行裝置在額定速度下必需的功率為：p=（kw） 其中，式中，走行

36、阻力 d走行輪軸的直徑 摩擦系數(shù) f滾動(dòng)摩擦系數(shù) q堆垛機(jī)的總重量由此，求得p=則可選取電機(jī)型號(hào)為y200l1-2，轉(zhuǎn)速為1400r/min,額定功率為30kw，效率為90%，且3090%=27，可選安裝型式選取b3，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)機(jī)座號(hào)為200l55。為此，減速器的傳動(dòng)比為i=18.6。 3.3.4 升降機(jī)構(gòu)采用鋼絲繩卷筒裝置結(jié)構(gòu)，用鋼絲繩作柔性件，質(zhì)量輕，工作安全，噪聲小，其傳動(dòng)裝置一般裝在下部。卷筒為帶溝的圓筒，鋼絲繩在溝內(nèi)纏繞的方向與纏入溝內(nèi)的鋼絲繩方向之間的角度不超過(guò)4度。升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈：電機(jī)-聯(lián)軸器-減速器-卷筒-鋼絲繩-貨臺(tái)。升降機(jī)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算定滑輪的軸徑與輪徑的設(shè)計(jì)計(jì)算：

37、則對(duì)定滑輪n=100020/3.14d, p=(1500+2300)10/4=9500n則 mm選取滑輪的軸徑d=50mm，輪徑d=280mm則滑輪的轉(zhuǎn)速n=127.39r/min選取卷筒的直徑為d=412mm,卷筒的軸徑取為d=220mm則卷筒的轉(zhuǎn)速n= nd/ d=63.7r/min每根鋼絲繩所承受的拉力為f=(1500+2300)10/4=9500n=9.5kn則手選鋼絲繩為第二組619（a）類。選取鋼絲繩公稱直徑為6mm，公稱抗拉強(qiáng)度為1570mpa鋼芯鋼絲繩的最小破斷拉力為20.10kn>9.5kn,滿足要求。升降機(jī)構(gòu)的電機(jī)減速器的選取將載荷w+貨臺(tái)的自重g以速度v米/分提升時(shí)

38、的功率為：=kw由此，選取電機(jī)型號(hào)為y315s-10，額定功率為55kw，效率為92%，轉(zhuǎn)速為1400r/min,選取安裝型式為b3，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)機(jī)座號(hào)為315s75。則減速器的傳動(dòng)比為i=59。4 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 控制方案的確定對(duì)于本次設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)對(duì)于鏈條機(jī)的控制為順序控制，需要與貨物檢測(cè)系統(tǒng)連網(wǎng)。通信協(xié)議不想復(fù)雜化，兼容性要好，dcs雖然控制器功能強(qiáng)，數(shù)據(jù)通訊能力強(qiáng)、具有靈活性和安全性，但是成本高，兼容性差各公司產(chǎn)品成不能互換，不能互操作，所以不選用。fcs是全數(shù)字化，智能、多功能性控制、特別適合危險(xiǎn)區(qū)域、易變過(guò)程和非常環(huán)境。核心是總線協(xié)議，基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置，本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化。f

39、cs的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)行閉環(huán)控制，但是總線協(xié)議、相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備是相互關(guān)聯(lián)的比較復(fù)雜。plc是模塊化結(jié)構(gòu)、開關(guān)量順序控制、10ms巡檢周期、 擁有多種通訊模式。具有高可靠性、擁有很高的電磁兼容性和抗沖擊、耐振動(dòng)性能，是理想 的現(xiàn)場(chǎng)控 制器, 通過(guò)和上位機(jī)通訊可以實(shí)現(xiàn)多種控制功能。同時(shí)對(duì)plc進(jìn)行編程可以使用“梯形圖”，這是一種圖形化了的編程語(yǔ)言。它使用各種圖形表示條件以及命令，這樣可以使用戶的編程界面更加友好；由于采用了按功能分段, 既壓縮了程序長(zhǎng)度, 又便于根據(jù)用戶不同要求進(jìn)行編寫,這樣也使得程序的編制更加方便。用plc做從站，與出入庫(kù)系統(tǒng)的plc夠成plc網(wǎng)絡(luò)較為容易：編程的時(shí)候不需知道通信協(xié)

40、議只要按照說(shuō)明書格式寫就可以了。由于傳感器布置的點(diǎn)較多，用plc的i/o可以滿足。而且由于plc技術(shù)較為成熟，編程也較為簡(jiǎn)單直觀，介紹plc的書籍較多，最終決定選用西門子的s7-200系列的plc作為控制系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)plc要滿足的要求見下圖圖4-14.2 系統(tǒng)調(diào)速方式4.2.1 調(diào)速方式選用本次設(shè)計(jì)由于需要調(diào)速，電動(dòng)機(jī)為三相交流異步電動(dòng)機(jī)，而異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法主要有變極調(diào)速，變阻調(diào)速和變頻調(diào)速。變頻調(diào)速使通過(guò)平滑改變異步電動(dòng)機(jī)的供電頻率來(lái)調(diào)節(jié)同步轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，這種方法由于調(diào)節(jié)同步轉(zhuǎn)速，效率高，調(diào)速范圍大，精度高，使交流電動(dòng)機(jī)比較理想的調(diào)速方法。使用專用變頻器可以實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的變

41、頻調(diào)速控制。4.2.2 變頻器的簡(jiǎn)介 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。也就是把工頻電源(50hz或60hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對(duì)主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對(duì)于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來(lái)說(shuō)，有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的cpu以及一些相應(yīng)的電路。實(shí)際應(yīng)用中對(duì)電機(jī)的速度變化的要求是十分普遍的, 因此變頻器在實(shí)際應(yīng)用是廣泛的, 而且具有重要的意義.a)變頻器優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)述1便于安裝, 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和調(diào)試。

42、2牢固的emc 設(shè)計(jì).。3參數(shù)涉及的范圍全面而具有綜合性,經(jīng)過(guò)適當(dāng) 的配置, 其適用范圍非常廣泛。4電纜連接簡(jiǎn)便。5可以通過(guò)模擬方式進(jìn)行控制, 也可以通過(guò)uss 串行通訊方式進(jìn)行控制。 6采用較高的調(diào)制脈沖頻率時(shí), 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪 聲很小。7裝有基本操作板(bop, 選件)時(shí), 可以顯示變頻 器運(yùn)行的狀態(tài)信息和報(bào)警信息。8 dip開關(guān)使變頻器的電源頻率設(shè)置(50hz 或60hz) 非常方便。 9采用rs485 串行通訊(uss) 控制方式的情 況下, dip 開關(guān)使總線終端 (總線最末端的 變頻器)的設(shè)置非常方便。10 rs485 串行通訊接口(僅指uss 控制方式) 便于與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。 1

43、1變頻器在電源電壓消失或出現(xiàn)故障后重新上電 時(shí)的自動(dòng)再起動(dòng)功能, 提高了設(shè)備的可用性。電動(dòng)機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電，改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)秀的調(diào)速性能和起制動(dòng)平穩(wěn)性能，高效率，高功率和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)，已被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為有發(fā)展前途的調(diào)速方式。b)變頻器的分類變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式分類，可以分為pam控制變頻器、pwm控制變頻器和高載頻pwm控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為v/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途

44、分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。4.3 硬件選擇4.3.1 電動(dòng)機(jī)選擇y系列（三相異步電動(dòng)機(jī)其特點(diǎn)是效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距高、噪聲低、振動(dòng)小、運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠。安裝尺寸和功率等級(jí)完全符合iec標(biāo)準(zhǔn)和din42673標(biāo)準(zhǔn)。它是全國(guó)聯(lián)合設(shè)計(jì)的基本系列電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。本系列一般采用b級(jí)絕緣，外殼防護(hù)等級(jí)為ip44，冷卻方式為ico141。y系列電機(jī)的轉(zhuǎn)速有雙速、三速、四速三種。該系列電機(jī)采用改變繞組的接法來(lái)改換電機(jī)的極數(shù)和輸出功率，使與機(jī)械設(shè)備的負(fù)載特性相匹配，以簡(jiǎn)化其變速系統(tǒng)，節(jié)省投資， 廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、機(jī)械、機(jī)床和紡織等行業(yè)。本設(shè)計(jì)的主要參數(shù)為：1

45、輸送貨物額定重量為：500kg2最大輸送速度為：20m/min3臺(tái)升降速度：4m/min參照以上參數(shù)，水平運(yùn)行和起升運(yùn)行電機(jī)功率約為1000w左右,根據(jù)需要,選擇y802-2型電動(dòng)機(jī),功率為1100w，滿載轉(zhuǎn)速2825r/min,額定轉(zhuǎn)矩2.2最大轉(zhuǎn)矩2.3質(zhì)量17kg。巷道口處控制水平運(yùn)行的電機(jī)功率小些，但相差不大，這里同樣選擇y802-2型電動(dòng)機(jī)。4.3.2 位置的定位方法堆垛機(jī)的定位主要有認(rèn)址裝置組成，認(rèn)址裝置由認(rèn)址片和認(rèn)址器組成。認(rèn)址器目前多為紅外傳感器或者光電開關(guān)，發(fā)射和接收紅外光在同側(cè)時(shí)用反射式認(rèn)址片，否則用透射式的，認(rèn)址原理如下圖3-1所示。1.認(rèn)址片 2.光電接收管 3.認(rèn)址器

46、 4.光電發(fā)射管圖4-2認(rèn)址原理圖光電開關(guān)是通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。紅外線光電開關(guān)是利用人眼不可見(波長(zhǎng)為780nm-lmm)的近紅外線和紅外線來(lái)檢測(cè)、判別物體。通過(guò)光電裝置瞬間發(fā)射的微弱光束能被安全可靠的準(zhǔn)確的發(fā)射和接收。光電開關(guān)的重要功能是能夠處理光的強(qiáng)度變化:利用光學(xué)元件，在傳播媒介中間使光束發(fā)生變化；利用光束來(lái)反射物體，使光束發(fā)射經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離后瞬間返回。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為:發(fā)送器，接收器和檢測(cè)電路（如圖4-3）。圖4-3 光電傳感器原理發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(led)和激光二極管。光束不間斷

47、地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器由光電二極管或光電三極管組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。此外，光電傳感器的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的反射裝置，它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過(guò)反射后，還是從這根反射線返回。光導(dǎo)纖維(lwl)，它擴(kuò)大了光電傳感器的使用范圍，形成了特殊的嵌裝式收發(fā)裝置。它可以在特殊的環(huán)境中使用，檢測(cè)微小的物體。4.3.3 plc的i/o資源配置由于需要采集外部檢測(cè)信號(hào)（所經(jīng)

48、的列、行），控制電機(jī)的起停，選擇自動(dòng)或是手動(dòng)控制狀態(tài)，前后列向運(yùn)動(dòng)、升降行向運(yùn)動(dòng)、機(jī)械手的伸縮運(yùn)動(dòng)、貨物的抓取、存放等。系統(tǒng)資源分配如表4-1所示。表4-1 i/o分配輸入部分輸出部分i0.0十六進(jìn)制顯示鍵盤值1位q0.0機(jī)械手控制脈沖i0.1鍵盤值2位q0.1機(jī)械手方向改變i0.2鍵盤值3位q0.2升降臺(tái)上升i0.3鍵盤值4位q0.3升降臺(tái)下降i0.4機(jī)械手到位限位q0.4小車向前運(yùn)動(dòng)i0.5機(jī)械手回位限位q0.5小車向后運(yùn)動(dòng)i0.6貨臺(tái)是否有物q0.6存物指示燈i0.7自動(dòng)/手動(dòng)（1/0）q0.7取物指示燈i1.0小車前限q1.1bcd輸出顯示bcd碼1位i1.1小車后限q1.2bcd碼2

49、位i1.2升降臺(tái)上限q1.3bcd碼3位i1.3升降臺(tái)下限q1.4bcd碼4位i1.4層尋址1q1.5小車停止向前運(yùn)動(dòng)i1.5層尋址2q1.6小車停止向后運(yùn)動(dòng)i1.6列尋址1q2.0手動(dòng)時(shí)層到位指示燈i1.7列尋址2q2.1手動(dòng)時(shí)列到位指示燈4.3.4 電氣原理圖及元器件的選擇主要的元器件的選擇如下表3-3所示。表4-2 元器件使用表名稱代號(hào)符號(hào)個(gè)數(shù)規(guī)格型號(hào)備注plcplc1個(gè)s7-200 cpu224加特殊功能模塊em253接觸器km6個(gè)cj20-100線圈電壓220v限流保護(hù)器fr2個(gè)jrs4-140365d整定電流80-104a熔斷器fu6個(gè)rls1-100額定電壓380v額定電流50-

50、100a指示燈hl11個(gè)ad16-22gled顯示，220v三相交流電機(jī)m2個(gè)y250m-4額定電壓380v,額定功率55w行程開關(guān)sq17個(gè)lf-0124lb額定電壓10-30vdc,dc型二線制常閉光電傳感器4個(gè)rpi-1391透射式二相混合式步進(jìn)電機(jī)m11個(gè)86byg250an-safrbl-0361步距角0.9/1.8步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器1個(gè)sh-20806cn24-70vdc電氣原理圖如下：圖4-45 控制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)5.1 堆垛機(jī)的運(yùn)行程序5.1.1 堆垛機(jī)自動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮的是小車處于前進(jìn)或者是存放貨物的過(guò)程，還是完成了預(yù)定任務(wù)返回在的過(guò)程。但是由于plc程序的執(zhí)行特點(diǎn)是逐行掃描，所以僅僅判斷小車是處于前進(jìn)過(guò)程還是返回過(guò)程是不夠的，因?yàn)樵诜祷剡^(guò)程中，還有貨叉從貨架上縮回、升降臺(tái)下降到初始位置等過(guò)程，所以，必須要在程序中能夠?qū)⑦@3種不同的運(yùn)動(dòng)區(qū)分開來(lái)。根據(jù)這種要求，在編寫程序的時(shí)候加入了3個(gè)不同的bool類型的變量m20.1、m20.3、m20.5，分別作為小車沿運(yùn)行到位標(biāo)志、升降臺(tái)運(yùn)行標(biāo)志、貨叉到位標(biāo)志。當(dāng)變量為on時(shí)，表示已完成該項(xiàng)動(dòng)作，為off時(shí)表明小車還沒有完成動(dòng)作。q0.6是開關(guān)量輸出，表示啟動(dòng)小車前進(jìn)，小車開始向前運(yùn)動(dòng)。程序如下所示，表5-2為網(wǎng)