【正文】 ............................................................................................................ 14 認址方式 ..................................................................................................................... 15 位置控制方案 ............................................................................................................. 15 本章小結(jié) ........................................................................................................................ 16 4 控制系統(tǒng)的實現(xiàn) ................................................................................................................ 18 控制要求及系統(tǒng)設計 .................................................................................................... 18 I/O 口分配方案 ............................................................................................................... 18 堆垛機系統(tǒng)的工作流程 ................................................................................................ 20 軟件編程及實現(xiàn) ............................................................................................................ 22 本章小結(jié) ........................................................................................................................ 27 結(jié)論 ........................................................................................................................................ 28 參考文獻 ................................................................................................................................ 29 致謝 ........................................................................................................................................ 31 1 緒論 1 1 緒論 課題研究的背景 自動化立體倉庫的簡介 自動化立體倉庫 庫的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)和技術發(fā)展的結(jié)果 ，是一個典型的高技術密集型機電一體化產(chǎn)品， 用一流的集成化物流理念，采用先進的控制、總線、通訊和信息技術，通過以上設備的協(xié)調(diào)動作進行出入庫作業(yè) 。 自動化立體倉庫的國內(nèi)外發(fā)展狀況 從國內(nèi)發(fā)展情況來看，我國第一座自主研發(fā)由計算機控制的自動化立體倉庫由機械部起重所于 1980 年研制成功并交付使用（其總高 15m，研發(fā)周期為 13 年，獲得了國家的關注與支持），而由國內(nèi)獨立設計和制造的立體倉庫則是由儀征化纖工業(yè)聯(lián)合公司于1995 年建成的滌綸自動化立體倉庫，自動化程度達到國際化水平 [2]。它始于 1973 年，在接下來的 10 多年間，我國完成了系統(tǒng)的研制與應用，但由于經(jīng)濟發(fā)展的限制，應用非常有限。大概開始于 1985 年，比較明顯的特征為：通過引進吸收、自主研發(fā)，研制成功了基于可編程邏輯控制器控制的立體庫系統(tǒng)，其應用領域也逐步擴展到醫(yī)藥、船舶、礦業(yè)、機械存儲、煙草存儲等行業(yè)，市場應用得到大大的提高。大概開始于 1998 年，一家國內(nèi)公司發(fā)明了以傳感器激光測距為主要技術的立體倉庫。 第四階段為成熟應用階段。目前我國的自動化立體庫技術已經(jīng)基本成熟，并進入大量應用階段。 而從國外情況來看，自動化立體倉庫是在物流和自動控制技術快速發(fā)展背景下產(chǎn)生的一個高科技產(chǎn)品，它 發(fā)源于北美洲。 自動化發(fā)展最快的當屬我們的鄰國日本，在 1965 開始有了第一座自動化倉庫后，平均每年以 300 座的速度大規(guī)模興建。后來美國學者 J． A． White 把自動化立體倉庫的發(fā)展劃分為五個階段：人工倉儲階 段、機械化倉儲階段、自動化倉段、集成化倉儲階段和智能化階段 [3]。其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1) 實現(xiàn)密集存儲、提高空間利用率：立體倉庫通常采用 7— 25 米高的巷道式高架貨架存儲，巷道堆垛機進行存取貨物的操作空間只需一個貨位的寬度即可，空間利用率能達到常規(guī) 倉庫的 5— 10 倍； 2 ) 實 現(xiàn) 倉 儲 物 流 的 全 自 動 化 ： 立 體 倉 庫 的 貨 物 存 取 采 用 全 自 動 巷 道 堆 垛 機 ， 出 入 庫 系 統(tǒng) 采 用 各 種 輸 送 設 備 ， 這 些 設 備 通 過 統(tǒng) 一 的 控 制 系 統(tǒng) 調(diào) 度 、 監(jiān) 控 、 管 理 ， 實 現(xiàn) 整 個 倉 儲 系 統(tǒng) 的 全 無 人 自 動 化 運 行 。 4) 協(xié)調(diào)各生產(chǎn)工序的不平衡。 堆垛機的簡介 起重和搬運是堆垛機在立體倉庫中最常見的兩個作用，在系統(tǒng)的控制下堆垛機能夠在自動化立體倉庫的巷道中往返運行并存取貨物。而有軌巷道堆垛機的分類有各式各樣的方式，大體上都是通過支承方式、用途、控制方式、結(jié)構(gòu)、運行軌跡等來劃分。 1）按 結(jié)構(gòu)形式，堆垛機可分為雙立柱有軌巷道堆垛機和單立柱有軌巷道堆垛機 。這種結(jié)構(gòu)剛度高并且平穩(wěn)性好，在要求取貨高度高、貨物質(zhì)量大和行走速度高的場合應用比較廣泛。這種結(jié)構(gòu)使用材料相對較少，這樣就減輕了整機的重量，同時降低了產(chǎn)品投入成本。 2) 按運行軌跡形式不同，堆垛機可分為直線運行型堆垛機和曲線運行型堆垛機 。不過因為其軌道為直線，該類型的堆垛機可以在高速情況下運行，能夠?qū)崿F(xiàn)立體庫的高頻率作業(yè)，在物流行業(yè)得到廣泛應用。不過考慮場地的利用率問題，軌道的轉(zhuǎn)彎半徑不宜過大，這樣堆垛機在轉(zhuǎn)彎時就不能高速運行，因此此種堆垛機應用在巷道比較多而堆垛機比較少且出入庫頻率不高的工作場合。立體倉虧最重要的部分是軌道堆垛機，軌道堆垛機因為作用廣泛而得到推廣使用。在堆垛機的在機架機械中，機架 上安裝有伸縮貨叉，用來取貨和送貨，通過機架上的絲杠來控制貨叉的長度。 在 19 世紀初堆垛機的雛形出現(xiàn)在美國。這個時候的巷道堆垛機一般由以下幾個部分組成，升降電機、運行電機、固定軌道、底盤、機身、機架、伸縮貨叉，并且搭配必要的電 氣設備。這種堆垛機的驅(qū)動裝置安裝在底盤的兩側(cè)，有利于平時的保養(yǎng)、維修和拆運。隨著各國技術交流逐漸增多，計算機控制技術和物流倉儲技術也得到了很快的發(fā)展，技術越來越好，所以應用越來越廣泛，同時為了滿足大型立體庫的技術要求，堆垛機的整機高度也在不停的提高。堆垛機是立體倉庫的重要部分，技術是伴隨著自動化倉儲技術慢慢發(fā)展起來的。跟國外比較，我國堆垛機存在最低存取貨物高度比較低（世界一流水平），高速運行的安全性和精確度都顯著提高，而且穩(wěn)定性等問題也越來越好，所以我國堆垛機在綜合性能方面步入世界發(fā)達國家行列。隨著物流倉儲技術的快速發(fā)展，物流倉儲的高效率性對堆垛機的存取速度提出了更高的要求，研制運行平穩(wěn)可靠、認址準確、起動制動靈敏、運行振動小、噪音小等綜合性能高的運行速度達到 160～ 200m/min 以上的高速堆垛機成為今后的主要發(fā)展方向 [6]。高效的、合理的倉儲能加快物資流動、降低成本并可以對資源進行有效的控制和管理。在這種情況下，能代表現(xiàn)代企業(yè)先進水平的自動化倉庫也就應運而生。我國在 1973 年自主研制出第一座計算機控制的自動化立體倉 庫，深受國家的關注與支持。據(jù)可靠調(diào)研，我國很多行業(yè)都用到自動化立體倉庫，主要應用于機械制造、礦業(yè)、船舶、航空航天、食品加工、煙草等行業(yè)。據(jù)教育部高校物流專業(yè)教學指導委員會公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，到 20xx 年，我國大專以上物流人才需求量為 30 萬至 40 萬，而國內(nèi)物流教育起步較晚，于是各高校紛紛投資興建物流實驗中心，為培養(yǎng)高素質(zhì)物流人才搭建理論與實踐的平臺 [7]。良好的堆垛機應該滿足以下幾點設計標準； (1)擁有多個方向運動的控制，即水平方向的來回行走，實現(xiàn)堆垛機的列定位；載貨臺的上下運動，實現(xiàn)堆垛機的層定位；貨叉的雙向伸縮運動，實 現(xiàn)貨物的存取。 (3)在機械結(jié) 構(gòu)滿足 強度、剛度及 可靠性的 原則下，各 部分 的質(zhì) 量盡 量 減少，減 小堆 垛機在 加速和 制動時的 慣性沖 擊，同 時還 能節(jié)省 制 造 成 本。 堆垛機機械結(jié)構(gòu)大致如圖 21。其主要功能是由水平行走電機經(jīng)過減速機驅(qū)動主動輪在地軌上運動，完成巷道堆垛機的巷道水平方向的行走運動，實現(xiàn)貨格列方向的定位。 本機構(gòu)的下橫梁運用 10mm 后的鋼板經(jīng)過加工焊接而成，主動輪和從動輪兩端的軸承安裝孔，在加工的過程 中應用加工中心旋轉(zhuǎn)工作臺經(jīng)過一次裝夾，鏜削而成，有效的保證了主動輪和從動輪軸線的平行性，對堆垛機的水平行走的平穩(wěn)性起到了很好的作用。 貨叉部分 堆垛機的存取貨裝置主要有機械抓取式存取裝置、電磁或真空吸盤存取裝置、旋轉(zhuǎn)抓取裝置和伸縮貨叉存取裝置，本項目選用最為常用的伸縮貨叉存取裝置 [10]。本文選用齒輪齒條傳動方式，其主要由上叉、中叉、下叉、齒輪齒條傳動機構(gòu)、導向輪和貨叉電機等組成。 為了保證貨叉機構(gòu)設計完成后能實現(xiàn)在貨架上邊正常存取貨物。 載貨臺 載貨臺是貨物的承載單元，其主要由導向輪、導輪架、載貨臺體、導向座、及滑輪組等組成，其上安裝有貨叉裝置、斷繩保護裝置、升降認址裝置、貨物位置異常檢測裝置等。在載貨臺上與立柱導軌接觸的三個面上都安裝有導向輪，以保證載貨臺沿著立柱導軌平穩(wěn)的升降。 提升機構(gòu) 提升機構(gòu)是實現(xiàn)載貨臺垂直提升的動力及傳動機構(gòu)，堆垛機常用的三種提升方式有：鏈條提升、鋼絲繩卷筒提升以及鋼絲繩曳引輪提升方式三種 [12]。曳引式提升機構(gòu)體積小巧而且提升高度不受限制，但是堆垛機要水平行走，所以配重裝置勢必會晃動產(chǎn)生噪音，而且配重裝置需要設到立柱里面沿著立柱內(nèi)壁上下行走，維修和安裝比較麻煩。所以在對堆垛機的控制過程中加入了聯(lián)鎖保護，堆垛機在水平行走過程中，載貨臺的垂直提升運動和貨叉的伸縮運動是被鎖定的，只有當水平定位完成后，載貨臺才能垂直運動，貨叉在垂直方向定位完成后才執(zhí)行伸縮操作。 3) 斷電保護 本文中的所有電機都帶有自動抱閘功能。 4) 載貨臺超載保護 堆垛機為了防止超載，本文添加了機械式超載限制器。當重量在額定重量以下，但在額定中量的 80%以上時，會發(fā)出報警的信號。確定了堆垛機的整體結(jié)構(gòu)形勢為單位立柱巷道堆垛機，并對水平行走結(jié)構(gòu)、貨叉、載貨臺、提升機構(gòu)、安全防護進行了分析。 XXXX 大學本科畢業(yè)論文 10 3 控制方案設計 堆垛機整體控制方案設計 控制系統(tǒng)是堆垛機的重要組成部分，堆垛機需要在立體庫中穿梭并完成存貨、取貨的功能，其必須具備水平行走、垂直提升和貨叉伸縮三方向的運動，并且具備較好的速度控制和準確的定位功能，控制系統(tǒng)的設計就顯得尤為重要，接下來本文從堆垛機控制方式和控制功能角度為堆垛機設計提供依據(jù)。 （ 1）手動控制方式 手動方式一般用于兩個時候。還有堆垛機發(fā)生異常時的操作，可以通過手動方式在有聯(lián)鎖保護的條件下對堆垛機的行走、升降、伸縮貨叉等單獨進行操作，實現(xiàn)堆垛機在三個運行方向的任意定位。在此方式下，操作人員可以直接在操作面板上設定作業(yè)內(nèi)容和地址，控制堆垛機單步在巷道中實現(xiàn)準確定位并進行貨物的存取等操作。 （ 3） 單機控制方式 堆垛機在單機運行時就是處于這種控制方式。 （ 4）計算機控制方式 堆垛機正常運行時主要采用聯(lián)機自動方式，堆垛機通過光調(diào)制解調(diào)器接收來自控制計算機的操作指令，完成相應