自动化立体仓库控制系统的介绍

自动化立体仓库控制系统的介绍自动化立体仓库由于其占地面积少、运行效率高、易于实现货物的分批集中及配送等特点得以广泛的应用。实现这种特点的关键是立体仓库的管理系统与控制系统。管理系统的作用是对仓库中的材料、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配合控制系统实现仓库中材料的全自动出入库操作和存储操作;管理系统也可接入企业的ERP系统，作为企业或公司管理信息系统（CIMS）的组成部分之一。控制系统的作用是仓库的出入库物料识别、堆垛机的手动、半自动、全自动运行控制、执行管理系统下达的命令及给管理系统提供原始的数据。本文主要介绍控制系统的组成及控制功能的实现方式。控制系统的组成方案目前自动化立体仓库设备的自动控制系统，主要有两种组成方案即PLC集中控制方式和现场总线控制方式。PLC集中控制方式是当前应用最为广泛的一种堆垛机自动控制系统。它以PLC为核心，通过通信接口，接收来自上位机的任务信息，采集设备传感系统的各种信息，通过PLC的控制软件，控制PLC的输出，控制设备的各向运动，对货物进行存、取作业，实现货物的流转与存储。同时通过通信接口，向上位机发送设备的实时状态信息，以实现仓库实时监控系统对自动化立体仓库所有设备的实时监控功能。现场总线控制方式采用当前国际应用较多的现场总线技术，组成分布式控制系统。将总线控制器、检测传感系统、速度位置控制系统、输入及显示操作系统、上位机通信接口等用现场总线组成一个工控网络。控制设备运动，实现对货物的流转与存储控制。同时向上位机发送设备的实时状态信息，实现仓库实时监控系统对自动化立体仓库所有设备的实时监控。它具有：布线简单节省；节约空间、便于维护，减少设备维护开销；使用户具有高度的系统集成主动权；提高抗干扰能力；提高了系统的准确性和可靠性；获得更多的设备信息等优点。无论是PLC集中控制方式还是现场总线控制方式，自动化立体仓库控制系统的控制结构从功能上可以划分为由五个子系统，分别是，出入库的物料识别系统；堆垛机运行控制系统；无线数据传输系统；出入库站台操作系统；各控制单元之间的数据联网网络（如图1所示）。管理系统服务器数据联网（现场总线、以太网、串口等）物料识别系统PLC站台控制系统PLC别识电光描扫码条备入构

设输机台号行无线数据传送系统管理系统服务器数据联网（现场总线、以太网、串口等）物料识别系统PLC站台控制系统PLC别识电光描扫码条备入构

设输机台号行无线数据传送系统堆垛机控制系统图1.自动化立体仓库控制系统功能示意图Fig1.SketchofWarehousefunctioncontrolsystem各控制功能的说明2.1物料识别系统其主要任务是对出入库物品的外型及产品类型进行检测。在物品入库前通过光电识别装置识别其外型是否合格，确定能否入库；采用条码扫描器识别产品类型以确定该产品入库后在仓库中的存放位置;出库前仍需要采用条码扫描器识别所要出库的货物是否与要求的一致;另外在一些特殊情况下，需要在物品入库前通过压力开关等装置，识别物品是否超重，判断是否能入库。通常识别系统采用一套PLC进行数据的输入及处理，结果通过网络送给堆垛运行控制系统。2.2堆垛机运行控制系统（如图2所示）。其主要任务是实现堆垛的水平、垂直、左右运动的位置识别、速度控制、故障检测、诊断及报警功能。速度、位置的检测与控制是堆垛控制系统中的关键部分，其中的检测元件通常采用编码器、激光测距仪、磁条测距仪等高精度检测设备；而速度、位置控制通常采用变频闭环控制技术，实现堆垛机的高速、高精度的位置定位控制。堆垛机控制设计为手动、半自动和全自动三种控制方式。全自动控制是由管理机发送作业命令给堆垛机，堆垛机响应执行。运行中，管理机对堆垛机的运行状态实时监控。手动、半自动控制是由操作员直接在堆垛机操作面板上或站台上设定作业命令。在实际运行中以全自动控制为主，手动、半自动控制作为维修和调试的辅助手段。在堆垛机控制系统中，PLC对堆垛机的控制有：作业控制、位置控制、速度控制。

无线数据传送系统无线数据传送系统图2.堆垛机运行控制系统的组成框图Fig2.SketchofStackercontrolsystem2.2.1作业控制其任务是确定作业状态，即确定是全自动、半自动或是手动；确定作业指令，是入库操作还是出库操作；确定堆垛机目前的作业地址（行地址、列地址和层地址），确定堆垛机的目标作业地址（行地址、列地址和层地址），根据目前地址和目标地址，确定堆垛机的运行状态。2.2.2位置控制：堆垛机的运动方向为三维,分别是沿巷道的前进、后退方向；载货台的上升、下降方向和货叉的左、右方向。各向的位置识别通常采用编码器计数识别和设置认址开关校验的方式；编码器计数是在控制系统中采用编码器，其输出信号接入PLC的高速计数模块，通过对编码器输出脉冲的计数值计数，计算出机械的位移量，从而确定运行位置，编码器选用P+F公司的两相增量型编码器当电机正转时，编码器增计数，当电机反转时，编码器减计数，所以，对于每一个位置，无论是前进、后退或上升、下降都有一个确定的值。通过编码器计算出的位置有时会因为编码器本身的元器件质量产生误差，所以，通常还需要在各运行位置设置认址开关，PLC通过检测认址开关来判断堆垛机位置和载货台位置。每经过一个认址开关，认址系统计1次数。到达预定认址片时与编码器的计数值进行比较，从而确定堆垛机的准确位置。堆垛机到位后，认址系统进行认址片编码校验和定位精度检测，定位偏差超出允许误差范围时，由PLC控制回位，三次校正仍不能停准则报警；此外还设有位置显示控制、安全保护控制。水平行走、载货台升降、货叉伸缩等运动都设有限位及过载保护。2.2.3速度控制：如图2所示，堆垛机的水平运行和升降运行采用变频闭环控制，电机的运行速度通过PLC的模拟单元给定，速度反馈采用编码器反馈，形成一个速度闭环系统，从而使电机的速度维持稳定。水平运行、升降运行和货叉的左右运行在减速定位阶段为满足定位的快速性和准确性，可采用模糊控制方法，根据位置估算和点位反馈，实现减速控制和定位，这种方法不需要建立堆垛机的精确数学模型，对堆垛机参数变化不敏感，并能提供一种适应性强的减速控制规律。实验结果表明定位偏差可控制在允许误差范围内。堆垛机运行控制的程序流程图如图3所示。

主程序全自动半自动手动水平作操库出、库入制控行运机垛堆主程序全自动半自动手动水平作操库出、库入制控行运机垛堆位置控制 「一►垂直>左右速度控制图3,堆垛机运行控制的程序框图Fig3.Sketchofprogrammerchart2.3无线数据传输，是为解决堆垛机运行时堆垛机控制系统与站台、出入库设备等地面控制系统的数据传输而提供的一种专用无线通讯方式。通常采用远红外光电数据传送器，电台广播及电力载波等方式实现。2.4站台控制系统，用于实现物料在入库前及出库后的操作，通常采用一套单独的PLC控制，作为数据网络中的一个节点。2.5数据联网是指用一种专用的局域网通讯协议将上述的各控制单元连成一体，形成一个数据链路，用于实现各单元之间的协调控制及给管理系统提供数据。通常可采用 RS485、Profibus、以太网等组成数据网络。下图所示为RS485的网络示意图，图中SLC5为主控系统，MicrologixlOOO为识别控制系统，Micrologix1200为站台操作系统，触摸屏为站台操作装置，Micrologix1500为堆垛机运行控制系统，计算机为管理系统。DH485NETWORKComputar装置，Micrologix1500为堆垛机运行控制系统，计算机为管理系统。DH485NETWORKComputar