发布时间 : 星期日 文章【原创】自动化立体仓库堆垛机控制系统的设计毕业论文设计更新完毕开始阅读f21640c99f3143323968011ca300a6c30c22f1f7
附录V 控制主程序 ........................................................ 38
1 绪论
自动化立体仓库控制系统是企业或公司管理信息系统的组成部分之一，通常归结在仓库管理信息系统之下。与仓库管理信息系统不同之处在于，它不仅含有对底自动化设备的控制和管理，而且是针对某一具体的自动化仓库的基本数据管理系统，从关系上来看，它相对而言是比较独立的一个子系统[1]。
自动化仓库控制系统的主要任务是对一具体仓库中的材料、货位等基本信息进行管理，优化仓库存储的效率，管理材料的在库情况并控制仓库中的自动化设备，实现仓库中材料的自动出入库操作和存储操作。
1.1 自动化立体仓库堆垛机发展
初期的立体仓库使用的堆垛机以桥式起重机为基础，这种堆垛机是从起重机的大梁上悬挂一个门架，利用门架的上下和旋转来搬运货物。1960年左右在美国出现了巷道式堆垛机，随后巷道式堆垛机逐渐替代了受重量和跨度限制的桥式堆垛机。1967年日本安装了高度10-15米的高层堆垛机，1969年出现了联机全自动化仓库，我国是在上世纪70年代初期开始研究采用巷道式堆垛机的立体仓库。目前的堆垛机技术取得了重大的发展，控制技术、定位精度、运行速度都得到了很大程度的提高。巷道式堆垛机的起升速度已经可以达到90mmin，运行速度达到240mmin，在有的立体仓库中采用上、下两层分别用巷道堆垛机进行搬运作业的方法提高出入库能力。
按现行机械行业标准，有轨巷道式堆垛机分类方式很多，如按支承方式、用途、控制方式、结构、运行轨迹等分类。无论何种类型的堆垛机一般都由水平行走机构、起升机构、载货台及货叉机构、机架和电气设备等基本部分组成。
体现堆垛机动态性能优劣的指标主要有：运行速度、提升速度、货叉速度、平稳性、认址精度等。随着科学技术的不断进步，自动化立体仓库的技术水平和仓储机械设备的动态性能也在不断提高。例如，堆垛机的运行驱动己由20世纪70年代的子母电动机改为变频调速，速度由5-50mmin提升至4-160mmin，国外小载重量的堆垛机最高可达300mmin；提升驱动己由20世纪70年代的双速电动机改进为变频调速，速度由4-16mmin提升至0-25mmin；货叉运行也由单速电动机驱动改进为变频调速，速度由8mmin提升至4-35mmin：在堆垛机自动控制方面还采用闭环控制变频调速系统、Profibus总线控制等先进技术。尽管如此，目前国产堆垛机的运行速度最高仍保持在160mmin；提升速度在0-80mmin；货叉速度一直保持在0-30mmin；认址采用光电探测，精度不足，认址差错率高。
1.2 本文的研究重点
本文以一拖集团高架库采购项目为研究对象，主要设计内容为： （a）明确项目控制部分的要求和需求分析；
（b）对控制系统的硬件进行选型，重点研究电机、变频器、认址器、PLC的选型方法；
（c）对系统动作分解，根据动作特点进行整合； （d）编写PLC控制程序。
1.3 本立体仓库背景和要求
一拖集团采购中心高架库是在1992年初步建成投产使用，很多机械、电子元件都已老化破损，这对日常的使用带来了很多问题，例如通讯不畅，定位不准，经常性报故障，死机等。使原本为了高效率管理物资而建立的立体仓库效率大大降低，远远不能适应现代化的高速发展模式，严重影响了整个企业的效率和经济利益。同时随着现代物流仓储管理理念的更新，原有的物流管理思路已经不能跟上当前现代化物流管理的需求。
一拖集团公司根据公司自身物料管理特性、操作便捷性习惯提出了符合一拖公司立体仓库的需求，为提高本公司的物流效率和准确性，满足本公司国际化道路的发展要求，集团公司针对采购中心立体仓库现状进行改造，实现有效地利用空间和高效的存取货物，实现最佳的社会效益和经济效益。
主要设计对象是轨巷道堆垛机系统，仓库采用东进西出方式存取货物，但应能实现有故障时可东进东出或西进西出、西进东出。要实现以下所有功能： （a）控制系统要求分自动和手动模式（安全模式）。 （b）自动模式下，出入库堆垛机需自动定位，并记录货物。 （c）若被选择仓位内已有货物时，则该入库操作不被执行。
（d）载货台若无货物，则下一个入库操作将不被执行。 （e）当载货台上有货物时，出库环节不执行任何操作。 （f）若被选择仓位内无货物时，则该出库操作不被执行。 （g）配备标准安全保护。
系统严格要求满足最大入库能力和高峰出库能力同时进行的能力需要，并有一定的余量满足未来业务发展的要求。
系统货架规格如表1-1，堆垛机的要求参数如表1-2，动态运行情况下满足的要求如表1-3。
表1-1 货架规格
序号 1 2 3 货物名称 货架系统 出入库台 天地轨 型号和规格 7680个货位 Q=1000kg,H=15.99m 4 巷道堆垛机系统 运行：0-150mmin 起升：0-60mmin 货叉：0-4020mmin 表1-2 堆垛机参数
有轨巷道堆垛机 数 量 提升能力 结构形式 载荷处理装置 堆垛机高度 巷道宽度 4台 1000kg 单立柱 伸缩货叉 1599mm 1330mm 4台 数量 1套 4台 1套 表1-3 动态数据
运行速度 起升速度 伸缩叉速度 运行加速度 伸缩叉加速度（有货） Vx Vy Vz ax az 4-150 2-60 0-4020 0.5 0.5 mmin 变频调速 mmin 变频调速 mmin 变频调速 ms ms2 2 定位精度：X：±3mm；Y：±3mm；Z：±3mm。 控制方式：手动、单机自动、联机全自动。
货叉运行控制同步误差：小于5mm，运行重复回位精度：±10mm，货叉上平面高低差：不大于2mm。堆垛机速度控制要求实现模拟量闭环无极调速功能。
由于每台堆垛机的结构、运动要求等都完全相同，因此只需设计一套控制系统，其他三台是第一台的复制。货架一共7680个货格，共8个货架，则每个货架有960个货格（12ｘ80），由于每个货位都需要记录储存情况，且堆垛机到达每个货位的运行过程大体相同，本程序仅选取前12个货位为例进行编辑，其他货位相同。