【文章內(nèi)容簡介】 站臺前的另外一個紅外光電傳輸頭互相通訊。上游計(jì)算機(jī)通過它向堆垛機(jī)傳送命令，堆垛機(jī)通過它向上游計(jì)算機(jī)傳遞自己的工作態(tài)度。 b）與站臺輸送機(jī)通訊是通過分別裝在堆垛機(jī)底架和地面上的兩對對射式光電開關(guān)或光電通訊器，通過交換開關(guān)狀態(tài)，以確保站臺傳輸與堆垛機(jī)貨叉取、放托盤動作協(xié)調(diào)，該功能同時是堆垛機(jī)安全功能的一部分，通過該功能的實(shí)現(xiàn)，保證堆垛機(jī)與相鄰機(jī)械系統(tǒng)的存取動作的安全性。 a）水平運(yùn)動系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)水平走行的底架裝有兩個走行輪支承機(jī)器前后運(yùn)行，兩走行輪附近分別設(shè)有夾持地軌的兩組導(dǎo)輪和在立柱上部裝有的夾持天軌兩側(cè)的導(dǎo)輪共同防止堆垛機(jī)左右偏擺、使堆垛機(jī)沿天地軌方向運(yùn)動。堆垛機(jī)走行是由裝在后走行輪軸上的帶制動器減速電機(jī)驅(qū)動，并在其電機(jī)上裝有一個角編碼器，用于反饋電機(jī)實(shí)際工作情況。堆垛機(jī)底架裝有兩組光電傳感器（光電開關(guān)），與擋板（立柱）構(gòu)成水平定位裝置，00 01 11 10 00（向前走）為一個信號的輸出。當(dāng)堆垛機(jī)走行時，電動系統(tǒng)就可隨時通過角編碼器及定位裝置按照設(shè)定的運(yùn)動方式監(jiān)測及指揮走行電機(jī)工作。關(guān)宏．自動化立體倉庫總體規(guī)劃設(shè)計(jì)方法研究【D】，西安：西北工業(yè)大學(xué)，2001 b）升降系統(tǒng)是以立柱側(cè)面的兩導(dǎo)軌為導(dǎo)向，升降臺的導(dǎo)向就夾在兩導(dǎo)軌上，以保證上下運(yùn)行。由減速電機(jī)驅(qū)動的升降鋼絲繩拉動升降臺上下運(yùn)動。驅(qū)動電機(jī)軸上裝有角編碼器，用于反饋電機(jī)實(shí)際工作情況。另外升降臺拉動固定在立柱下部的同步帶輪，驅(qū)動另一個角編碼器，以反映升降臺的實(shí)際位置。當(dāng)升降臺升降時，電控系統(tǒng)就可隨時通過兩個角編碼器來監(jiān)測和指揮升降電機(jī)工作。裝在升降臺上的槽式光電開關(guān)檢測立柱上的認(rèn)址片，堆垛機(jī)升降定位進(jìn)行校驗(yàn)。 c）貨叉工作系統(tǒng) 由減速機(jī)驅(qū)動一個齒輪齒條機(jī)構(gòu)，使的中叉和上叉體左右伸縮，叉取或存放托盤。貨叉中位由一接近開關(guān)定位，上叉體的左右位的定位由另外兩個接近開關(guān)確定。在貨叉兩端裝有兩極限限位開關(guān)保護(hù)貨叉運(yùn)行不超過極限位置。另外減速機(jī)輸出軸上的安全離合器，當(dāng)上叉體在承載額定載荷時碰到阻力大于300N時而打滑，以保證電機(jī)及叉體的安全。 d）貨物狀態(tài)監(jiān)測保護(hù)系統(tǒng)1）貨格虛實(shí)探測：裝在升降臺上兩個光電開關(guān)，隨時可向控制系統(tǒng)傳遞格內(nèi)有無托盤的信號，使控制系統(tǒng)能知道是存、還是取，或者是已有貨不能存的故障信號。2）荷姿的檢測：是通過裝在升降臺檢測架上的兩側(cè)各一對對射式光電開關(guān)和兩個拉繩開關(guān)對叉取的空、實(shí)托盤進(jìn)行長、寬、高尺寸是否超限檢測，除貨叉在取托盤時這些開關(guān)不起作用外，其它任何時候只要光電開關(guān)被遮擋或拉繩開關(guān)觸發(fā)，堆垛機(jī)將報(bào)警，并立即停止工作。3）貨臺有無托盤檢測：是通過裝在升降臺上能檢測到空、實(shí)托盤的光電開關(guān)來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測的。 e）安全防護(hù)系統(tǒng)1）貨叉運(yùn)動安全互鎖功能：伸叉運(yùn)動對走行和升降兩種運(yùn)動互鎖伸叉運(yùn)動；而對走行和升降認(rèn)址光電開關(guān)未檢測到認(rèn)址片時，貨叉不能伸縮，以保證三種運(yùn)動下的工作安全。2）堆垛機(jī)走行或升降速度超過極限速度時，控制系統(tǒng)可通過監(jiān)測系統(tǒng)角編碼器的工作狀態(tài)的信號變化率來控制，當(dāng)超過10％極限速度后，報(bào)警停機(jī)。3）堆垛機(jī)的走行或升降認(rèn)址系統(tǒng)在兩極限位置都裝有減速片或者減速條，通過走行接近開關(guān)或升降接近開關(guān)檢測進(jìn)入作業(yè)危險(xiǎn)區(qū)的速度狀態(tài)；檢測進(jìn)入該區(qū)的運(yùn)動速度應(yīng)是遞減狀態(tài)，否則，將報(bào)警停機(jī)。4）堆垛機(jī)認(rèn)址系統(tǒng)設(shè)有極限限位裝置，以限制堆垛機(jī)正常工作范圍，當(dāng)超出正常工作范圍的堆垛機(jī)將被裝在底架或升降臺上的安全行程開關(guān)緊急制動并停止。在低速狀態(tài)緊急制動的滑移段大于150mm后，如果還不停止，可由裝在天地軌末端的立柱及底架上橡膠緩沖器止動堆垛機(jī)或升降臺。5）堆垛機(jī)升降系統(tǒng)中的鋼絲繩斷損或下降速度失控是嚴(yán)重的惡性事故，本機(jī)設(shè)有超速檢測保護(hù)功能，在立體柱上安裝超速檢測器，超速監(jiān)測器由安裝在立柱下部的飛輪盤和安裝在立柱上部的滑輪及環(huán)繞這兩部件的鋼絲繩組成，鋼絲繩有一點(diǎn)與升降臺固連，升降臺上下運(yùn)動拉動鋼絲繩并使飛輪盤轉(zhuǎn)動，當(dāng)升降臺下行速度超過額定速度25％時先觸發(fā)超速檢測開關(guān)，電控系統(tǒng)報(bào)警堆垛機(jī)立即停止工作，當(dāng)升降臺繼續(xù)下行速度超過額定速度35％時飛輪盤自行制動，鋼絲繩拉動升降臺上的楔塊制動裝置使升降臺制動在超速位置，避免發(fā)生機(jī)器傷害事故。6）堆垛機(jī)的制動系統(tǒng)分三部分，即走行、升降和伸縮叉的制動由其驅(qū)動電機(jī)制動器完成。 f）紅外光電通訊系統(tǒng)1）與上游計(jì)算機(jī)的通訊，是通過裝在堆垛機(jī)底架上的紅外光電傳輸頭，與裝在地面零位站臺前的另外一個紅外光電傳輸頭互相通訊。上游計(jì)算機(jī)通過它向堆垛機(jī)傳送命令，堆垛機(jī)通過它向上游計(jì)算機(jī)傳遞自己的工作狀態(tài)。2）與站臺輸送機(jī)通訊是通過分別裝在堆垛機(jī)底架和地面上的兩對對射式光電開關(guān)交換開關(guān)狀態(tài)，以確保站臺傳輸與堆垛機(jī)貨叉取、放托盤動作協(xié)調(diào)。 g）堆垛機(jī)緊急停止為便于堆垛機(jī)維修調(diào)試，在機(jī)載控制柜的操作面板上和地面零站臺前分別設(shè)有兩個紅色緊急停止按鈕，以便緊急時按下，可使機(jī)器停止所有工作，避免發(fā)生更大事故。 h）堆垛機(jī)供電和接線系統(tǒng)外部電網(wǎng)通過裝在貨架底部與地軌平行的四條滑觸線，把三相交流電由電刷通入控制系統(tǒng)，構(gòu)成堆垛機(jī)的供電系統(tǒng)。接地是通過機(jī)載柜、機(jī)架、走行輪和地軌后接入土建地網(wǎng)，構(gòu)成堆垛機(jī)接地系統(tǒng)。、沙麗娜淚動化立體倉庫貨位優(yōu)化管理方法【D】，沈陽：東北大學(xué)，2005記載柜作為堆垛機(jī)的控制中樞，它不僅能夠接收地面發(fā)來的命令，還能夠從本身的操作面板上進(jìn)行設(shè)定，包括存、取貨以及地址的信息，控制堆垛機(jī)運(yùn)行并檢測運(yùn)行的位置狀態(tài)，自動完成一個取、放貨周期。機(jī)載柜上設(shè)置有聲光報(bào)警、操作方式選擇開關(guān)和操作終端，機(jī)載柜具有以下操作方式：1）手動：通過操作終端控制水平、垂直、貨叉各個方向的動作，主要用于簡單的調(diào)試操作。2）自動：本系統(tǒng)通過操作終端輸入目標(biāo)地址，根據(jù)輸入的目標(biāo)地址，堆垛機(jī)自動完成一個存取貨操作。3）在線：通過紅外線數(shù)據(jù)傳輸器接收由地面發(fā)出的存、取貨命令，機(jī)載柜根據(jù)這些命令自動完成存、取貨的操作，并將堆垛機(jī)的狀況發(fā)往地面操作臺，用于全線集中控制。 走行、升降均采用兩對光電開關(guān)進(jìn)行定位并配合角編碼器進(jìn)行角度校核，同時設(shè)置減速及極限停止行程開關(guān)進(jìn)行保護(hù)；貨叉采用三對接近開關(guān)和相對型編碼器確定貨叉的位置，同時設(shè)置兩個極限位置開關(guān)。第三章 堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可分為對堆垛機(jī)控制的軟件和硬件的設(shè)計(jì)，因此，對堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)就是本課題的重點(diǎn)問題。自動控制功能的實(shí)現(xiàn)是在系統(tǒng)控制器的指揮下，按照上位調(diào)度系統(tǒng)下達(dá)的任務(wù)或通過機(jī)上人機(jī)界面下達(dá)的操作指令，指揮各種機(jī)械部件和電氣部件執(zhí)行和完成各種動作，控制器監(jiān)控和采集檢測器件的信號，進(jìn)行堆垛機(jī)各動作的邏輯判斷、通過驅(qū)動器驅(qū)動電機(jī)、通過位置檢測與速度檢測器件進(jìn)行運(yùn)動控制，通過安全檢測器件對堆垛機(jī)運(yùn)動和位置進(jìn)行安全判斷，通過通訊器件與上位計(jì)算機(jī)、檢測和執(zhí)行器件及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行信息交換，控制系統(tǒng)與檢測系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)等協(xié)同組成堆垛機(jī)系統(tǒng)的自動運(yùn)行，堆垛機(jī)同時具備手動、自動和在線功能，可以在不同狀態(tài)下完成各種動作。其控制系統(tǒng)框圖如31。服務(wù)器TCP/IP網(wǎng)命令數(shù)據(jù)出庫計(jì)算機(jī)主管計(jì)算機(jī)通訊程序入庫計(jì)算機(jī)任務(wù)檢測入庫分流出庫分流多用戶卡堆垛機(jī)PLC輸送機(jī)PLC條碼閱讀器垂直、升降運(yùn)行貨叉伸縮正反向高低速直行、升降轉(zhuǎn)向TCP/IP網(wǎng)手動操作臺手動操作臺監(jiān)控計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)自動遠(yuǎn)程紅外通訊圖31 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 堆垛機(jī)的三個坐標(biāo)的運(yùn)行均需時刻調(diào)速，因而，三個坐標(biāo)的電機(jī)都采用變頻調(diào)速的運(yùn)行方式，變頻器在堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)中是至關(guān)重要的硬件。劉景科．自動化立體倉庫的建模及其優(yōu)化仿真研究【D】，沈陽：東北大學(xué)，2005 根據(jù)不同控制的要求，選擇不同變頻器的控制的形式和電機(jī)的類別，可以構(gòu)成多種多樣的變頻器調(diào)速控制方案。下面將變頻器調(diào)速控制方案進(jìn)行比較。（1）通用變頻器開環(huán)控制的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 通用變頻器開環(huán)控制的異步電機(jī)調(diào)速控制方案具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的特點(diǎn)。但由于系統(tǒng)為開環(huán)控制方式，故其調(diào)速精度和動態(tài)響應(yīng)特性不是十分理想。系統(tǒng)運(yùn)行在低速范圍時，隨著壓頻比的減小，電壓調(diào)整比較困難，不能得到較大的調(diào)速范圍和較高的調(diào)速精度。由于異步電機(jī)存在轉(zhuǎn)差率，故電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷力矩的變化而變動，％，所以通用變頻器開環(huán)控制的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)只適用于一般要求不高的需要調(diào)速的控制系統(tǒng)。（2）無速度傳感器的矢量控制異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 無速度傳感器的矢量控制方式是基于磁場定向控制理論發(fā)展而來的。使用無速度傳感器的矢量控制的變頻器可以對異步電機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行檢測、控制，自動改變電壓和頻率，使電機(jī)轉(zhuǎn)速的指令和檢測實(shí)際值達(dá)到一致，從而實(shí)現(xiàn)矢量控制。雖說它是開環(huán)控制，但與通用變頻器開環(huán)控制的異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)相比卻大大提升了需要的靜態(tài)精度和動態(tài)品質(zhì)，％，轉(zhuǎn)速響應(yīng)也較快。無速度傳感器的矢量控制異步電機(jī)調(diào)速適用于對調(diào)速要求不是很高的需要調(diào)速的控制系統(tǒng)，可以構(gòu)成簡單、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)。（3）帶速度傳感器的矢量控制異步電機(jī)的閉環(huán)變頻器調(diào)速系統(tǒng) 帶速度傳感器的矢量控制系統(tǒng)采用由轉(zhuǎn)子磁鏈決定d軸方向的dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，把異步電機(jī)的定子電流分解為勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，得到類似于支流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩模型。選用高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器時，矢量控制系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá)1：1000，動態(tài)性能也很好，可以從零轉(zhuǎn)速起進(jìn)行速度控制，在低速運(yùn)行時也能有較好的特性，可以對轉(zhuǎn)矩實(shí)行精確控制，系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度快，電機(jī)的加速度特性好。 由于堆垛機(jī)對運(yùn)動控制的要求很高，前面已經(jīng)提到，堆垛機(jī)包括走行、升降、貨叉三個方向的運(yùn)動控制，特別是走行、升降兩個方向的運(yùn)行控制，其速度和加速度以及定位精度直接決定了堆垛機(jī)的生產(chǎn)效率及可靠性，因此根據(jù)以上變頻調(diào)速控制方案的比較，走行、升降兩個方向的運(yùn)動控制采用帶速度傳感器的矢量控制異步電機(jī)的閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)，貨叉方向的運(yùn)動由于速度和精度要求不是很高，因此貨叉方向的運(yùn)動采用無速度傳感器的矢量控制異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。該方案能精確控制走行、升降兩個方向的電機(jī)轉(zhuǎn)矩，低速運(yùn)行性能好，電機(jī)加速特性好，調(diào)速范圍大，工作性能可靠且動態(tài)響應(yīng)性能好，其重復(fù)控制精度可達(dá)到1mm以上。驅(qū)動系統(tǒng)使用SEW公司的交流鼠龍式電機(jī)與SEW公司的閉環(huán)矢量變頻器。閉環(huán)矢量驅(qū)動可以接近或達(dá)到伺服驅(qū)動特性，價格優(yōu)于伺服驅(qū)動而成為本論文的首選。張志剛，曹西京．劉昌祺等．自動化立體倉庫系統(tǒng)仿真的研究【J】，計(jì)算機(jī)仿真，2005，27(7)：14． 當(dāng)今，變頻器在驅(qū)動技術(shù)中以作為標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)設(shè)備。當(dāng)驅(qū)動系統(tǒng)中有如下的特性，它們就可使用。 a)速度可調(diào)，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)速率。 b)速度和轉(zhuǎn)向的遠(yuǎn)距離控制（如，用主驅(qū)動器或一臺PLC） c)比變極制動電動機(jī)更好的位置精度； d)比直流電源運(yùn)行要高的起動率（起動時每小時可接受的熱量）； e) 驅(qū)動所決定的負(fù)載極限。 下面一節(jié)詳細(xì)論述具有直流電壓側(cè)的變頻器（電壓一變換或相位一變換）。這對于變頻器是很重要的。有直流電流側(cè)的變頻器（電流一變換）在大于20KW才是經(jīng)濟(jì)的，并且僅用于驅(qū)動系統(tǒng)。因此電壓一變換只用于低功率范圍。變頻器的功率部分主要由三部分組成：a)一個未控整流器，輔以輸入過電壓保護(hù)電路，或是一個浪涌電壓限制電路；b）包括一個電容（通常電容值較高，是一個電力電容電池）的直流環(huán)節(jié)電路；c）一個3相晶體管逆變器。 當(dāng)合上電源開關(guān)直流側(cè)由波動限制電路充電。電力線路的電源來自連接電路（直流側(cè)電路）。它的好處是與電源頻率無關(guān)以及對電源變化（至少+10％一25％）有強(qiáng)的抵抗力。變頻器只有當(dāng)直流側(cè)電路充電過程結(jié)束侯2一3S才可運(yùn)行。在正常起/停運(yùn)行過程中變頻器應(yīng)與電源保持接通狀態(tài)。起/停命令對電源接線柱沒影響，但卻可影響電子輸入使能（左右）端。將設(shè)備與電源隔離開關(guān)來對電動機(jī)的運(yùn)行及開關(guān)柜是必要的。由于直流側(cè)的電容，直流電路關(guān)斷幾分鐘后仍可出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓?，F(xiàn)在變頻器不再使用直流側(cè)電路中的大電容電池，而設(shè)法只用以前連接電容的1/20。它的好處是電源通過諧波感應(yīng)電源只帶較輕的負(fù)載。這類變頻器的顯著特點(diǎn)是電源輸入電流比輸出電流小得多。供給電動機(jī)的感應(yīng)電源由來自變頻器的整流二極管來提供。技術(shù)數(shù)據(jù)顯示輸出電流大于輸入電流。．2 逆變器變頻器的原理是根據(jù)不同的頻率產(chǎn)生不同的電壓（作為一個三相輸出），而與電源的變化無關(guān)。通常與頻率0fN成正比的電壓為0VN。在此條件下電動機(jī)產(chǎn)生的是一個恒轉(zhuǎn)矩?；l是這樣一個點(diǎn)，小于該點(diǎn)則電壓與頻率成正比增加。典型的值為：fbase=50/60/87/104Hz在基頻處達(dá)到額定電壓，大于fbase則V/f值減小。產(chǎn)生的電壓能使電動機(jī)正弦電流沒有大的諧波成分是很重要的。電流諧波會導(dǎo)致相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩脈動，引起電動機(jī)發(fā)熱及產(chǎn)生噪聲。另外輸出電壓在fbase達(dá)到其額定值也是關(guān)鍵的，否則電動機(jī)勵磁不足，不能達(dá)到其額定功率。既然變頻器中混合能量轉(zhuǎn)換過程（電源整流器，能量存貯，轉(zhuǎn)換）可能導(dǎo)致電壓損失，轉(zhuǎn)換部分的PWM調(diào)制也可使二次諧波衰減，SEW變頻器3相系統(tǒng)的星形連接點(diǎn)可由輸出頻率的三詞諧波調(diào)制。這表明輸出可達(dá)到輸入電壓的全峰值進(jìn)而達(dá)到r、m、s值。變頻器的一個重要作用是能產(chǎn)生間接限制過載的恒定電流。假如負(fù)載達(dá)到允許電流的極限，在它的幅度和時間（自保護(hù)）內(nèi)是易于控制的。典型值為：最大電流Imax==60s。