立體倉庫自動控制系統(tǒng)的設計及應用探討

鐘 權（深圳國創(chuàng)名廚商用設備制造有限公司南海分公司，528251）

立體倉庫自動控制系統(tǒng)的設計及應用探討

鐘 權
（深圳國創(chuàng)名廚商用設備制造有限公司南海分公司，528251）

在不進行人工直接參與的情形下，自動存儲和取出物料的系統(tǒng)就是立體倉庫自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有存儲自動、定位精準及運行穩(wěn)定等優(yōu)勢，極大地滿足了柔性生產(chǎn)線產(chǎn)品存儲的需求。本文首先介紹了立體倉庫的結構，隨后闡述了立體倉庫自動控制系統(tǒng)的特點，最后分析了立體倉庫自動控制系統(tǒng)的設計及應用。

立體倉庫自動控制系統(tǒng)；設計；應用

0　引言

隨著科技技術的不斷提高、社會經(jīng)濟的不斷進步、現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷深化，倉庫已經(jīng)成為了生產(chǎn)物流系統(tǒng)所有環(huán)節(jié)當中的重中之重。現(xiàn)代化的立體倉庫以其最佳的空間利用率和最小的面積占用率慢慢替代了傳統(tǒng)落后的平面?zhèn)}庫，不僅能夠提高企業(yè)的經(jīng)濟效益以及對市場的應變能力，還能使我國的物流管理水平上升到更高的層次，早日達到世界先進水平。

1　立體倉庫的結構

堆垛機、電磁閥組、傳感檢測元件等主要部分組成了自動化立體倉庫。堆垛機由同步帶型線性模組、滾珠絲杠型線性模組與機械手組成，其中，同步帶型線性模組包括齒形同步帶、減速器、變頻調(diào)速電機、支撐底座和編碼器等部件，具有載荷重、移動行程大等優(yōu)點，以便械手較大距離的在Y軸方向移動。滾珠絲杠型線性模組包括絲杠支撐架、滾珠滑塊、滾珠絲桿、剛性聯(lián)軸器和步進電機等部件，具有不易磨損、高運行速度、高傳送效率、平穩(wěn)運行以及高精度傳動和定位等優(yōu)點，以便于機械手小距離的在Z軸方向移動。機械手包括旋轉氣缸、推進氣缸和手指氣缸等部件，用來夾放產(chǎn)品并完后最后距離段的移動。只有在同步帶型線性模組與滾珠絲杠型線性模組相互配合的前提下，才能精確定位立體倉庫工件位置。

2　立體倉庫自動控制系統(tǒng)的特點

2.1系統(tǒng)功能齊全，便于靈活使用。堆垛機控制系統(tǒng)除具有普通的手動控制方式和堆垛機的貨位、方向、速度控制外，還具有故障檢測、自我診斷以及安全保護功能，可以在完善安全保護的同時滿足不同作業(yè)方式的需求。例如，在設計系統(tǒng)時，可以按照堆垛機的工作特點將其作業(yè)過程分成若干個諸如作業(yè)數(shù)據(jù)設置、貨位探測以及放貨等小階段，隨后不同階段不同處理，如此一來，調(diào)度系統(tǒng)組合了不同過程，也就能夠滿足不同作業(yè)的操作，便于靈活使用。

2.2編程結構化，利于系統(tǒng)調(diào)試及維護。軟件設計在系統(tǒng)設計和調(diào)試過程中如果采用結構化編程的方式，那么既能使系統(tǒng)結構清晰直觀，又能將各模塊之間功能一目了然，一方面使得編程簡單化，另一方面，有利于軟件的安裝與調(diào)試。

2.3檢測方式先進，可靠性強。在檢測堆垛機時，紅外檢測器被廣泛用于載貨臺左右的貨位探測、兩套高度檢測以及水平、垂直認址檢測，該方式不僅運行可靠、性能好、且抗干擾能力強、響應速度快，而水平、垂直認址采用的都是相對認址方式中的奇偶校驗，可以在降低造價的同時提高認址的準確性。

3　立體倉庫自動控制系統(tǒng)的設計及應用

3.1步進驅(qū)動控制系統(tǒng)的設計及應用

驅(qū)動器、步進電機以及PCL組成了步進驅(qū)動控制系統(tǒng)。BS57HB56-03是兩相混合式6線步進電機的型號，該步進電機的保持力矩為0.9Nm，額定電流為3.2A，步距角為1.9°。Q2HB44MC是等角度恒力矩細分型驅(qū)動器的型號，電壓在DC25V 到DC80V之間，細分數(shù)最低為1，最高為200，驅(qū)動電流在0.5A與4A之間。此外，步進驅(qū)動器分辨率應當設置為1X104P/r；絲桿螺距應當設置為10mm/r；Z軸滾珠滑塊的移動速度應當設置為12.5mm/s。

3.2機械手氣動控制回路的設計及應用

節(jié)流閥、電磁閥、氣動三聯(lián)件OZ、氣源以及各種氣缸組合成了機械手的氣動系統(tǒng)。其中，所有氣缸的換向閥均采用型號為SY5120-5DZ-01的二位五通單電控電磁閥；不同的氣缸選用不同的型號且氣源工作壓力控制在0.6MPa到0.8MPa之間。為了平穩(wěn)各執(zhí)行元件，各氣缸的2個氣口均應當裝有型號為ARJ1020F-M5的單向節(jié)流閥，并且選用D-C73L的推進氣缸磁性開關產(chǎn)品。

定位氣缸不作為機械手的組件，但卻有很深遠的作用，例如，當運料小車前行被電容傳感器檢測到時，定位氣缸會阻擋小車前進，等機械手將產(chǎn)品取走后，定位氣缸又會回到原位，允許小車通行。

3.3立體倉庫自動控制流程設計及應用

立體倉庫自動控制系統(tǒng)的初始化設置應該包括以下幾點，其一，Z軸脈沖Q0.0的控制字節(jié)SMB67=16#85，Z軸方向的脈沖周期應當設為SMW68=80，并打開中斷，將中斷事件設置為19；Y 軸HSCO高速計算控制字節(jié)SMB37=16#F8，計數(shù)器模式設為10，并打開中斷，將中斷事件設置為12。

在將機械手歸到原位的過程中，應當從任意位置移到原點，具體路徑如下：Y軸移到左限位，緊接著后移3500個脈沖；Z軸移到上限位，緊接著往下2X105個脈沖。

在選擇材質(zhì)分類（柔性生產(chǎn)線的檢測單元確定材質(zhì)，DP總線傳送數(shù)據(jù)）還是順序存放的時候，應當根據(jù)產(chǎn)品的具體放置需要，計算該產(chǎn)品的Y軸、Z軸位移脈沖，與此同時，驅(qū)動機械手在Y軸、Z軸決定的平面上運動。為了降低累計誤差，每當放置完一個產(chǎn)品，機械手就要進行一次自動復位，回到原點直到檢測到下一個產(chǎn)品。

4　結語

立體倉庫自動控制系統(tǒng)涉及的領域很廣泛，不僅具有高技術機電一體化的優(yōu)勢，還具有信息、存儲與管理同步進行的功能。PLC在立體倉庫自動控制系統(tǒng)中的應用，一方面，完成了多種現(xiàn)場設備的自動運行控制，另一方面，實現(xiàn)了機械手對產(chǎn)品的精確抓放。立體倉庫自動控制系統(tǒng)在經(jīng)過運行調(diào)試后，設備的性能更加穩(wěn)定、動作更加流利且可靠性更強，在與傳統(tǒng)倉庫相比之下，該系統(tǒng)不但生產(chǎn)效率更高一籌，還能自動將產(chǎn)品分類，以縮小占地面積的方式降低生產(chǎn)成本。

［1］ 羅庚興，馮安平，劉智等. 立體倉庫自動控制系統(tǒng)的設計及應用［J］. 煤礦機械，2016，02（15）：22-25.

［2］ 趙錚，馬燕寧，魏敏敏，吳靜文等. RFID技術在自動立體倉庫系統(tǒng)中的應用［J］. 可編程控制器與工廠自動化，2015，10（14）：101-103.

［3］ 陳駿，施國洪，姚冠新等. 立體倉庫自動控制系統(tǒng)設計［J］. 江蘇理工大學學報（自然科學版），2015，05（12）：83-86.

鐘權， 男；籍貫：湖南衡陽。職稱：高級工程師。研究方向：電子及自動控制。

Design and application of automatic control system for warehouse

Zhong Quan
（Shenzhen guochuang chef Commercial Equipment Manufacturing Co.， Ltd. Nanhai Branch 528251）

Without artificial directly involved in the case，automatic storage and remove material threedimensional automatic warehouse control system.The system has automatic storage，precise positioning and stable operation of the advantages，greatly meet the demands of flexible production line product storage. This paper firstly introduces the structure of the three-dimensional warehouse，and then expounds the characteristics of the automatic control system of the three-dimensional warehouse，and finally analyzes the design and application of the automatic control system.

automatic control system of solid warehouse；design；application