自动化立体仓库堆垛机控制系统

自动化立体仓库堆垛机控制系统

浙江工业大学　葛高丰(浙江经济职业技术学院)

[摘　要]本文结合浙江经济职业技术学院自动化立体仓库设计情况,讨论了基于西门子S 7—300PL C 的自动化立体仓库堆垛机的控制系统,介绍了控制系统的原理、结构和特点。[关键词]自动化立体仓库　堆垛机　控制系统

1、引言

自动化立体仓库一般是指采用几层、十几层乃至几十层的货架储存单元货物,并用相应的物料搬运设备如堆垛机、输送机以及L GV 进行货物出入库作业的仓库。自动化立体仓库的产生和发展是现代物流体系发展的要求和信息技术进步的结果。由于其具有很高的空间利用率,很强的入出库能力,采用计算机进行控制管理,便于形成先进的物流系统,已经成为现代物流发展中的重要环节和企业生产及物流管理不可缺少的重要手段。

本文将以浙江经济职业技术学院自动化立体仓库系统为例,介绍自动化立体仓库堆垛机控制系统。

2、堆垛机的工作原理

立体仓库设置2条巷道,即2台堆垛机,4排高层货架,每排9列14层,每货格2个托盘位,共1008个托盘位。堆垛机在巷道中由行走电机通过驱动轴带动车轮在下导轨上作水平行走,有提升电机通过钢丝绳带动载货台作垂直升降运动,由载货台上的货叉做伸缩运动。通过上述三维运动可将指定货位的货物取出或将货物送入指定货位。行走认址器和提升认址器分别用于控制堆垛机水平行走位置和载货台升降位置,货叉方向使用接近开关定位。

3、堆垛机机械结构

巷道式堆垛机基本结构主要有机架、载货台、水平运行机构、起升机构、货叉伸缩机构、导轮装置及安全保护装置等组成,如图1

。

4、堆垛机控制系统

4.1系统结构

本系统采用2台S IE M EN S S 7-300PL C 与一台上位管理监控机组成控制系统。监控机负责处理用户界面、运动规划和上

位通讯,PL C 负责底层的逻辑控制和各种安全保护。堆垛机和监控机之间采用无线通讯方式,通过在监控机端和堆垛机控制柜端安装的红外光通信设备,实现堆垛机与监控机之间的信息

传递。每台PL C 控制一台堆垛机。堆垛机控制柜由两台变频器,一台变频器控制行走电机和货叉电机并联锁,这种方式既降低成本,又保证安全,也增加了堆垛机的稳定性。另一台变频器控制升降电机。组成结构如图2

。

4.2速度控制

为保证堆垛机运行中的精确定位,又要提高其出入库效率,要对水平运行系统和起升运行系统的速度进行控制。根据实际情况,设置了高、中、低三档速度运行方式,假设堆垛机离目标货位的距离为S 个货位时,其平移速度控制算法如下:

V =30m m in,S>5

15m m in,2

(2)层认址方法:在堆垛机的立柱上相对于每层的位置安装一认址片,在升降台上安装光电开关随升降台一起上下运动,达到层认址目的,原理和方法与列认址相同。

为保证系统位置定位的可靠性,本系统在采用认址器的基础上,还增加了一套激光测距仪。激光测距仪测量反馈当前速度信号和距离信号,不断地与认址器获得的数据进行比较,保证堆垛机先以较高的速度运行到接近目的地址的位置后,将速度平稳降到较低的速度下工作,并在目的地址处精确制动停准,必要

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时可采用机械抱闸系统来辅助快速定位,从而达到精确定位、快速存储货物、提高作业效率的目的。

4.4工作方式

堆垛机共有四种工作方式,分别为上位机工作方式(自动工作方式)、触摸屏工作方式(半自动工作方式)、手动工作方式和应急点动工作方式,可以通过堆垛机机上控制柜操作面板的工作方式选择按钮来选择。

(1)上位机工作方式选择“上位机”工作方式,堆垛机将通过红外光通讯与上位机通讯,接收监控级计算机下发的各种任务指令,完成相应的任务,且及时上报指令完成的情况及各种信息。若堆垛机不具备执行该任务的条件,堆垛机不动作同时将故障原因上报给上位机。

(2)半自动工作方式在“触摸屏”工作方式下可完成一个完整的任务,通过在触摸屏(如图3)操作上键入相应的指令,可使堆垛机完成一个完整的任务。该工作方式下,任务作业命令完全由堆垛机控制系统执行和管理系统不发生联系

。

(3)手动工作方式

该工作方式是在堆垛机机上控制柜操作面板上手动操作完成的。首先将堆垛机操作面板工作方式选择开关旋至“本机”,松开应急按钮。选择要执行的动作方式和动作速度(高速或低速),按一下执行按钮,堆垛机即执行该动作,执行该动作中若取消该动作方式(即将该动作方式旋钮旋至中间位置),堆垛机执行至下一个停车位后停止,否则堆垛机执行该动作直至限位点停止。

(4)点动应急工作方式该方式是用于安装、调试和出现故障时人工操作的一种控制方式,也是在堆垛机机上控制柜操作面板上手动操作完成的。首先将堆垛机操作面板工作方式选择开关旋至“本机”,按下应急按钮,其他操作方式与手动工作方式相同,只是该方式下堆垛机的运动都是以最低速进行,所有锁定装置和监测装置都失效,但急停电路除外。

4.5程序设计

由于堆垛机自动存、取货过程是一个比较复杂的控制过程,所以相应PL C 程序设计也比较复杂,在这里列出系统程序运行流程图,如图4。

5、安全保护措施

为了保证系统运行的安全可靠,设置了以下安全保护措施:(1)断绳保护:堆垛机提升钢丝绳断裂时,切断电机和电机制动器的电源,使电机停止转动,防止载货台下降。

(2)限位保护:堆垛机装有运行终端限位器,当堆垛机接近两端极限位置或载货台接近上下极限位置时,该装置能自动切断行走电机或提升电机的电源。

(3)限速保护:堆垛机装有运行终端限速器,当堆垛机行驶接近运行终端限位器时,能自动切换为低速。

(4)联锁保护:各种运行方式间互锁,保证某一时刻,只允许一种运行方式。另外,堆垛机行走、载货台升降和货叉运行间也采用了互锁。

6、结论

本文介绍的堆垛机控制系统在硬件、软件及主要技术环节的设计上是合理和可靠的,并已成功应用于自动化立体仓库中,目前运行情况良好。

参考文献

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