【正文】 臺，啟動(dòng)機(jī)械手到達(dá)載貨臺將貨物放到輥道上，當(dāng)檢測傳感器檢測到輥道上有貨物，輥道反轉(zhuǎn)將貨物帶出倉庫，機(jī)械手每次的去放任務(wù)，都會自動(dòng)回到零位，等待下一條指令。為了系統(tǒng)的安全，在各個(gè)限位處都裝有超限位保護(hù)開關(guān)，每個(gè)庫位都有檢測裝置，判斷庫位是否已有貨物，禁止雙重入庫和空的取操作。此外美國、德國、瑞士、意大利、英國和法國等國家也建造了許多自動(dòng)化倉庫。 在總體設(shè)計(jì)方面，國外己有采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的(CAD)，即根據(jù)約束條件來確定最佳的貨架高度、巷道數(shù)量、貨架尺寸和堆垛機(jī)數(shù)量以及出入庫運(yùn)行系統(tǒng)的參數(shù)，并用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)來考核倉庫的功能。堆垛機(jī)產(chǎn)品己經(jīng)走入系列化，運(yùn)行噪聲低，備有各種安全保護(hù)裝置，調(diào)速性能好。國外立體倉庫普遍采用抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠的可編程控制器來控制巷道堆垛機(jī)和出入庫系統(tǒng)，并且用計(jì)算機(jī)進(jìn)行貨位管理和庫存管理，倉庫管理計(jì)算機(jī)與上級管理機(jī)聯(lián)網(wǎng)并能與控制系統(tǒng)相接，實(shí)現(xiàn)在線控制。這座裝配廠每天(16小時(shí))生產(chǎn)11520輛汽車，在長達(dá)兩公里的巨大輸送帶上，能同時(shí)裝配5種完全不同車型的汽車，半成品裝配件(除車體在生產(chǎn)線上進(jìn)行焊接外)完全來自于立體倉庫，倉庫的庫存量只能維持兩天的生產(chǎn)，需要不斷的進(jìn)庫補(bǔ)充，這樣大的進(jìn)、出庫量及名目繁多的部件是人工無法勝任的?，F(xiàn)在國外各發(fā)達(dá)國家在自動(dòng)化倉庫技術(shù)中投入大量資金，在倉庫自動(dòng)化過程各個(gè)環(huán)節(jié)即輸入、儲運(yùn)、輸出上采用新技術(shù)。 第二章 系統(tǒng)控制方案的確定 自動(dòng)化立體倉庫的概述自動(dòng)化立體倉庫也稱立庫，是在不直接進(jìn)行人工參與的情況下自動(dòng)地存儲和取出物料的系統(tǒng)。與傳統(tǒng)繼電器接觸裝置相比，PLC 具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。目前主要有焊接式貨架和組合式貨架兩種基本形式。 巷道堆垛機(jī):用于自動(dòng)存取貨物的設(shè)備。 輸送機(jī)系統(tǒng):立體庫的主要外圍設(shè)備，負(fù)責(zé)將貨物運(yùn)送到堆垛機(jī)或從堆垛機(jī)將貨物移走。按PLC編程功能可分為4大類：開關(guān)量順序控制、通信功能、模擬量控制、運(yùn)動(dòng)控制。其控制系統(tǒng)簡單，更改容易，施工周期短；系統(tǒng)維護(hù)容易。選擇PLC是因?yàn)樗姆€(wěn)定性比單純的使用單片機(jī)要穩(wěn)定的多，所能實(shí)現(xiàn)的功能也強(qiáng)大的多。由于利用電力線上網(wǎng)，直接使用現(xiàn)有電力網(wǎng)就可以實(shí)現(xiàn)通信，而不需要另外鋪設(shè)電話線、光電纜等，大大地減少了在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上的投資。電力線是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，它的規(guī)模之大，是其他任何網(wǎng)絡(luò)無法比擬的。 高 速 利用電力線上網(wǎng)能夠提供高速傳輸。更高速率的PLC產(chǎn)品正在研制之中。目前還未有效解決電力線信號通過變壓器的技術(shù)，因此，電力線通信設(shè)備都是集中在220V線路變壓器的用戶端。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟立體倉庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟，如下圖21所示： 。根據(jù)立體倉庫系統(tǒng)的功能要求，確定輸入、輸出設(shè)備。，分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或輸入輸出端子的接線圖。，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)程序更加完善。確定課題研究課題內(nèi)容確定方案查找資料設(shè)定電氣原理圖根據(jù)控制要求確定硬件配置根據(jù)控制要求編寫程序調(diào)試程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)記錄運(yùn)行結(jié)果并分析結(jié)束NY圖21 系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 立體倉庫控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖物流中有三條輥道傳輸帶，三個(gè)出入貨站臺，一個(gè)四自由度機(jī)械手，一個(gè)全自動(dòng)堆垛機(jī)以及兩排貨架組成，將系統(tǒng)中的傳感器，執(zhí)行器和空編程控制器鏈接，通過編制相應(yīng)的程序，就可以用可編程控制器來控制物流工序。在設(shè)計(jì)該控制系統(tǒng)時(shí)，采用兩臺PLC作為立體倉庫的控制裝置，其中1PLC主要用來控制輥道部分和堆垛機(jī)部分，2PLC主要用來控制四自由度機(jī)械手，2臺PLC通過CCLINK網(wǎng)絡(luò)連通，通過在兩臺PLC間的數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)三個(gè)被控部分之間的協(xié)調(diào)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)綜合控制。在此系統(tǒng)中使用三個(gè)變頻器分別來控制三個(gè)輥道傳送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)。 對四自由度機(jī)械手的控制時(shí)，執(zhí)行部件使用的是2相8拍混合式步進(jìn)電機(jī)，X軸伸縮，Z軸升降，地盤回轉(zhuǎn)和機(jī)械手腕回轉(zhuǎn)分別使用四個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，使用兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分別控制堆垛機(jī)的升降和行走，而貨叉控制使用直流電動(dòng)機(jī)為執(zhí)行元件。 立體倉庫系統(tǒng)的功能系統(tǒng)采用滾珠絲杠、滑杠以及普通絲杠作為主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、點(diǎn)擊采用步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)，其關(guān)鍵部分是機(jī)械手，它由水平移動(dòng)、垂直移動(dòng)、貨臺機(jī)構(gòu)三部分組成，其水平和垂直移動(dòng)分別用兩臺步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來完成，伸叉機(jī)構(gòu)由一臺直流電機(jī)來控制。在此設(shè)計(jì)的立體倉庫需要滿足一下功能：機(jī)械手要有四個(gè)自由度，即：前進(jìn)、后退；上、下；左、右、底盤旋轉(zhuǎn)；機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；機(jī)械手前進(jìn)（或后退）運(yùn)動(dòng)和上（或下）運(yùn)動(dòng)可同時(shí)進(jìn)行；機(jī)械手前進(jìn)、后退和上、下運(yùn)動(dòng)時(shí)必須有超限位保護(hù)；每個(gè)庫位必須有檢測裝置（微動(dòng)開關(guān)）。 各部分的控制流程圖 輥道控制流程圖傳感器動(dòng)作開始進(jìn)出貨輥道后光電是否為1設(shè)定一個(gè)速度選擇輥道正反轉(zhuǎn)進(jìn)出貨輥道前光電是否為1進(jìn)出貨輥道減速停止運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束NYNY輥道控制流程圖（如圖22）。子程序1 圖23機(jī)械手流程圖 倉庫總流程圖倉庫總流程圖（如圖24）。按其結(jié)構(gòu)形式可分為水平、爬坡、轉(zhuǎn)彎、螺旋等輸送形式。同時(shí)輥道（滾筒）輸送機(jī)具有輸送能力強(qiáng)，輸送距離遠(yuǎn)，拆裝方便，結(jié)構(gòu)簡單易于維護(hù)，能方便地實(shí)行程序化控制。其中X軸伸縮、Z軸升降采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，底盤回轉(zhuǎn)采用直流電動(dòng)機(jī)控制，抓手采用氣動(dòng)控制方式。在實(shí)驗(yàn)臺的按鈕板上有一些轉(zhuǎn)換開關(guān)和按鈕，用于手動(dòng)控制操作。最大回轉(zhuǎn)角小于等于300176。模型由一臺全自動(dòng)堆垛機(jī)、一條巷道兩排貨架以及兩個(gè)出貨臺組成。圖33為全自動(dòng)堆垛機(jī)配置圖，全自動(dòng)堆垛機(jī)的主要性能指標(biāo)：（1） 最大升降距離400mm。（3） 貨叉最大伸縮距離100mm。 傳感器的選擇在該立體倉庫中采用反射式傳感器作為貨物檢測裝置，并采用能抗周圍外來光干擾的變調(diào)光式。反射式傳感器的時(shí)間圖和輸出回路圖如圖34所示。需要注意檢測距離不要離傳感器太近，否則傳感器不能動(dòng)作；連接是采用接插件方式，千萬不要對端子(讀出頭)進(jìn)行焊接。當(dāng)24V電壓加到發(fā)光二極管LED1時(shí)，它將發(fā)光射給發(fā)光二極管LED2，LED2接受到光導(dǎo)通，三極管導(dǎo)通，輸出為ON。認(rèn)址器目前多為紅外傳感器或者光電開關(guān)，發(fā)射和接收紅外光在同側(cè)時(shí)用反射式認(rèn)址片，否則用透射式的，認(rèn)址原理如下圖35所示。紅外線光電開關(guān)是利用人眼不可見(波長為780nmlmm)的近紅外線和紅外線來檢測、判別物體。光電開關(guān)的重要功能是能夠處理光的強(qiáng)度變化:利用光學(xué)元件，在傳播媒介中間使光束發(fā)生變化；利用光束來反射物體，使光束發(fā)射經(jīng)過長距離后瞬間返回。圖36 光電傳感器原理發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)和激光二極管。接收器由光電二極管或光電三極管組成。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的反射裝置，它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)用意義。光導(dǎo)纖維(LWL)，它擴(kuò)大了光電傳感器的使用范圍，形成了特殊的嵌裝式收發(fā)裝置。為了定位精確，水平和垂直方向均裝有兩臺認(rèn)址器（GD1和GD2與GD3和GD4)。垂直方向的認(rèn)址片安裝在對應(yīng)貨格的堆垛機(jī)的立柱側(cè)面。 微動(dòng)開關(guān)的選擇 在該立體倉庫控制系統(tǒng)中共有四個(gè)倉位分別采用四只微動(dòng)開關(guān)作為貨物檢測，當(dāng)有貨物時(shí)相應(yīng)開關(guān)動(dòng)作，其信號對應(yīng)PLC的輸入點(diǎn)是X14X18；另外為保險(xiǎn)起見，在X軸的左限位和Y軸的下限位處還分別加裝了1只微動(dòng)開關(guān)作限位保護(hù)，以確保立體倉庫在程序出錯(cuò)時(shí)不損壞；微動(dòng)開關(guān)原理圖如圖37所示。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)。下面簡單介紹步進(jìn)電機(jī)的工作原理及其特點(diǎn)與選擇。當(dāng)系統(tǒng)將一個(gè)電脈沖信號加到步進(jìn)電機(jī)定子繞組時(shí)，轉(zhuǎn)子就會轉(zhuǎn)動(dòng)一步。因此，改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械位移的大??；改變輸入脈沖的通電相序，就能控制步進(jìn)電機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械位移的方向，實(shí)現(xiàn)對位置的控制。速度可以在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。具有自鎖的能力。所以步進(jìn)電機(jī)具有帶電自鎖能力。（3） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本組成介紹步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是應(yīng)用較早的一種機(jī)電一體化的產(chǎn)品，電機(jī)的本體與驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成一個(gè)不可分割的有機(jī)整體，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能很大程度上取決于所使用的驅(qū)動(dòng)控制器的類型。在選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)，首先要考慮的是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的類型，