【正文】 在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用，如果能提高系統(tǒng)的自動化程度，就有著重要的現(xiàn)實意義。 2 對碼垛機在水平方向和垂直方向運行進行速度控制，根據(jù)運行的目的地址和當(dāng)前地址之間的比較，選擇合適的變頻器，對電機的運行速度進行控制。 技術(shù)方案： （ 1）進行對碼垛系統(tǒng) 的控制工藝流程分析，確定碼垛系統(tǒng)原理。 3. 主要參考文獻： [1] 陳建明，巫付專，熊軍華等．電氣控制與 PLC 應(yīng)用 [M]．北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [2] 孫承志，徐智，張家海，吉順平．西門子 S7200/300/400PLC 基礎(chǔ)與應(yīng)用技術(shù) [M]． 北京： 機械工業(yè)出版社， 2021 [3] 馬秀坤 ，石雪濤，馬學(xué)軍 .S7200PLC 與數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)的原理及應(yīng)用 [M]． 北京：國防工業(yè)出版社， 2021 [4] 劉昌棋，董良．自動化立體倉庫設(shè)計 [M]．北京：機械工業(yè)出版社， 2021： 1321， 132138，166168 [5] 王勇軍，周奇才．自動化倉庫碼垛機的高速運行控制技術(shù)研究 [J]．起重運輸機械，2021(1)： 2729 [6] 周興萬．自動化立體倉庫中碼垛機的位置定位和速度控制 [J]．基礎(chǔ)自動化， 1998， 6：48 [7] 陳曉軍． PLC 控制技術(shù)在立體倉庫碼垛機中的應(yīng)用 [J]．工業(yè)技術(shù)， 2021， 34： 11 4. 進度安排： 2021 年 12 月：文獻調(diào)研，方案設(shè)計。 5. 指導(dǎo)教師意見： 該同學(xué)充分、全面地查閱了碼垛機控制設(shè)計的相關(guān)資料，在此基礎(chǔ)上提出了可行的技術(shù)方案，時間進度合理，嚴格按照進度安排執(zhí)行同意開題。語言表達流暢，格式符合規(guī)范要求。存在問題是對存在問題的探討還可進一步深入，對存在問題原因的分析還可進一步展開。 答辯組長（簽名）： 年 月 日 答辯成績 70 畢業(yè)設(shè)計（論文）誠信聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，畢業(yè)設(shè)計（論文）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京交通大學(xué)海濱學(xué)院或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。而碼垛機是立體倉庫的關(guān)鍵組成部分，碼垛機性能的優(yōu)劣對整個立體倉庫的運行起到至關(guān)重要的作用，所以設(shè)計與開發(fā)自動化程度較高的碼垛機控制系統(tǒng)成為當(dāng)前立體倉庫的發(fā)展趨勢，開展與此有關(guān)的研究具有重要的理論和應(yīng)用價值。系統(tǒng)的水平認址采用激光測距傳感器定位，垂直認址采用光電開關(guān)和認址片組合定位。 關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)，自動化立體倉庫，碼垛機，傳感器， PLC ii ABSTRACT In modern logistics warehousing systems, automated storage is increasingly widespread. Hay stackers are the key equipment, Performance of the stacker plays an important role. Design and Development of a higher degree of automation Stacker Control System bee Warehouse trend of development, Therefore related research has important theory and application value. This paper introduces application and performance of automated Highrise Warehouse basing on application and development requirement of modern logistics techniques. And puts emphasis on the researching of control techniques in automated Highrise Warehouse stacker bining modern science and techniques. This paper elaborated on the design of the system of control, as well as the implementation of the system39。盡管各廠家各有獨創(chuàng)，結(jié)構(gòu)形式有些差異，但可以說大同小異，所有的碼垛機都不外乎由機架、載貨臺、伸縮貨叉、軌道和控制系統(tǒng)等部分組成。目前的碼垛機技術(shù)取得了重大的發(fā)展，控制技術(shù)、定位精度、運行速度都得到了很大程度的提高。 體現(xiàn)碼垛機動態(tài)性能優(yōu)劣的指標(biāo)主要有：運行速度、提升速度、貨叉速度、平穩(wěn)性、認址精度等。 自動化立體倉庫的概述 在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中，自動化立體倉庫是一個重要的組成部分，它是一種新型的倉儲技術(shù)。它以高層貨架為主要標(biāo)志，配以成套的先進搬運設(shè)備，以先進的計算機控制技術(shù)為主要手段，由此組成高頻率、大容量的科學(xué)存儲，以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)、物資交流和倉儲的需求。 其主要的組成部分有高層貨架、倉儲機械設(shè)備、控制及管理設(shè)施。為了提高貨物裝卸、存取效率，自動化立體倉庫一 般使用貨箱或托盤盛放貨物。自動化立體倉庫中的貨物輸送裝置主要有傳送帶、各種流動小車及 AGV 等 ，短距離的傳送還可以采用機器人。 （ 2） 自動存?。鹤詣踊Ⅲw倉庫使用機械和自動化設(shè)備，運行和處理速度快，提高了作業(yè)效率。在生產(chǎn)發(fā)張的實際需要和科技水平發(fā)展的現(xiàn)實可能下，五十年代初開始出現(xiàn)了自動化立體倉庫。其中智能自動化倉儲在九十年代后期以及二十一世紀的若干年內(nèi)，是倉儲自動化技術(shù)的主要發(fā)展方向。 (2) 對碼垛機在水平方向和垂直方向運行進行速度控制，根據(jù)運行的目的地址和當(dāng)前地址之間的比較，選擇合適的變頻器，對電機的運行速度進行控制。 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 2 碼垛機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 控制技術(shù)要求和系統(tǒng)總體設(shè)計 （ 1）碼垛機運行機構(gòu)由水平運行的行走機構(gòu)，垂直運行的起升機構(gòu)及取送貨的伸叉機構(gòu)三部分組成。 主要技術(shù)指標(biāo)和和主要設(shè)計參數(shù) 碼垛機運行的速度范圍： 水平方向： 2m/min~360m/min； 垂直方向： 2m/min~80/min； 貨叉： 2m/min~60/min （ 2）碼垛機的控制方式有自動和手動控制。同時系統(tǒng)將解除大部分的保護控制。人機界面應(yīng)具備實時顯示設(shè)備運行工況，故障及歷史故障查詢等功能。北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 到達預(yù)定位置后，碼垛機停車。 ⑥ PLC 還有工作故障報警功能。碼垛機采用西門子公司的 S7200 型 PLC 控制，與變頻器結(jié)合對碼垛機進行變頻調(diào)速。另外為了提高存取效率和保證碼垛機的穩(wěn)定性，必須對碼垛機三個機構(gòu)的速度進行合理有效的控制，其中速度位置檢測是碼垛機自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。為此，貨架上的每個貨位必須具有碼垛機能識別的編碼，所以將貨架兩側(cè)編成 X X2，沿碼垛機運行方向?qū)⒇浖芫帪?0~Y 列，垂直方向編為 0~Z 層。 （ 2）相對認址：相對認址：相對認址時每個貨位的認址片結(jié)構(gòu)相同。碼垛機的從動輪上配有同軸旋轉(zhuǎn)編碼器，從動輪與軌道近似純滾動，因此通過對旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)換，可以 得到碼垛機的相對運行位置。激光測距傳感器安裝在碼垛機上，目標(biāo)放射板安裝在巷道末端。 （ 2）縱向認址系統(tǒng) 碼垛機縱向方向的層定位采用光電開關(guān)和認址片組合定位，即在碼垛機的上下安裝兩個光電開關(guān)，在每層的貨位上安裝認址片。存貨開始或取貨結(jié)束時，升降臺貨叉停在高位置，下面兩個光電開關(guān)處于認址片內(nèi)；取貨開始或存貨結(jié)束時，貨叉停在低位置，此時上面兩個光電開關(guān)處于認址片內(nèi)，如圖 23 所示。 V A B C S1 S2 S3 S 圖 24 梯形速度曲線 安全檢測傳感器的應(yīng)用 （ 1）貨架占有情況檢測 自動化倉庫需要知道貨物是否存放在貨架，或者貨物在貨架的位置信息。 （ 2）貨物突出貨架檢測 貨物存放在貨架上，可能由于異常的情況導(dǎo)致貨物突出貨架的情況。 表 23 元器件使用表 名稱 代號符 號 個數(shù) 規(guī)格符號 備注 PLC PLC 1 S7200 CPU226， AC/DC 繼電器輸出 擴展模塊 1 1 EM221 16 路數(shù)字輸入 擴展模塊 2 2 EM235 4 模擬量輸入、 1 模擬量輸出 接觸器 KM 3 CJ20100 線圈電壓 220V 電阻 R 2 2K 限流保護器 FR 1 JRS4140365d 整定電流 80104A 熔斷器 FU 4 RLS1100 額定電壓 380V 額定電流 20100A 指示燈 HL 5 AD1622G LED 顯示， 220V 名稱 代號符 號 個數(shù) 規(guī)格符號 備注 行程開關(guān) SQ 14 LF0124LB 額定電壓 1030VDC 按鈕開關(guān) SA KD2B21 帶自鎖， 24V 激光測距傳感器 1 ODSL8 型 檢測距離 2545 米 光電傳感器 2 E3GMR19 光電編碼器 2 755A 增量式 三相交流異步電動機 M 1 Y26322 額定電壓 380V，額定功率 300W 單相交流異步電動機 M 1 YY7112 額定電壓 380V，額定功率 250W 步進電動機驅(qū)動器 1 SH20403 2470VDC 二相混合式步進電動機 M 1 42BYG 步距角 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 通信方案的確定 為了控制無人運轉(zhuǎn)碼垛機，必須向碼垛機發(fā)送運轉(zhuǎn)和作業(yè)的信息。碼垛機根據(jù)作業(yè)信息進行作業(yè)。本文采用 RS485 標(biāo)準(zhǔn)。 （ 2） RS485 采用差動發(fā)送 /接收，所以共模抑制比高，抗干擾能力強。為了利用計算機帶有的 RS232 接口與下層的各個模塊通信，在計算機上需要安裝 232485 轉(zhuǎn)換器。采用該協(xié)議，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以互連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)集中監(jiān)控。在筆者所研制的自動化立體倉庫控制系統(tǒng)中得到了很好的應(yīng)用，數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確、 可靠。 碼垛機控制系統(tǒng)采用的 PLC 是 S7200 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 24 所示碼垛機控制系統(tǒng)使用擴展 I/O 模塊 EM221，其 I/O 分配表如表 25。 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 3 PLC 及資源配置 PLC 控制的優(yōu)點及 S7200 系列概述 ① 高可靠性； （ 1）所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 （ 6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬 件發(fā)生異常情況， CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴大。 另外為了提高操作性能，它還有多種人 機對話的接口模塊 。 ④ 編程簡單易學(xué)； PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運行。它結(jié)構(gòu)小巧，可靠性高，運行速度快 ，繼承和發(fā)揮了它在大、中型 PLC 領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，又極豐富的指令集，具有強大的多種集成功能和實時特性，配有功能豐富的擴展模塊，性能價格比非常高。 S7200 硬件系統(tǒng)的配置方式 采用整體式加積木式，即主機中包含一定數(shù)量的I/O 輸入輸出，同時還可以擴展各種功能模塊。 （ 2）擴展單元：主機 I/O 數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可以根據(jù)需要擴展各種 I/O 模塊，所能連接的擴展單元的數(shù)量和實際所能使用的 I/O 點數(shù)是多種因素共同決定的。 CPU 型號選擇 （ 1）西門子 CPU 的介紹 SIMATIC S7200[2]的 CPU 模塊包括一個中央處理單元 、電源以及數(shù)字 I/O 點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設(shè)備中。其速度快，具有極強的通訊能力。非常適合小點數(shù)的控制系統(tǒng)。 （ 2） CPU 型號的選擇 根據(jù)控制點數(shù)來計算，可以選用 CPU226 這個型號的 CPU， CPU226 有 24 輸入 /16 輸出，最大可以擴展為 248 點數(shù)字量或 35 點模擬量。 ④ 模擬電位器： CPU226 有兩個模擬電位器，用來改變特殊寄存器中的數(shù)值，以改變程序運行的參數(shù)，如定時器、計數(shù)器的預(yù)設(shè)值，過程量的控制參數(shù)。 PLC 模塊選型 由于 S7200CPU226 的集成 24 輸入 /16 輸出不能滿足設(shè)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(shè)計的需要。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如 31 所示： 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 上位機CPU 226EM 221EM 235EM 235輸入?yún)^(qū)手動開關(guān)光電編碼器限位開關(guān) 指示燈 、 繼電器步進