毕业设计（论文）-矿用堆垛机与拆垛机PLC控制系统的设计.doc

华北科技学院毕业设计 目 录设计总说明1The general description of the design31 绪论51.1 课题的意义和价值51.2 自动化立体仓库的发展51.3 堆垛机的发展71.4 堆垛机的分类81.5 PLC的发展过程及现状91.6 本课题的研究目标及内容102 矿用堆垛机控制系统总体设计112.1 堆垛机仓库的整体规划112.2 传送设备控制方案112.3 堆垛机传送方案112.4 控制系统设计指标122.5 系统电气控制结构122.6 堆垛机整体作业流程133 滑橇式堆垛机与拆垛机的传输结构153.1 橇体153.2 动力滚床153.3 制动器163.4 剪式举升台173.5 橇体定位装置173.6 橇体堆垛机、拆垛机184 硬件设计与元器件选型194.1电气元件的选择194.1.1电动机的选择194.1.2 空气开关（QF）194.1.3交流接触器KM和热继电器FR204.1.4 变频器的选型214.1.5其他器件244.2可编程序控制器254.2.1 PLC的选型254.2.2 I/O的资源配置274.3系统主电路图294.4 控制电路图305 软件设计315.1软件总体设计315.2 程序设计325.2.1 系统启动、停止、故障及状态显示程序的设计325.2.2 堆垛程序的设计365.2.3 拆垛程序设计396 结束语427 参考文献43附录一44附录二54附录三55致 谢56矿用堆垛机与拆垛机PLC控制系统的设计设计总说明矿用堆垛机与拆垛机系统的实质是自动化立体仓库，它的核心组成是滑橇式传送系统与堆垛机的结合。在实际工业应用中，滑橇式输送系统有以下特点： 1.容易实现快速线与慢速线间的物料转移，特别是实现慢速线与慢速线之间的物料转移，系统更加方便、可靠。 2.滑橇式输送机能够使本身或者物品通过不同的工艺区段，如涂装工艺的喷涂、烘干、打磨、擦净、返修；焊装工艺的主焊、调整；以及总装的内饰、终装等，满足不同的工艺要求。 3.滑橇式输送机没有水平转弯和垂直转弯、回空链，线路之间平移、直角转弯、垂直提升、水平旋转等特性使输送机布置灵活、占地面积小、生产适应性强。 4.车身或物品能够在滑橇式输送机上保持一定间距紧密积存，在油漆室能够使车身顶部、侧部、前部、后部充分得到喷漆。 5.滑橇式输送机能够经受住烘干室里的高温，使油漆质量能够保证。 6.可以和其它输送机、自动导向机车等相联组成更大的输送系统，可以实现更高的生产节拍。 7.该系统配制的PLC可编程序控制器和计算机系统能够实现整个生产输送过程完全自动化。 8.汽车车身放置在框架形的橇体上，撬体刚性强，安全可靠，运行平稳，在其上进行打磨、擦净等工作。 9.各输送单元同步启动率低、噪音小、更利于环境保护的要求。 10.更方便快捷的模块化技术，柔性程度更高滑橇式输送机的独立单元可以任意组成一个完整的输送系统，每个单元都可以单独固定，易于实现因生产规模、产品换型而进行的技术改造，简化了车间地面土建工程。堆垛机系统在当今自动化生产体系中占据了重要位置，在工业生产中，应用和发展较快的是巷道式堆垛系统。有轨巷道堆垛起重机是随着立体仓库的出现而发展起来的 专用起重机，通常简称为堆剁机，堆垛机是立体仓库中最重要的起重运输设备，是代表立体仓库特征的标志。其主要用途是：在高层货架仓库的巷道内沿轨道运行，将位于巷道口的货物存入货格；或者相反，取出贷格内的货物运送到巷道口，完成出入库作业。2O世纪70年代初期，我国开始研究采用巷道式堆 垛机的立体仓库，据不完全统计，到目前已建成三百余座。堆垛机做为立体仓库中最重要的起重运输设备，也得到了较快的发展。按现行机械行业标准，有轨巷道堆垛起重机分类方式多种多样。如按支承方式、用途，控制方式、结构、运行轨迹等分类。但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。 在目前立体仓库应用中，堆垛机最常见的是按结构形式和运行轨迹分类。 从结构形式上区别 目前立体仓库中堆垛机有双立拄结构和单立柱结构。 堆垛机水平驱动装置一般安装在堆垛机下横梁上，通过电 机减速机驱动车轮转动，使堆垛机措水平方向运行。此种地面驱动方式使用最为普遍。一般用两个承重车轮，沿敷设在地面 上的轨道(通常亦叫地轨)运行。通过下部两组水平轮沿轨道运行导向，在堆垛机顶部两组导向轮沿上轨道(通常亦叫天轨)运行辅助导向。按其运行轨迹形式区别，有直线运行型堆垛机和曲线运行型堆垛机。 随着现代工业生产的发展，有轨巷道堆垛起重机技术也在不断提高和完善。世界主要工业国家都把着眼点放在开发性能可靠的新产品和采用高新拄术上 更加注重实用性和安全性。关键词： 自动化立体仓库、滑橇式传送系统、巷道式堆垛机Mine stacker and buttress machine PLC control system designThe general description of the designMining the essence of the stacker and open buttress machine system is automated stereoscopic warehouse; it is the core skid conveyor system with the combination of stacker.In practical industrial application, skid type conveying system has the following characteristics: 1. Easy to implement material transfer between the lines to fast and slow, especially between the lines to slow and slow material transfer, system more convenient and reliable. 2. The skid conveyor can make itself or by different process section, such as coating process of spraying, drying, grinding, rub-up, repair; The main welding, adjustment of the welding process; And interiors, final assembly, meet different process requirements. 3. No skid conveyor horizontal and vertical and circular chain of turning, turning the line between translation, right-angle turn, vertical, horizontal rotation features such as the conveyor layout, cover an area of an area small, flexible manufacturing strong adaptability. 4. Body or item to be able to keep a certain spacing on skid conveyor close accumulation, in the paint room can make body top, side, front, rear fully get spray paint. 5. Skid conveyor can withstand the high temperature in the drying room, make paint quality guarantee. 6. Can and other conveyor, automatic orientation of locomotive and other associated larger conveying system, can achieve higher production rhythm. 7. The system configuration of the PLC programmable controller and the computer system can realize the fully automated production transfer process. 8. The car body placed in the framework of skiing on the body, the lever body strong rigidity, safe and reliable, stable operation, burnish, wipe in its work. 9. Each delivery unit synchronous starting rate is low, the noise is small, more conducive to environmental protection requirements. 10. More convenient modular technology, flexible degree higher skid conveyor independent units to form a complete conveyor system, each unit can be separately fixed, easy to implement by the scale of production, product HuanXing on technical renovation, simplifies the workshop ground civil engineering.Stacker system in todays automated production system occupies the important position, in industrial production, application and fast development is stacking system of roadway. Stacking crane is a special crane as of version of the warehouse and developed to appear Special crane, commonly referred to as the pile of chop machine, piling machine is three-dimensional storehouse of the most important lifting transportation equipment, represents the sign of three-dimensional warehouse characteristics. Its main use is: Orbiting in the top shelf of the warehouse to carry the goods in the mouth of roadway into good mesh; or on the contrary, taking the goods out of the mesh, carrying them to the mouth and finish the whole work. In early 1970s, China began to research the type of machine of roadway when the three-dimensional warehouse, According to incomplete statistics, up to now China has built more than three hundred seats. As one of the most important lifting transportation equipment in three-dimensional storehouse, stacking machine has obtained fast development.According to the current machinery industry standard, the positions of the stacking crane various. For example, it can be divided by supporting mode, usage, method of control, structure, operation, etc. However, no matter what type of stacking machine it is, it is generally made by mobile mechanism, level of lifting mechanism, manifest Taiwan and goods fork institutions, frame and electrical equipment, and other basic parts. In the present application of three-dimensional warehouse, stacking machine is the most common in the form of the structure and operation track classification. By the form of structure, at present it has a double set on structure and single pillar structure in the warehouse stacker. Straight line type stacker can only be in the roadway straight orbit, unable to convert roadways. Only through the other transportation equipment of transformation can such stacker car transport. Straight line type stacker can realize the operation, and can satisfy the loading and unloading higher frequency three-dimensional storehouse homework, most widely used.With the development of modern industrial production, stacking cranetechnology of version has been continuously improved and perfected. The worlds major industrial countries starting point on the development of new products and reliable performance and take high technique, to pay more attention to the practicality and safety. In terms of stacking crane, we shall see the gap between developed countriesand us. To summarizing the experience so as to find out the deficiency, to break traditional ideas, has introduced new appearance and higher performance stacker. 1 绪论1.1 课题的意义和价值为了有效利用矿井的内部空间，将井下仓库建成了自动化立体仓库。滑橇式堆垛机是矿用自动化立体仓库中最重要的设备，是实现整个仓库系统自动功能的关键，担负着出库、进库等任务，是自动化立体仓库的核心部件。自动化立体仓库简称立体仓库。一般是指采用几层、十几层乃至几十层高的储存单元货物，用相应的物料搬运设备进行货物入库和出库作业的仓库。由于这类仓库能充分利用空间储存货物，故常形象地将其称为“立体仓库”。 现代化要求越来越促使工业生产社会化、专业化、集成化。立体仓库的出现与发展，是与工业、科技发展相适应的。自动立体仓库，是由计算机控制的机电一体化系统，尤其具有优化的仓库管理和自动化操作。它由计算机控制立体仓库的堆垛机来操纵存货、取货、加减速过程及认址的控制，使货物能自动化出入库，再经传输机械将货物传送到场地或从场地存入立体仓库；同时对立体仓库的仓储物流数据进行计算机管理。生产的高度机械化，自动化必然要求物资的筹措供应分发及时、迅速、准确。这就促使立体仓库技术得到迅速的发展，并已成为工厂设计中高科技的一个象征它具有信息处理、系统监控、系统控制、系统管理、信息反馈、物流数据采集及跟踪管理系统等主要功能，同时可以根据用户的特殊要求来设置其他功能自动化立体仓库是现代物流系统中迅速发展的一个重要组成部分, 它具有节约用地、减轻劳动强度、消除差错、提高仓储自动化水平及管理水平、提高管理和操作人员素质、降低储运损耗、有效地减少流动资金的积压、提高物流效率等诸多优点。所以，堆垛机运行性能的好坏直接关系到自动化立体仓库的安全性、可靠性以及工作效率，在实际应用中，对堆垛机的应用要求已由过去的简单的货物搬运的控制上升到对其速度、位置等进行精确的控制，使其运动符合预想的要求，控制系统将预定的控制方案、规划指令转变为期望的机械运动。这种新型的控制技术已经不再是传统的“电机控制”，而是“运动控制”。堆垛机的停靠定位精度是自动化立体仓库安全性、可靠性的一个非常重要的性能指标，因为停靠定位精度直接关系到堆垛机能否准确的定位，堆垛机的货叉能否正确的存取库中的货物。1.2 自动化立体仓库的发展自动化立体仓库是在不进行人工处理的情况下自动存储和取出物料的系统在现代物流系统中，自动化立体仓库又称为高层货架仓库、自动存储检索系统，它是物料搬运和仓储科学中的一门综合科学技术工程。自动化立体仓库(Automated Storage and Retrieval System)产生于60年代的美国，到现在大致经历了手工储运式、机械式立库系统、自动化立库系统、集成化立库系统，智能型立库系统五代的发展，并逐步向第六代“3I”(Intelligent智能化，Integrated集成化，Information信息化)型自动化立体仓库系统过渡131至今，世界上已有5000多座自动化立体仓库，它是以计算机综合管理控制系统为基础，加上多层货架、堆垛机、转轨机及其配套的运行设施、托盘、货箱等联合构成。目前，自动化立体仓库在发达国家已相当普遍，日本是自动化仓库发展最快，建造数量最多的国家此外美国、德国、瑞士、意大利、英国和法国等国家也建造了许多自动化仓库发展至今，自动化仓库在设计、制造、自动化控制和计算机管理方面的技术也日趋成熟。50年代初，美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库60年代初，出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库1963年美国率先在立体仓库中采用计算机控制技术，建立了世界上第一座计算机控制的立体仓库。我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚，上世纪70年代开始研究并逐渐采用巷道式堆垛机的立体仓库，进入80年代以来一些交通运输部门和部队物资储存对老式仓库进行技术改造，开始采用自动化立体仓库1980年由北京机械工业自动化研究所等单位研制建成我国第一座自动化立体仓库，并在北京汽车制造厂投产从此以后，立体仓库在我国得到了迅速的发展。1991年3月长春客车厂建造的双排整体焊接式自动化立体仓库，都取得了降低储存成本提高储存经济效益的良好效果。1995年建成的仪征化纤工业联合公司涤纶长丝自动化立体仓库是目前由国内独立设计和制造的综合自动化程度最高的立体仓库尤其十堰第二汽车制造厂采用国内较先进的ASRS物流管理系统，由五台不同规模的微型计算机组成了分层分布式系统，实现了仓库信息管理自动化和仓库入库及出库作业的自动化。据不完全统计，目前我国已经建成的立体仓库近300个，其中全自动化的立体仓库有30多个此外，还有一些建设比较成功的立体仓库，如洛阳第一拖拉机厂、清华大学CIMS实验室的立体仓库等。自动化立体仓库具有很高的空间利用率，很强的入出库能力，采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，越来越受到企业的重视我国的自动化仓库技术现己实现与其他信息决策系统的集成，正在做智能控制和模糊控制的工作。 在总体设计方面，国外已有采用计算机辅助设计的(CAD)即根据约束条件来确定最佳的货架高度、巷道数量、货架尺寸和堆垛机数量以及出入库运行系统的参数，并用计算机模拟技术来考核仓库的功能。货架在国外已系列化、标准化，对货架的承载能力(包括抗震)进行了很多实验研究(包括破坏性实验)，货架计算采用计算机程序堆垛机产品已经走入系列化，运行噪声低，备有各种安全保护装置，调速性能好一般都具有完善的货物位置检测和货物尺寸检测。国外立体仓库普遍采用抗干扰能力强、工作可靠的可编程控制器来控制巷道堆垛机和出入库系统，并且用计算机进行货位管理和库存管理，仓库管理计算机与上级管理机联网并能与控制系统相接，实现在线控制。例如，日本名古屋附近的三菱汽车装配总厂的自动化立体仓库，其自动化程度就非常高这座装配厂每天(16d,时)生产11520辆汽车。在长达两公里的巨大输送带上，能同时装配5种完全不同车型的汽车，半成品装配件(除车体在生产线上进行焊接外)完全来自于立体仓库，仓库的库存量只能维持两天的生产，需要不断的进库补充，这样大的进、出库量及名目繁多的部件是人工无法胜任的当前产品生命周期大大缩短，多品种、小批量生产方式的比重大幅度增加，产品的交货期大大缩短。同时，产品结构日趋复杂、功能更为完善，用户对于产品需求的个性化，都将促使制造技术和生产、经营观念日新月异，这些无不要求制造业应具有高度柔性与较强的应变能力。必须采取一定的策略来适应不断提高要求的库存管理、运行的柔性以及各种过程集成的程度，能够时时监控生产流程，设备状态及物料的加工状况，有效协调整个生产过程，以提高企业的竞争力。1.3 堆垛机的发展堆垛机的机械部分由运行机构、起升机构、伸叉机构及载货台和机架组成。它是在所谓高层、高速、高密度储藏的概念下的产物。尽管各厂家各有独创，结构形式有些差异，但可以说大同小异，所有的堆垛机都不外乎由机架、载货台、伸缩货叉、轨道和控制系统等部分组成随着微电子技术的应用和发展，计算机控制的堆垛机日益增加，最新的开发包括提高电子和控制技术，在使堆垛机具有更高定位精度的同时，提高搜索能力和运行速度。而且，堆垛机的结构也有了较大的改变，不断推出具有新的物理外形和更高性能的设备随着大、中、小型立体仓库不断的建立，堆垛机也由货架支撑式改变为地面支撑式，从而出现了形态各异的堆垛机。单立柱堆垛机应用日益广泛，不断体现出优越性。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(立柱)，利用门架的上下和旋转运动来搬运货物。1960年左右，美国出现了没有大梁的巷道式堆垛机，这种堆垛机是在地面上的导轨上行走，利用货架上边的导轨防止倾倒，或者相反，在上边的导轨上行走，利用地面的导轨防止倾倒随着立体仓库的发展，巷道式堆垛机逐渐代替了受重量和跨度限制的桥式堆垛机。目前在堆垛机方面也不断推出具有新的物理外形和更高性能的设备。最新的开发包括提高电子和控制技术，在使堆垛机具有更高定位精度的同时，提高搜索能力和运行速度，以期获得更短的操作周期和更大的生产能力。目前，巷道式堆垛机的起升速度己经可以达至90mmin，运行速度达至240mmin，货叉伸缩速度达至30mmin。在有的高度较大的立体仓库中，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。现在运用比较成熟的控制方式是用PLC(可编程控制器)作执行机的控制器，或单机控制，或由PLC配置通讯模块联机控制。由于PLC专为工业环境下应用设计，具有可靠性高、通用性强、维护工作量小等优点监控机对堆垛机的控制通过与PLC通信实现。PLC由于体积小，可读性好，可靠性高，抗干扰能力强，编程简单而在工程实际中大量应用。PLC控制中堆垛机的认址方式一般采用绝对认址与相对认址混合方式，位置定位通过两对光电开关实现但是这种方案的缺点是；堆垛机的认址需要较多的认址片，硬件成本比较高；其控制方式为开环控制，控制精度较低，不便于实现堆垛机的实时监控基于上述情况，对堆垛机的控制方案进行研究具有一定的实际意义。矿用堆垛机采用的是滑橇式堆垛系统滑橇式堆垛机及其输送系统起源并广泛应用于欧美汽车制造行业，德、美、法等国家汽车制造行业都有应用。也相应形成了德系、美系、法系等主要应用系列。滑橇式堆垛及其输送系统在汽车制造行业的焊装、涂装、总装以及它们之间的过廊上都有规模化的应用，特别是2000年以来，大部分涂装地面输送方式采用该输送系统。 随着工业现代化的发展，对自动化的需求也越来月多，在汽车制造等行业中，常常需要一些地面柔性输送系统以提高制造过程的现代化程度，使用滑橇式输送系统紧入汽车制造的油漆、总装、焊装等生产过程，能满足汽车行业的某些特殊需要，其特点及优势是板式输送机和积放链输送机无法替代的。 1.4 堆垛机的分类堆垛机根据使用要求，类型多种多样，一般可分类如下：1.按支承方式分类:地面支承型堆垛机、悬挂型堆垛机、上部支承型堆垛机，即在货架上部铺设的轨道运行。2.按用途分类：单元型堆垛机、机室同步型堆垛机、拣选-单元混合型堆垛机。3.按控制方式分类：手动式堆垛机、半自动式堆垛机、全自动式堆垛机。4.按结构分类：单立柱型堆垛机、双立柱型堆垛机、梯形立柱堆垛机。5.按运行轨迹分类：直线运行型堆垛机、曲线运行型堆垛机。6.按人员搭乘分类：带司机室型堆垛机、无司机室型堆垛机。7.按使用环境分类：常温型堆垛机、低温型堆垛机、高温型堆垛机、防爆型堆垛机、其他特殊环境条件用的。1.5 PLC的发展过程及现状世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。近十年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步采用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。1.6 本课题的研究目标及内容根据涂堆垛机与拆垛机的工作过程，以PLC为控制核心，确定控制要求，制定控制方案，进行系统硬件配置及软件编程，完成PLC控制系统的设计。系统运行时，通过动力辊床传送空橇体到滑橇堆垛机，由液压剪式举升台完成空橇体的上升，当堆积多重滑橇，达到指定数量( 2-4 )之后，将其传送到输送机区段的其它位置，由液压剪式举升台完成空橇体的下降，进行拆垛，由此增大输送机排空区积存空橇体能力，有效减轻工人的劳动强度，提高生产效率。目的要求、主要技术指标：1）分析堆垛机与拆垛机的动作过程，了解动力辊床、剪式举升台等主要组成部件的工作原理；2）确定控制要求，以小型PLC为控制核心，制定电控系统控制方案及设计的内容及步骤；3）确定控制系统的开关量控制点数，制定I/O分配表，合理选择系统所需的各种电气设备；4）了解所需低压电器、PLC主机、扩展模块（数字量、模拟量）等硬件的功能、性能及连接方式；5）熟练运用S7-200编程软件，编制系统控制程序。2 矿用堆垛机控制系统总体设计整个矿用堆垛机控制系统的设计是根据立体仓库储存传送系统设计要求及现场环境所设计。设计方案主要是现场控制层部分。本章主要针对系统的总体搭建做详细介绍，以及作业任务实现流程，包括货物的入库出库。 2.1 堆垛机仓库的整体规划 1.仓库整体设计：仓库的整个空间设计成4层 2.仓库的主要功能：该仓库主要用来存放储存的货物以及将货物取出，自动存货和取货的功能，要求货物的取出和存放应该具有快速响应、准确定位、输送平稳的功能。堆垛机的控制系统采用 PLC 的控制方式，相对安全并且准确。 3.仓库立体布置图：堆垛系统的整体布置图如图2-1：图2-1 堆垛系统的整体布置2.2 传送设备控制方案 传送系统设备包括堆垛机、轨道、附属传送设备、控制系统等设备组成。传送系统设备须可实现按照指定的方式之一将货物从指定的位置输送到橇体存放并取出传送。轨道的功能包括有：自动检测垛体位置、占位，提供各种传感信号，实现积放式传送。 2.3 堆垛机传送方案 堆垛机的传送方式：堆垛机长度和宽度应该控制在一定范围之内。堆垛机及运行轨道方案选用方案为：轨道车采用地面双轨。轨道车供电为三相四线制，在满足设备运行的情况下，堆垛机及附属设备功率尽可能小，堆垛机采用可靠的供电方式，供电易耗件使用寿命大于 2 年；货物出入库需用控制系统进行识别，堆垛机在货物存放区，计算机与堆垛机通讯采用稳定可靠的无线通讯（如以太网通讯等），确保指令准确无误快速传输。堆垛机要安全可靠，维修方便。堆垛机前后运行方向需安装防撞刹车的安全机构。堆垛机要有联机方式，即计算机发指令给堆垛机去完成相应的动作、自动方式，即在轨道车上输入相应的指令由轨道车自动去完成垛体的行走、升降、伸缩叉等所有动作。 堆垛机通过改变以上介绍的控制方式达到出入库的初始状态，下面将分步叙述货物的运送过程。第一步是设定目标货物仓的数目，使堆垛机完成目标输送。第二步是保证堆垛机的货叉上没有货物，确定之后按下运行按钮（上位机的主控面板上），使堆垛机运行到库口橇处，举升台向上托起，到位后支架缩夹。第三步是等待夹子收缩到位后举升台下降，下降到位，完成一次堆垛。这时橇体停止在初始位置，准备接受命令以便完成下一次作业任务，知道垛体数目达到最大值，停止工作。货物出库的工作顺序与指令的发送方式与入库的顺序大致相同。 2.4 控制系统设计指标 仓库的有效运行取决于以下的设计指标： 1、定位控制，为了正确的存放货物，必须要有精确地定位控制，为了堆垛机行向和列向能正确运行到指定位置，使得归位以及后续操作能够有保障。当然，允许的误差要在指定的范围之内。 2、夹子移动控制，堆垛机有什么样的启停速度，以及支架是否运动到位，是保证货物安全的关键，同时速度的控制至关重要。速度控制的好坏决定了真个系统的稳定性。 3、运动控制，包括使货物精准传送到橇体，举升台举升及下降，以及支架的收缩与张开。2.5 系统电气控制结构 堆垛机主要由橇体、轨道以及周边的电气和机械设备、出入库管理系统组成。堆垛机系统从功能上分为三个部分，即三个层次：管理部分，监控部分，执行部分。 管理层包括管理计算机，即上位机系统，它是整个自动化立体仓库的“CPU”，起到中枢的作用。管理层负责协调好下面两个层的工作，包括由监控层输送过来的传送列表与管理信息，发送控制指令到 PLC 控制端，保证系统中各个设备的正常运行与管理。针对本文所涉及到的项目，管理层中的计算机通过各种软件编写的用户交互界面，存储需要传送的货物信息，查询仓库的状态，修改更新数据等。用户界面可以将这些数据通过串口直接发送给堆垛机的 PLC 的数据端口，使 PLC 执行相应的程序控制堆垛机的启停定位运行等。管理层的管理计算机通过 TCP/IP 协议与监控层的监控计算机相连，实现上下通讯。 监控层包括监控计算机，地面控制台（触摸屏与非触摸模式）。监控层在堆垛机系统中的作用相当于人体当中的血管，它是连接系统中顶层（管理层）与底层（执行层）的桥梁，是一组公用信息通道，负责将信息进行有效交换。控制台的作用是为地面控制台提供有效地操作界面，可以作为辅助控制元件使用。监控机由于使用了 TCP/IP 与管理层进行了连接，因此它便于接收上位机发送的各种命令，监控计算机通过驱动与相关的软件将数据下发到堆垛机的 PLC 控制端，以便进行数据交换。另一方面，上位机若想对系统的运行状况进行查询，都要通过监控计算机来完成；上位机对堆垛机的运行参数进行修改也要通过监控计算所提供的有效数据信息来完成，其他的包括顺序列表，报警信号的产生也需要监控计算机的参与。另外，为了防止意外发生，例如在进行出入库的过程中冷藏库的选择发生粘滞现象，造成运行冲突，这时可以在监控层中的监控计算机中设置按键保护功能，即在出入库的过程中，仓库的选择键无效。同时，监控层可以接受由底层 PLC 传送过来的联机请求，这意味着可以单独控制执行层的各个机构，即变换控制方式。 执行层是整个系统中的最底层，它是由一些执行机构组成的，包括堆垛机PLC，货架 PLC 等，这些执行机构在接收到上位机发来的控制命令之后，进行相应的动作，比如完成传感器的测距，堆垛机的启停，变频器的调速控制，支架的张开与闭合，堆垛机回归初始位置等。同时，执行层的运行状况将记录在 PLC的数据区，并将其返回到监控层同时上位机整个运行状况，以便让管理层进行后续动作，保证系统能够稳定运行。 2.6 堆垛机整体作业流程 堆垛机的运行对于立体仓库的搭建至关重要，可以说是整个自动化立体仓库的大脑。无论是送货、取货，还是对于货物的分装定位都需要堆垛机去不断的自动认址并且执行，可以说对于一个立体仓库自动化程度的识别，正是由堆垛机的自动化程度决定的。 对于一般的堆垛机运行系统来说，简单的说可以分为入库和出库两种操作，在进行出入库操作之前，准备工作是相同的，下面将详细的叙述一个完整堆垛机出入库工作流程。系统在启动之后，首先要判断系统有无作业任务，如有则进入到有作业任务状态，接受任务信息，同时检查系统是否正常运行，得到肯定信息后驱动电机启动，否则将进入到系统调整状态，从而保护整个系统运行的安全。得到信息后，信息可分为两个状态，既入库和出库，下面将详细介绍入库的基本流程。首先是设定目标货物仓的数目，使堆垛机完成目标输送。其次是保证堆垛机的支架上没有货物，确定之后按下运行按钮（上位机的主控面板上），使堆垛机运行到库口橇处，举升台向上托起，到位后支架缩夹。再次是等待夹子收缩到位后举升台下降，下降到位，完成一次堆垛。这时橇体停止在初始位置，准备接受命令以便完成下一次作业任务，如此循环，只到垛体数目达到最大值，停止工作。货物出库的工作顺序与指令的发送方式与入库的顺序大致相反。出库过程与入库相类似，实际上是一个反过程，直到货物拆卸完毕，停留在在初始的位置上。而货叉取货完毕后，保证支架张开，举升台在最低位置，以保证系统的下次运行。3 滑橇式堆垛机与拆垛机的传输结构滑橇式堆垛机具有容易实现快速线与慢速线间的物料转移，特别是实现慢速线与慢速线之间的物料转移，系统更加方便、可靠。 滑橇式输送机能够使本身或者物品通过不同的工艺区段，如涂装工艺的喷涂、烘干、打磨、擦净、返修；焊装工艺的主焊、调整；以及总装的内饰、终装等，满足不同的工艺要求。 滑橇式输送机没有水平转弯和垂直转弯、回空链，线路之间平移、直角转弯、垂直提升、水平旋转等特性使输送机布置灵活、占地面积小、生产适应性强。车身或物品能够在滑橇式输送机上保持一定间距紧密积存，在油漆室能够使车身顶部、侧部、前部、后部充分得到喷漆。滑橇式输送机能够经受住烘干室里的高温，使油漆质量能够保证。可以和其它输送机、自动导向机车等相联组成更大的输送系统，可以实现更高的生产节拍。 该系统配制的PLC 可编程序控制器和计算机系统能够实现整个生产输送过程完全自动化。 3.1 橇体滑橇是安置车体，并考虑其输送物件的特点而设计的构件,为使输送机能通过宽度较小的空间,滑橇内侧可装置导向装置。滑橇的上部可按照车体或其它物品的特点而设置。橇体主架一般采用型材焊接而成，也有螺接橇体应用，与输送机接触的型材一般为100504cm 或 120504cm 矩形管。经热处理或时效处理保证尽可能小的变形量。示意图见图 3-1。图3-1 橇体3.2 动力滚床 动力滚床单元是由主框架和数根带有回转滚轮的轴等组成的。其中包含传动链条、齿轮减速机或摆线针轮减速机、链条张紧装置及电控系统，可双向运行。内侧装有回程链条导向轨可保证链条不与机体接触。 动力滚床的盖板分为链侧盖板和全盖板两种，用于工艺路线中的动力滚床需要使用全盖板。滚床截面见：图3-2。 图3-2 动力滚床动力滚床的作用：a.作为连接台：通过的距离较短，使用链式输送机不经济或不方便时，动力滚床作为连接台使用。 b.作为快速输送系统：此滚床可用于旋转台、移行机、升降机等设备的复杂系统设备中实现快速输送。 c.作为储存线：滚床的设计使之具有缓冲存放功能，可作储存线使用。 d.用于防爆区的动力滚床要选用防爆电机。 f.用于速度转换的动力滚床又叫过渡滚床，一般要使用变频器转换不同的输送速度。如果转换速度差别比较大，还需选用双速电机加变频器的模式。 3.3 制动器停止器为实现橇体停止的设备，应与积放链式输送机联合使用达到橇体停止和积存的目的。 独立停止器可安放于积放链式输送机内的必要位置，可分为电动停止器和和气动停止器，图 3-3 所示：图3-3 停止器结构3.4 剪式举升台 剪式举升台图3-4,用于实现不同水平高度输送线路之间的滑橇过渡。剪式举升台的上部为一标准的滚床基本单元，下部为一剪式液压升降台，根据车身长短，剪式举升台可以是单剪式或双剪式。 图3-4 剪式举升台3.5 橇体定位装置分为两端分别夹紧式、单点双夹紧式、销孔定位式，各式定位装置还分为气动和电动两种。可根据不同的情况选择。应用的位置为橇体上有无车身的转换工位点。3.6 橇体堆垛机、拆垛机堆垛机、拆垛机用于空橇储存的线路上，可实现多