电气工程系毕业论文（设计说明书） M20.1 M20.2 M20.3 M20.4 M20.5 M20.6 M20.7 M21.1 M21.2 M21.3 M21.4 M21.5 M21.6

BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL 列到位标志 升降运动使能 行到位标志 伸缩运动使能 物品到位标志 程序运行方向标志 向前运行标志 向后运行标志 上升运行标志 下降运行标志 前伸运行标志 后缩运行标志 第三节 堆垛机的控制方式

堆垛机的控制方式有联机自动控制(即上位机控制) 、自动控制(即本机自动) 、半自动控制及手动控制4 种。

联机自动方式:仓库系统正常运行时堆垛机一般应处于此控制方式。处于此方式下的堆垛机, 可以经光调制解调器接受来自控制计算机的操作指令并向控制计算机反馈堆垛机的作业状态等信息, 使每个堆垛机成为自动化仓库系统中的有机组成部分, 以使仓库控制系统实现对仓库中每一个货位的入出库操作。

自动控制方式:堆垛机单机运行时一般处于此控制方式。处于此控制方式下的堆垛机, 可以自动地完成本巷道内的每一个货位的入出库操作。

半自动控制方式: 半自动方式是对本机自动控制方式运行过程的分解, 可以单步完成如货叉取放货、堆垛机自动运行至巷道内某一货位地址等操作。堆垛机单机运行、发生异常或安装调试时可以使用这种控制方式。

手动控制方式: 手动方式一般用于堆垛机的安装调试阶段或堆垛机发生异常时的复位等, 可以对堆垛机的走行、升降、伸缩货叉等单独进行操作, 堆垛机的执行机构可以手动定位在3个运行方向上的任一位置。

本设计仅有两种自动控制方式：手动控制方式,单机自动控制方式和联机自动控制方式。

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系统基本电路电气原理如图3-12所示，图中纽子开关SA4控制中间继电器KA，实现手动和自动转换控制，并设置了各种工作状态指示。

手动状态下，纽子开关SA4闭合，此时继电器KA线圈通电，PLC系统不工作，手动控制系统通过万能转换开关SA3-1分别控制KM3、KM4，实现提升电机的正反转，SA2通过变频器，手动控制小车电机的正反转，SA1控制步进电机，实现货叉伸缩运动。万能转换开关的触电SA2-2、SA3-2、SA1-3分别控制指示灯HL11-HL13，实现小车前后、机械手左右和升降台上下运动的手动工作状态指示。

图3-12中PLC的继电器输出模块SM322，用于驱动HL1-HL6，实现编程、运行、左侧、右侧、出库、入库等自动工作状态指示，以在自动工作状态下驱动变流接触器KM3、KM4，实现提升电机M2的正、反转控制。在联机自动控制方式下, 各PLC 机通过RS232C 串行口与管理机进行实时通信, 任务指令由管理机输入。

图3-12 基本控制电路

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第四节 堆垛机工作环境

本文以如图3-9所示自动化立体仓库PLC 控制为例进行阐述。

第五节 位置定位

堆垛机要正确、可靠地存取货箱，准确地定位是其关键。认址方法如下：在巷道地基上相对于每列货格安装一个固定的认址片（挡板），在堆垛机底部安装两个光电开关（GD1和GD2）随堆垛机一起前后运动，每经过一列货格，光电开关通过认址片发出一脉冲信号到PC，从而达到列认址的目的。同样在堆垛机立柱上相对于每一层安装一认址片可以达到层认址的目的。当堆垛机达到目的货格时，既计数器的计数值为零时，发出停车信号使其停止运行。由于堆垛机对其定位要求精度很高，为此把认址结构片做成右图所示的形式，用1号光电开关作为认址计数开关，计数到零时发出停车信号，然后再利用1号与2号开关作精确定位。如果1、2号开关同时有信号，说明已停准；如果只2号开关有信号说明已超过，点动堆垛机回退，再检测比较；如果只1号开关有信号，说明还未到中心点，点动堆垛机前进，再检测比较。这样就达到了准确定位的目的

443121排2排3排4排5排6排7排8排

图3-9 仓库整体布局平面示意图

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1 货架 2 弯道 3 堆垛机 4 出入库台

整个仓库设有四条巷道(带弯道) , 每一巷道口均有一入库台和一出库台, 八排货架, 其中第1、4、5、8 排有35 列, 而第2、3、6、7 排有36 列, 两台堆剁机，具有入库、出库、拣选(库外拣选)、盘库四种作业方式。

图3-13 光电开关

第六节 速度控制

为了使巷道准确定位而且又要提高其出入库效率，就要对堆垛机的速度进行控制，而且在电机的选用上采用巷道的行列驱动电机为交流电机，便于变频的调速，在机械手臂的驱动电机采用步进电机，便于控制机械手臂的运动精度。。在本设计中采用高、中、低三档速度（高速30m/s，中速15m/s，低速5m/s）。设堆垛机的货格的距离（前进、后退方向）为s个货格，则速度控制如下：

?30m/s(S?6)?15m/s(2?S?6)?V=?

5m/s(0?S?6)???停车?S?0?目前，自动化立体仓库巷道堆垛机应用的变频调速手段有两种：

1）当运行控制速度、控制定位精度较低时，一般选用开环有级调速运行模式：即手动设定几个固定的运行频率（如：高速、中速、低速三种运行频率，实际上可根据使用的不同规格或品牌的变频器及配套的变频电机等选择设定不同梯度的运行频率，根据堆垛机的具体运行和控制要求由PLC根据外部环境的输入输出信号进行程序控制切换和设定，如用控制用行程开关、光电接近开关等作为信号输入控制单元等，以达到调速、定位停准的目的；但该变频调速手段的输出偏差或位置控制的误差分布范围大，特别是当自动化立体仓库巷道堆垛机的运行速度较高时，会造成速度转换后的加、减速距离的增加，加、减速平稳性控制难度的增加以及控制单元敏感性下降、故障率上升等，其应用具有很大的应用局限性。 2）当运行控制速度、控制定位精度较高时，一般选用闭环无级运行控制模式，

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