有軌巷道堆垛機的自動化控制

曹　江

摘要：PLC是整機控制的核心技術，采用集中控制方式，通過程序運算和處理，從而控制變頻器實現(xiàn)對堆垛機的控制。

關鍵詞：PLC、變頻器、自動控制

有軌巷道堆垛機是自動化立體倉庫中的關鍵設備，承擔著倉庫中賃物的出庫、入庫、回流等工作。巷道堆垛機具備先進、實用、可靠、高效、安全的特點，在自動化立體倉庫應用廣泛。本文對巷道堆垛機的控制系統(tǒng)進行分析。

有軌巷道堆垛機電控系統(tǒng)

巷道堆垛機的電控系統(tǒng)采用行業(yè)領先的控制技術。堆垛機水平運行、垂直升降、貨叉伸縮機構采用電梯專用變頻器控制，整機系統(tǒng)由PLC(可編程控制器)集中控制，并且保持對系統(tǒng)各個部分(變頻器、激光測距儀、條碼測距儀、限位開關、光電開關等)信號的監(jiān)控。堆垛機觸摸屏是當前堆垛機操作和監(jiān)控先進性的一個標志?？蓪Χ讯鈾C的運行狀況、機構狀態(tài)進行實時顯示與監(jiān)控，及時顯示故障信息。同時，可在觸摸屏直接發(fā)出操作信號，實現(xiàn)堆垛機的控制；操作分為手動、半自動、單機自動、聯(lián)機四種控制方式。

變頻調速系統(tǒng)

變頻器調速屬于高效調速系統(tǒng)。具有運行效率高、調速靈活、方便、系統(tǒng)反應速度快等特點。堆垛機的起升、運行、貨叉機構均采用電梯專用變頻器，采用適用干起重機控制的艾默生TD3100系列電梯專業(yè)變頻器。

起升機構由一臺變頻電動機拖動。起升屬于位能性負載，為了獲得快速的動態(tài)響應，實現(xiàn)對轉矩的快速調節(jié)，從而獲得理想的動態(tài)性能，變頻器通常采用矢量控制方式。變頻電動機與變頻器良好的起、制動功能相結合，特別適用于變頻調速、短時或斷續(xù)周期運行、頻繁啟動和制動的場合。

運行機構、貨叉機構也分別由一臺變頻電動機拖動。由于兩種機構動作時不在同一時間區(qū)域，因此兩臺電機共用一臺變頻器控制，通過變頻器上的V／F功能端子切換兩種工作狀態(tài)。兩臺變頻器均配備制動電阻，當電機處于制動狀態(tài)時，能量回饋通過制動單元(內置在變頻器中)及制動電阻釋放這部分能量。為了安全，所有機構同時設置機械制動器。

變頻器投入運行前需對其進行調試，即參數設定。設定基本參數后，變頻器需要對電動機進行自適應學習，自動獲取電機的具體參數模型，然后設定其他參數。控制模式有面板控制、端子控制、距離控制，包括電機加減速時間、多段速度，以及各種電機保護功能的設定。運行過程中可根據情況調整參數，直到性能達到最佳狀態(tài)。最后將變頻器的參數上傳到調試面板，以便將來維護時查看。

PLC控制系統(tǒng)

PLC(可編程控制器)是整機控制的核心技術，可稱為堆垛機的中央控制系統(tǒng)。PLC采用集中控制方式，堆垛機各個機構的控制信號、行程限位開關、光電開關，以及測距儀數據等，輸入到PLC中。PLC通過程序運算和處理，從而控制變頻器實現(xiàn)對堆垛機的控制。

1系統(tǒng)配置

堆垛機自動控制系統(tǒng)根據工藝要求，配備PLC電源模塊、輸入輸出模塊、通訊模塊和外設開關電源模塊。

2控制系統(tǒng)的自動定位功能

堆垛機水平運行、垂直升降的定位，根據激光測距儀或條碼測距儀反饋的數據，PLC通過程序運算和處理，確定輸出模塊的信號輸出，控制變頻器，從而使堆垛機以合適的速度運行到目標位置，當距離目標位置達到一定距離時，PLC切斷變頻器的速度信號，電機抱閘關閉，然后再切斷變頻器使能信號，堆垛機零速停車。

當堆垛機運行機構和升降機構到達目標位置后，PLC自動計算確定堆垛機已經運行到位，然后進入貨叉調度模塊，通過輸出模塊的信號輸出控制變頻器，使貨叉以加速再減速的過程運行到限位開關，然后停車。整個過程的實現(xiàn)是通過建立一個二維坐標系，包含水平運行(x)、垂直升降(Y)，從而確定立體倉庫某個貨位的位置，在PLC程序中建立貨位坐標數據，來實現(xiàn)對貨物的出庫、入庫、倒庫的操作。

3自動操作與觸摸屏

立體倉庫設有固定的控制室和操作室，操作者通過操作臺的終端機和觸摸屏可以實現(xiàn)對堆垛機的自動控制和手動控制。

觸摸屏通過MPI或DP口與PLC進行數據通訊。系統(tǒng)中任何一個對象的狀態(tài)都可以通過設置在堆垛機上的觸摸屏顯示出來，包括各機構的安全區(qū)域行程開關的狀態(tài)顯示，以及各光電開關的狀態(tài)，激光測距值和條碼測距值等。觸摸屏上還設置了按鈕命令，對PLC發(fā)出操作指令，如低速前進、高速上升；還可以設定目標貨位信息，如目標地址(12列3層)、作業(yè)方式等命令。如圖1所示。

4自動控制作業(yè)流程

堆垛機的自動控制流程如圖2所示。堆垛機初始狀態(tài)為待機，如果條件不符，需查明原因，校正堆垛機的狀態(tài)，使其恢復初始狀態(tài)后方可執(zhí)行作業(yè)。堆垛機接受指令成功后，會根據指令要求運行到相應的貨位，完成一次作業(yè)。

隨著自動化立體倉庫的應用日益廣泛，有軌巷道堆垛機自動化控制系統(tǒng)的設計也更受關注。