【正文】 位置檢測 圖 22 碼垛機位置速度控制框圖 定位控制 定位控制就是確定碼垛機停止在目標貨位的功能。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)的關鍵部分。 圖 21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓撲圖 監(jiān)控計算機 S7200 PLC 堆垛機水平認址系統(tǒng) 堆垛機縱向認址系統(tǒng) 堆垛機縱向變頻系統(tǒng) 堆垛機水平變頻系統(tǒng) 堆垛機貨叉控制系統(tǒng) 統(tǒng) 堆垛機縱向運行機構(gòu) 構(gòu) 堆垛機水平運行機構(gòu) 構(gòu) 堆垛機貨叉運行機構(gòu) 構(gòu) 堆垛機貨物檢測系統(tǒng) 堆垛機限位保護系統(tǒng) 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 7 碼垛機位置控制 由碼垛機的作業(yè)流程分析，碼垛機是由水平運行機構(gòu) 、縱向起升機構(gòu)和貨叉伸縮機構(gòu)三部分組成的，水平運行機構(gòu)和垂直起升機構(gòu)使碼垛機到達目標位置，貨叉伸縮機構(gòu)完成存取貨任務。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。監(jiān)控級對通訊、流程進行控制，并進行實時圖像顯示，直接控制級是由 PLC(可編程序控制器 )組成的控制系統(tǒng)對各設備進行單機自動操作。 ⑥ PLC 還有工作故障報警功能。 ④ 作業(yè)任務的順序邏輯控制：按照入庫、出庫的作業(yè)順序，確定各輸出點的得電狀態(tài)，完成作業(yè)順序的邏輯控制。北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 6 到達預定位置后，碼垛機停車。 ① 作業(yè)命令處理：確定作業(yè)狀態(tài)時自動還是手動；確定作業(yè)指令是存貨入庫還是取貨出庫；確定作業(yè)地址包括列地址和層地址。人機界面應具備實時顯示設備運行工況，故障及歷史故障查詢等功能。 ② 單機自動用人機界面對碼垛機進行全自動的 控制，控制系統(tǒng)根據(jù)用戶輸入的參數(shù)進行全自動的取送貨動作。同時系統(tǒng)將解除大部分的保護控制。同時運動速度也可以手動選擇。 主要技術指標和和主要設計參數(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。伸叉機構(gòu)電機采用兩相混合式步進電機，由西門子 S7200 通過步進電機驅(qū)動器進行控制。 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 5 2 碼垛機控制系統(tǒng)的硬件設計 控制技術要求和系統(tǒng)總體設計 （ 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。由 PLC 輸出高速脈沖和貨叉方向改變信號控制步進電動機左伸和右伸，以及貨叉的伸縮速度。 (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。 研究的主要內(nèi)容 課題的研究目標是設計安全可靠，具有經(jīng)濟性能和操作性能良 好的碼垛機控制系統(tǒng)。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)，是倉儲自動化技術的主要發(fā)展方向。 1960 年以后巷道式碼垛機逐漸代替了橋式碼垛機，此后碼垛機的使用范圍和性能有了很大的發(fā)展，尤其是在日本，自動化立體倉庫發(fā)展迅速，目前日本的自動化倉庫技術和自動化倉庫的擁有量都位居世 界前列。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。 （ 4） 節(jié)約成本：作業(yè)效率的提高勢必會降低貨物儲存的成 本費用，由此也提高了企業(yè)的現(xiàn)代化物流意識。 （ 2） 自動存?。鹤詣踊Ⅲw倉庫使用機械和自動化設備，運行和處理速度快，提高了作業(yè)效率。管理計算機是立體倉庫的管理中心，承擔著入 /出庫管理、盤庫管理、查詢、打印及顯示、經(jīng)濟技術指標的計算分析等功能，包括在線管理和離線管理；中央控制計算機是立體倉庫的控制中心，他溝通并協(xié)調(diào)管理計算機、碼垛機、入 /出輸送機等設備之間的聯(lián)系，控制和監(jiān)視著整個立體倉庫系統(tǒng)的運行。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）倉儲機械設備 自動化立體倉庫的主要搬運設備是巷道式碼垛機 [17]，其主要用途是在高層貨架的巷道內(nèi)來回穿梭運行，將位于巷道口的貨物存放入貨格中，或者將貨物取出運送到巷道口。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。貨架在物流及倉儲中占有非常重要的地位，目前的貨架具有多種功能，以滿足機械化和自動化的要求。 其主要的組成部分有高層貨架、倉儲機械設備、控制及管理設施。這類倉庫主要通過高層貨架充分利用空間進行存取貨物，所 以被成為立體倉庫。它以高層貨架為主要標志，配以成套的先進搬運設備，以先進的計算機控制技術為主要手段，由此組成高頻率、大容量的科學存儲，以適應現(xiàn)代化生產(chǎn)、物資交流和倉儲的需求。Retrieval System， AS/RS）。 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。例如，碼垛機的運行驅(qū)動己由 20 世紀 70北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 2 年代的子母電動機改為變頻調(diào)速，速度由 5~50m/min 提升至 4~160m/min，國外小載重量的碼垛機最高可達 300m/min；提升驅(qū)動己由 20 世紀 70 年代的雙速電動機改進為變頻調(diào)速，速度由 4~16m/min 提升至 0~25m/min；貨叉運行也由單速電動機驅(qū)動改進為變頻調(diào)速，速度由 8m/min 提升至 4~35m/min；在碼垛機自動控制方面還采用閉環(huán)控制變頻調(diào)速系統(tǒng) [5]、 Profibus 總線控制等先進技術。 體現(xiàn)碼垛機動態(tài)性能優(yōu)劣的指標主要有：運行速度、提升速度、貨叉速度、平穩(wěn)性、認址精度等。 碼垛機技術的研究現(xiàn)狀 按現(xiàn)行機械行業(yè)標準，有軌巷道式碼垛機分類方式很多，如按支承方式、用途、控制方式、結(jié)構(gòu)、運行軌跡 等分類。目前的碼垛機技術取得了重大的發(fā)展，控制技術、定位精度、運行速度都得到了很大程度的提高。 1960 年左右在美國出現(xiàn)了巷道式碼垛機，隨后巷道式碼垛機逐漸替代了受重量和跨度限制的橋式碼垛機。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。無論何種類型的碼垛機，一般都由水 平行走機構(gòu)、起升機構(gòu)、載貨臺及貨叉機構(gòu)、機架和電氣設備等基本部分組成。 關鍵詞：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。貨叉伸叉系統(tǒng)由 S7226PLC 通過步進電動機驅(qū)動器 SH20403 控制二相混合式步進電動機。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和認址片組合定位。詳細闡述了本控制系統(tǒng)的設計思想，以 及整個系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)和軟件設計。而碼垛機是立體倉庫的關鍵組成部分，碼垛機性能的優(yōu)劣對整個立體倉庫的運行起到至關重要的作用，所以設計與開發(fā)自動化程度較高的碼垛機控制系統(tǒng)成為當前立體倉庫的發(fā)展趨勢，開展與此有關的研究具有重要的理論和應用價值。 本人簽名： 日期： 畢業(yè)設計（論文）使用授權(quán)書 本人完全了解北京交通大學海濱學院有關保管、使用論文的規(guī)定，其中包括：① 學校有權(quán)保管、并向有關部門送交學位論文的原件與復印件； ② 學校可以采用影印、縮印或其它復制手段復制并保存論文； ③ 學?？稍试S論文被查閱或借閱；④ 學?？梢詫W術交流為目的，復制贈送和交換學位論文； ⑤ 學?？梢怨紝W位論文的全部或部分內(nèi)容。 答辯組長（簽名）： 年 月 日 答辯成績 70 畢業(yè)設計（論文）誠信聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)設計（論文），是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，除了文中特別加以標注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，畢業(yè)設計（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海濱學院或其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。 是否同意安排論文答辯：同意 論文成績： 76 評閱教師（簽名）： 年 月 日 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文）答辯小組評議意見 姓名 石澤旭 學號 10131203 專業(yè) 電氣工程及其自動化 畢業(yè)設計（論文）題目 碼垛機控制系統(tǒng)設計 答 辯 小 組 成 員 : 姓 名 職 稱 工作單位 備注 路勇 副教授 北京交通大學 組長 李婧 助教 北京交通大學海濱學院 答辯秘書 陳雷 講師 北京交通大學海濱學院 組員 張義偉 助教 北京交通大學海濱學院 組員 答辯小組評語： 該論文在前人工作的基礎上作了系統(tǒng)的歸納和總結(jié)，具有一定的綜合應用能力 ，得到一定的科研訓練。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。該同學收集的數(shù)據(jù)資料較翔實，分析和論證有一定深度，結(jié)論正確合理。語言表達流暢，格式符合規(guī)范要求。該生查閱相關文獻資料，基本能夠綜合運用所學理論知識撰寫論文，理論分析正確。 5. 指導教師意見： 該同學充分、全面地查閱了碼垛機控制設計的相關資料，在此基礎上提出了可行的技術方案，時間進度合理，嚴格按照進度安排執(zhí)行同意開題。 2021 年 .02 月： 分析碼垛機工作原理，并根據(jù)原理繪制電路系統(tǒng)的供電設計 2021 年 03 月： 對 碼垛控制系統(tǒng)的運行過程分析及控制系統(tǒng)功能，系統(tǒng)硬件分析控制參數(shù)選擇及電控系統(tǒng)的需求， PLC 的選型，確定此系統(tǒng)的布置形式，并用軟件進行調(diào)試 2021 年 04 月：整理并修改畢業(yè)設計論文。 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 基礎與應用技術 [M]． 北京： 機械工業(yè)出版社， 2021 [3] 馬秀坤 ，石雪濤，馬學軍 .S7200PLC 與數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)的原理及應用 [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]．基礎自動化， 1998， 6：48 [7] 陳曉軍． PLC 控制技術在立體倉庫碼垛機中的應用 [J]．工業(yè)技術， 2021， 34： 11 4. 進度安排： 2021 年 12 月：文獻調(diào)研，方案設計。 （ 3）電路系統(tǒng)等供電設計， PLC 控制系統(tǒng)設計及方案論證。 技術方案： （ 1）進