【正文】 s 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 peIfo口 nance 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 weU as the implementation of the system39?！?..... .……………… ..… … .................7 認(rèn)址檢 測(cè) 方 式 ........................……… .........… ..… ..............…. … ..............……… ..........… … ..............8 認(rèn)址方式確認(rèn) ..........…… .......… .......… ..............…… .......................… .......… ........… .......… .......9 堆垛機(jī) 速度曲線分析 ..........… … .......… .......……………… ...............… … .......…… .........10 PLC 及資源配 置 ..........…… .........…… .........…… .........…………… .......…… .........…………… ..............12 PLC 模塊邊 型 .. .. ............. ........… … ......... .....… ...... … .......… ......... ....… … .... ..… . .. .... ..13 ........................… .........………… .................................… ........…… .............14 變頻器的選 型 ........ .............…… .........… .......……………… ...............… … .......…… ......... 14 水平方向變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) .......… ...... .… … … … … … … … ...... … ......… ......… .....… … .. ......15 垂 直 方 向 變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) .......………………… .........……… .......… … ..........… ........................... 17 堆垛機(jī)貨叉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ...........… ..........… .....................................................................................19 畢業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 安全檢測(cè)傳感器的應(yīng) 用 .....................................................................................................................20 元器件的選型 .........… ........................… ........… .........… ........................… … ...............… ....................21 通信 方 案 f39。它是物料搬運(yùn)和倉儲(chǔ)科學(xué)中的一門綜合科學(xué)技術(shù)工程。目前，立體倉庫最大高度能達(dá)到 40 多 米 ， 最大庫存數(shù)可達(dá)數(shù)萬個(gè)貨物單 位 ， 可以實(shí)現(xiàn)按計(jì)劃入庫和出庫的全自動(dòng)化控制，以及無人操作的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化管理。主要的貨架類型有單元式貨 架 、 貫通式貨架與旋轉(zhuǎn)式貨架。輸送 系統(tǒng)必須是具有高度的可靠 性 ， 在 立 體倉庫中一般只有一套輸送系 統(tǒng) ， 所以應(yīng)保證輸送系 統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)上的設(shè)備可靠 、 耐 用 、維修方便， 并 且還應(yīng)該對(duì)輸送系統(tǒng)設(shè)置手動(dòng)控制做后備。 自動(dòng)化立體倉庫的優(yōu)點(diǎn) 事實(shí)證明采用自 動(dòng) 化 立體倉庫能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，主要表現(xiàn)在以下 幾個(gè)方 面 : (1) 層貨 架 :立 體倉庫由于使用了高層貨架存儲(chǔ)貨 物 ， 存儲(chǔ)區(qū) 可 以 大幅度的向空間 發(fā) 展 ， 充分利用了倉庫的空間，提高了空間利用率。 自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展 高層貨 架 倉 庫 的出現(xiàn)和 發(fā) 展是第二 次 世 界 大戰(zhàn)以后生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。 自 動(dòng) 化技 術(shù) 在倉儲(chǔ)領(lǐng)域中的發(fā)展分為五個(gè)階 段 :人 工 倉儲(chǔ)階 段 、 自 動(dòng) 化倉儲(chǔ)階段 、 集 成化倉儲(chǔ)階段和智能化階段。 無 論何種 類型的堆垛機(jī) ， 一 般都由水平行走機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)及貨叉機(jī)構(gòu)、機(jī)架和電氣設(shè)備 等基本部分組成。 1960 年左右 在 美 國出現(xiàn)了巷道式堆垛 機(jī) ， 隨后巷道式堆垛機(jī)逐漸替代了受重 量 和 跨 度限制的橋式堆垛機(jī) 。 堆垛機(jī)技術(shù)的研究現(xiàn)狀 按現(xiàn)行機(jī)械行業(yè)標(biāo) 準(zhǔn) ， 有軌巷道 式 堆垛機(jī) 分 類方式很 多 ， 如按支承方式、用途、控制 方式、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行軌跡 等 分 類 。例 如 ，堆垛機(jī)的運(yùn)行驅(qū) 動(dòng) 己由 20 世紀(jì) 70 年 代的子母電動(dòng)機(jī)改為變 頻調(diào) 速 ， 速度 由 550mlmin 提 升 至 中 160m/min， 國 外小 載 重量的堆垛機(jī)最高可達(dá) 300m/min。 盡管如此，目前 國 產(chǎn)堆 垛機(jī)的運(yùn)行速度 最 高 仍 保 持在 160m/min。 本文研 究 的 主要內(nèi)容 課題的研究目標(biāo)是設(shè)計(jì)安全可 靠 ， 具 有 經(jīng)濟(jì)性能和操作性能良好的堆垛機(jī)控制系統(tǒng)。 由 PLC 輸 出高速脈 沖 和貨叉方向改 變 信號(hào) 控制步 進(jìn)電動(dòng) 機(jī) 左 伸和右伸，以及貨叉的伸縮速 度。伸叉機(jī)構(gòu)電機(jī)采用兩相混合式步進(jìn)電 機(jī) ， 由 西 門 子 S7200 通過步進(jìn) 電 機(jī) 驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控 制 。 貨 叉 : 2m/min60/ min ( 2 ) 本 文 堆 垛機(jī)的控 制 方 式有自動(dòng)和手動(dòng)控制。 同 時(shí)系統(tǒng)將解 除大部 分 的 保護(hù)控制。 人 機(jī) 界面應(yīng)具 備實(shí) 時(shí) 顯 示 設(shè)備運(yùn) 行 工 況，故障及歷史故 障 查 詢等功 能 。確定 作 業(yè) 地址包括列地址和層地址。 ④作業(yè)任務(wù)的順序邏輯控 制 : 按照入 庫 、 出庫的作業(yè)順 序 ， 確定各輸出點(diǎn)的得電狀 態(tài) ， 完成作業(yè)順 序 的 邏 輯控制。監(jiān)控級(jí)對(duì)通訊、流程進(jìn)行控制，并進(jìn)行實(shí)時(shí) 圖像顯示 ， 直 接控制級(jí)是由 PLC(可 編 程序控制 器 )組成 的 控制系統(tǒng)對(duì)各設(shè) 備進(jìn)行 單 機(jī) 自動(dòng) 操 作 。 堆垛機(jī)水平 認(rèn)址系統(tǒng) 堆垛機(jī)縱向 認(rèn)址系統(tǒng) 87200 PLC 堆垛機(jī)貨物 檢測(cè)系統(tǒng) 堆垛機(jī)限位 保護(hù)系統(tǒng) 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D 第 7 頁 畢業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 堆垛 機(jī) 位置控制 由堆垛機(jī)的作業(yè)流程分 析 ， 堆垛機(jī)是由水平運(yùn)行機(jī) 構(gòu) 、 縱向起升機(jī) 構(gòu) 和 貨叉伸縮機(jī)構(gòu) 三 部分組 成 的 ， 水 平 運(yùn)行機(jī)構(gòu)和 垂 直 起升機(jī)構(gòu)使堆垛機(jī)到達(dá)目標(biāo) 位 置 ， 貨叉伸縮機(jī)構(gòu) 完成 存取貨任務(wù)。 執(zhí) 千 于 牛 幾 構(gòu) 控制器 輸 入 調(diào)速系統(tǒng) 認(rèn) 址 器 速度檢測(cè) 位 置 檢測(cè) 圖 t佳垛機(jī) 位 置 速度控制框圖 定位控制 定位控制就是確定堆 垛 機(jī) 停止在目標(biāo)貨位的功 能 。 因 為 貨架兩側(cè)分為 X l 、 X2， 只有兩個(gè)方 向 ， 反應(yīng)到堆 垛 機(jī) 上只是貨叉左 伸 、 右 {申運(yùn) 動(dòng) ， 此方 向 不 用檢測(cè)， 所 以 實(shí) 際 上堆 垛機(jī) 位 置 的檢測(cè)只是對(duì) Y、 Z 位 置 的檢 測(cè)。 (3) 編碼器定位 法 : 編碼器定位方式主要有兩 種 :從動(dòng)輪與軌道旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)測(cè) 定 方 式、 鏈輪與鏈條旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)測(cè)定方式。 這種方法的精度很 高 ， 但 是 使用時(shí)堆垛機(jī)和激光發(fā)射器和反射板之間不允許 有物 體 ， 否則會(huì)遮擋住激光的傳輸路 徑 ， 使系統(tǒng)無法準(zhǔn)確定位。激光測(cè) 距的原理是通過發(fā) 射 出的激光光線 長 度 來 測(cè) 定距離， 其光線就好比一把光 尺 ， 如果物體遮 擋激光光 線 ， 讓它脫離原標(biāo)準(zhǔn)原點(diǎn) 的 測(cè)定 位 置 ，將影響 實(shí) 際要求 的 測(cè)定 距 離 ， 從 而使道堆 垛機(jī)走位偏離所 設(shè) 定 的 位 置 ， 產(chǎn) 生 貨叉取 /存儲(chǔ)錯(cuò)位或起始點(diǎn) 撞 擊 巷道堆垛機(jī)端部緩沖制動(dòng) 器的情 況 。低 位 為取貨開始伸叉或放 貨 完 畢收 叉的 位 置 ， 高位 為 放貨開始伸叉或取貨完畢收叉的 位 置 。 取貨開始 或存貨結(jié)束時(shí)，貨叉停在低 位 置 ， 此時(shí)上面兩個(gè)光電開關(guān)處于認(rèn)址片內(nèi)，如圖 所示。 V A C Sl S2 S3 S 圖 梯形速度曲線 第 II頁 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明書 PLC 及 資 源配置 根據(jù)實(shí)際的控制點(diǎn)數(shù)和系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的控制要求 ， 在 本 設(shè)計(jì)中選用西 門 子 的 S7200 系列的 PLC 作為控制中 心 。因 此 ， 它 一經(jīng) 推 出，即受到 了 廣泛 的 關(guān)注。 (1) 基本單 元 : 基本單元有時(shí)又稱作 CPU 模塊 ， 也 有 的稱之 為 主 機(jī)或本 機(jī) 。 (3) 特殊功能模 塊 : 當(dāng)需要 完 成某些特殊功能的控制任務(wù)時(shí) ， 可 與 SIMATIC S7200 主 機(jī)相 連 ， 己完成某種特殊的控制任務(wù)而 特 制 的 一 種 裝 置。 CPU 負(fù)責(zé)執(zhí)行程序，以便 對(duì) 工 業(yè) 自 動(dòng)化控制任務(wù)或過程 進(jìn)行控 制 。 它具有四種 不同結(jié)構(gòu)配置的 CPU 單 元 。 ② CPU 222: CPU 222 除了具有 CPU 221 的功 能 外 ， 其不同在 于 : 它有 8 輸 入 /6 輸出， 共計(jì) 14 點(diǎn) 1/0， 可 以 擴(kuò)展 8 路 模 擬 量和最多 64 個(gè) 1/0， 因 此 使 更 廣 泛的全功能控制 器 。 ( 2 ) CPU 型 號(hào) 的選擇 根據(jù)控制點(diǎn)數(shù)來計(jì)算，可以選用 CPU226 這 個(gè)型 號(hào) 的 CPU， CPU226 有 24 輸 入 116 輸出， 最大可以擴(kuò)展為 248 點(diǎn)數(shù) 字 量或 35 點(diǎn)模 擬 量。 ④模擬電位 器 :CPU226 有兩個(gè)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(yùn) 行 的 參數(shù) ， 如 定時(shí) 器 、 計(jì) 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(jì) 的 要 求 ， 所以又選 用 了 EM22J 擴(kuò) 展模 塊 和 EM235 擴(kuò)展模 塊 ， 正好 滿 足 設(shè) 計(jì) 的 需要。系統(tǒng)總體 結(jié) 構(gòu) 圖如 所 示 : 輸 入?yún)^(qū) 11 RS485 輸出區(qū) 手動(dòng)開關(guān) LP| 山 U:.:!26 I 光電編碼器 I I 限位開關(guān) I I 才 二 相混合式 l 步進(jìn)山動(dòng) 器 | 步進(jìn)電機(jī) MM440變頻器 才 二相交流異 步電 動(dòng) 機(jī) MM440變頻器 3 單相交流異 圖 系統(tǒng) 總 體 結(jié) 構(gòu) 圖 第 [3 頁 第 14 頁 畢 業(yè)設(shè)計(jì) 說 明書 堆垛機(jī)變