【文章內容簡介】 、精度高、使用方便、成本低、適應性好等優(yōu)點。 堆垛機自動控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是自動化倉庫運行成功的關鍵。沒有好的控制，系統(tǒng)運行的成本就會很高，而效率很低。為了實現自動運轉，自動化倉庫內所用的各種存取設備和輸送設備本身必須配備各種控制裝置。這些控制裝置種類較多，從普通開關和繼電器， 到微處理器、單片機和可編程控制器(PLC)，根據各自的設定功能，它們都能完成一定的控制任務。如巷道式堆垛機的控制要求就包括了位置控制、速度控制、貨叉控制以及方向控制等。所有這些控制都必須通過各種控制裝置去實現?？刂葡到y(tǒng)能對搬運設備（堆垛機等）、運輸設備（輸送機、小車、轉軌車等）進行自動控制，它是自動化倉庫的核心部分之一，直接關系到倉庫作業(yè)的正常進行。因此，控制系統(tǒng)中所采用的材料、設備、傳感器和元件都應采用可靠性高、壽命長、易于維護和更換的產品，否則將存在安全隱患。堆垛機的控制現多采用模塊化控制方式，驅動系統(tǒng)一般為交流電機，無級調速[9]。這種方式技術成熟，應用廣泛，既能實現堆垛機的高速運行，又能平穩(wěn)進行停車對位。在控制系統(tǒng)中，還應采取一系列自檢和聯(lián)鎖保護措施，確保在工作人員操作錯誤時不發(fā)生事故。對機械及電器故障能進行判斷、報警和向主機系統(tǒng)傳遞故障信息?？刂葡到y(tǒng)應能適應多種操作方式的需要。 監(jiān)控調度系統(tǒng) 監(jiān)控系統(tǒng)是自動化倉庫的信息樞紐，是實現自動化倉庫實時控制的重要組成部分。它在整個系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，負責協(xié)調系統(tǒng)中各個部分的運行。自動化倉庫系統(tǒng)使用了很多運行設備，各設備的運行任務、運行路徑、運行方向等都需要由監(jiān)控系統(tǒng)來統(tǒng)一調度，按照指揮系統(tǒng)的命令進行貨物搬運活動[10]。在自動化倉庫的實際作業(yè)過程中，監(jiān)控調度系統(tǒng)根據主機系統(tǒng)的作業(yè)命令，按運行時間最短、作業(yè)間的合理配合等原則對作業(yè)的先后順序進行優(yōu)化組合排隊，并將優(yōu)化后的作業(yè)命令發(fā)送給各控制系統(tǒng)，對作業(yè)進程、作業(yè)信息及運行設備（如堆垛機、輸送機等）進行實時監(jiān)控。 計算機管理系統(tǒng) 計算機管理系統(tǒng)（主機系統(tǒng)）是自動化倉庫的指揮中心，相當于人的大腦，它指揮著倉庫中各設備的運行。它主要完成整個倉庫的作業(yè)管理和賬目管理，并擔負著與上級系統(tǒng)的通信和企業(yè)信息管理系統(tǒng)的部分任務。自動化倉庫的信息管理是基于現代信息管理理論和現代控制理論而創(chuàng)立的一個分支。對于一個自動化倉庫來說，它可以是獨立的，但對于一個企業(yè)，它又是其管理信息系統(tǒng)（MIS）的一個子系統(tǒng)。它不僅對信息進行管理，也對物流進行管理與控制，集信息流和物流于一體，是現代化企業(yè)物流和信息流管理的重要組成部分。計算機管理系統(tǒng)（主機系統(tǒng)）是自動化倉庫的核心。自動化倉庫管理系統(tǒng)的主要功能是對倉庫所有入、出庫活動進行最佳登錄和控制，并對數據進行統(tǒng)計分析，以便能使決策者及早發(fā)現問題，采取相應的措施，最大限度地降低庫存量，加快貨物流通，創(chuàng)造經濟和社會效益。機械手部分的控制四自由度機械手的結構及運動四自由度機械手為圓柱坐標型，可實現X軸伸縮、Z軸升降、底盤、腕回轉功能。驅動全部采用步進電機控制，夾爪采用氣動方式控制[11]。機械手主要完成從3臺輥道輸送帶到立體倉庫出貨臺之間貨物傳遞。 四自由度機械手主要性能指標:X軸:最大移動距離420mmZ軸:最大移動距離420mm底盤回轉:176。，最大回轉角小于等于300176。腕回轉:176。，最大回轉角小于等于300176。[3] 圖3 四自由度機械手示意圖1. 3號輥道貨臺　2. 2號輥道貨臺　4. 1號輥道貨臺　　貨臺　 機械手工作原理機械手伸縮、升降、轉盤、抓手運動是由步進電機驅動器來控制，型號為SH2H057。其步進電機驅動器輸入脈沖和電平信號是由PLC上NC111模塊來提供。其電路原理圖如圖4所示。圖4 機械手工作電路原理圖(1) 步進電機驅動器本驅動器輸入信號共有3路，分別是:步進脈沖信號CP、方向電平信號DIR、脫機信號FREE。它們驅動器內部分別270Ω限流電阻接入負輸入端，且電路形式完全相同。OPTO端為3路信號公共正端(3路光耦正端輸入)，3路輸入信號驅動器內部接成共陽方式，OPTO端須接外部系統(tǒng)VCC，VCC是+5V則可以直接接入。VCC+5V則需外部另加限流電阻R，保證給驅動器內部光耦提供815mA驅動電流。(2) NC111模塊工作原理C200NC111是C200PC用于位置控制智能單元。它可以為步進電機驅動器或伺服電機驅動器輸出脈沖，以控制運動部件位置和速度。 堆垛機設計 堆垛機工作條件1)堆垛機正常工作的環(huán)境溫度范圍為5~40℃，在24h內平均溫度不超過35℃。在40％的溫度條件下，相對濕度不超過50％。溫度較低時相對濕度可以高一些。2)堆垛機工作環(huán)境的污染等級應在國家規(guī)定范圍之內。　　3)供電電網進線電源為頻率是50Hz、電壓是380V的三相交流電，電壓波動的。允許偏差為177。10％。 堆垛機的結構堆垛機是自動化立體倉庫的主要作業(yè)機械,擔負著出庫、進庫、盤庫等任務,是自動化立體倉庫的核心部件,自動化立體倉庫的發(fā)展就是以堆垛機的發(fā)展為主要標志的。巷道式堆機基本結構主要由機架、運行機構、起升機構、載貨臺、貨叉、電器設備及各種安全保護裝置等部分，主要包括行走、升降和貨叉三部分,通過三部分的協(xié)調工作完成貨物在貨架范圍內的縱向和橫向移動,實現貨物的三維立體存取，準確地依照上位機給出的出入庫地址將貨物取出或放入有關貨位，并將工作過程的狀態(tài)信息反饋給監(jiān)控系統(tǒng)[12]。為了簡化堆垛機的設計，我采用一個模型，如圖5所示：圖5 全自動堆垛機配置圖 堆垛機控制堆垛機運行半閉環(huán)控制方案是,在實踐中發(fā)展起來的一種有效的控制方案。在考慮現場各種實際情況及經濟性的情況下,通過實驗來確定各種運行曲線, 這些曲線存儲在變頻器里, 當主控機得到上位機發(fā)出的當前任務的目的地址和當前地址時,通過比較要運行的起止距離,用PLC 對變頻器的運行曲線進行變換,達到調速和停準的目的,從而得到的一種比較滿意結果的控制方式。在這種控制方案中,速度采用閉環(huán)控制,由變頻器完成。位移則是采用開環(huán)控制[13]。堆垛機的半閉環(huán)控制原理圖如圖6 所示。圖6　堆垛機半閉環(huán)控制原理圖堆垛機速度控制的難點就在于其運行的起止位置的不確定性和離散性,不同的距離對應不同的加、減速曲線。由于堆垛機本身及貨物的慣性較大 , 為保證升降及走行的平穩(wěn) ,采用多級速度控制 ,走行速度曲線如圖7所示。起動時 PLC 設定變頻器為高速運行 ,距離目的貨位4～6m 時設定為中速運行 ,距離目的貨位 1～2m 時切換到低速運行 ,接近目的貨位時自動切換為對位速度運行 ,對正貨位后走行停止[14]。圖7 　堆垛機行走速度曲線在綜合考慮經濟性和運行性能的情況下,堆垛機半閉環(huán)控制的硬件配置如圖８所示。圖8 　堆垛機半閉環(huán)控制硬件配置因為在主控機PLC , 變頻器,光電開關之間需要頻繁的交換數據,所以變頻器,光電開關都掛PROFIBUS —DP 總線