【正文】 符號 1 伺服啟動 按鈕 SB2 2 伺服停止 按鈕 SB3 3 慢進(jìn) 按鈕 SB4 4 快進(jìn) 按鈕 SB5 5 慢退 按鈕 SB6 6 快退 按鈕 SB7 7 伺服復(fù)位 按鈕 SB8 8 運(yùn)行停止 按鈕 SB9 9 升左 按鈕 SB10 10 降右 按鈕 SB11 11 列運(yùn)行認(rèn)址 U 型光電傳感器 GK1 12 列認(rèn)址超前檢測 U 型光電傳感器 GK2 13 層運(yùn)行上位 U 型光 電傳感器 GK3 14 層運(yùn)行計數(shù) U 型光電傳感器 GK4 15 層運(yùn)行下位 U 型光電傳感器 GK5 16 列認(rèn)址滯后檢測 U 型光電傳感器 GK6 17 托盤超出貨叉檢測右 光電傳感器 GK7 18 貨叉有無托盤檢測 光電傳感器 GK8 19 貨物超高檢測左 光電傳感器 GK9 20 貨物超高檢測右 光電傳感器 GX1 21 貨位有無托盤檢測左 光電傳感器 GX2 22 貨位有無托盤檢測右 光電傳感器 GX3 23 托盤超出貨叉檢測左 光電傳感器 GX4 24 FP1 25 列原點(diǎn) 行程開關(guān) SQ7 26 層原點(diǎn) 行程開關(guān) SQ8 27 前極限 行程開關(guān) SQ1 28 后極限 行程開關(guān) SQ2 29 升極限 行程開關(guān) SQ3 30 降極限 行程開關(guān) SQ4 31 貨叉左 限位 行程開關(guān) SQ5 32 貨叉右限位 行程開關(guān) SQ6 33 手動 轉(zhuǎn)換開關(guān) SA1 位 34 自動 轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2 位 35 Y 軸 轉(zhuǎn)換開關(guān) SA3 位 36 X 軸 轉(zhuǎn)換開關(guān) XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)論文 20 序號 功能 元件 PLC 地址 符號 37 層變頻器監(jiān)控 變頻器內(nèi)部繼電器 38 貨叉電機(jī)監(jiān)控 變頻器內(nèi)部繼電器 39 貨叉回中位 接近開關(guān) JJ 表 43 PLC 輸出分配表 堆垛機(jī)系統(tǒng)的工作流程 堆垛機(jī)在立體庫巷道中行走，在正常情況下就必須能夠按照上位機(jī)或觸摸屏給出的指令自動的實(shí)現(xiàn)排列層的準(zhǔn)確定位，完成存取貨物的任務(wù)，在特殊情況下，可以實(shí)現(xiàn)手動操作。該編程軟件具有指令向?qū)А⒅С? TD200、 D200C 和 TD400C 文本顯示界面、密碼保護(hù)等功能， 并且具有使用范圍廣泛、易學(xué)易懂、各國語言版本隨意選擇、支持三種典型編程語言梯形圖、語句表和功能模塊之間隨意切換、便于調(diào)試和測試等突出優(yōu)點(diǎn)。 4 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 23 XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)論文 24 圖 45 初始化程序 4 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 25 XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)論文 26 4 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 27 圖 46 主程序 程序設(shè)計編輯完成后，就可用菜單“ PLC”中的“編譯”項(xiàng)進(jìn)行離線編譯，語法錯誤的數(shù)量及每條錯誤的原因和在程序中的位置將會在輸出窗口顯示。 XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)論文 28 結(jié)論 自動化立體倉庫是一個國家自動化水平的主要標(biāo)志，而堆垛機(jī)則是自動化立體倉庫中最重要的物流搬運(yùn)設(shè)備。 3）設(shè)計完成的人機(jī)界面能夠?qū)崿F(xiàn)對堆垛機(jī)的控制功能，但是僅僅給出了堆垛 機(jī) 狀態(tài)顯示的代碼并沒有制作報警顯示界面，后續(xù)可以在現(xiàn)有設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行 下一步報警界面的開發(fā)。 對控制程不過還有以下進(jìn)一步研究的空間： 1）水平行走系統(tǒng)采用伺服控制系統(tǒng)，本文僅僅用到其內(nèi)部速度控制模式進(jìn)行 控制，可以做進(jìn)一步的更優(yōu)質(zhì)、更精確的速度、位置控制。 本章小結(jié) 本章結(jié)合第三章的控制功能和控制方案，以及硬件資源配置情況，對 PLC 的 I/O 接口進(jìn)行了分配。最終編制的程序主要包括以下幾個部分：主程序、手動程序、自動程序、去源地址程序、快速伸叉 1 程序、慢速伸叉 1 程序、微抬程序、慢速收叉 1 程序、快速收叉 1 程序、去目標(biāo)地址程序、快速伸叉 2 程序、慢速伸叉 2 程序、微降程序、快速收叉 2 程序、慢速收叉 2 程序、程序末端處理程序、獲得運(yùn)行值程序、初始化程序、報警程序、回原點(diǎn)程序，共 20 個程序。在這過程中最關(guān)鍵的是回原點(diǎn)操作；在堆垛機(jī)執(zhí)行程序過程中，隨時都有斷電或者誤操作而導(dǎo)致停機(jī)的可能，讓堆垛機(jī)停留在貨格中間的位置，由于本系統(tǒng)對位置的控制選用的是相對認(rèn)址方案，這時堆垛機(jī)的認(rèn)址就不準(zhǔn)了，需要人工回原點(diǎn)，它的實(shí)現(xiàn)是運(yùn)用兩個行程開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。以S7200 PLC 為控制核心水平行走系統(tǒng)采用伺服控制器 +伺服電動機(jī)控制方式，垂直提升和貨叉伸縮采用變頻器 +三相異步電動機(jī)控制方式等 [19]。 （ 2）通過速度曲線的比較確定了堆垛機(jī)的水平行走、垂直提升和貨叉伸縮的速度控制方案，并通過設(shè)置伺服放大器和變頻器的內(nèi)部參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了速度控制功能。在立柱上對應(yīng)于層貨格的位置安裝認(rèn)址片，在載貨臺上面安裝三個 U 型光電開關(guān)，具體的認(rèn)址傳感XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 器位置分布圖如圖 35。 位置控制方案 為了實(shí)現(xiàn)水平行走機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確定位，水平行走方向運(yùn)用三個 U 型光電傳感器作為認(rèn)址設(shè)備，安裝在堆垛機(jī)下橫梁上邊 [19]。 3 控制方案設(shè)計 15 認(rèn)址方式 根據(jù)編碼方案貨位坐標(biāo)為（ Xi， Yi， Zi），為了確定位置實(shí)，現(xiàn)自動尋址就必須有三個方向的定位器件進(jìn)行檢測，此操作在堆垛機(jī)的控制中稱為自動認(rèn)址。所以位置控制方案設(shè)計特別重要，接下來就從認(rèn)址方式、貨位編碼和控制方案的實(shí)現(xiàn)三方面進(jìn)行講述。 由異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式 如下（ 33）； psfsnn /)1(60)1(0 ???? （ 33） 式中： p— 磁極對數(shù)； f— 供電電源頻率； s— 轉(zhuǎn)差率； 可知，異步電動機(jī)的調(diào)速方法主要有三種，控制變量的情況下改變刺激對數(shù)、轉(zhuǎn)差率、供電電源頻率。而且速度控制伺服系統(tǒng)的輸出端必須有檢測角速度的裝置，其中測速發(fā)電機(jī)、磁電式速度傳感器、電容式轉(zhuǎn)速傳感器及霍爾速度傳感器等是應(yīng)用比較普遍的速度傳感器。 按照控制原理不同可分為開環(huán)、全閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)；按照信息傳遞的不同分為連續(xù)控制與采樣控制 [19]。 7) 具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議及自由方式的通訊能力 3 控制方案設(shè)計 13 交流伺服控制技術(shù)及伺服放大器的選型 伺服系統(tǒng)亦稱為隨動系統(tǒng)，它以位移、速度、加速度、力、力矩等連續(xù)機(jī)械量為控制量，能自動地、連續(xù)地、準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)輸入指令的變化規(guī)律， 是能隨時跟蹤指定目標(biāo)的控制系統(tǒng) [16]。 3）具有 13K 字節(jié)的存儲功能，用于程序和數(shù)據(jù)的存儲。與單片機(jī)相比其具具功能強(qiáng)大、程序設(shè)計簡單易學(xué)、使用范圍廣、維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好和對惡劣環(huán)境超強(qiáng)的適應(yīng) 能力等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而在機(jī)械、能源、化工、交通、電力等領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用，同機(jī)器人和 CAD/CAM 一起成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱。 （ 3）通訊功能 在自動化立體倉庫系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動運(yùn)行，堆垛機(jī)與上位機(jī)、觸摸屏或其他倉庫設(shè)備需要進(jìn)行頻繁的信息交換，由于堆垛機(jī)在巷道中運(yùn)行，受周邊環(huán)境的影響XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 有線的通訊方式基本不被采納，大多都選用無線通訊方式。在該方式下堆垛機(jī)可以自動地完成立體庫中每一個貨位的貨物的入出庫操作。 （ 2）半自動控制方式 半自 動控制方式是對本機(jī)自動控制方式運(yùn)行過程的分解。 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D大致如下圖 31 圖 31 堆垛機(jī)的控制方式 堆垛機(jī)按電氣控制方式分類有三種控制方式。 2 堆垛機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 9 本章小結(jié) 本章在對堆垛機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)設(shè)計方法分析的基礎(chǔ)上，提出了有限元分析軟件，起到了至關(guān)重要的作用，采用新產(chǎn)品進(jìn)行校核的新的設(shè)計方法。比如突然斷電這種意外發(fā)生的時候，電機(jī)會掉電自鎖，并保持?jǐn)嚯姞顟B(tài)，直到意外排除人工恢復(fù)。 安全保護(hù)部分 1) 終端限位保護(hù) 在堆垛機(jī)的水平方向，不僅設(shè)置了行程限位開關(guān)，而且在導(dǎo)軌的兩端安裝有機(jī)械擋護(hù)塊，雙重防護(hù)保證堆垛機(jī)在水平行走過程中不沖出軌道；在立柱的上下端分別安裝有限位開關(guān)，并且制作了防沖頂和防墜底的裝置來預(yù)防堆垛機(jī)在垂直升降過程中控制失靈，造成沖頂和墜底 的危險；在貨叉的伸出終端設(shè)置硬限位，來控制貨叉伸縮的行程 2) 電氣聯(lián)鎖保護(hù) 堆垛機(jī)在巷道中行走，擁有三個方向的運(yùn)動，如果三個方向的運(yùn)動協(xié)調(diào)不好的話，會導(dǎo)致堆垛機(jī)貨叉跟貨架或貨物的碰撞，造成不良后果 [13]。 為了減小載貨臺在升降過程中同立柱導(dǎo)軌之間的震動和產(chǎn)生的噪音，主要采取如下措施： (1)選用 PPVC 材料制作導(dǎo)向輪； (2)固定導(dǎo)向輪的導(dǎo)輪架要做成可調(diào)的，在安裝時根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，調(diào)整導(dǎo)向輪同立柱導(dǎo)軌之間XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 的間隙。貨叉合攏時尺寸 800mm 小于巷道寬度 1000mm，貨架上貨物頂部距上位貨位之 間有 60mm 間隙滿足微抬和微降間隙要求，貨物頂部距上位貨物托盤底部距離為 220mm 滿足貨叉的存貨物間隙，所以本次設(shè)計的貨叉能夠滿足堆垛機(jī)在巷道中行走并且自動存取貨物的功能。 貨叉的傳動方式有很多種，常見的有：齒輪齒條傳動及鏈輪傳動和齒輪齒 條傳動相結(jié)合的方式等 [11]。下橫梁兩側(cè)2 堆垛機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 7 靠近端面位置分別安裝有兩個導(dǎo)向輪，對堆垛機(jī)水平行走起到很好的方向?qū)д饔?[9]。（ 4）減少堆垛機(jī)工作過程中的噪音，為工作人員提供一個好的工作環(huán)境。 XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 2 堆垛機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 堆垛機(jī)是自動化立體倉庫中的重要的物流運(yùn)輸設(shè)備，它受控于上位機(jī)，穿梭于立體貨架之間，主要承擔(dān)貨物的出庫、入庫和移庫等任務(wù)。接下來的幾十年科學(xué)家和工程師們不斷努力創(chuàng)新，我國 20xx 年底擁有的數(shù)量已經(jīng)超過 3000 座，自動化立體倉庫也從高速發(fā)展階逐漸段步入了成熟應(yīng)用階段。隨著現(xiàn)代物流的快速發(fā)展，一方面，物流自動化和信息化程度不斷提高；另一方面，土地成本和人工成本的提高也使企業(yè)產(chǎn)生了讓倉庫向自動化方向發(fā)展的十分迫切的需要。 目前堆垛機(jī)技術(shù)發(fā)達(dá)國家都把著力點(diǎn)放 在開發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用新技術(shù)的穩(wěn)定性上。在 1970 年運(yùn)貨高度可達(dá) 40 米的堆垛機(jī)（ 其由貨架支承，軌道固定）問世。巷道式堆垛機(jī)它的運(yùn)行軌道一般鋪設(shè)在地面上（這樣可以大大減少承重的來料），堆垛機(jī)的承重和行走則依靠的是下部的機(jī)械滑輪，其運(yùn)行軌跡是直線型巷道堆垛機(jī)。在二十世紀(jì)七十年代到八十年代間，巷道式堆垛機(jī)以及各種移動式貨架開始運(yùn)用于自動化立體倉庫中，這使得物流運(yùn)輸?shù)臋C(jī)動性大大提高，因此堆垛機(jī)的發(fā)展也越來越快 [6]。 XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)論文 4 堆垛機(jī)的發(fā)展 隨著自動化立體倉庫的應(yīng)用范圍和技術(shù)手段不斷發(fā)展和完善，其在現(xiàn)代物流體系中起著越來越重要的作用。 ①直線運(yùn)行型堆垛機(jī)，其軌道是直線的，堆垛機(jī)只能在其直線軌道上行走，不能自行的從一個巷道換到另外一個巷道。 ②單立柱堆垛機(jī)有上、下橫梁組成。 不過在立體倉庫應(yīng)用中，堆垛機(jī)最常見的分類方式是按運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)來分類 [4]。 5) 節(jié) 省 能 源 及 人 力 消 耗：自 動 化 倉 庫 采 用的 是 380V 交 流電 的 潔凈 能 源，并 且 自 動堆 垛機(jī)取 代了傳 統(tǒng)倉儲 里 的叉 車 等存 取裝 備，減 少了 人的 參與。 現(xiàn)代自動化立體倉庫的概念圖如圖 11 圖 11 自動化立體倉庫的優(yōu)越性 自動化立體倉庫在現(xiàn)代物流、貯存、管理