鐘 權(quán)（深圳國(guó)創(chuàng)名廚商用設(shè)備制造有限公司南海分公司，528251）

立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用探討

鐘 權(quán)
（深圳國(guó)創(chuàng)名廚商用設(shè)備制造有限公司南海分公司，528251）

在不進(jìn)行人工直接參與的情形下，自動(dòng)存儲(chǔ)和取出物料的系統(tǒng)就是立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有存儲(chǔ)自動(dòng)、定位精準(zhǔn)及運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，極大地滿足了柔性生產(chǎn)線產(chǎn)品存儲(chǔ)的需求。本文首先介紹了立體倉(cāng)庫(kù)的結(jié)構(gòu)，隨后闡述了立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，最后分析了立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。

立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

0　引言

隨著科技技術(shù)的不斷提高、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步、現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷深化，倉(cāng)庫(kù)已經(jīng)成為了生產(chǎn)物流系統(tǒng)所有環(huán)節(jié)當(dāng)中的重中之重?，F(xiàn)代化的立體倉(cāng)庫(kù)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(kù)，不僅能夠提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及對(duì)市場(chǎng)的應(yīng)變能力，還能使我國(guó)的物流管理水平上升到更高的層次，早日達(dá)到世界先進(jìn)水平。

1　立體倉(cāng)庫(kù)的結(jié)構(gòu)

堆垛機(jī)、電磁閥組、傳感檢測(cè)元件等主要部分組成了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)。堆垛機(jī)由同步帶型線性模組、滾珠絲杠型線性模組與機(jī)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(jī)、支撐底座和編碼器等部件，具有載荷重、移動(dòng)行程大等優(yōu)點(diǎn)，以便械手較大距離的在Y軸方向移動(dòng)。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(jìn)電機(jī)等部件，具有不易磨損、高運(yùn)行速度、高傳送效率、平穩(wěn)運(yùn)行以及高精度傳動(dòng)和定位等優(yōu)點(diǎn)，以便于機(jī)械手小距離的在Z軸方向移動(dòng)。機(jī)械手包括旋轉(zhuǎn)氣缸、推進(jìn)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(dòng)。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(cāng)庫(kù)工件位置。

2　立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1系統(tǒng)功能齊全，便于靈活使用。堆垛機(jī)控制系統(tǒng)除具有普通的手動(dòng)控制方式和堆垛機(jī)的貨位、方向、速度控制外，還具有故障檢測(cè)、自我診斷以及安全保護(hù)功能，可以在完善安全保護(hù)的同時(shí)滿足不同作業(yè)方式的需求。例如，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，可以按照堆垛機(jī)的工作特點(diǎn)將其作業(yè)過程分成若干個(gè)諸如作業(yè)數(shù)據(jù)設(shè)置、貨位探測(cè)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(jié)構(gòu)化，利于系統(tǒng)調(diào)試及維護(hù)。軟件設(shè)計(jì)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試過程中如果采用結(jié)構(gòu)化編程的方式，那么既能使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jiǎn)單化，另一方面，有利于軟件的安裝與調(diào)試。

2.3檢測(cè)方式先進(jìn)，可靠性強(qiáng)。在檢測(cè)堆垛機(jī)時(shí)，紅外檢測(cè)器被廣泛用于載貨臺(tái)左右的貨位探測(cè)、兩套高度檢測(cè)以及水平、垂直認(rèn)址檢測(cè)，該方式不僅運(yùn)行可靠、性能好、且抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快，而水平、垂直認(rèn)址采用的都是相對(duì)認(rèn)址方式中的奇偶校驗(yàn)，可以在降低造價(jià)的同時(shí)提高認(rèn)址的準(zhǔn)確性。

3　立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

3.1步進(jìn)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)以及PCL組成了步進(jìn)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。BS57HB56-03是兩相混合式6線步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)，該步進(jìn)電機(jī)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(xì)分型驅(qū)動(dòng)器的型號(hào)，電壓在DC25V 到DC80V之間，細(xì)分?jǐn)?shù)最低為1，最高為200，驅(qū)動(dòng)電流在0.5A與4A之間。此外，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器分辨率應(yīng)當(dāng)設(shè)置為1X104P/r；絲桿螺距應(yīng)當(dāng)設(shè)置為10mm/r；Z軸滾珠滑塊的移動(dòng)速度應(yīng)當(dāng)設(shè)置為12.5mm/s。

3.2機(jī)械手氣動(dòng)控制回路的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

節(jié)流閥、電磁閥、氣動(dòng)三聯(lián)件OZ、氣源以及各種氣缸組合成了機(jī)械手的氣動(dòng)系統(tǒng)。其中，所有氣缸的換向閥均采用型號(hào)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(hào)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(gè)氣口均應(yīng)當(dāng)裝有型號(hào)為ARJ1020F-M5的單向節(jié)流閥，并且選用D-C73L的推進(jìn)氣缸磁性開關(guān)產(chǎn)品。

定位氣缸不作為機(jī)械手的組件，但卻有很深遠(yuǎn)的作用，例如，當(dāng)運(yùn)料小車前行被電容傳感器檢測(cè)到時(shí)，定位氣缸會(huì)阻擋小車前進(jìn)，等機(jī)械手將產(chǎn)品取走后，定位氣缸又會(huì)回到原位，允許小車通行。

3.3立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制流程設(shè)計(jì)及應(yīng)用

立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的初始化設(shè)置應(yīng)該包括以下幾點(diǎn)，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(yīng)當(dāng)設(shè)為SMW68=80，并打開中斷，將中斷事件設(shè)置為19；Y 軸HSCO高速計(jì)算控制字節(jié)SMB37=16#F8，計(jì)數(shù)器模式設(shè)為10，并打開中斷，將中斷事件設(shè)置為12。

在將機(jī)械手歸到原位的過程中，應(yīng)當(dāng)從任意位置移到原點(diǎn)，具體路徑如下：Y軸移到左限位，緊接著后移3500個(gè)脈沖；Z軸移到上限位，緊接著往下2X105個(gè)脈沖。

在選擇材質(zhì)分類（柔性生產(chǎn)線的檢測(cè)單元確定材質(zhì)，DP總線傳送數(shù)據(jù)）還是順序存放的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)根據(jù)產(chǎn)品的具體放置需要，計(jì)算該產(chǎn)品的Y軸、Z軸位移脈沖，與此同時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手在Y軸、Z軸決定的平面上運(yùn)動(dòng)。為了降低累計(jì)誤差，每當(dāng)放置完一個(gè)產(chǎn)品，機(jī)械手就要進(jìn)行一次自動(dòng)復(fù)位，回到原點(diǎn)直到檢測(cè)到下一個(gè)產(chǎn)品。

4　結(jié)語

立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)涉及的領(lǐng)域很廣泛，不僅具有高技術(shù)機(jī)電一體化的優(yōu)勢(shì)，還具有信息、存儲(chǔ)與管理同步進(jìn)行的功能。PLC在立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，一方面，完成了多種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行控制，另一方面，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手對(duì)產(chǎn)品的精確抓放。立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)在經(jīng)過運(yùn)行調(diào)試后，設(shè)備的性能更加穩(wěn)定、動(dòng)作更加流利且可靠性更強(qiáng)，在與傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)相比之下，該系統(tǒng)不但生產(chǎn)效率更高一籌，還能自動(dòng)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(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用［J］. 煤礦機(jī)械，2016，02（15）：22-25.

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［3］ 陳駿，施國(guó)洪，姚冠新等. 立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］. 江蘇理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，05（12）：83-86.

鐘權(quán)， 男；籍貫：湖南衡陽。職稱：高級(jí)工程師。研究方向：電子及自動(dòng)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