礦山機電畢業(yè)論文(含外文翻譯)巷道式雙立柱堆垛機控制系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　巷道式雙立柱堆垛機控制系統(tǒng)設計</p><p>　　TYPE DOUBLE PILLAR OF ROADWAY STACKER CONTROL SYSTEM DESIGN</p><

2、;p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 礦山機電 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p&g

3、t;　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　遼寧工程技術(shù)大學</b></p><p>　　本科畢業(yè)設計（論文）學生誠信承諾保證書</p><p>　　本人鄭重承諾：《 巷道式雙立柱堆垛機控制系統(tǒng)設計 》畢業(yè)</p><p>　　設計（論文）的內(nèi)容真實、可靠，

4、系本人在 指導教師的指導下，獨立完成。如果存在弄虛作假、抄襲的情況，本人承擔全部責任。</p><p><b>　　學生簽名：</b></p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　遼寧工程技術(shù)大學</b></p><p>　　本科畢業(yè)設計（論文）指導教師誠信承

5、諾保證書</p><p>　　本人鄭重承諾：我已按學校相關(guān)規(guī)定對 同學的畢業(yè)設計（論文）的選題與內(nèi)容進行了指導和審核，確認由該生獨立完成。如果存在弄虛作假、抄襲的情況，本人承擔指導教師相關(guān)責任。</p><p><b>　　指導教師簽名：</b></p><p>　　年 月 日</p><p>

6、;<b>　　摘要</b></p><p>　　在現(xiàn)代的物流倉儲系統(tǒng)中，自動化立體倉庫應用日益廣泛。而堆垛機性能的優(yōu)劣，對整個立體庫的正常運行起著重要的作用。</p><p>　　本文主要內(nèi)容通過對堆垛機作業(yè)流程的分析，提出了立體倉庫電氣控制系統(tǒng)的總體設計方案。利用工業(yè)控制計算機作為調(diào)度、管理、監(jiān)控主機，利用可編程邏輯控制器(PLC)作為堆垛機的運動控制器件，根據(jù)系統(tǒng)

7、需要進行了PLC模塊、電機及電機驅(qū)動器的選型，并給出了系統(tǒng)供電原理圖以及部分設備接線圖。</p><p>　　本文詳細闡述了本控制系統(tǒng)的設計思想，以及整個系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)和軟件設計。本文首先對自動化立體倉庫系統(tǒng)做了系統(tǒng)的介紹。根據(jù)本設計的實際需求，堆垛機為立體倉庫系統(tǒng)的主要作業(yè)機械，擔負著出入庫的重要任務。通過對堆垛機作業(yè)流程的分析，提出了自動化立體倉庫系統(tǒng)的總體控制方案。本系統(tǒng)利用計算機作為監(jiān)控主機，采用可編程邏

8、輯控制器PLC作為堆垛機運行的控制器件。采用激光測距技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)相結(jié)合的方式實現(xiàn)對堆垛機運行的高精度的定位控制和速度控制。在軟件設計方，本系統(tǒng)釆用模塊化的程序設計方法，利用西門子公司的編程軟件Step7編制PLC程序，使本系統(tǒng)實現(xiàn)貨物出入庫的自動和手動控制。對自動化立體倉庫系統(tǒng)的PLC程序設計，進行模塊化程序設計及I/O分配及模塊建立提高執(zhí)行效率。</p><p>　　關(guān)鍵詞：堆垛機；PLC；電氣控制<

9、;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In the modern logistics warehousing system, automated stereoscopic warehouse application is becoming more and more widely. And the performance of stac

10、ker, for the normal operation of the entire three-dimensional library plays an important role.</p><p>　　Main content in this paper, by analyzing the working flow of stacker, put forward the warehouse's o

11、verall design scheme of electric control system. Using industrial control computer as the scheduling, management, monitoring the host, the use of programmable logic controller (PLC) as the movement of the stacker control

12、 device, according to the requirements of the system has carried on the PLC module, motor and drive selection, and gives the principle diagram of the system of power supply wiring d</p><p>　　This paper expou

13、nds the design idea of this control system, and the implementation of the whole system hardware and software design. This article first made system for automatic stereo warehouse system is introduced. According to the ac

14、tual needs of the design, stacker for stereo warehouse system main operating machinery, loading and unloading of shoulder the important task. Through analyzing the working flow of stacker, the paper puts forward the over

15、all control scheme of the automatic stereo w</p><p>　　Key words:stracker;PLC;Electrical control</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　

16、　AbstractII</p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1設計的背景及國內(nèi)外設計現(xiàn)狀1</p><p>　　1.1.1 設計背景1</p><p>　　1.1.2 堆垛機系統(tǒng)在國內(nèi)外的設計現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2 本課題設計目的及設計意義

17、2</p><p>　　1.2.1目的：2</p><p>　　1.2.2意義：3</p><p>　　2 堆垛機系統(tǒng)的方案設計4</p><p>　　2.1自動化立體倉庫系統(tǒng)概述4</p><p>　　2.1.1 堆垛機的分類4</p><p>　　2.1.2 堆垛機的組成4<

18、;/p><p>　　2.2堆垛機作業(yè)流程分析6</p><p>　　2.2.1系統(tǒng)總體控制結(jié)構(gòu)7</p><p>　　3自動化立體倉庫控制系統(tǒng)設計9</p><p>　　3.1 PLC簡介9</p><p>　　3.1.1 PLC的定義9</p><p><b>　　3.2硬件選

19、型9</b></p><p>　　3.2.1 PLC的選型及模塊的選擇9</p><p>　　3.2.2輸入輸出點分配10</p><p>　　3.2.3堆垛機控制系統(tǒng)PLC外部電路設計12</p><p>　　3.2.4電機及其驅(qū)動器的選擇12</p><p>　　3.3電控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)13&

20、lt;/p><p>　　3.4堆垛機運行系統(tǒng)的位置控制14</p><p>　　3.4.1認址方式選擇14</p><p>　　3.4.2激光測距技術(shù)及原理16</p><p>　　3.4.3激光測距傳感器選型17</p><p>　　3.5 光電開關(guān)19</p><p>　　3.6堆垛機

21、運行系統(tǒng)的速度控制19</p><p>　　3.6.1變頻器的選型20</p><p>　　3.6.2變頻調(diào)速技術(shù)概況20</p><p>　　3.6.3堆垛機運行速度的閉環(huán)控制21</p><p>　　3.7檢測傳感器的選擇22</p><p>　　3.7.1貨架有無貨物檢測22</p>&

22、lt;p>　　3.7.2貨物位置檢測23</p><p>　　3.8堆垛機的定位控制方案24</p><p>　　4 PLC程序設計25</p><p>　　4.1 PLC的工作原理25</p><p>　　4.2 PLC的編程軟件和編程語言25</p><p>　　4.2.1編程軟件25</p

23、><p>　　4.2.2編程語言26</p><p>　　4.3自動化立體倉庫系統(tǒng)的PLC程序設計26</p><p>　　4.3.1模塊化的程序設計26</p><p>　　4.4功能劃分及主要模塊流程圖27</p><p>　　4.4.1主要功能模塊程序流程28</p><p>　　4

24、.5自動方式下的堆垛機運行控制32</p><p>　　4.5.1列向運行PLC程序?qū)崿F(xiàn)33</p><p>　　4.5.2行向運行PLC程序?qū)崿F(xiàn)35</p><p>　　4.5.3貨叉伸縮控制PLC程序?qū)崿F(xiàn)36</p><p><b>　　5結(jié)論39</b></p><p><b

25、>　　致謝40</b></p><p><b>　　參考文獻41</b></p><p><b>　　附錄A譯文43</b></p><p>　　附錄B外文文獻51</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　

26、　自動化立體倉庫是物料搬運、倉儲科學的一門綜合科學技術(shù)工程。它以高層立體貨架為主要標志，以成套先進的搬運設備為基礎(chǔ)，以先進的計算機控制技術(shù)為主要手段，是實現(xiàn)搬運、存取機械化、自動化，儲存管理現(xiàn)代化的新型倉庫。它具有占地面積小、儲存量大、周轉(zhuǎn)快的優(yōu)點，是集信息、存儲、管理于一體的高技術(shù)密集型機電一體化產(chǎn)品。將自動化立體倉庫應用在立體庫中，利用它自身的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)貨物的自動存取。</p><p>　　1.1設計的背

27、景及國內(nèi)外設計現(xiàn)狀</p><p>　　1.1.1 設計背景</p><p>　　立體倉庫的產(chǎn)生和發(fā)展是現(xiàn)代物流體系發(fā)展的要求和信息技術(shù)進步的結(jié)果。隨著立體倉庫的越來越多，立體倉儲技術(shù)已成為一門新興的學科。堆垛機是自動化倉庫的主要作業(yè)機械，擔負著出庫，入庫等任務，是立體倉庫的核心部件。自動化倉庫的發(fā)展就是以堆垛機的發(fā)展為主要標志的，目前巷道式堆垛機為主要發(fā)展方向。</p>&

28、lt;p>　　1.1.2 堆垛機系統(tǒng)在國內(nèi)外的設計現(xiàn)狀</p><p>　　目前，堆垛機產(chǎn)品己經(jīng)走入系列化，運行噪聲低，備有各種安全保護裝置，調(diào)速性能好，一般都具有完善的貨物位置檢測和貨物尺寸檢測等功能。國外立體倉庫普遍采用抗干擾能力強、工作可靠的可編程控制器來控制巷道堆垛機以及出入庫系統(tǒng)，并且用計算機進行貨位管理和庫存管理，倉庫管理計算機與上級管理機聯(lián)網(wǎng)并能與控制系統(tǒng)相接，實現(xiàn)在線控制。而在堆垛機方面，不

29、斷推出具有新的物理外形和更高性能的設備。最新的開發(fā)包括提高電子和控制技術(shù)，在使堆垛機具有更高定位精度的同時，提高搜索能力和運行速度，以期獲得更短的操作周期和更大的生產(chǎn)能力。目前，巷道式堆垛機的起升速度己經(jīng)可以達到90m/min，運行速度達到240m/min，貨叉伸縮速度達到30m/min。在有的高度較大的立體倉庫中，已采用上、下兩層分別用巷道堆垛機進行搬運作業(yè)的方法提高出入庫的能力。</p><p>　　我國是從

30、20世紀70年代初期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了我國第一座自動化立體倉庫，并在北京汽車制造廠投產(chǎn)。從此以后，立體倉庫在我國得到了迅速的發(fā)展。目前，浙江海通集團是國內(nèi)最早建造2000噸立體自動化低溫冷庫的企業(yè)，其中采用了由電腦程序控制、5臺自動巷道堆垛機無人操作自動進出庫等先進技術(shù)。</p><p>　　目前，在國內(nèi)立體倉庫堆垛機的驅(qū)動機構(gòu)中，電機減速機

31、普遍采用德國、日本、意大利的產(chǎn)品，也有少數(shù)采用國內(nèi)的電機減速機。由于堆垛機是立體倉庫中最重要的運輸設備，各項技術(shù)參數(shù)和綜合性能的要求都非常嚴格，如無故障率應大于97％,停準精度±10mm，以及噪音要求等。這就要求電機減速機的可靠性非常高。因此，現(xiàn)階段在驅(qū)動機構(gòu)中電機減速機的選用上，多選用國外先進的產(chǎn)品，以保證堆垛機的整機性能。</p><p>　　隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，堆垛機技術(shù)在不斷地提高和完善。世

32、界主要工業(yè)國家都把著眼點放在開發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用高新技術(shù)上，更加注重實用性和安全性。因此，我們應當看到自身與世界先進技術(shù)的差距，總結(jié)經(jīng)驗，找出不足，打破傳統(tǒng)思路推出具有新的外形和更高性能的堆垛機。在使堆垛機具有更高定位精度的同時，提高運行速度，以獲得更短的操作周期和更大的生產(chǎn)能力。相信通過我們的不斷努力，更加高速、安全、可靠的堆垛機將不斷從國外引進消化到國內(nèi)，使我國的堆垛機技術(shù)發(fā)展到一個新的階段。</p><p

33、>　　1.2 本課題設計目的及設計意義</p><p><b>　　1.2.1目的：</b></p><p>　　綜合運用調(diào)控速度、PLC控制、位置檢測等技術(shù)，為堆垛機的正常運行設計一套比較完整的控制系統(tǒng)，使其更好地擔負起出、入庫的任務。本論文將基于未來立體倉庫發(fā)展的要求，立足于工作循環(huán)周期短、換速平穩(wěn)、停準精確，結(jié)合現(xiàn)代計算機技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制等技術(shù)，

34、著重研究立體倉庫堆垛機行走系統(tǒng)的自動尋址、精確定位、速度調(diào)節(jié)及控制。論文包括了以下主要內(nèi)容：配合使用較為成熟的中低檔型 PLC S7- 200，使整個堆垛機的控制即在性能上滿足設計要求，又符合企業(yè)低造價的要求。</p><p>　　(1)根據(jù)立體倉庫的控制要求與相關(guān)參數(shù)，從可靠性、停準精度、系統(tǒng)成本等方面出發(fā)，得出適應大型立體倉庫的電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　(2)對堆垛機在水平方

35、向與垂直方向上運行時進行速度控制，對巷道式堆垛機的調(diào)速，改善堆垛機的動態(tài)性能。并在應用新的定位方式的基礎(chǔ)上，采用閉環(huán)速度控制方案，并解決新方案中的硬件配置問題。</p><p>　　(3)編制 PLC 程序并調(diào)試。</p><p>　　(4)在監(jiān)控系統(tǒng)中，組態(tài)軟件監(jiān)控界面的建立，實時反映執(zhí)行機構(gòu)的運行情況及貨位的存儲情況，對執(zhí)行機構(gòu)實時控制。</p><p>　　(

36、1)通過對堆垛機現(xiàn)有，構(gòu)建交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)；</p><p>　　(2)在堆垛機的位置檢測方面，綜合通用旋轉(zhuǎn)編碼器、PG以及利用PLC中的高速計數(shù)器単元，來實現(xiàn)對子堆垛機位置的精確控制；</p><p>　　(3)根據(jù)堆垛機的實際工作情況，對PLC控制系統(tǒng)進行設計。運用流程圖法，建立各運動階段的流程圖，編制出控制程序，使PLC控制系統(tǒng)更加完善，更好地控制整個系統(tǒng)的運行。</p&g

37、t;<p><b>　　1.2.2意義：</b></p><p>　　隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，企業(yè)對科學化、現(xiàn)代化物流管理和合理利用土地資源的意識不斷增強，物資存儲、運送、管理技術(shù)水平不斷提高，對自動化立體倉庫的需求量越來越大，對其各方面功能、性能的要求也越來越高。因此，自動化立體倉庫的使用能夠產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益：</p>

38、<p>　　（1）使用高層貨架存儲貨物，存儲區(qū)域能夠大幅度地向高空擴展，大大提高了空間的利用率。采用這種存儲方式具有便于防止貨物的錯失，潮濕等優(yōu)點。</p><p>　　（2）貨物的自動存取采用機械和自動化設備，避免了人工搬運，降低了操作人員的勞動強度，且運行和處理速度較快，提高了勞動生成率。</p><p>　?。?）采用計算機控制對貨物儲運過程信息進行存儲和管理，避免了人工操

39、作在貨物處理和信息處理過程中可能引起的差錯。同時計算機管理還便于清點盤庫，有效地利用了倉庫存儲能力，進而提高了倉庫的管理水平。采用這種方式貨物的存儲和管理及時準確，便于領(lǐng)導根據(jù)倉儲信息和市場情況調(diào)整企業(yè)生產(chǎn)計劃，提高了企業(yè)的生產(chǎn)應變能力和決策能力。</p><p>　　2 堆垛機系統(tǒng)的方案設計</p><p>　　本章詳細描述了堆垛機的控制系統(tǒng)，著重論述了如何對堆垛機控制系統(tǒng)進行方案設計，

40、分別從堆垛機的作業(yè)流程分析、系統(tǒng)總體控制結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.1自動化立體倉庫系統(tǒng)概述</p><p>　　2.1.1 堆垛機的分類</p><p>　　堆垛機是自動化立體倉庫中貨物進出倉庫的主要執(zhí)行設備。按規(guī)模進行分類，高度10m以下的為低層型，10～20m的為中層型，20m以上的為高層型。按驅(qū)動方式分類，分為下部驅(qū)動式、上部驅(qū)動式和上下部驅(qū)動式三種。&

41、lt;/p><p>　　就結(jié)構(gòu)而言，高度在6m以下的小型堆垛機一般是桅桿式的，而高度大于6m的堆垛機則一般采用箱式框架結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　堆垛機的動作可分為單循環(huán)和復合循環(huán)兩種。前者是分別實現(xiàn)入庫動作和出庫動作后者可以實現(xiàn)連續(xù)出入庫動作。</p><p>　　堆垛機的運轉(zhuǎn)方式可分為自動操作和手動操作兩種。高級機種中還有一種是手動定位停止，貨物的出入庫可以采取

42、自動或半自動的形式。</p><p>　　2.1.2 堆垛機的組成</p><p>　　巷道式堆垛機基本結(jié)構(gòu)一般主要由機架、運行機構(gòu)、起升機構(gòu)、載貨臺、貨叉、電氣設備以及各種安全保護裝置等部分組成（如圖2-1所示)。</p><p><b>　　(l)機架</b></p><p>　　堆垛機的機架由立柱、上橫梁和下橫梁組

43、成一個框架。整機結(jié)構(gòu)高而窄。機架可以分為單立柱和雙立柱兩種類型。雙立柱結(jié)構(gòu)的機架由兩根立柱和上、下橫梁組成一個長方形的框架。這種結(jié)構(gòu)強度和剛性都比較好，適用于起重量較大或起升高度比較高的場合。單立柱式堆垛機機架只有一根立柱和一根下橫梁，整機重量比較輕，制造工時和材料消耗少，結(jié)構(gòu)更加緊湊且外形美觀。堆垛機運動時，司機的視野比較寬闊，但剛性稍差。由于載貨臺與貨物對單立柱的偏心作用，以及行走、制動和加速減速的水平慣性力的作用對立柱會產(chǎn)生動、靜

44、剛度方面的影響。當載貨臺處于立柱最高位置時撓度和振幅達到最大值。這在設計時需加以校核計算。堆垛機的機架沿天軌運行。為防止框架傾倒，上梁上裝有導引輪。</p><p><b>　　(2)運行機構(gòu)</b></p><p>　　運行機構(gòu)主要由電動機(帶制動器)、減速器、車輪組成。目前常采用的下部支承及驅(qū)動的堆垛機。運行機構(gòu)安裝在下橫梁一端，下部車輪為主動輪，另一端為被動輪。

45、有時堆垛機為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)巷道作業(yè)，被動輪安裝在轉(zhuǎn)向輪座上，可以保證在轉(zhuǎn)巷道時有較小的回轉(zhuǎn)半徑。</p><p>　　堆垛機的水平運行速：國內(nèi)最高達到100m/min，國外(日本)已達到160m/min.最低速度4m/min。目前運行機構(gòu)一般都用變頻調(diào)速。</p><p><b>　　(3)起升機構(gòu)</b></p><p>　　堆垛機的起升機構(gòu)由電動

46、機、制動器、減速機、卷筒或鏈輪、鋼絲繩或鏈條以及滑輪等零部件組成。目前，常用帶制動器的電機。減速機的采用視傳動比需要和結(jié)構(gòu)布置而定。蝸輪蝸桿減速器結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡單，但傳動效率較低。行星齒輪減速器則在電機軸方向尺寸較大。目前，也常用專門生產(chǎn)的“三合一”(即電機、制動器、卷筒合一)起升卷揚機構(gòu)，它相對結(jié)構(gòu)緊湊。其它零部件如鋼絲繩、滑輪都選用標準件。</p><p>　　起升機構(gòu)速度:國內(nèi)最高達30m/min，國外(

47、如日本)最高達40—48m/min。</p><p>　　起升機構(gòu)的調(diào)速：以前曾用過子母電機或變極電機，目前多用變頻調(diào)速。</p><p><b>　　(4)載貨臺</b></p><p>　　載貨臺是貨物單元承載裝置，通過鋼絲繩或鏈條與起升機構(gòu)聯(lián)結(jié)。載貨臺沿立柱上的導軌升降。貨叉機構(gòu)安裝在載貨臺上，有司機室的堆垛機，司機室也裝在載貨臺上。有揀

48、選功能的堆垛機，揀選平臺也安裝在載貨臺上。載貨臺通常有一個剛性框架，為沿導軌運行而裝有導輪。</p><p><b>　　(5)貨叉伸縮機構(gòu)</b></p><p>　　貨叉伸縮機構(gòu)是堆垛機的主要工作機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點是能夠雙向伸出，以便向兩側(cè)貨格送人(取出)貨箱?？s回后，貨叉連同載貨臺一起隨大車在巷道內(nèi)運行。為此，貨叉伸縮機構(gòu)的設計要求是:貨叉完全伸出后，其長度須為原

49、來長度的兩倍以上。貨叉全收回后，結(jié)構(gòu)尺寸需盡量小。</p><p>　　貨叉伸縮速度一般為8——10m/min，高的可達30m/min左右，但通常需調(diào)速控制，調(diào)速范圍為：30m/min——2m/min。</p><p><b>　　(6) 電氣設備</b></p><p>　　主要包括電力拖動、控制、檢測和安全保護等強、弱電電氣設備，三個主要機

50、構(gòu)的電力拖動系統(tǒng)，目前國內(nèi)外普遍采用變頻調(diào)速控制，從而滿足堆垛機高速運行、換速平穩(wěn)、低速停準的要求。檢測系統(tǒng)必須具有堆垛機自動認址、貨虛實探測、貨箱位置檢查等功能。</p><p>　　對堆垛機的控制，目前國內(nèi)外常用PLC(可編程邏輯控制器)控制。PLC的模塊化結(jié)構(gòu)以及遠程通訊功能可以較好滿足堆垛機單機自動控制、全自動(整個倉庫系統(tǒng))控制的要求。</p><p>　　(7)安全及聯(lián)鎖機構(gòu)&

51、lt;/p><p>　　堆垛機是一種起重機械，它要在又高又窄的巷道內(nèi)高速運行。為了保證人身及設備的安全，堆垛機必須配備完善的硬件及軟件的安全保護裝置，并在電氣控制上采取一系列聯(lián)鎖和保護措施。除了一般起重機常備的安全保護措施(如各機構(gòu)的終端限位和緩沖、電機過熱和過電流保護、控制電路的零位保護等)外，還應根據(jù)實際需要，增設各種保護。</p><p>　　主要的安全保護裝置有：</p>

52、<p>　　①終端限位保護在行走、升降和伸縮的終端都設有限位保護。</p><p>　?、诼?lián)鎖保護行走與升降時，貨叉伸縮驅(qū)動電路切斷;相反，貨叉縮時，行走與升降電路切斷。行走與升降運動可同時進行。</p><p>　?、壅粰z測控制只有當堆垛機在垂直和水平方向停準時，貨叉才能伸縮。即貨又運動是條件控制，以認址裝置檢測到確已停準的信息為貨叉運動的必要條件。</p>

53、<p>　?、茌d貨臺斷繩保護當鋼絲繩斷裂時，斷繩保護機構(gòu)動作，機械夾軌上移，載貨臺被卡在導軌上而阻止其墜落。正常工作時在彈簧力作用下夾軌塊、凸輪)與導軌分離。</p><p>　　⑤斷電保護載貨臺升降過程中若斷電，則采用機械式制動裝置使載貨臺停止不致墜落。</p><p>　?、蘼暪庑盘柖讯鈾C開動前響鈴聲，或閃燈光，以警告巷道內(nèi)的檢修人員和過往行人意。 </p>&

54、lt;p>　　1．上橫梁 2. 松繩及過載保護裝置 3. 立柱 4. 提升機構(gòu)</p><p>　　5．運行機構(gòu) 6.伸縮貨叉 7. 載貨臺 8. 電氣柜 9. 下橫梁</p><p>　　圖2-1 堆垛機結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　Fig.2-1 stacker structure</p><p>　

55、　2.2堆垛機作業(yè)流程分析</p><p>　　本系統(tǒng)采用的雙立柱直線型堆垛機由機架、運行機構(gòu)、載貨臺、導軌等組成，其主要功能是按照控制器發(fā)出的控制指令的要求向高層貨架進行自動貨物存取作業(yè)。堆垛機的運行機構(gòu)由水平運行的行走機構(gòu)（X軸）、垂直運行的起升機構(gòu)（Z軸）和取送貨物的貨叉機構(gòu)（Y軸）組成。倉庫系統(tǒng)的輸入信號可以分為兩部分：一是來自操作面板上的控制按鈕或來自上機位的命令，包括啟動按鈕、停止按鈕、自動/手動裝換

56、開關(guān)、左右運行按鈕、上下運行按鈕、伸出和縮回按鈕：另一部分是所有貨位的貨物存在檢測開關(guān)以及各個方位的限位開關(guān)，限位開關(guān)包括：上下限位、左右限位、伸出和縮回限位。自動化立體倉庫作業(yè)的入貨口與出貨口為同一位置，稱為零位平臺。立體倉庫系統(tǒng)運行時，堆垛機停在零位平臺處，接收到來自PLC的貨位號和存貨或取貨的操作命令后水平運行機構(gòu)開始運行，延水平方向運行到接收的貨位號所在列的位置，同時垂直方向起升至接收貨位號所在行的位置，然后通過貨叉機構(gòu)的伸縮，

57、完成貨物的存取操作。當堆垛機進行入庫作業(yè)時，控制系統(tǒng)監(jiān)測到零位平臺存有貨物，并且接收到的是存貨命令，且檢測接收到的貨位號處無貨物時，控制系統(tǒng)啟動堆垛機，堆垛機運行將零位平臺上的貨物存放到指定貨</p><p>　　2.2.1系統(tǒng)總體控制結(jié)構(gòu)</p><p>　　本倉庫長60米，寬15米，可利用高度為5米，本系統(tǒng)共設計三條巷道,每條巷道分左右兩排貨架，每排貨架為15，80列。每個巷道內(nèi)有一臺

58、堆垛機對巷道左右兩側(cè)的貨架進行作業(yè)，堆垛機在巷道中只能做直線運行。當采用平庫方式存儲紙箱白酒時，一般分6層上下堆放，現(xiàn)采用立體倉庫存儲方式，將縱向存放量擴大到了15層。倉庫的總體存儲量提高50%以上。同時，自動化控制技術(shù)在倉儲作業(yè)中的應用能夠減少人工搬運，提高勞動生產(chǎn)率。</p><p>　　根據(jù)自動化立體倉庫的控制要求，從可靠性、高效性、精度等方面出發(fā)，設計自動化立體倉庫的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本自動化立體倉庫系統(tǒng)的三

59、條巷道，由一臺計算機作為監(jiān)控機，通過可編程控制器PLC同時控制與監(jiān)控三條巷道中堆垛機的存取作業(yè)。監(jiān)控計算機與地面控制柜S7-200PLC之間的通訊通過CP243-2多點通信的網(wǎng)絡形式實現(xiàn)。用戶在監(jiān)控計算機上輸入操作指令，計算機將指令傳達到對應的機載控制柜中的1#、2#或3#的S7-200PLC。接收到作業(yè)指令的機載控制柜PLC將根據(jù)指令進行貨物的存取作業(yè)。在此同時機載控制柜PLC會將其堆垛機的運行狀態(tài)上傳回監(jiān)控計算機實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)對堆垛機

60、運行狀態(tài)的監(jiān)控。堆垛機控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡圖如圖2-2所示。 </p><p>　　自動化立體倉庫系統(tǒng)采可編程控制器PLC對存儲設備堆垛機進行控，并與上位機通訊實現(xiàn)實時監(jiān)控。對于堆垛機三維方向上的運行機構(gòu)的控制信號、限位開關(guān)以及貨物檢測信息等作為輸入信號輸入到PLC，PLC通過程序運算和邏輯處，輸出相應的操作控制信號，驅(qū)動電機從而實現(xiàn)對堆垛機的運行控制，完成貨物從零位平臺到指定貨位的自動存取操作。每個巷道中的堆垛機

61、由一個可編程控制器PLC控制其運行，這個PLC位于機載柜中。</p><p><b>　　如圖2-3所示。</b></p><p>　　圖2-2堆垛機控制系統(tǒng)網(wǎng)絡圖</p><p>　　Fig.2-2 Stacker control system network diagram</p><p>　　圖 2-3 系統(tǒng)拓撲結(jié)

62、構(gòu)圖</p><p>　　Fig. 2-3 The system topology diagram</p><p>　　3自動化立體倉庫控制系統(tǒng)設計</p><p><b>　　3.1 PLC簡介</b></p><p>　　3.1.1 PLC的定義</p><p>　　可編程邏輯控制器（Prog

63、rammable Logic Controller）簡稱PLC，主要用于順序控制，雖然采用了計算機的設計思想，但實際上只能進行邏輯運算。</p><p>　　PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的一種數(shù)字運算操作的電子裝置，是帶有存儲器，可以編制程序的控制器。它能夠存儲和執(zhí)行指令，進行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)等操作，通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械和生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設備，都

64、應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體，易于擴展其功能的原則設計。</p><p>　　事實上，PLC就是以嵌入式CPU為核心，配以I/O等模塊，可以方便地用于工業(yè)控制領(lǐng)域的裝置。因此PLC實際上就是：“工業(yè)專用計算機”。其硬件結(jié)構(gòu)與微機室基本一致。其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。</p><p>　　Fig.3-1 the basic structure of the PLC system</p&g

65、t;<p><b>　　3.2硬件選型</b></p><p>　　3.2.1 PLC的選型及模塊的選擇</p><p>　　由于S7-200-CPU226的集成24輸入/16輸出不能滿足設計的要求，所以又選用了EM221擴展模塊和EM235擴展模塊，正好滿足設計的需要。所選模塊型號如表3-2所示。</p><p>　　表3-2

66、擴展模塊選型表</p><p>　　Table 3-2 extension module selection table</p><p>　　3.2.2輸入輸出點分配</p><p>　　為方便系統(tǒng)施工時的硬件連接，方便上位機查詢、修改系統(tǒng)的輸入/輸出點狀態(tài)，在系統(tǒng)程序編寫前，需對系統(tǒng)的輸入輸出點進行合理的規(guī)劃分配。分配I/O點時，應注意系統(tǒng)公共點的帶載能力，以免燒

67、毀設備。在進行I/O分配時，將相同設備、相似功能的輸入輸出點集中在一起，即便于線路連接、記憶，又便于上位機查詢系統(tǒng)的工作狀態(tài)及設備的位置。</p><p>　　堆垛機控制系統(tǒng)采用的PLC是S7-200 CPU226，總共使用了所有的24個輸入點和11個輸出點，具體I/O點分配如表3-3所示堆垛機控制系統(tǒng)使用擴展I/O模塊EM221，其I/O分配表如表3-4 。擴展模塊EM235是模擬量4輸入/1輸出模塊，在本文所

68、設計的控制系統(tǒng)中，只用到兩個擴展模塊EM235的輸出通道MO、VO，接變頻器MM440的端口3和4。</p><p>　　表3-3 PLC（CPU226）輸入輸出I/O點分配</p><p>　　Table 3-3 (CPU226) input and output of PLC I/O point distribution</p><p>　　表3-4 EM 22

69、1模塊I/O點分配</p><p>　　Table 3-4 EM 221 module I/O point distribution</p><p>　　3.2.3堆垛機控制系統(tǒng)PLC外部電路設計</p><p>　　圖3-5堆垛機外部接線圖</p><p>　　Fig.3-5 stacker external wiring diagram&

70、lt;/p><p>　　3.2.4電機及其驅(qū)動器的選擇</p><p>　　主要的元器件的選擇如下表3-6所示。</p><p>　　表3-6元器件使用表</p><p>　　Table 3-6 components table</p><p>　　3.3電控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　電控系

71、統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖3-7所示：</p><p>　　圖3-7控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　Fig.3-7Integrated strueture of eontrol system</p><p>　　3.4堆垛機運行系統(tǒng)的位置控制</p><p>　　3.4.1認址方式選擇</p><p>　　自動認址是堆垛機能

72、夠自動辨認接收到的目的貨位信號的實際貨位位置，并且堆垛機運行時能夠準確停止在目的貨位處的功能，包含兩方面的內(nèi)容：一方面是指堆垛機能夠?qū)崿F(xiàn)自動尋址，堆垛機能夠自動辨認接收到的貨位信號的實際貨位位置；二是堆垛機在運行過程中能夠自動準確停位，即堆垛機辨認出指定位置，能夠按照規(guī)定的精度停止在目的貨位處。目前的自動化立體倉庫中使用的位置檢測方式有很多，按工作原理主要分為絕對認址和相對認址。</p><p>　　絕對認址方式

73、是指每一個貨位都可以用唯一的狀態(tài)來確定，具有軟件編程簡單，認址可靠的優(yōu)點。絕對認址方式主要有光電開關(guān)認址、旋轉(zhuǎn)軸編碼器認址、激光測距認址。其中光電開關(guān)認址方式就是用n個光電開關(guān)的通斷組合來唯一確定2n個貨位地址的。相對認址方式是通過計數(shù)表示位置的相對移動來實現(xiàn)的，堆垛機運行時每通過一個貨位地址都會將計數(shù)加一或者減一，按照目的貨位的表示值直到移動到目的地址為止。這種相對地址認址方式具有價格低廉，運算電路簡，可靠性高等優(yōu)點。其不足之處在于采

74、用單位貨格為最小計量單位，因此不能通過精確的測距得到相應精確的速度控制曲線。目前國內(nèi)外堆垛機停準時的認址方案比較如表3-8所示：</p><p>　　表3-8堆垛機認址方案比較</p><p>　　Table 3-8 stacker address scheme comparison</p><p>　　綜合以上各種認址方式的優(yōu)缺點，并根據(jù)其在實際應用中的效果，本系

75、統(tǒng)的堆垛機自動認址采用多種認址方式相結(jié)合的方案。</p><p>　　(1)水平方向上的認址方式</p><p>　　堆垛機的水平運行方向(X軸)上為了達到高速運行和高精度的定位，選用光電開關(guān)與激光測距相結(jié)合的認址方式。堆垛機在水平方向運行時，PLC可以根據(jù)堆垛機與巷道末端的距離控制兩種認址方式的相互轉(zhuǎn)換。激光測距認址方式是在堆垛機上裝設激光測距器，而激光反射板則安裝在巷道，隨著堆垛機的運

76、行，激光測距器與反射板間的距離也隨之不斷改變，PLC控制器就可以讀取激光測距器的數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行處理，從而實現(xiàn)堆垛機運行時在水平方向上的自動認址。但是當堆垛機在零位平臺附近時，若采用激光測距認址方式，激光發(fā)射器與反射板的距離較大，容易受到外界干擾的影響，且定位時間相對較長，因此系統(tǒng)可以通過PLC轉(zhuǎn)換為光電開關(guān)的認址方式。光電開關(guān)認址方式是通過安裝在巷道</p><p>　　貨架上的相對光電認址開關(guān)實現(xiàn)的。堆垛機在

77、水平方向上的運行采用這兩種認址方式交互使用，從而實現(xiàn)水平方向上的精確定位。每個貨位的貨架上都安裝有三個光電開關(guān)，中間的為主計數(shù)開關(guān)，其余兩個光電開關(guān)參與輔助計數(shù)并實現(xiàn)對準的功能。當堆垛機在水平方向運行時，只有三個光電開關(guān)都在認址片上時，系統(tǒng)才認定為精確到達貨位，否則視為未到位或過沖。</p><p>　　(2)垂直方向上的認址方式</p><p>　　堆垛機在垂直方向運行方向(Z軸)上選用

78、光電開關(guān)的認址方式。光電開關(guān)認址方式是通過安裝在巷道貨架上的光電認址開關(guān)實現(xiàn)的，在堆垛機的升降臺上垂直排列安裝上3個槽形光電開關(guān)，隨著升降臺一起上下升降。堆垛機在垂直方向上的定位，在每個貨位處都有兩種定位位置。一種是上浮位置，即貨叉在開始存貨時要起升到的高度位置或者在取貨完成時要起升到的高度位置，此時，下面兩個光電開關(guān)處于認址片；另一種是下浮位置，即貨叉在開始取貨時要起升到的高度位置或者在存貨完成后要下降到的高度位置，此時，上面兩個光電

79、開關(guān)處于起升認址片內(nèi)。認址片長度為80mm，因此光電開關(guān)間距不得大于80mm，上面兩個光電開關(guān)都在認址片上時，可以確定位置為上浮位置，上面的兩個光電開關(guān)都在認址片上時，可以確定位置為下浮位置。上浮位置與下浮位置的光電認址情況如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9（a）下浮位置（b）上浮位置</p><p>　　Fig.3-9(a)Low position (b)High posit

80、ion</p><p>　　(3)貨叉伸縮方向上的認址方式</p><p>　　堆垛機的貨叉運動(Y軸)的位置認址相對比較固定，只有左、中、右三個位置檢測點，速度控制也簡單，因此采用接近開關(guān)方式檢測貨叉伸出和縮回位置。</p><p>　　3.4.2激光測距技術(shù)及原理</p><p>　　激光測距是利用光波在大氣中的傳輸來測量兩點之間距離的一

81、種方式。激光具有亮度高，方向性好，波長單一的優(yōu)點。激光測距的使用能夠滿足一些系統(tǒng)對遠距離和高精度的要求。激光測距的工作原理如下：要測量A、B兩點之間的距離L，假設光在空氣中傳播的速度為C，光往返A(chǔ)、B兩點一次所需的時間為t，那么A、B兩點之間的距離L可以公式3-1表示：</p><p>　　L=ct/2 (3-1)</p><p&g

82、t;　　根據(jù)上面的公式得到可得到兩點間的距離。激光測距技術(shù)中有兩種不同的測量時間的方法，因此激光測距傳感器分為脈沖式和相位式兩種測量方式。脈沖式測距比較適合測量運動物體之間的測距，缺點是精度較低。而相位測距比較適合于測量靜止或移動速度比較低的物體。本課題中，對于堆垛機在立體倉庫中的定位精度要求較高，堆垛機在水平方向的運行速度低于l0m/s。本課題采用相位型激光測距傳感器。相位式激光測距傳感器采用間接方法測定激光往返被測兩點所需的時間，是

83、用無線電的波段頻率調(diào)制激光束的幅度，測量出調(diào)制光往返被測兩點一次產(chǎn)生的相位延遲，然后根據(jù)調(diào)制光的波長就可以換算得到此相位延遲代表的實際距離，如圖3-10所示。相位式激光測距傳感器精度一般為毫米級，一般應用于對于測距精度要求較高的場合。相位式測距傳感器都配置有專用的反射鏡，稱為合作目標的反射鏡。</p><p>　　圖3-10激光測距原理圖</p><p>　　Fig.3-10 Schema

84、tic diagram of laser ranging technology</p><p>　　激光器出射的光波到達被測目標后，合作目標即反射鏡能把入射光束嚴格按照入射的方向反射回去，調(diào)制光波的回波返回到儀器的接收端。將接收到的光波經(jīng)過光電轉(zhuǎn)化，得到與接收光波調(diào)制波頻率相位完全相同的電信號。將此電信號進行放大處理后與光源的驅(qū)動電壓相比較，得到這兩個正弦電壓的相位差。根據(jù)這個相位差便可以計算出被測兩點之間的距離

85、。</p><p>　　3.4.3激光測距傳感器選型</p><p>　　目前市場上的激光測距傳感器的種類很，國外幾個比較知名的生產(chǎn)商如瑞士的DIMETIX、美國的Banner、德國的LRFS等的產(chǎn)品。通過查閱大量激光測距傳感器方面的資料，對比不同的產(chǎn)品的基礎(chǔ)，本系統(tǒng)選用瑞士 DIMETIX的DLS-B30激光測距傳感器。</p><p>　　DLS-B30型激光測

86、距傳感器是專門為工業(yè)測量市場設計的是新一代的測距設備。它擁有許多良好的性能,功能強大、堅固耐用、具有非常高的測量精度和極高的穩(wěn)定性，是當前比較先進的經(jīng)濟型在線位置檢測設備。DLS-B30激光測距傳感器實現(xiàn)了在線式的連續(xù)檢測,避免了手持激光測距傳感器的人工點發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守的連續(xù)監(jiān)測量,是實現(xiàn)工業(yè)自動化和生產(chǎn)智能化管理的比較理想的測距儀器。</p><p>　　DLS-B30激光測距傳感器的測量精度是按照ISO

87、修訂的ISO/R 1938-1971標準，其置信度為95%，標準精度是指在平均條件下跟蹤模式的測量結(jié)果，DLS-B30激光測距傳感器的誤差范圍是-3.0mm~+3.0mm。DLS-B30激光測距傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如表3-11所示。</p><p>　　在自動化立體倉庫系統(tǒng)中實際應用激光測距傳感器進行定位控制時需要注意以下事項：</p><p>　　第一，每條巷道中不能有任何物體遮擋住激光

88、光線，即激光發(fā)射器與反射板之間不能存在任何遮擋激光的物體。激光光線就像一把光尺，是通過測量激光發(fā)射器發(fā)射出的激光光線長度來測定兩點間的距離的。如果在激光光線穿過的范圍內(nèi)有物體遮擋了光線，激光光線就無法到達目標位置或偏離標準測量點，將影響距離測定結(jié)果，進而導致巷道堆垛機偏離所設定的位置。因此，巷道堆設機工作時激光光線的通道中不能存在有任何遮擋光線的物體。在激光光線通道內(nèi)可以采取隔離保護措施，以確保測定距離的準確性和立體倉庫作業(yè)設備的安全性

89、。</p><p>　　第二，要嚴格按照激光測距傳感器的安裝要求進行安裝。在巷道堆垛機上激光發(fā)射器的安裝方式不同，對測量距離的影響也不同。安裝部位的結(jié)構(gòu)要堅固不容易變形且振動小，這樣不會因為巷道堆垛機在運行過程中的振動或由于載貨過重引起的變形對測量距離產(chǎn)生影響。</p><p>　　表3-11 DLS-B30主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　Table 3-11 M

90、ain technical parameters of DLS-B30</p><p><b>　　3.5 光電開關(guān)</b></p><p>　　光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射作用，由同步回路選通來檢測物體的。其物體不局限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測，是理想的電子開關(guān)量傳感器。它能準確反應出運動機構(gòu)的位置

91、和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命、安裝調(diào)整的方便性和對惡劣環(huán)境的適應能力，也是一般機械式行程開關(guān)所不能相比的。</p><p>　　根據(jù)檢測方式的不同，紅外線光電開關(guān)可分為：漫反射式光電開關(guān)、鏡反射式光電開關(guān)、對射式光電開關(guān)、槽式光電開關(guān)和光纖式光電開關(guān)等。其中，鏡反射式光電開關(guān)集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡，反射回接收器，當被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時

92、，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。</p><p>　　考慮到庫內(nèi)的低溫潮濕環(huán)境，選取SKK05-1K型，輸出形式為直流NPN三線常開，鏡反射式光電開關(guān)共8個，檢測距離為50cm。將光電開關(guān)安裝于堆垛機的初始起點位置，貨叉的上下前后四個極限位置，在堆垛機上安裝兩個分別控制行列，并在貨架每層和每列相應的平層位置均安裝鏡反射器，通過輸入信號到PLC使堆垛機相應地改變運動狀態(tài)。</p><p>　

93、　3.6堆垛機運行系統(tǒng)的速度控制</p><p>　　巷道堆垛機在保證準確尋址的前提下，希望堆操機能夠以較高的速度運行，以達到提高出入庫能力、減小作業(yè)循環(huán)周期的目的。為了提高工作效率，在加速時要求堆垛機盡可能在較短的時間內(nèi)達到最大速度；為了確保定位精度，希望堆垛機在接近目的地址時具有較低的速度，減速時要盡可能達到平穩(wěn)減速，防止出現(xiàn)堆垛機急停由于慣性造成貨物傾倒的情況，故需對堆垛機的運行進行變速控制。調(diào)速方案主要有

94、子母電動機調(diào)速、變極調(diào)速、可變頻調(diào)速等，其中變頻調(diào)速是一種比較理想的方案。變頻調(diào)速與傳統(tǒng)調(diào)速技術(shù)相比具有很多優(yōu)越性。根據(jù)自動化立體倉庫系統(tǒng)對堆垛機運行速度的要求，本課題提出采用激光測距傳感器與變頻器結(jié)合使用的閉環(huán)控制方案。</p><p>　　3.6.1 變頻器的選型</p><p>　　本文根據(jù)綜合考慮選擇西門子MM440變頻器，MM440型使用PID控制器，具PID微調(diào)等功能，MM44

95、0可用于矢量控制，可以實現(xiàn)高性能的應用，帶內(nèi)置制動單元，可以快速制動。采用激光傳感器進行速度測量和距離測量進行反饋的閉環(huán)變頻調(diào)速方案，能夠滿足自動化立體倉庫系統(tǒng)對堆垛機運行機構(gòu)的換速平穩(wěn)、高速運行、低速停準的控制要求。激光測距傳感器與變頻器結(jié)合的調(diào)速系統(tǒng)具有低速運行性能好、調(diào)速范圍廣、控制精度高的優(yōu)點，而且加速性能較好、動態(tài)響應快，可靠性高。</p><p>　　3.6.2變頻調(diào)速技術(shù)概況</p>

96、<p>　　近年來，電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)不斷發(fā)展，電力半導體器件和微處理器的性能都有很大的提高，作為變頻調(diào)速系統(tǒng)核心的變頻器的性能也有了飛躍性的提高，幾乎擴展到了工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。變頻調(diào)速系統(tǒng)使傳動控制系統(tǒng)具有很優(yōu)良的性能，具有調(diào)速系統(tǒng)體積小、重量輕、操作過程簡便、控制精度高、工作可靠安全、保護功能完善、通用性強、節(jié)能、調(diào)整范圍大以及具有多種輸出特性可供選擇等諸多優(yōu)點。</p><p>　　變頻器

97、就是通過改變電機的交流電流的頻率來控制電機速度的設備。變頻控制如圖3-12所示。變頻器包括主電路和控制電路兩部分?？刂齐娐肥亲冾l器的核心，包括主控制電路、門極驅(qū)動電路、檢測電路、外部接口電路以及保護電路等部分。變頻器性能的優(yōu)劣就取決于控制電路的優(yōu)劣。</p><p>　　變頻器按照主電路的工作方式可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器兩種類型。電壓型變頻器是將直流電壓源轉(zhuǎn)換為交流電源，相反，電流型變頻器是將直流電流源

98、轉(zhuǎn)換為交流電源。在電壓型變頻器中，逆變電路所需的直流電壓是由斬波或整流電路產(chǎn)生由中間電路的電容平滑后輸出的，因此整流電路和直流中間電路相當于逆變電路的直流電壓，逆變電路可以將直流電壓轉(zhuǎn)換為所需頻率的交流電壓。由于在此過程中能量儲存到了直流中間電路的電容，直流電壓上升，為了防止換流器被高壓損壞在電壓型變頻器中要有專用的放電電路；電流型變頻器中,直流電流由整流電路產(chǎn)生然后經(jīng)中間電路的電抗平滑后輸出，因此整流電路和直流中間電路相當于電流源。逆

99、變電路將電流源輸出的電流轉(zhuǎn)換為所需要的交流電流，分配給各輸出相后提供給電動機。電流型變頻器控制的目標是電流值，從而實現(xiàn)對電動機定子電壓的控制。電流型控制方式適合容量較大的變頻器。</p><p>　　圖3-12 變頻控制</p><p>　　Fig.3-12 Inverter control</p><p>　　3.6.3堆垛機運行速度的閉環(huán)控制</p>

100、<p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)的控制方式中有無反饋作用可以將工業(yè)上的控制系統(tǒng)分為兩類：開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出端和輸入端之間不存在反饋回路，因此系統(tǒng)的輸出量對整個系統(tǒng)的控制作用不能產(chǎn)生影響；閉環(huán)控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出端和輸入端之間存在反饋回路，系統(tǒng)通過反饋回路將一個反饋量返回到系統(tǒng)的輸入端。這種控制方式中輸出量對控制作用能夠產(chǎn)生直接的影響，應用反饋量來減少系統(tǒng)控制的偏差，因此閉環(huán)控制的控制精度高。&

101、lt;/p><p>　　本系統(tǒng)采用激光測距傳感器與變頻器相結(jié)合的閉環(huán)控制方式，如圖3-13所示。自動化立體倉庫系統(tǒng)的堆垛機運行系統(tǒng)的控制包括兩個部分的閉環(huán)控制：第一，是對堆垛機運行速度的閉環(huán)控制。當堆垛機在運行時，激光測距傳感器會將堆垛機當前的運行速度反饋回來，使控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)變頻器的頻率值，使堆垛機在較短的時間內(nèi)達到一定的穩(wěn)定速度并進入平穩(wěn)運行狀態(tài)。第二，是對堆垛機位移的閉環(huán)控制?？刂葡到y(tǒng)發(fā)出貨位信號，系統(tǒng)根

102、據(jù)激光測距傳感器反饋回來的堆垛機與指定貨位間的距離和堆垛機的當前運行速度的信號，實時調(diào)節(jié)變頻器的頻率值，達到實時控制堆垛機運行速度的目的。當離指定貨位較遠的時候，堆垛機加速，在較短的時間內(nèi)達到較高的速度并平穩(wěn)運行；當堆垛機接近指定貨位時，堆垛機減速，以較低的速度運行至指定貨位處，到達目的地后制動停準。</p><p>　　圖3-13 閉環(huán)控制系統(tǒng)圖</p><p>　　Fig.3-13 C

103、losed-loop control system diagram</p><p>　　3.7檢測傳感器的選擇</p><p>　　3.7.1貨架有無貨物檢測</p><p>　　自動化立體倉庫系統(tǒng)需要檢測倉庫貨架中所有貨位的狀態(tài)，即判斷每個貨架上是否存在貨物，在上位機的監(jiān)控系統(tǒng)中顯示每個貨架的占用狀態(tài)，統(tǒng)計整個倉庫的庫存情況。系統(tǒng)在進行出入庫作業(yè)之間，要先檢測接收

104、到的指定貨位的狀態(tài)，判斷指定貨位上是否存在貨物，以免造成誤動作，損傷貨架或作業(yè)機械。系統(tǒng)接收到入庫操作指令后，先根據(jù)貨架有無貨物檢測傳感器的狀態(tài)判斷指定的貨位是否存在貨物，如果指定貨位上沒有貨物，則可以執(zhí)行入庫作業(yè)，啟動堆垛機運行，開始執(zhí)行入庫操作，如果檢測到指定貨位上存在貨物，而系統(tǒng)接到的是入庫作業(yè)的信號，則系統(tǒng)發(fā)出信號報錯，不啟動堆垛機運行，入庫作業(yè)不執(zhí)行；系統(tǒng)接收到出庫操作指令后，先根據(jù)貨架有無貨物檢測傳感器的狀態(tài)判斷指定的貨位是

105、否存在貨物，如果指定貨位上存在貨物，則可以執(zhí)行出庫作業(yè)，啟動堆垛機運行，開始執(zhí)行出庫操作，如果檢測到指定貨位上沒有貨物，而系統(tǒng)接到的是出庫作業(yè)的信號，則系統(tǒng)發(fā)出信號報錯，不啟動堆垛機運行，出庫作業(yè)不執(zhí)行；本課題選擇漫反射型的光電傳感器進行貨架有無貨物的檢測。在每個貨位的后側(cè)安裝漫反射型光電傳感器，如圖3-14所示，根據(jù)光電傳感器的狀態(tài)實現(xiàn)貨架上有無貨物的判斷。</p><p>　　3.7.2貨物位置檢測</

106、p><p>　　自動化立體倉庫系統(tǒng)中對貨物位置的檢測主要是指利用傳感器對貨物是否突出貨架的檢測。自動化立體倉庫系統(tǒng)的堆垛機在進行入庫作業(yè)時有可能出現(xiàn)異常的情況，或者有其它外界的原因引起的貨物在貨架上的存放位置異常，出現(xiàn)貨物突出貨架的情況。貨物一旦突出到貨架外，就有可能影響到堆垛機在巷道內(nèi)的運行和正常作業(yè)，可能堆垛機機械本身、貨架或者貨物的損害。為了防止這類情況的發(fā)生，需要對立體倉庫貨架上的貨物作位置檢測，判斷倉庫貨架

107、上是否有貨物突出貨架的情況。我們將一個長距離的光電傳感器安裝在堆垛機垂直方向運行軌道的頂端，當堆操機在巷道內(nèi)開始水平運行時，處在堆垛機前端的光電傳感器就會檢測堆垛機將要經(jīng)過的貨架上是否有貨物突出，如圖3-15所示。如果傳感器檢測到貨架上有貨物突出，會立即向上位機報警，控制系統(tǒng)檢測到報警信息后發(fā)出控制信號停止堆垛機繼續(xù)運行，避免造成堆垛機機械本身、貨架或者貨物的損壞。</p><p>　　圖3-14 貨架有無貨物檢

108、測</p><p>　　Fig.3-14 Shelves with or without ccargo detection</p><p>　　圖3-15貨物位置檢測</p><p>　　Fig.3-15 Cargo position detection</p><p>　　3.8堆垛機的定位控制方案</p><p>