自动立体仓库的控制系统设计

自动化立体仓库(简称AS/RS)产生于二十世纪五十年代也就是第二次世界大战之后，是用自动化物料搬运设备进行货物出库和入库作业操作的仓库，是现代物流供应链中最为重要的网络结点之一，它在社会的各种不同行业中得到了多种形式的应用。自动化立体仓库作为现代化物流系统中的重要组成部分，可实现仓库高层合理化，存取自动化，操作简便化；自动化立体仓库，是当前技术水平较高的形式。自动化立体仓库的主体由货架，巷道式堆垛起重机、入(出)库工作台和自动运进(出)及管理控制系统本论文以目前自动化立体仓库中主要使用的搬运设备一巷道式堆垛机为研究对象，对堆垛机控制系统、自动化立体仓库计算机管理系统进行探讨和钻研。主要研究内容如下：(1)介绍自动化立体仓库的概念、发展历史、分类和组成。在对移动货架和堆垛机的控制系统的功能进行了分析的基础上，进行了硬件系统的设计和fwarehouse,isamodernlogisticssupplychainisthemostimportantoneofthenetworkAutomatedwarehouseisanimportantpartofmodernlogisticssystem,canrealizethewarehousetoprationalizatandmanagementcontrolsystem.TheshelfissteelorreinforcedconcretesInthispaper,themainuseoftheautomatedwarehouseinthehandlingofaroadwaystacker(1)introducetheconcept,develofthemobileshelfandstackerfunction,thedesignandimplementationofhardwaresystem,f1绪论1.1自动化立体仓库系统概述地面1.1.2自动化立体仓库的组成(1)货架(2)托盘(3)巷道堆垛机(4)出入库输送系统(5)通讯系统(6)堆垛机控制系统(7)计算机监控系统(8)计算机管理系统(1)按照货架高度：(b)中层自动化立体仓库的建设高度在5米至15米之间，这个仓库对于仓储设备(2)按照货架结构：(b)贯通式立体仓库：贯通式立体库的货架之间是没有间隔的，没有通道，整个(3)按照建筑形式：(b)分离式立体仓库：分离式仓库就是与整体是相反的，货架是单独建设的，是(4)按所起的作用：1.2国内外自动化立体仓库的发展及现状张，开始计划建造25到30米的高层自动化化仓库。从1967年开始，相继完成了一些计算高度达40米的堆垛机。70年代还提出了采用50米高堆垛机的可能性。进入90年代后，1.2.2我国自动化立体仓库的发展历程动化立体化仓库(高15米，机械部起重所负责),该库1980年投入运行。1995年建成的仪征化纤工业联合公司涤纶自动化立体仓库是由国内独立设计和制造的综合自动化程度最(1)由于使用高层货架存储货物，存储区可以大幅度地向高空发展，充分利用仓库(2)自动存取使用机械和自动化设备，运行和处理速度快，提高了劳动生产率，降(3)计算机控制能够始终准确无误地对各种信息进行存储和管理，与人工相比减少1.3本课题的研究背景、意义和主要内容早在70年代初期，我国开始研究采用巷道式堆垛机的立体仓库。1980年，由北京机械工业自动化研究所等单位研制建成的我国第一座自动化立体仓库在北京汽车制造厂投体仓库已超过了1000座，虽然这个数量看起来还不错，但是我国的立体仓库大部分是简1.3.2本课题的研究意义1.3.3本课题的研究内容本课题以实验室的自动化立体仓库模型为实验平台对自动化立体仓库进行研究和开1.4本章小结2自动化立体仓库的总体构成2.1.1自动化立体仓库的实体构成2.1.2自动化立体仓库功能结构执行层2.1.3自动化立体仓库的物流结构货货架堆垛机入库台出库台搬运车2.2本自动化立体仓库的硬件构成2.2.2本系统的硬件结构组成堆垛机支撑描梁x图2.3立体仓库示意图本课题的货物存储系统为单元格式移动货架。本系统由4排沿x4列共16个单元格，单元格尺寸为450mm*310mm*600mm。货架间可产生3个巷道，但开关链轮上位置定位下位置定位A部分放大开关图2.4堆垛机简图上位机上位机PLC变频器三相电机编码器货架在本系统中计算机管理系统由IPC(IndustryPersonalComputer,简称工控机)及其配2.2.3自动化立体仓库的控制框图管理计算机管理计算机触换屏堆垛机PLC图2.7系统控制框图2.3本章小结本章从总体上介绍了自动化立体仓库的实体结构、功能结构和物流结构。并且分析了本文所研究的自动化立体仓库的硬件结构组成和控制结构：移动货架、堆垛机及其运动控3自动化立体仓库控制系统设计3.1.1系统主要硬件介绍连接(最多9台)等，所欧姆龙3G3MZ-A4007型号，如图3.2所示：3、编码器编码器是将机械角度物理量的变化转换为电信号的一种装置。本系统用的是旋转式增量型编码器。它的工作原理为：编码器每旋转360°就提供一定数量的明或暗线脉冲(即分辨率),此脉冲组合成相差90度的A、B、C、D四相的正弦波。本系统的货架控制系统中所选用的编码器是欧姆龙E6C2-CWZ6C,如图3.3所示。此系列编码器坚固简单，采用密封轴承、防滴和防油性能好，增强了轴的带负载能力。轴的允许力为径向最大允许50N,轴向最大允许最大30N。其相关参数如下：(1)电源电压：5-5%VDC~24+15%VDC。(2)消耗电流：70mA以下。(3)输出项：A、B、Z项。(4)分辨率：600p/r。4、其它硬件设备除了以上介绍的设备之外，系统中还包括触摸屏、控制柜、空气开关、接触开关、按3.1.2系统硬件结构为完成货架移动的各项功能，每个货架需要一台三相异步电动机，以PLC为控制器，通过变频器对货架的运行进行控制，并且用编码器和接近开关进行反馈。如此本系统形成闭环控制系统，实现了货架自由移动、变速运行和位置检测。货架移动硬件结构图3.4如(触摸屏)n号货架图3.4移动货架硬件结构框图3.1.3功能分析本系统主要有以下几个主要功能：(1)移动控制：货架的前后移动、启动和停止。(2)变速运行控制：货架可在一定条件下低速或者高速状态下切换。(3)位置检测：货架在运行过程中可以实时检测自己所处位置以不至于和其他货架对于系统的移动控制和变速运行控制功能的实现，关键在于对变频器的运用。欧姆龙3G3MZ-A4007变频器可提供多段速运行，通过对变频器参数设置后选择相应的端子进行组合可实现不同频率的输出。以下是变频器3G3MZ-A4007标准接线图：3相400VAC0图3.5变频器3G3MZ-A4007标准接线图参数设定值备注02线序(S1端子；正转/停止，S2端子：反转/停止)l输入端子S5设定为多段速指令12输入端子S6设定为多段速指令2频率指令1频率指令2S5通，并且S6断开时为频率1输出，即高速运行；S5断开，并且S6通时为频率2输出，大小。在本设计中，一个货架运行区间的脉冲数为6000个，以下图表表示了区间内高低低速0100050006000脉冲数在货架刚启动运行时以低速运行，待运行1000脉冲所对应距离时转入高速运行，在区间还剩1000脉冲距离时再转入低速。在运行区间末端有接近开关进行检测，以保证货名地计5缩1顶T可0)000页”君能口控制一个县字加掌较出颗数前E比验能1解送图3.8移动货架速度控制主程序程序中，利用PRV来接收脉冲并在存储单元中存入脉冲数据。通过2个CMP指令来识别货架运行距离，将运行区间分段，在不同分段按相应速度运行。最后一条MOV指令用来保存每次运行完或者中途停止运行所处的位置，以便下次运行时系统按照当前所处位置继续运行。另外，本程序还考虑到触摸屏和上位机对货架进行操作，设置了对应的存储3.2堆垛机控制系统设计3.2.1系统主要硬件介绍本堆垛机控制系统所选用的控制器也为欧姆龙系列型号为CP1H-XA40DR-APLC,具(1)伺服驱动器●控制信号：输入10点，输出6点。●脉冲信号：输入4点，输出4点。(2)伺服电机3.2.2系统功能分析3.2.3堆垛机位置定位(1)门牌式(2)数字式2、相对认址相对认址是在巷道每列货格距离的相对位置和堆垛机的立柱上相应每一层位置安装3.2.4堆探机的速度控制采用的为日本欧姆龙公司生产的可编程序控制器OMRONCP1H系列的CP1H-XA40DR-A地面控制台地面控制台(触摸屏)机水平方向伺服驱动器2伺服距动器3限位开关何服电伺服服电2伺310m/min,低速为5m/min。在堆朵机沿巷道行走时，为保持平稳以低速运行，过一段距离以下是不同区间的运行速度。以货架每一列的计数为1,设堆垛机初始列位置为S1,目的位置为S2,距离目的货格为S=S2-S1,则速度(V)和货格距离关系如下：3.2.5堆探机控制方式该自动化立体仓库采用3种操作方式：手动控制(按钮操作)、单机自动控制(触摸2、单机自动控制(触摸屏操作)3.2.6程序设计NNY图3.12堆垛机工作总体流程图(2)动作控制流程图如下图所示：根测且标位置确定速度列、层行走N微落伸叉仲义微落微拾回义继续存取?N回原位结束根据日标位置确定速度列层行走到位?回叉Y图3.13堆圾机动作流程图aa6t点CIO区110.00,另一点接输入点CIO区110.04,计数器的当前值作为速度控制的依据。动停车。计数器CO所计数值，即行走距离大于D2000数值时，箱箱通过pEh53中出出数路2进图3.15速度控制程序4、电机驱动形式在PLC程序中，对伺服电机驱动选用@PLS2指令的独立模式。此指令日标频率自动频事0