立体仓库堆垛机的控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种立体仓库堆垛机的控制系统，包括：中央控制计算机；管理计算机，与所述中央控制计算机连接；堆垛机水平认证系统，与所述中央控制计算机连接；堆垛机垂直认证系统，与所述中央控制计算机连接；堆垛机垂直变频系统，与所述中央控制计算机连接；堆垛机垂直运行机构，与所述堆垛机垂直变频系统连接；堆垛机水平变频系统，与所述中央控制计算机连接；堆垛机水平运行机构，与所述堆垛机水平变频系统连接。本实用新型能够准确无误的对仓库的各种信息进行存储和管理，不仅降低了操作人员的劳动强度，还减少了货单处理和信息处理过程中的差错，从而提高了仓库的管理水平。
【专利说明】
立体仓库堆垛机的控制系统
技术领域
[0001]本实用新型属于机械设备控制领域，具体地说，涉及一种立体仓库堆垛机的控制系统。
【背景技术】
[0002]在现代的物流仓储系统中，自动化立体仓库应用日益广泛。而堆垛机是立体仓库的关键组成部分，堆垛机性能的优劣对整个立体仓库的运行起到至关重要的作用，所以设计与开发自动化程度较高的堆垛机控制系统成为当前立体仓库的发展趋势，开展与此有关的研究具有重要的理论和应用价值。
【实用新型内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是现有技术在管理处理过程中易出现差错。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种立体仓库堆垛机的控制系统，包括:
[0005]中央控制计算机；
[0006]管理计算机，与所述中央控制计算机连接；
[0007]堆垛机水平认证系统，与所述中央控制计算机连接；
[0008]堆垛机垂直认证系统，与所述中央控制计算机连接；
[0009]堆垛机垂直变频系统，与所述中央控制计算机连接；
[0010]堆垛机垂直运行机构，与所述堆垛机垂直变频系统连接；
[0011 ]堆垛机水平变频系统，与所述中央控制计算机连接；
[0012]堆垛机水平运行机构，与所述堆垛机水平变频系统连接；
[0013]堆垛机货叉控制系统，与所述中央控制计算机连接；
[0014]堆垛机货叉控制机构，与所述堆垛机货叉控制系统连接。
[0015]进一步的，还包括出入库输送控制系统，与所述中央控制计算机连接。
[0016]进一步的，还包括堆垛机货物检测系统，与所述中央控制计算机连接。
[0017]进一步的，还包括堆垛机限位保护系统，与所述中央控制计算机连接。
[0018]进一步的，所述出入库输送控制系统、堆垛机垂直运行机构、堆垛机水平运行机构及其堆垛机货叉运行机构均连接有驱动电机、传感元件、检测元件。
[0019]与现有技术相比，本实用新型可以获得包括以下技术效果:
[0020]I)自动存取:自动化立体仓库使用机械和自动化设备，运行和处理速度快，提高了作业效率。
[0021]2)计算机控制与管理:计算机能够准确无误的对仓库的各种信息进行存储和管理，不仅降低了操作人员的劳动强度，还减少了货单处理和信息处理过程中的差错，从而提高了仓库的管理水平。
[0022]3)节约成本:作业效率的提高势必会降低货物储存的成本费用，由此也提高了企业的现代化物流意识。
[0023]当然，实施本实用新型的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果O
【附图说明】
[0024]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0025]图1是本实用新型实施例的立体仓库堆垛机的控制系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]以下将配合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，藉此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
[0027]本实用新型公开了一种立体仓库堆垛机的控制系统，如图1所示，包括:中央控制计算机100;管理计算机200，与所述中央控制计算机100连接;堆垛机水平认证系统310，与所述中央控制计算机100连接;堆垛机垂直认证系统320，与所述中央控制计算机100连接；堆垛机垂直变频系统420，与所述中央控制计算机100连接;堆垛机垂直运行机构421，与所述堆垛机垂直变频系统420连接;堆垛机水平变频系统430，与所述中央控制计算机100连接;堆垛机水平运行机构431，与所述堆垛机水平变频系统431连接;堆垛机货叉控制系统440，与所述中央控制计算机100连接;堆垛机货叉控制机构441，与所述堆垛机货叉控制系统440连接。
[0028]可选地，所述控制系统还包括出入库输送控制系统410，与所述中央控制计算机100连接。
[0029]可选地，所述控制系统还包括堆垛机货物检测系统600，与所述中央控制计算机100连接；
[0030]可选地，所述控制系统还包括堆垛机限位保护系统700，与所述中央控制计算机100连接;所述出入库输送控制系统410、堆垛机垂直运行机构421、堆垛机水平运行机构431及其堆垛机货叉运行机构441均连接有驱动电机、传感元件、检测元件500。
[0031]本实施例中，所述堆垛机垂直变频系统420、堆垛机水平变频系统430及堆垛机货叉控制系统440均包括变频器;所述变频器采用MicroMaster440。
[0032]MicroMaster440是全新一代可以广泛应用的多功能标准变频器。采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力，以满足广泛的应用场合。创新的BiCo(内部功能互联)功能有无可比拟的灵活性。
[0033]主要特征:
[0034]200V-240V±10%，单相/三相，交流，0.12kW_45kW;
[0035]380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW_250kW;
[0036]矢量控制方式，可构成闭环矢量控制，闭环转矩控制；
[0037]高过载能力，内置制动单元;三组参数切换功能。
[0038]控制功能:线性v/f控制，平方v/f控制，可编程多点设定v/f控制，磁通电流控制免测速矢量控制，闭环矢量控制，闭环转矩控制，节能控制模式；
[0039]数字量输入6个，模拟量输入2个，模拟量输出2个，继电器输出3个;采用BiCo技术，实现I/O端口自由连接；内置PID控制器，参数自整定;集成RS485通讯接口，可选PR0FIBUS-DP/Device-Net通讯模块;可实现主/从控制及力矩控制方式;在电源消失或故障时具有〃自动再起动"功能；
[0040]保护功能:过载能力为200%额定负载电流，持续时间3秒和150 %额定负载电流，持续时间60秒;过电压、欠电压保护;变频器、电机过热保护;接地故障保护，短路保护；闭锁电机保护，防止失速保护;采用PIN编号实现参数连锁。
[0041 ]本实施例中中对调速系统的要求为:
[0042]I)由于要达到无人化，故要求运行速度高且启动和停止时无冲击。
[0043]2)水平运行用变频器:速度要求不低，从耐久和安全的角度考虑，要求提高停止精度和无冲击。为达到速度要求，采用的方法是提高电动机的转速和缩短加/减速的时间。当在额定功率以内运行时，可通过加大变频器的容量来缩短加/减速时间。而当运动频繁超过额定频率时，进入恒功率调速区，电机转矩变小。停止精度和行走速度有关，速度越慢即变频器的输出频率越低，则爬行距离越短，停止精度越高。
[0044]对于变频器的控制中矢量控制是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小和相位，以达到对电动机在d、q、0坐标轴系中的励磁电流和转矩电流分别进行控制，进而达到控制电动机转矩的目的。通过控制各矢量的作用顺序和时间以及零矢量的作用时间，又可以形成各种PWM波，达到各种不同的控制目的。用矢量控制的变频器能提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备较强的过载能力，满足本系统的要求，所以选用SIEMENSMicroMaster440矢量型变频器。
[0045]本实用新型立体仓库堆垛机控制系统采用西门子公司的S7-200型PLC作为中央控制计算机100，与所述变频器结合对堆垛机进行变频调速，实现堆垛机的垂直起升操作、水平行走操作和取送货物的伸叉操作。
[0046]SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
[0047]S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如:冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。
[0048]本实施例中，所述堆垛机垂直运行机构421、堆垛机水平运行机构431、堆垛机货叉运行机构441均包括电动机，所述电动机选择Y802-2型电动机，功率为1100W，满载转速2825r/min，额定转矩2.2最大转矩2.3质量17kg。巷道口处控制水平运行的电机功率小些，但相差不大，这里同样选择Y802-2型电动机。
[0049]堆垛机由行走电机通过驱动轴带动车轮在下导轨上做水平行走，由提升电机通过钢丝绳带动载货台做垂直升降运动，由载货台上的货叉做伸缩运动。通过上述三维运动可将指定货位的货物取出或将货物送入指定货位。行走认址器用于测量堆垛机水平行走位置;提升认址器用于控制载货台升降位置;货叉方向使用接近开关定位。通过光电识别，以及光通讯信号的转化，实现计算机控制，也可实现堆垛机控制柜的手动和半自动控制。
[0050]本实用新型中堆垛机运行机构由水平运行的堆垛机水平运行机构431，垂直运行的堆垛机垂直运行机构421及取送货的堆垛机货叉运行机构441三部分组成。
[0051 ] 水平部分运动电机和垂直部分运动电机分别采用220W的三相交流异步电动机和200W的单相交流异步电动机，由西门子S7-200PLC通过变频器进行控制。
[0052]伸叉机构电机采用两相混合式步进电机，由西门子S7-200通过步进电机驱动器进行控制。
[0053]由堆垛机运行机构特点及工作要求可知，能否保证堆垛机的稳定工作，关键在堆垛机的三维位置移动定位的精确性。
[0054]主要技术指标和和主要设计参数
[0055]堆垛机运行的速度范围:
[0056]水平方向:2m/min?360m/min;
[0057]垂直方向:2m/min?80/min;
[0058]货叉:2m/min?60/min。
[0059]所述堆垛机水平认址系统310采用激光测距传感器定位，所述堆垛机垂直认址系统320采用光电开关和认址片组合定位。堆垛机垂直变频调速系统420和堆垛机水平变频系统430由S7-226PLC及其扩展模块EM235通过变频器MM440控制交流电动机，采用光电编码器反馈转速信号，实现转速闭环控制。堆垛机货叉控制系统440由S7-226PLC通过步进电动机驱动器SH-20403控制二相混合式步进电动机。根据系统的控制要求进行了 PLC、变频器、电机和电机驱动器的选型，并给出了系统的硬件接线图，然后利用西门子的编程软件step7设计了堆垛机控制程序。
[0060]本实施例中，所述激光测距传感器是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。一般要求为可靠性;静态精度;动态性能;量程;抗干扰能力;通用性;轮廓尺寸;成本;能耗;对被测对象的影响等
[0061]结合本实施例来说要完成货物的跟踪，也就是说要知道当前传动链上有无货物，采用的方法主要有:
[0062]1、可以在传送链上装一对“对射型”光电开关，当传动链上有货物时，激光束被车辆挡住，光电开关获得信号。
[0063]2、可以在传送链上装漫反射式光电开关，当传动链上有货物时，激光束被货物反射回来，光电开关获得信号。
[0064]3、可以在传送链上装镜反射式光电开关当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。
[0065]本实用新型使用机械和自动化设备，运行和处理速度快，提高了作业效率;能够准确无误的对仓库的各种信息进行存储和管理，不仅降低了操作人员的劳动强度，还减少了货单处理和信息处理过程中的差错，从而提高了仓库的管理水平;作业效率的提高势必会降低货物储存的成本费用，由此也提高了企业的现代化物流意识。
[0066]还需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0067]上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种立体仓库堆垛机的控制系统，其特征在于，包括: 中央控制计算机； 管理计算机，与所述中央控制计算机连接； 堆垛机水平认证系统，与所述中央控制计算机连接； 堆垛机垂直认证系统，与所述中央控制计算机连接； 堆垛机垂直变频系统，与所述中央控制计算机连接； 堆垛机垂直运行机构，与所述堆垛机垂直变频系统连接； 堆垛机水平变频系统，与所述中央控制计算机连接； 堆垛机水平运行机构，与所述堆垛机水平变频系统连接； 堆垛机货叉控制系统，与所述中央控制计算机连接； 堆垛机货叉控制机构，与所述堆垛机货叉控制系统连接。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括出入库输送控制系统，与所述中央控制计算机连接。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括堆垛机货物检测系统，与所述中央控制计算机连接。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括堆垛机限位保护系统，与所述中央控制计算机连接。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述出入库输送控制系统、堆垛机垂直运行机构、堆垛机水平运行机构及其堆垛机货叉运行机构均连接有驱动电机、传感元件、检测元件。
【文档编号】B65G1/137GK205526156SQ201620371539
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】党晓圆, 汪纪锋, 罗杨, 马冬梅
【申请人】重庆邮电大学移通学院