巷道式立体仓库输送装置的控制电路设计15127.docx

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1、西 南 交 通通 大 学本科毕业业设计（论论文）巷道式立立体仓库库输送装装置的控控制电路路设计 220133年 6 月 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第42页论文真实实性承诺及及指导教教师声明明学生论文文真实性承诺本人郑重重声明：所提交交的作品品是本人人在指导导教师的的指导下下，独立立进行研研究工作作所取得得的成果果，内容容真实可可靠，不不存在抄抄袭、造造假等学学术不端端行为。除除文中已已经注明明引用的的内容外外，本论论文不含含其他个个人或集集体已经经发表或或撰写过过的研究究成果。对对本文的的研究做做出重要要贡献的的个人和和集体，均均已在文文中以明明确方式式标明。如被发现论文中存在抄袭、造

2、假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。毕业生签签名：日 期：指导教师师关于学学生论文文真实性性审核的的声明本人郑重重声明：已经对对学生论论文所涉涉及的内内容进行行严格审审核，确确定其内内容均由由学生在在本人指指导下取取得，对对他人论论文及成成果的引引用已经经明确注注明，不不存在抄抄袭等学学术不端端行为。指导教师师签名： 日 期：摘要随着企业业现代化化生产规规模的不不断扩大大，立体仓仓库己成成为生产产物流系系统中的的一个重重要且不不可缺少少的环节节,堆垛垛机是其其关键设设备。设设计与开开发自动动化堆垛垛机控制制系统成成为当前前立体仓仓库的发发展趋势势，因此此开展与与此有关关的研

3、究究具有重重要的理理论和应应用价值值。在本本设计中中，介绍绍了自动动化立体体仓库的的应用及及其功能能和作用用，着重重研究了了自动化化立体仓仓库堆垛垛机控制制系统的的电路设设计。首先，根根据总体体方案，确确定共有有14个个数字量量输入信信号以及及14个个数字量量输出信信号，因因此选择择了研华华USBB-47750数数据采集集卡，确确定了堆堆垛机控控制系统统的信号号采集检检测核心心。其次，根根据堆垛垛机的技技术要求求，本设设计在确确定堆垛垛机的参参数之后后，从堆堆垛机的的位置控控制、速速度控制制、信号号检测等等几个方方面进行行总体方方案的确确立。本设计中中采用以光光电开关关和认址址片为基基础的相相

4、对定位位认址方方案；堆堆垛机的的速度控控制采用用变频调调速的方方法，实实现了对对运行、起起升、货货叉三个个电机精精确的速速度控制制，其中中水平运运行设定定四种速速度，起起升运行行设定三三种速度度，货叉叉运行设设定两种种速度；此外，选选择合适适电器元元器件，实实现了堆堆垛机的的原点检检测、货货叉到位位检测和和电动机机运行状状况检测测。最后，本本设计根根据设计计要求，完完成了以以工控计计算机为为上位机机，数据据采集卡卡为堆垛垛机运动动控制器器件的立立体仓库库堆垛机机控制系系统的电电路设计计，具有有一定的的理论和和应用价价值。关键词：自动化化立体仓仓库；堆垛机机；电路设设计；变频调调速；数数据采集集

5、卡AbsttracctAs tthe exppanddingg off thhe mmodeern entterpprisse iinduustrriall sccalee, wwareehouuse hass beecomme tthe mosst iimpoortaant andd inndisspennsabbiliity tacche of thee loogissticcs ssysttem, whhichh keey eequiipmeent is hayy sttackker sysstemm.Deesiggn aand devveloopmeent of a hhighher

6、deggreeeof auttomaatioon sstacckerr conttroll systtem beccomee wareehouuse treendoof ddeveeloppmennt, theerefforee reelatted ressearrch hass immporrtannt ttheoory andd apppliicattionn vaaluee.Thhisppapeer iintrroduucess apppliicattionn annd pperfformmancce oof aautoomatted warrehoousee and putts eem

7、phhasiis oonthhe rreseearcchinng oof ccirccuitt deesiggn iin aautoomatted wareehouusesstacckerr coontrrolssysttem.Firsstlyy, ttherre aare 14 diggitaal iinpuuts andd 144 diigittal outtputts aaccoordiing to thee gllobaal pprojjectt. SSo tthe Advvanttechh daata acqquissitiion carrd UUSB-47550 wwas choo

8、senn, wwhicch iis tthe kerrnell off daata acqquissitiion and dettecttionn.Thenn, aaccoordiing to thee teechnnicaal rrequuireemennts of staackiing macchinne,aafteer tthe parrameeterrs oof hhaysttackkerwwas dettermmineed,the papper anaalyzzes haysttackker of loccatiing, sppeedd annd ddataa deetecctioo

9、n, annd ddeteermiine thee ovveraallpplann. Thhis dessignn addoptted tthe proojecct oof rrelaativve llocaalizzatiion, onn thhe bbasiis oof pphottoellecttricc swwitcch aand loccaliizattionn caard. Ass foor sspeeed cconttroll, ffreqquenncy connverrsioon cconttroll waas chhoseen tto aaccoompllishh thhe

10、cconttroll off opperaatioon, hoiistiing andd foork eleectrric macchinne, whiich sett 4 kinnd oof sspeeed ffor opeerattionn,3 forr hooisttinggandd 2 forrforrk. Bessidees tthe sysstemm coomplleteed tthe funnctiion of oriiginn deetecctioon, forrk rreacchedd deetecctioon aand thee coondiitioon oof eelec

11、ctriic mmachhinee.Finaallyy, aaccoordiing to thee reequiiremmentts, thiis ddesiign acccompplisshedd ciircuuit dessignn off auutommateed wwareehouusesstacckerr coontrrolssysttem, inn whhichh inndusstriial commputter serrvedd ass hoost commputter andd daata acqquissitiion carrd sservved as conntroolle

12、er,wwhicch hhas theeoryy annd aappllicaatioon vvaluueKey worrds: Auttomaatedd Warrehoousee; Stacckerr; Cirrcuiit DDesiign;Dataa Acquuisiitioon CCardd; FFreqquenncy Convverssionn Speeed目 录第一章绪绪论11.1 自动化化立体仓仓库概述述11.1.2 自自动化立立体仓库库的构成成11.1.3 巷巷道式立立体仓库库控制系系统21.2 自动化化立体仓仓库的发发展现状状和趋势势21.3 主要研研究内容容及研究究意义33第

13、2章巷巷道式立立体仓库库的总体体方案552.1 巷道式式立体仓仓库主要要参数设设计52.1.1 立立体仓库库货架参参数52.1.2 堆堆垛机的的构成及及参数（400）62.2 位置控控制方案案82.2.1 认认址方案案的比较较82.2.2 认认址方案案的确定定92.3 速度控控制方案案112.3.1交流流异步电电机变频频调速原原理1112.3.2 堆堆垛机速速度控制制曲线设设计1222.4 信号检检测方案案15第3章数数据采集集卡的选选型1663.1 数据采采集卡简简介1663.2 数据采采集卡的的选择117第4章信信号检测测电路的的设计2204.2位位置检测测电路2204.1.1 光光电开关

14、关的选型型204.1.2 位置检检测的电电路设计计224.2 货物检检测电路路234.3原原点、货货叉到位位检测电电路2444.3.1 原原点检测测电路简简介2444.3.2 货货叉到位位检测电电路简介介254.3.3行程程开关的的选型2254.3.4 原原点、货货叉到位位检测电电路设计计254.4电电机运行行状况检检测电路路26第5章执执行部分分电路的的设计2275.1电电机型号号选择2275.1.1运行行电机的的选型2275.1.2起升升电机的的选型3305.1.3货叉叉电机的的选择3305.2.1 变变频器的的控制方方式3115.2.2变频频器的选选型3225.2.3 变变频器制制动电阻

15、阻参数的的计算3335.3.3 变变频器检检测输出出335.4其其他各元元器件选选型3335.4.1 断断路器3335.4.2 固固态继电电器3445.4.3 接接触器3345.4.4 热热继电器器355.4.5 其其他3555.5执执行部分分电路接接线图336结论377致谢399参考文献献40第一章 绪论1.1自自动化立立体仓库库概述自动化立立体仓库库是一种种新型的的仓储技技术，是是现代物物流系统统中的一一个重要要组成部部分，它它又称为为高层货货架仓库库、立库库、自动动存储/检索系系统(AAutoomatted Stooragge/RRetrrievval Sysstemm，即AAS/RRS

16、)。它是物物料搬运运和仓储储科学中中的一门门综合科科学技术术工程。它它以高层层货架为为主要标标志，以以成套先先进搬运运设备为为基础，以以先进的的计算机机控制技技术为主主要手段段，由此此组成高高效率的的物流、大大容量的的科学的的存储，以以适应现现代化生生产的需需求。实践已充充分证明明，使用用自动化化立体仓仓库能够够产生很很大的社社会效益益和经济济效益，效效益主要要来自以以下几个个方面：1.高层层货架存存储。由由于使用用高层货货架，充充分利用用了仓库库地面和和空间，存存储区可可以大幅幅度地向向空间扩扩展，因因此节省省了库存存占地面面积，提提高了空空间利用用率。2.自动动存取AAS/RRS。自自动化

17、立立体仓库库使用机机械和自自动化设设备，运运行和处处理速度度快，提提高了作作业效率率，降低低了操作作人员的的工作强强度。3.计算算机控制制与管理理。计算算机能够够准确无无误地对对仓库的的各种信信息进行行存储和和管理，降降低了操操作人员员的劳动动强度。4.作业业效率明明显提高高。能充充分保证证先进先先出。（FFIFOO-Fiirstt Inn annd FFirsst OOut）的合理理作业原原则，从从时间控控制上防防止货物物堆积而而产生的的变质、生生锈或发发霉的情情况。5.节约约费用随随着经济济的高速速发展，我我国有关关行业开开始重视视立体仓仓库的研研究，对对于促进进传统观观念的转转变、提提高

18、现代代化物流流意识，形形成新型型的商品品流通产产业等方方面均产产生了强强劲的推推动作用用。1.1.2 自自动化立立体仓库库的构成成自动化立立体仓库库是机械械和电气气、强电电控制和和弱电控控制相结结合的产产品。它它主要由由货物储储存系统统、货物物存取和和传送系系统、控控制和管管理等三三大系统统组成，还还有与之之配套的的供电系系统、空空调系统统、消防防报警系系统、称称重计量量系统、信信息通信信系统等等。1. 货物储存存系统本系统由由立体货货架的货货位(托托盘或货货箱)组组成。货货架按照照排、列列、层组组合而成成立体仓仓库储存存系统。2.货物物存取和和传送系系统本系统承承担货物物存取、出出入库的的功

19、能，它它由有轨轨或无轨轨堆垛机机、出入入库输送送机、装装卸机械械等组成成。出入入库输送送机可根根据货物物的特点点采用带带输送机机、机动动辊道、链链传动输输送机等等，主要要将货物物输送到到堆垛机机上下料料位置和和货物出出入库位位置。3.控制制和管理理系统中央控制制计算机机是自动动化立体体仓库的的控制中中心，它它沟通并并协调管管理计算算机、堆堆垛机、出出入库输输送机等等的联系系；控制制和监视视整个自自动化立立体仓库库的运行行，并根根据管理理计算机机或自动动键盘的的命令组组织流程程，以及及监视现现场设备备运行情情况和现现场设备备状态、监监视货物物流向及及收发货货显示，与与管理计计算机、堆堆垛机和和现

20、场设设备通信信联系，还还具有对对设备进进行故障障检测及及查询显显示等功功能。1.1.3 巷巷道式立立体仓库库控制系系统巷道堆垛垛机是立立体仓库库成套设设备中的的主机，是是一种在在轨道上上运行的的起重机机械，它它能在三三维空间间上（行行走、升升降、两两侧向伸伸缩）按按照一定定的顺序序组合进进行往复复运动，以以完成对对集装单单元或拣拣选货物物的入库库、出库库和倒库库功能。从从功能上上堆垛机机可以分分为以下下几部分分：三维维动作控控制即控控制在水水平、垂垂直、左左右方向向的运行行；位置置控制即即堆垛机机的在货货架的定定位；通通讯功能能即堆垛垛机与上上位机和和其他仓仓库设备备的通讯讯；保护护报警功功能

21、即提提供各种种电机保保护，保保证堆垛垛机运行行安全；人机界界面功能能即通过过人机界界面向操操作人员员提供堆堆垛机的的状态信信息。从从机构上上堆垛机机一般由由水平行行走机构构、起升升机构、载载货台及及货叉机机构、机机架和电电气设备备等基本本设备组组成。运运行机构构与起升升机构使使堆垛机机到达指指定货位位，载货货台及货货叉伸缩缩机构与与起升机机构组合合完成存存取作业业。从结构形形式上来来看，目目前立体体仓库堆堆垛机有有双立柱柱结构和和单立柱柱结构。1.双立立柱堆垛垛机。双双立柱结结构的堆堆垛机机机架由两两根立柱柱和上横横梁、下下横梁组组成一个个长方形形框架。双双立柱堆堆垛机的的最大优优点是强强度和

22、刚刚性都比比较好，并并且运行行平稳。一一般对于于起重高高度较高高、起重重量较大大和水平平运行速速度高的的立体仓仓库堆垛垛机多采采用双立立柱结构构。2.单立立柱堆垛垛机。单单立柱结结构的堆堆垛机机机架由一一根立柱柱和下横横梁组成成。它不不适于起起重重量量大和水水平运行行速度高高的场合合。1.2 自动化化立体仓仓库的发发展现状状和趋势势自动化技技术在仓仓储领域域中的发发展可分分为五个个阶段：人工仓仓储阶段段、机械械化仓储储阶段、自自动化仓仓储阶段段、集成成化仓储储阶段和和智能自自动化仓仓储阶段段。在 20 世纪 90 年代后后期及221世纪纪的若干干年内，智智能自动动化仓储储将是自自动化技技术的主

23、主要发展展方向。下下面介绍绍以下各各个发展展阶段的的技术特特点：第一阶段段：物资资的输送送、存储储、管理理和控制制主要是是由人工工操作，其其优点是是实时性性和直观观性。人人工仓储储技术在在初期设设备投资资的经济济指标也也具有优优越性。第二阶段段：物料料可以通通过传送送带、工工业输送送车、机机械手、吊吊车、堆堆垛机和和升降机机来移动动和搬运运，用货货架托盘盘和可移移动货架架存储物物料，通通过人工工操作机机械存取取设备，用用限位开开关，螺螺旋机械械制动和和机械监监视器等等控制设设备的运运行。机机械化满满足了人人们对速速度、精精度、高高度、重重量、重重复存取取和搬运运等要求求。第三阶段段是自动动化仓

24、储储技术阶阶段：自自动化技技术对仓仓储技术术的发展展起了重重要的推推动作用用。在 20 世纪 60 年代，相相继研制制和采用用了自动动导引小小车(AAGV)、自动动货架、自自动存取取机器人人、自动动识别和和自动分分拣等系系统。220 世世纪 770 年年代和 80 年代，旋旋转式货货架、移移动式货货架、巷巷道式堆堆垛机和和其他搬搬运设备备都加入入了自动动控制的的行列，但但这时只只是各个个设备的的局部自自动化并并各自独独立应用用，被称称为。自动化化孤岛。随着着计算机机技术的的发展，工工作重点点转向物物资的控控制和管管理要求求实时、协协调和一一体化，自自动化技技术逐渐渐成为仓仓储自动动化技术术的核

25、心心。信息息技术的的应用已已成为仓仓储技术术的重要要支柱。第四阶段段是集成成自动化化仓储技技术阶段段：在 20 世纪 80 年代，自自动化技技术被越越来越多多地用到到生产和和分配领领域，显显然，。自动化化孤岛。需要集集成化，于于是便形形成了。集成系系统。的概念念。在集集成化系系统中包包括了人人、设备备和控制制系统。整整个系统统的有机机协作，使使总体效效益和生生产的应应变能力力大大超超过各部部分独立立效益的的总和。集集成化仓仓库技术术作为计计算机集集成制造造系统(CIMMSCommputter Inttegrratee Maanuffactturiing Sysstemm)中物物资存储储的中心心

26、受到人人们的重重视。虽虽然在 80 年代系系统集成成化己经经引起注注意，但但至今在在我国已已建成的的集成化化仓储系系统还不不多。第五阶段段是智能能自动化化仓储技技术：人人工智能能技术的的发展，使使自动化化技术向向更高级级的阶段段智能自自动化方方向发展展。现在在，智能能自动化化仓储技技术已经经有了较较快发展展，未来来仓储技技术的智智能化将将具有广广阔的应应用前景景。1.3 主要研研究内容容及研究究意义以研华数数据采集集卡为计计算机测测控核心心，对巷巷道式立立体仓库库输送装装置进行行控制电电路设计计，结合合同组同同学的机机械部分分设计和和测控软软件开发发，将整整个巷道道式立体体仓库控控制系统统智能

27、化化。巷道道式立体体仓库输输送装置置的控制制电路结结合机电电设备，实实现巷道道式立体体仓库输输送装置置的位置置控制，速速度控制制，电动动运行信信号检测测等。在位置控控制方面面，在堆堆垛机工工作时，控控制系统统结合传传感器信信号和程程序以实实现堆垛垛机的认认址功能能。具体体在设计计过程中中分析不不同种类类的认址址方式，比较其优缺点，选择切实可行，高效节约的方案。在速度控控制方面面，控制制系统运运用变频频调速原原理，对对堆垛机机在水平平、起升升、货叉叉方向实实现比较较精确的的速度控控制，以以达到堆堆垛机高高速运行行、换速平平稳、低速停停准的要要求。在信号检检测方面面，控制制系统结结合变频频器自身身

28、的检测测功能，将将检测到到的电动动机运行行信号反反馈至数数据采集集卡，实实现整个个控制系系统的优优化。此此外，还还综合考考虑巷道道式立体体仓库的的实际工工作情况况，增加加检测装装置对堆堆垛机工工作中的的极限位位置，起起始原点点，货叉叉原点进进行设计计，确保保立体仓仓库能准准确地进进行存货货，取货货工作。整个设计计联系实实际，利利用数据据采集卡卡，在巷巷道式立立体仓库库输送装装置的控控制电路路方面进进行研究究，对立立体仓库库的建造造和维护护具有一一定的参参考价值值。该套套控制系系统能够够实现货货物的自自动存取取，运行行速度快快，提高高了劳动动生产率率，降低低了工作作人员的的劳动强强度，合合理减少

29、少库存，加加快了企企业资金金周转。第2章 巷道式式立体仓仓库的总总体方案案堆垛机具具有三大大机构：运行机机构、起起升机构构、货叉叉伸缩机机构。欲欲实现整整个系统统高效的的自动化化运行，主主要是对对堆垛机机进行精精确快速速的位置置、速度度控制，达达到以适适当的速速度向空空闲储货货单元取取货，从从目的储储货单元元取货的的工作过过程。在在堆垛机机工作过过程中，运运行机构构与起升升机构使使堆垛机机运动至至达目标标货位；货叉伸伸缩机构构与起升升机构组组合完成成存取货货物。这这三大机机构是由由堆垛机机控制系系统控制制的。因因为堆垛垛机是在在狭长的的巷道中中运行，两两边是固固定货架架，堆垛垛机要在在货架中中

30、左右伸伸缩取货货、放货货，为使使堆垛机机能准确确存取货货物，避避免机械械碰撞，在在设计堆堆垛机的的自动控控制系统统时，关关键在于于其准确确可靠的的认址和和定位，保保证准确确无误地地定位在在目的货货格。本文中巷巷道式立立体仓库库的自动动控制系系统，以以能发出出操控命命令的计计算机电电脑作为为上位机机，能实实现数据据采集和和控制输输出的数数据采集集卡作为为下位机机，结合合各机电电设备实实现巷道道式立体体仓库输输送装置置的位置置控制，速速度控制制，电动动运行信信号检测测等。2.1 巷道式式立体仓仓库主要要参数设设计货架和巷巷道式堆堆垛机是是巷道式式立体仓仓库的主主要组成成部分，现现对货架架和巷道道式

31、堆垛垛机进行行具体参参数设计计。2.1.1 立立体仓库库货架参参数托盘是用用于集装装、堆放放、搬运运和运输输的放置置作为单单元负荷荷的货物物和制品品的水平平平台装装置，现已广广泛应用用于生产产、运输输、仓储储和流通通等领域域。托盘盘的尺寸寸标准是是物流单单元化重重要的标标准。目目前，全全世界主主要的工工业国家家都有自自己的标标准托盘盘，但所所用尺寸寸各国不不同。每每个国家家都希望望自己国国内已普普遍使用用规格成成为国际际标准，以以便在国国际经济济交流中中更为有有利。国国际标准准组织无无法统一一，只能能接受既既成事实实，做到到相对统统一。中国联运运通用平平托盘主主要尺寸寸及公差差国家标标准（GG

32、B/TT29334-119966）。目目前套用用原ISSO规定定的4种种并列的的标准，即即120008000，1220010000，11219910116，11140011440（单单位均为为mm）。在在本课题题中选用用尺寸为为1200010000，如如图2-1所示示。图2-11 标准准1200010000托盘盘仓库的货货架采用用焊接结结构，为为两排，每每排300列，每每列166层，共共有货位位9600个。每每个货位位可存储储单元重重量为00.6，共共可存储储货物5576。货货架相关关具体参参数如下下：货架整体体尺寸：长宽高=400000012000130000（）；储货单元元尺寸：长宽高=1

33、13000110008000（）；总装货物物重量：9600单元货货位0.66=5766。2.1.2 堆堆垛机的的构成及及参数（4400）1.堆垛垛机的构构成本文巷道道式立体体仓库的的堆垛机机由机架架即车身身、运行行机构、起起升机构构、载货货台及货货叉伸缩缩机构、和和电气系系统五部部分组成成，如图图2-22所示。堆垛机的的机架是是由上横横梁、下下横梁和和立柱组组成的一一个框架架。整个个机架结结构高而而窄。机机架采用用双立柱柱结构，由由两根立立柱和上上、下横横梁组成成一个长长方形的的框架。堆堆垛机的的运行机机构和运运行的车车轮安装装在下横横梁上。运运行机构构采用两两个承重重轮地面面驱动式式，沿地地

34、面轨道道运行。在在堆垛机机顶部有有两组水水平轮沿沿天轨（在堆垛垛机上方方辅助其其运行的的轨道）导向。堆堆垛机的的起升机机构是由由卷筒或或链轮和和减速电电机、以以及柔性性件组成成，常用用的柔性性件有钢钢丝绳和和起重链链等。载载货台主主要由动动滑轮、货货叉、断断绳保护护装置组组成，在在载货台台两侧安安装安全全保护装装置，台台面上安安装货叉叉。货叉叉主要由由电机减减速器、链链轮、链链连接装装置、叉叉板、活活动导轨轨、固定定导轨、辊辊轮轴承承和一些些定位装装置组成成。图2-22 有轨轨巷道堆堆垛机堆垛机的的机架是是由上横横梁、下下横梁和和立柱组组成的一一个框架架。整个个机架结结构高而而窄。机机架采用用

35、双立柱柱结构，由由两根立立柱和上上、下横横梁组成成一个长长方形的的框架。堆堆垛机的的运行机机构和运运行的车车轮安装装在下横横梁上。运运行机构构采用两两个承重重轮地面面驱动式式，沿地地面轨道道运行。在在堆垛机机顶部有有两组水水平轮沿沿天轨(在堆垛垛机上方方辅助其其运行的的轨道)导向。堆堆垛机的的起升机机构是由由卷筒或或链轮和和减速电电机、以以及柔性性件组成成，常用用的柔性性件有钢钢丝绳和和起重链链等。载载货台主主要由动动滑轮、货货叉、断断绳保护护装置组组成，在在载货台台两侧安安装安全全保护装装置，台台面上安安装货叉叉。货叉叉主要由由电机减减速器、链链轮、链链连接装装置、叉叉板、活活动导轨轨、固定

36、定导轨、辊辊轮轴承承和一些些定位装装置组成成。堆垛机的的机架是是由上横横梁、下下横梁和和立柱组组成的一一个框架架。整个个机架结结构高而而窄。机机架采用用双立柱柱结构，由由两根立立柱和上上、下横横梁组成成一个长长方形的的框架。堆堆垛机的的运行机机构和运运行的车车轮安装装在下横横梁上。运运行机构构采用两两个承重重轮地面面驱动式式，沿地地面轨道道运行。在在堆垛机机顶部有有两组水水平轮沿沿天轨(在堆垛垛机上方方辅助其其运行的的轨道)导向。堆堆垛机的的起升机机构是由由卷筒或或链轮和和减速电电机、以以及柔性性件组成成，常用用的柔性性件有钢钢丝绳和和起重链链等。载载货台主主要由动动滑轮、货货叉、断断绳保护护

37、装置组组成，在在载货台台两侧安安装安全全保护装装置，台台面上安安装货叉叉。货叉叉主要由由电机减减速器、链链轮、链链连接装装置、叉叉板、活活动导轨轨、固定定导轨、辊辊轮轴承承和一些些定位装装置组成成。电气系统统主要包包括电力力拖动、检测、控制和安全保护。在电力拖动方面，目前采用较多的方案是交流变极调速、交流变频调速和可控硅直流调速，涡流调速己很少使用。根据堆垛机的实际工作过程，本文巷道式立体仓库堆垛机的电力拖动系统需要满足高速运行、换速平稳、低速停准三个方面的要求。对堆垛机的控制一般采用可编程控制器、单片机、单板机和计算机等。2.堆垛垛机相关关参数根据堆垛垛机在实实际工作作过程的的性能要要求，确

38、确定其具具体工作作参数如如表2-1所示示。表2-11 堆垛垛机相关关参数额定载重重量600（）行走速度度5-800最大水平平行程41停准精度度起升，运运行货叉起升速度度4-122最大提升升高度12.55供电方式式采用安全全防爆滑滑触线三相四线线供电货叉速度度4-8货叉作业业最大距距离1.22.2 位置控控制方案案定位控制制就是确确定堆垛垛机停止止在目的的货位的的功能。具具体地，根根据安装装在堆垛垛机和货货架上的的传感器器检测的的位置信信号，输输入到下下位机数数据采集集卡，再再根据计计算机程程序得出出现在堆堆垛机的的位置信信息，进进而判断断堆垛机机是否已已经到达达目标货货位，从从而实现现堆垛机机

39、的认址址。2.2.1 认认址方案案的比较较安装在堆堆垛机上上的传感感器不断断检测位位置信息息，通过过堆垛机机控制系系统计算算并判断断是否到到位。一一般有以以下几种种位置检检测方法法：1. 绝绝对认址址：将每每一个货货位赋予予唯一的的开关状状态，给给每个货货位制作作一个专专用的认认址片，堆堆垛机上上相应安安装一个个识别器器，通常常是二进进制编码码板（用用个光电电开关的的通断组组合为个个货位地地址）和和一组光光电开关关的组合合，通过过读取认认址片的的代码来来判断堆堆垛机的的当前位位置。这这种认址址方式编编程控制制简单且且可靠性性较高，但但是每个个位置的的认址片片不同，结结构比较较复杂，加加工制作作

40、、安装装调试成成本费也也较高；当货位位较多时时需要较较多的认认址器，增增加了由由于硬件件原因的的运行不不可靠性性。2. 相相对认址址：相对对认址时时每个货货位的认认址片结结构相同同。堆垛垛机每通通过一个个地址都都计数一一次，就就对地址址编码进进行加11 或减减1，一一直移动动到目的的地址为为止。这这种相对对地址的的优点是是运算电电路简单单，价格格低廉，可可靠性高高。相对对认址方方式有多多种实现现方案。通通用的做做法是为为所有货货位制作作相同的的认址片片，堆垛垛机上安安装两只只光电开开关，当当两只开开关同时时被遮挡挡即表明明堆垛机机正对准准某一货货位，程程序中使使用计数数器记录录堆垛机机经过的的

41、认址片片数量，从从而实现现自动寻寻址。实实际应用用中大多多采用这这种方式式。3. 其其他认址址方法：编码器器定位法法，激光光测距定定位法。这这两种定定位方法法的测量量精度很很高，但但是它们们都对轨轨道平直直度、震震动、堆堆垛机与与天地轨轨间隙产产生的摇摇摆等因因素要求求较高，并并且激光光测距仪仪的成本本较高。2.2.2 认认址方案案的确定定结合本课课题中巷巷道式立立体仓库库的设计计要求和和使用要要求及实实际应用用中的定定位效果果，决定定采用光光电开关关和认址址片相结结合的相相对认址址的定位位方法。它它能够实实现堆垛垛机高速速运行与精确定定位（起升，运运行，货货叉）的要求求。1. 水平认址址堆垛

42、机的的水平列列定位采采用一个光电开开关和认认址片来来定位。为为了简化化堆垛机机控制系系统测控控软件部部分，将将堆垛机机由原点点到目标标位置的的运动过过程设计计为先运运动至水水平目标标位置到到位后，再再启动起起升电机机，运动动至垂直直方向的的目标货货位，由由水平目目标位置置运动回回原点时时，先启启动起升升电机，堆堆垛机运运动至第第一层，水水平方向向再向原原点运动动。因此此，水平平方向上上，只需需在每一一列货架架的第一一层安装装上一片片认址片片即可，在在堆垛机机上安装装一个红外外光电开开关。向水平方方向目标标位置运运行时，光光电开关关用来计计数，由由原点运运动向水水平目标标位置时时，计数数器加11

43、，由水水平目标标位置运运动向原原点时，计计数器减减1。一一般的情情况下堆堆垛机是是快速运运行，当当堆垛机机运行到到距目的的地址还还差 223 个货位位时，由由快速均均匀减速速到中速速，以中中速继续续向前运运行，距距目的地地址还差差 1个个货位时时，由中中速均匀匀减速到到慢速向向前运行行，当堆堆垛机运运动至水水平目标标位置，光光电开关关检测到到认址片片，信号号由低电电平跳变变至高电电平传送送给数据据采集卡卡，再由由数据线线将信号号传送至至计算机机，根据据程序，计计数加11，同时时停止水水平电机机的运行行，由于于之前堆堆垛机已已经降速速，并且且在设计计电路中中加入了能耗制制动，所所以该方方案能实实

44、现目标标位置精精确停车车的工作作过程，如如图2-3所示示。（a）堆堆垛机运运动至水水平目标标位置前前（b）堆堆垛机运运动至水水平目标标位置，光光电开关关被遮光光，停车车实现水水平定位位图2-33 水平平认址过过程堆垛机由由目标位位置运动动向原点点的过程程中，停停车和由由原点到到目标位位置的运运动不完完全相同同。光电电开关检检测到认认址片信信号，计计数器减减1，当当堆垛机机运动至至水平方方向第一一个货位位时，减减速继续续向前行行驶，运运动至作作为原点点的开关关时停止止运动。2. 垂直认址址堆垛机在在垂直方方向上的的层定位位与水平平方向相相同，也也是使用用认址片片与光电电开关来来定位。在在堆垛机机

45、的立柱柱上与各各层相对对应的位位置安装装认址片片，由安安装在与与载货台台上的光光电开关关检测来来定位。在定位方方式上，垂垂直方向向上与水水平方向向有所区区别，因因为每个个货格都都有高位位、低位位两个位位置。高高位为放放货开始始伸叉或或取货完完毕收叉叉的位置置，低位位为取货货开始伸伸叉或放放货完毕毕收叉的的位置。为为使货叉叉能顺利利完成作作业，堆堆垛机在在垂直方方向上必必须要提提供使货货叉能停停在高位位或低位位的检测测装置。垂直方向向的定位位由载货货台上的的光电开开关和货货架上的的认址片片实现。根根据高低低位的工工作要求求，在载载货台上上安装两两个光电电开关，货货架上安安装一个个认址片片就可以以

46、实现高高地位的的定位，但但是由于于两个光光电开关关定位精精度不高高，所以以在本设设计中选选用在载载货台上上安装三三个光电电开关，货货架上安安装一个个认址片片实现垂垂直方向向认址、定定位的方方案。其其安装的的相对位位置与认认址片的的关系如如图 22-4 所示。（a）高高位定位位（b）低低位定位位图2-44 层定定位三光光电开关关分布图图光电开关关A2，AA3 用用来定位位货叉高高位，AA1，AA2 用用来定位位货叉低低位。这这三个光光电开关关在垂直直方向升升降运行行时，在在其停高高位和停停低位时时所起的的作用不不同，见见下表 2-22，以取取货为例例，当堆堆垛机的的货叉低低于目的的位置时时，载货

47、货台上升升，当 A1 进入目目的认址址片时计计数器加加1,AAl 进进入目的的层认址址片后，堆堆垛机开开始减速速，以低低速运行行，当 A2 进入认认址片停停车。当当货叉位位置高于于目的地地址时，载载货台下下降当AA2 进进入认址址片，计计数器减减1,AA2 进进入目的的层认址址片时，开开始减速速，All 进入入认址片片，停车车。表2-22 三开开关层定定位信号号状态上升下降光电开关关状态高位定位位低位定位位光电开关关状态高位定位位低位定位位Al计数、减减速运行行A2计数、减减速运行行Al AA2定位、停停止A2 AA1定位、停停止A2计数、减减速运行行A3计数、减减速运行行A2 AA3定位、停停止A3 AA2定位、停停止2.3 速度控控制方案案为了节省省堆垛机机工作时时间，提提高工作作时间，自自动控制制系统需需要对堆堆垛机进进行较为为精确的的速度控控制，采采用交流流变频调调速方案案。2.3.1交流流异步电电机变频频调速原原理变频调速速是通过过改变电电机