一种堆垛机单机控制装置和方法与流程

本申请涉及自动化立体仓库技术领域，尤其涉及一种堆垛机单机控制装置和方法。

背景技术：

自动化立体仓库是现代物流中的重要组成部分，是在一种不直接进行人工处理的情况下自动存取物料的系统，是现代工业社会发展的高科技产物，对于提高生产率、降低成本有着重要的意义。在20世纪70年代初期，我国开始研究采用有轨巷道式堆垛机(简称堆垛机)的立体仓库。1980年我国第一座自动化立体仓库在北京汽车制造厂投产，从此自动化立体仓库在我国得到了迅速发展。

仓储堆垛机是整个自动化立体仓库的核心设备，通过手动操作、半自动操作或全自动操作实现来实现把货物从一处搬运到另一处，能够有效提高仓储中获取搬运的速度，节省了大量人力。自从上世纪六十年代，自动仓储堆垛机被实现成为一种产品后，对它的开发应用也在不断发展，被大量应用于自动化生产流水线的末端。自动仓储堆垛机是一种仿人操作、自动操作、可重复编程、能在三维空间完成物品存放的机电一体化自动化生产设备。适合于多品种和批量的柔性生产。对于提高生产效率和改善劳动条件起着十分重要的作用。

现有的仓储物流功能单一，信息化程度低，服务水平和能力不高，难以适应现有的市场需求的发展趋势。传统的仓储业大多是计划经济时代的产物，那时的仓储业主要是为本行业的物资或商贸流通企业提供仓储和少量短途运输服务，也就是从事传统的物流业务，信息化程度低，经营方式粗放且经济效益不佳，仓储管理社会化程度不高。即使在同一个企业，有的内部物流资源也不能共用。由于现有的仓储管理落后，仓储设施资源利用率不到40％，导致物流效率普遍低下。

技术实现要素：

本申请提供了一种堆垛机单机控制装置和方法，通过对堆垛机三个方位的运动模块的实时监测控制，解决了现有技术由于现有的仓储管理落后，仓储设施资源利用率不到40％，导致物流效率普遍低下的技术问题，提高了物流效率，降低了仓储成本。

本申请第一方面提供了一种堆垛机单机控制装置，包括：

水平运行模块、纵向运行模块、伸缩取货模块和控制模块；

所述控制模块分别连接所述水平运行模块、所述纵向运行模块和所述伸缩取货模块；

所述控制模块包括调速单元、测距单元和控制单元，所述调速单元和所述测距单元均连接所述控制单元，所述测距单元实时监测获得所述水平运行模块、所述纵向运行模块和所述伸缩取货模块的位置数据，并将所述位置数据传输至所述控制单元，以使所述控制单元根据所述位置数据通过所述调速单元，调整所述水平运行模块、所述纵向运行模块和所述伸缩取货模块的运动路线。

可选地，所述调速单元具体为变频器。

可选地，所述调速单元包括电机和编码器，所述电机连接所述编码器，所述电机运行时带动所述编码器动作，所述编码器在运动过程中反馈脉冲信号至所述控制单元。

可选地，所述伸缩取货模块具体为货叉。

可选地，所述调速单元包括水平调速单元、纵向调速单元和取货调速单元；所述水平调速单元连接所述水平运行模块；所述纵向调速单元连接所述纵向运行模块；所述取货调速单元连接所述伸缩取货模块。

可选地，所述测距单元具体为激光测量仪，所述激光测量仪通过串口通信将所述位置数据传输至所述控制单元。

可选地，所述控制模块还包括认址器，与所述控制单元连接，用于接收任务信息，并解析出任务地址，根据所述任务地址获得速度转矩信息，并发送至所述调速单元。

可选地，所述认址器包括纵向认址器和水平认址器，均与所述控制单元连接。

本申请第二方面提供了一种堆垛机单机控制方法，该方法通过第一方面所述的一种堆垛机单机控制装置执行，包括步骤：

根据预设给定位置数据值，计算出堆垛机的水平、纵向以及伸缩的预设位置数据，发送所述预设数据至电机；

获取位置数据，根据所述位置数据和所述预设位置数据对比，根据对比结果调整所述电机。

可选地，所述获取位置数据，根据所述位置数据和所述预设位置数据对比，根据对比结果调整所述电机还包括：获取所述电机的转速数据，根据获取的位置数据和所述预设位置数据的对比结果和所述转速数据，调整所述电机的转速。

为了解决现有技术中存在的技术问题，本申请提供了一种堆垛机单机控制装置，包括：

水平运行模块、纵向运行模块、伸缩取货模块和控制模块；

所述控制模块分别连接所述水平运行模块、所述纵向运行模块和所述伸缩取货模块；

所述控制模块包括调速单元、测距单元和控制单元，所述调速单元和所述测距单元均连接所述控制单元，所述测距单元实时监测获得所述水平运行模块、所述纵向运行模块和所述伸缩取货模块的位置数据，并将所述位置数据传输至所述控制单元，以使所述控制单元根据所述位置数据通过所述调速单元，调整所述水平运行模块、所述纵向运行模块和所述伸缩取货模块的运动路线。

本申请提供的一种堆垛机单机控制装置，可以通过事先预设水平运行模块、纵向运行模块、伸缩取货模块的位置数据，并且在水平运行模块、纵向运行模块、伸缩取货模块运动过程中，实时监测获取三者的位置数据，与预设位置数据进行对比，并根据对比结果调整三者的移动轨迹，直至三者抵达任务位置。本申请通过对堆垛机三个方位的运动模块的实时监测控制，解决了现有技术由于现有的仓储管理落后，仓储设施资源利用率不到40％，导致物流效率普遍低下的技术问题，提高了物流效率，降低了仓储成本。

附图说明

图1为本申请提供的一种堆垛机单机控制装置的一个实施例的结构示意图；

图2为本申请提供的一种堆垛机单机控制装置的另一个实施例的结构示意图；

图3为本申请提供的一种堆垛机单机控制方法的流程示意图；

附图标记：控制单元10；水平认址器20；纵向认址器30；货物检测模块40；限位保护模块50；纵向调速单元60；水平调速单元70；取货调速单元80；纵向运行模块90；水平运行模块100；伸缩取货模块110；调速单元120；电机130；激光测量仪140；编码器150。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

立体仓库是指采用高层货架储存货物，用起重、装卸、运输机械设备进行货物出库和入库作业的仓库。这类仓库主要通过高层货架来充分利用空间进行存取货物，所以被称为立体仓库。

自动仓储堆垛机为在自动化立体仓库的货架巷道间来回穿梭运行的一种物料搬运设备。

s7-1500plc是西门子的一种中央处理器。tia为用于调试西门子plc的软件。

本申请提供了一种堆垛机单机控制装置和方法，通过对堆垛机三个方位的运动模块的实时监测控制，解决了现有技术由于现有的仓储管理落后，仓储设施资源利用率不到40％，导致物流效率普遍低下的技术问题，提高了物流效率，降低了仓储成本。

为了便于理解，请参见图1，为本申请提供的一种堆垛机单机控制装置的一个实施例的结构示意图；

本申请实施例第一方面提供了一种堆垛机单机控制装置，包括：

水平运行模块100、纵向运行模块90、伸缩取货模块110和控制模块；

控制模块分别连接水平运行模块100、纵向运行模块90和伸缩取货模块110；

控制模块包括调速单元120、测距单元和控制单元10，调速单元120和测距单元均连接控制单元10，测距单元实时监测获得水平运行模块100、纵向运行模块90和伸缩取货模块110的位置数据，并将位置数据传输至控制单元10，以使控制单元10根据位置数据通过调速单元120，调整水平运行模块100、纵向运行模块90和伸缩取货模块110的运动路线。

需要说明的是，本申请实施例提供的堆垛机单机控制装置，由水平运行的行走机构，垂直运行的起升机构以及取送货的伸叉机构以及控制模块组成。其中，水平部分的运动电机130和垂直部分的运动电机130可以采用380v的三相交流异步电动机，并且由控制单元10通过调速单元120来控制水平运行的行走机构、垂直运行的起升机构和取送货的伸叉机构。水平运行模块100，也就是水平运行的行走机构主要用于列寻址，即用于将货物运送至立体库中的指定的摆放货物的位置。当堆垛机启动时，堆垛机的水平行走机构通过调速单元120计算出来的速度曲线，以控制该水平行走机构的行走电机130的启动，以及加速、匀速、减速、停机的运动控制。

纵向运行模块90的工作速度可以在2-60m/min，也就是起升机构，在该起升机构运转时，无论其工作速度选用多大的速度，起痘配备有低速档位，使得其能够完成平稳停准和取放货物时的“微升降”作业。与水平运行的行走机构和伸叉机构相对比，该起升机构的起重功率最大。

伸缩取货模块110，也就是直接放置货物的部件，其可以向堆垛机的两侧伸缩。由于伸缩取货模块110在运行时若是出现差错，会很容易造成货物的损害，因此该伸缩取货模块110的准确度对于货物的存取至关重要。伸缩取货模块110在取货时到达货位时，由于货位的宽度不大，因此可以按给定速度匀速运动。

而控制模块中的控制单元10，根据测距单元测量获取的位置数据，与水平运行模块100、纵向运行模块90和伸缩取货模块110的预设运动过程曲线进行对比，若是两者有偏差，则调整水平运行模块100、纵向运行模块90和伸缩取货模块110，直至三者的运动轨迹符合预设运动过程曲线。

进一步地，调速单元120具体为变频器。

需要说明的是，本申请实施例中的调速单元120可以是变频器，当控制单元10接收到任务信息后，将任务信息存储于数据块中，并通过控制单元10内部的逻辑运算程序将计算获得的位置信息发送至变频器。变频器根据接收到的位置信息，通过其内部集成的控制电路将自动计算出位置信息相应的运动过程曲线，然后根据生成的运动过程曲线通过输出端口驱动连接着的电机130运行。在运动过程中，根据控制单元10获取的位置数据，与预设运动过程曲线的对比结果，若是对比结果为有偏差，则控制单元10发送信号至变频器，使得变频器通过内部的控制电路的计算后更改输出的电流信号，进而改变所连接着的电机130的运动状态，以实现对水平运行模块100、纵向运行模块90和伸缩取货模块110的运动轨迹的调整。

为了便于理解，请参见图2，为本申请提供的一种堆垛机单机控制装置的另一个实施例的结构示意图；

进一步地，调速单元120包括电机130和编码器150，电机130连接编码器150，电机130运行时带动编码器150动作，编码器150在运动过程中反馈脉冲信号至控制单元10。

需要说明的是，电机130连接着编码器150，因此在变频器按照其生成的预设运动曲线通过输出端口来驱动电机130运行，电机130运行时带动电机130尾轴同轴的编码器150一起动作。编码器150和电机130一起旋转时不断的发送脉冲信号，通过与控制单元10的连接电缆，反馈脉冲信号给控制单元10。控制单元10根据编码器150反馈的脉冲信号，晕过其内部电路进行运算和解析后得到和初始给定的位置数据相同的数据类型的数据，将二者进行对比，即可跟踪堆垛机的实际运行状态。若是堆垛机并未按照预先设定的运行轨迹动作，则进行相应的调整动作。

进一步地，伸缩取货模块110具体为货叉。

需要说明的是，伸缩取货模块110可以是货叉，货叉在存货时到达货位，经过抬叉、伸叉、放叉和收叉等动作提取货物，而在卸载货物时则是经过伸叉、抬叉、收叉以及放叉等动作。

进一步地，调速单元120包括水平调速单元70、纵向调速单元60和取货调速单元80；水平调速单元70连接水平运行模块100；纵向调速单元60连接纵向运行模块90；取货调速单元80连接伸缩取货模块110。

需要说明的是，为了实现对水平运行模块100、纵向运行模块90以及伸缩取货模块110的运行的精确控制，对这三者分别设置有相应的调速单元120，分别是水平调速单元70、纵向调速单元60和伸缩取货调速单元80。控制单元10(plc)在接收到任务信息后，解析任务地址，通过网络通讯将任务地址对应的速度转矩信息分别发送至三个调速单元120，也就是三个变频器，使得这三个变频器通过其内部的控制电路进行调节输出电流，驱动各自所连接着的电机130使其按照变频器所计算出来的速度曲线来进行运动。以此同时，电机130尾轴所连接着的同轴的编码器150与电机130同步运动，并且在运动过程中会实时发送脉冲信号反馈至控制单元10，使得控制单元10根据脉冲信号的反馈周期和频率来实时获取电机130的转速。并且通过测距单元获取的绝对位置数据，与预设运动位置数据进行对比，再根据对比结果判断是否需要调整运动轨迹。

进一步地，测距单元具体为激光测量仪140，激光测量仪140通过串口通信将位置数据传输至控制单元10。

需要说明的是，测距单元可以是激光测量仪140，该激光测量仪140在电机130运动过程中，实时获取水平运行模块100、纵向运行模块90和伸缩取货模块110的绝对位置数据，并通过串口通信将测量得到的位置数据发送给控制单元10进行反馈。

进一步地，控制模块还包括认址器，与控制单元10连接，用于接收任务信息，并解析出任务地址，根据任务地址获得速度转矩信息，并发送至调速单元120。

需要说明的是，控制模块还包括与控制单元10连接着的认址器，其用于控制单元10(plc)在接收到任务信息后，通过相应的认址器解析任务地址，通过网络通讯将任务地址对应的速度转矩信息分别发送至三个调速单元120，也就是三个变频器，使得这三个变频器通过其内部的控制电路进行调节输出电流，驱动各自所连接着的电机130使其按照变频器所计算出来的速度曲线来进行运动。

进一步地，认址器包括纵向认址器30和水平认址器20，均与控制单元10连接。

需要说明的是，控制单元10分别连接有纵向认址器30和水平认址器20，分别用于控制单元10(plc)在接收到任务信息后，通过纵向认址器30和水平认址器20解析水平方向或纵向方向的任务地址，通过网络通讯将任务地址对应的速度转矩信息分别发送至三个调速单元120，也就是三个变频器，使得这三个变频器通过其内部的控制电路进行调节输出电流，驱动各自所连接着的电机130使其按照变频器所计算出来的速度曲线来进行运动。特别地，本申请的控制单元10可以为西门子s7-1500plc。水平部分的运动电机130和垂直部分的运动电机130可以采用380v的三相交流异步电动机，由西门子s7-1500plc通过变频器进行控制。伸叉机构电机130采用380v的三相交流异步电动机，由西门子s7-1500plc通过通讯连接来进行控制。并且，本申请还设置有货物检测模块40和限位保护模块50，当货物检测模块40检测到货物掉落时，通过限位保护模块50来拦截货物防止其掉落，表面货物的损坏。

为了便于理解，请参见图3，为本申请提供的一种堆垛机单机控制方法的流程示意图；

本申请第二方面提供了一种堆垛机单机控制方法，该方法通过上述实施例的一种堆垛机单机控制装置执行，包括步骤：

100，根据预设给定位置数据值，计算出堆垛机的水平、纵向以及伸缩的预设位置数据，发送预设数据至电机130；

200，获取位置数据，根据位置数据和预设位置数据对比，根据对比结果调整电机130。

需要说明的是，本申请实施例中的一种堆垛机单机控制方法，通过上述实施例中的控制装置来执行方法步骤，当控制单元10接收到任务信息后，将任务信息存储于数据块中，并通过控制单元10内部的逻辑运算程序将计算获得的位置信息发送至变频器。变频器根据接收到的位置信息，通过其内部集成的控制电路将自动计算出位置信息相应的运动过程曲线，然后根据生成的运动过程曲线通过输出端口驱动连接着的电机130运行。在运动过程中，根据控制单元10获取的位置数据，与预设运动过程曲线的对比结果，若是对比结果为有偏差，则控制单元10发送信号至变频器，使得变频器通过内部的控制电路的计算后更改输出的电流信号，进而改变所连接着的电机130的运动状态，以实现对水平运行模块100、纵向运行模块90和伸缩取货模块110的运动轨迹的调整。

进一步地，获取位置数据，根据位置数据和预设位置数据对比，根据对比结果调整电机130还包括：获取电机130的转速数据，根据获取的位置数据和预设位置数据的对比结果和转速数据，调整电机的转速。

需要说明的是，为了实现对堆垛机的水平运行模块100、纵向运行模块90以及伸缩取货模块110的运行的精确控制，对这三者分别设置有相应的调速单元，分别是水平调速单元70、纵向调速单元60和伸缩取货调速单元80。控制单元(plc)在接收到任务信息后，解析任务地址，通过网络通讯将任务地址对应的速度转矩信息分别发送至三个调速单元120，也就是三个变频器，使得这三个变频器通过其内部的控制电路进行调节输出电流，驱动各自所连接着的电机130使其按照变频器所计算出来的速度曲线来进行运动。以此同时，电机130尾轴所连接着的同轴的编码器150与电机130同步运动，并且在运动过程中会实时发送脉冲信号反馈至控制单元10，使得控制单元10根据脉冲信号的反馈周期和频率来实时获取电机10的转速。并且通过测距单元获取的绝对位置数据，与预设运动位置数据进行对比，再根据对比结果判断是否需要调整运动轨迹。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。