自動立體倉庫的控制系統(tǒng)設計

自動化立體倉庫(簡稱AS/RS)產(chǎn)生于二十世紀五十年代也就是第二次世界大戰(zhàn)之后，是用自動化物料搬運設備進行貨物出庫和入庫作業(yè)操作的倉庫，是現(xiàn)代物流供應鏈中最為重要的網(wǎng)絡結點之一，它在社會的各種不同行業(yè)中得到了多種形式的應用。自動化立體倉庫作為現(xiàn)代化物流系統(tǒng)中的重要組成部分，可實現(xiàn)倉庫高層合理化，存取自動化，操作簡便化；自動化立體倉庫，是當前技術水平較高的形式。自動化立體倉庫的主體由貨架，巷道式堆垛起重機、入(出)庫工作臺和自動運進(出)及管理控制系統(tǒng)本論文以目前自動化立體倉庫中主要使用的搬運設備一巷道式堆垛機為研究對象，對堆垛機控制系統(tǒng)、自動化立體倉庫計算機管理系統(tǒng)進行探討和鉆研。主要研究內容如下：(1)介紹自動化立體倉庫的概念、發(fā)展歷史、分類和組成。在對移動貨架和堆垛機的控制系統(tǒng)的功能進行了分析的基礎上，進行了硬件系統(tǒng)的設計和fwarehouse,isamodernlogisticssupplychainisthemostimportantoneofthenetworkAutomatedwarehouseisanimportantpartofmodernlogisticssystem,canrealizethewarehousetoprationalizatandmanagementcontrolsystem.TheshelfissteelorreinforcedconcretesInthispaper,themainuseoftheautomatedwarehouseinthehandlingofaroadwaystacker(1)introducetheconcept,develofthemobileshelfandstackerfunction,thedesignandimplementationofhardwaresystem,f1緒論1.1自動化立體倉庫系統(tǒng)概述地面1.1.2自動化立體倉庫的組成(1)貨架(2)托盤(3)巷道堆垛機(4)出入庫輸送系統(tǒng)(5)通訊系統(tǒng)(6)堆垛機控制系統(tǒng)(7)計算機監(jiān)控系統(tǒng)(8)計算機管理系統(tǒng)(1)按照貨架高度：(b)中層自動化立體倉庫的建設高度在5米至15米之間，這個倉庫對于倉儲設備(2)按照貨架結構：(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(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，貨架是單獨建設的，是(4)按所起的作用：1.2國內外自動化立體倉庫的發(fā)展及現(xiàn)狀張，開始計劃建造25到30米的高層自動化化倉庫。從1967年開始，相繼完成了一些計算高度達40米的堆垛機。70年代還提出了采用50米高堆垛機的可能性。進入90年代后，1.2.2我國自動化立體倉庫的發(fā)展歷程動化立體化倉庫(高15米，機械部起重所負責),該庫1980年投入運行。1995年建成的儀征化纖工業(yè)聯(lián)合公司滌綸自動化立體倉庫是由國內獨立設計和制造的綜合自動化程度最(1)由于使用高層貨架存儲貨物，存儲區(qū)可以大幅度地向高空發(fā)展，充分利用倉庫(2)自動存取使用機械和自動化設備，運行和處理速度快，提高了勞動生產(chǎn)率，降(3)計算機控制能夠始終準確無誤地對各種信息進行存儲和管理，與人工相比減少1.3本課題的研究背景、意義和主要內容早在70年代初期，我國開始研究采用巷道式堆垛機的立體倉庫。1980年，由北京機械工業(yè)自動化研究所等單位研制建成的我國第一座自動化立體倉庫在北京汽車制造廠投體倉庫已超過了1000座，雖然這個數(shù)量看起來還不錯，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本課題的研究內容本課題以實驗室的自動化立體倉庫模型為實驗平臺對自動化立體倉庫進行研究和開1.4本章小結2自動化立體倉庫的總體構成2.1.1自動化立體倉庫的實體構成2.1.2自動化立體倉庫功能結構執(zhí)行層2.1.3自動化立體倉庫的物流結構貨貨架堆垛機入庫臺出庫臺搬運車2.2本自動化立體倉庫的硬件構成2.2.2本系統(tǒng)的硬件結構組成堆垛機支撐描梁x圖2.3立體倉庫示意圖本課題的貨物存儲系統(tǒng)為單元格式移動貨架。本系統(tǒng)由4排沿x4列共16個單元格，單元格尺寸為450mm*310mm*600mm。貨架間可產(chǎn)生3個巷道，但開關鏈輪上位置定位下位置定位A部分放大開關圖2.4堆垛機簡圖上位機上位機PLC變頻器三相電機編碼器貨架在本系統(tǒng)中計算機管理系統(tǒng)由IPC(IndustryPersonalComputer,簡稱工控機)及其配2.2.3自動化立體倉庫的控制框圖管理計算機管理計算機觸換屏堆垛機PLC圖2.7系統(tǒng)控制框圖2.3本章小結本章從總體上介紹了自動化立體倉庫的實體結構、功能結構和物流結構。并且分析了本文所研究的自動化立體倉庫的硬件結構組成和控制結構：移動貨架、堆垛機及其運動控3自動化立體倉庫控制系統(tǒng)設計3.1.1系統(tǒng)主要硬件介紹連接(最多9臺)等，所歐姆龍3G3MZ-A4007型號，如圖3.2所示：3、編碼器編碼器是將機械角度物理量的變化轉換為電信號的一種裝置。本系統(tǒng)用的是旋轉式增量型編碼器。它的工作原理為：編碼器每旋轉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。此系列編碼器堅固簡單，采用密封軸承、防滴和防油性能好，增強了軸的帶負載能力。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：A、B、Z項。(4)分辨率：600p/r。4、其它硬件設備除了以上介紹的設備之外，系統(tǒng)中還包括觸摸屏、控制柜、空氣開關、接觸開關、按3.1.2系統(tǒng)硬件結構為完成貨架移動的各項功能，每個貨架需要一臺三相異步電動機，以PLC為控制器，通過變頻器對貨架的運行進行控制，并且用編碼器和接近開關進行反饋。如此本系統(tǒng)形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了貨架自由移動、變速運行和位置檢測。貨架移動硬件結構圖3.4如(觸摸屏)n號貨架圖3.4移動貨架硬件結構框圖3.1.3功能分析本系統(tǒng)主要有以下幾個主要功能：(1)移動控制：貨架的前后移動、啟動和停止。(2)變速運行控制：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：貨架在運行過程中可以實時檢測自己所處位置以不至于和其他貨架對于系統(tǒng)的移動控制和變速運行控制功能的實現(xiàn)，關鍵在于對變頻器的運用。歐姆龍3G3MZ-A4007變頻器可提供多段速運行，通過對變頻器參數(shù)設置后選擇相應的端子進行組合可實現(xiàn)不同頻率的輸出。以下是變頻器3G3MZ-A4007標準接線圖：3相400VAC0圖3.5變頻器3G3MZ-A4007標準接線圖參數(shù)設定值備注02線序(S1端子；正轉/停止，S2端子：反轉/停止)l輸入端子S5設定為多段速指令12輸入端子S6設定為多段速指令2頻率指令1頻率指令2S5通，并且S6斷開時為頻率1輸出，即高速運行；S5斷開，并且S6通時為頻率2輸出，大小。在本設計中，一個貨架運行區(qū)間的脈沖數(shù)為6000個，以下圖表表示了區(qū)間內高低低速0100050006000脈沖數(shù)在貨架剛啟動運行時以低速運行，待運行1000脈沖所對應距離時轉入高速運行，在區(qū)間還剩1000脈沖距離時再轉入低速。在運行區(qū)間末端有接近開關進行檢測，以保證貨名地計5縮1頂T可0)000頁”君能口控制一個縣字加掌較出顆數(shù)前E比驗能1解送圖3.8移動貨架速度控制主程序程序中，利用PRV來接收脈沖并在存儲單元中存入脈沖數(shù)據(jù)。通過2個CMP指令來識別貨架運行距離，將運行區(qū)間分段，在不同分段按相應速度運行。最后一條MOV指令用來保存每次運行完或者中途停止運行所處的位置，以便下次運行時系統(tǒng)按照當前所處位置繼續(xù)運行。另外，本程序還考慮到觸摸屏和上位機對貨架進行操作，設置了對應的存儲3.2堆垛機控制系統(tǒng)設計3.2.1系統(tǒng)主要硬件介紹本堆垛機控制系統(tǒng)所選用的控制器也為歐姆龍系列型號為CP1H-XA40DR-APLC,具(1)伺服驅動器●控制信號：輸入10點，輸出6點。●脈沖信號：輸入4點，輸出4點。(2)伺服電機3.2.2系統(tǒng)功能分析3.2.3堆垛機位置定位(1)門牌式(2)數(shù)字式2、相對認址相對認址是在巷道每列貨格距離的相對位置和堆垛機的立柱上相應每一層位置安裝3.2.4堆探機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地面控制臺地面控制臺(觸摸屏)機水平方向伺服驅動器2伺服距動器3限位開關何服電伺服服電2伺310m/min,低速為5m/min。在堆朵機沿巷道行走時，為保持平穩(wěn)以低速運行，過一段距離以下是不同區(qū)間的運行速度。以貨架每一列的計數(shù)為1,設堆垛機初始列位置為S1,目的位置為S2,距離目的貨格為S=S2-S1,則速度(V)和貨格距離關系如下：3.2.5堆探機控制方式該自動化立體倉庫采用3種操作方式：手動控制(按鈕操作)、單機自動控制(觸摸2、單機自動控制(觸摸屏操作)3.2.6程序設計NNY圖3.12堆垛機工作總體流程圖(2)動作控制流程圖如下圖所示：根測且標位置確定速度列、層行走N微落伸叉仲義微落微拾回義繼續(xù)存取?N回原位結束根據(jù)日標位置確定速度列層行走到位?回叉Y圖3.13堆圾機動作流程圖aa6t點CIO區(qū)110.00,另一點接輸入點CIO區(qū)110.04,計數(shù)器的當前值作為速度控制的依據(jù)。動停車。計數(shù)器CO所計數(shù)值，即行走距離大于D2000數(shù)值時，箱箱通過pEh53中出出數(shù)路2進圖3.15速度控制程序4、電機驅動形式在PLC程序中，對伺服電機驅動選用@PLS2指令的獨立模式。此指令日標頻率自動頻事0