专利名称：一种动车转向架立体仓库控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种动车转向架立体仓库控制系统，属于电气、自动控制技术领域。
背景技术：
专利号200610038935. 4，大跨距重载车身立体仓库，中华人民共和国知识产权局。高速铁路动车组作为铁路装备现代化的产物，根据铁道部的发展规划，确定在北京、上海、武汉、广州建立现代化动车组检修基地，其中高级别检修库中对动车转向架的分解检修线上配置了专门用来存储转向架的自动化立体仓库。北京动车段转向架立体存放库已经投入使用；目前广州动车段转向架立体存放库已经基本调试完成。普通立体仓库一般采用托盘或者货箱存放货物，通过堆垛机的货叉对其进行搬运后进行货物存取；转向架立体存放库根据存取货物转向架的特点，采用货叉提取器配合动作，推拉转向架到载货台或者到货架轨道，实现转向架的出入库作业。就现有专利的应用范围来看，现有专利只是用于普通堆垛机的控制，其控制的堆垛机只能对普通货物进行存取操作，即只是通过堆垛机的水平、垂直运动对准货位，通过货叉的伸缩存取托盘。对于动车转向架，其完全不能适用。转向架立体库堆垛机采用四立柱结构，载物平台通过链条方式进行升降，其中载货台上设置了对接轨道、货叉、提取器，需要进行如下控制1、堆垛机运行和载货台的升降，实现载货台轨道与库口轨道或者货架轨道的对接控制；2、货叉和提取器的配合动作，实现提取器推拉转向架动作的控制；3、对转向架在存取过程中的状态特种检测。4、对移轨车的控制。
发明内容本实用新型的目的是为了解决上述问题，提出一种动车转向架立体仓库控制系统。本实用新型的一种动车转向架立体仓库控制系统，包括上位监控机、移轨车控制系统和堆垛机控制系统；上位监控机、移轨车控制系统、堆垛机控制系统之间采用无线工业以太网通讯，上位监控机实时的接收移轨车控制系统、堆垛机控制系统发送的移轨车和堆垛机的当前状态，并根据二者的状态信息给移轨车控制系统、堆垛机控制系统发送动作命令，实现堆垛机和移轨车的连锁动作，实现堆垛机的出入库作业。所述的上位监控机设有工业以太网卡和无线发送模块，工业以太网卡插在上位监控机上，工业以太网卡和无线发送模块之间通过现场总线连接；无线发送模块分别与移轨车控制系统的移轨车无线接受模块、堆垛机控制系统的堆垛机无线接受模块组成无线工业以太网。所述的移轨车控制系统包括移轨车PLC控制器、移轨车无线接受模块、变频器和激光测距仪；移轨车控制系统采用移轨车PLC控制器作为系统控制器；移轨车PLC控制器通过以太网扩展模块连接移轨车无线接受模块，移轨车无线接受模块与无线发送模块之间进行无线通讯，移轨车PLC控制器将移轨车当前状态通过移轨车无线接受模块发送给上位监控机，上位监控机通过移轨车无线接受模块将动作命令传输给移轨车PLC控制器，移轨车PLC控制器控制移轨车执行上位监控机的命令；移轨车PLC控制器7通过现场总线连接激光测距仪，激光测距仪用于测量移轨车当前的位置，移轨车PLC控制器与变频器通过数字量输出点相连，实现移轨车PLC控制器对变频器的端子控制；变频器用于驱动移轨车电机，实现移轨车的前进后退功能。所述的移轨车PLC控制器还通过MPI网络连接人机交互操作面板，人机交互操作面板用于选择移轨车的控制方式，移轨车具有手动、自动、联网三种控制方式。所述的堆垛机控制系统包括堆垛机PLC控制器、堆垛机无线接受模块、提取器编码器、编码器扩展模块、运行激光测距仪、升降激光测距仪、升降变频器、运行/提取器变频器、轨道/货叉变频器；堆垛机控制系统采用堆垛机PLC控制器作为系统控制器，堆垛机 PLC控制器通过以太网扩展模块连接堆垛机无线接受模块，堆垛机无线接受模块与无线发送模块之间进行无线通讯，堆垛机PLC控制器将堆垛机当前状态通过堆垛机无线接受模块发送给上位监控机，上位监控机通过堆垛机无线接受模块将动作命令传输给堆垛机PLC控制器，堆垛机PLC控制器控制堆垛机执行上位监控机的命令；堆垛机PLC控制器通过现场总线连接运行/提取器变频器、升降变频器、轨道/货叉变频器；运行/提取器变频器用于驱动运行电机，提供堆垛机行走的动力，同时，运行/提取器变频器还用来驱动提取器电机实现提取器的移动；升降变频器驱动升降电机，实现载货台的升降；堆垛机PLC控制器通过编码器扩展模块连接提取器编码器，提取器电机安装的提取器编码器用来判断提取器当前的位置；轨道/货叉变频器用于驱动轨道、货叉电机；在运行和升降电机上安装有增量编码器，采用编码器矢量速度、位置双闭环方式控制电机；运行激光测距仪、升降激光测距仪采用现场总线和堆垛机PLC控制器进行数据交换；运行激光测距仪、升降激光测距仪用于堆垛机水平和载货台垂直方向的定位测量。所述的堆垛机PLC控制器还通过现场总线连接触摸屏，触摸屏用于堆垛机的手动、自动控制操作，当控制系统发生故障时，触摸屏显示故障报警信息。所述的现场总线为PR0FIBUS现场总线。本实用新型的优点在于(1)本实用新型由上位监控机、移轨车控制系统、堆垛机控制系统及现场总线构成。三者之间采用以太网无线通讯，其中由于堆垛机和移轨车是移动设备，通讯采用电缆连接很困难，因此采用一对无线模块，以电磁波为通讯介质实现和上位监控机通讯；(2)本实用新型采用变频器来驱动电机来作为堆垛机行走和载货台升降的动力。 PLC通过现场总线PR0FIBUS通讯来控制变频器。在水平和垂直运行电机上安装有增量编码器，变频器采用编码器矢量速度、位置双闭环方式控制电机。采用矢量控制的好处是电机的转速得到精确控制，且在很低的转速甚至零速下仍然具有足够大的转矩，使系统能够具有更好的动态响应；
5[0020] (3)堆垛机的定位测量采用激光测距仪，水平方向和垂直方向各有一台。其采用 PR0FIBUS现场总线和PLC进行数据交换。由于激光测距仪的分辨率达到0. Imm,与变频器、 编码器一起组成速度位置双闭环控制，使得堆垛机整体定位精度可达到+3mm。
图1是转向架立体仓库系统的结构示意图；图2是本实用新型的结构示意图；图3是本实用新型的上位监控机的结构示意图；图4是本实用新型的移轨车控制系统的结构示意图图5是本实用新型的堆垛机控制系统的结构示意图图中1-上位监控机2-移轨车控制系统4-现场总线5-工业以太网卡7-移轨车PLC控制器 8-堆垛机无线接受模块10-人机交互操作面板11-变频器13-堆垛机PLC控制器14-触摸屏16-编码器扩展模块 17-运行激光测距仪19-升降变频器20-运行/提取器变频器
3-堆垛机控制系统 6-无线发送模块 9"移轨车无线接受模块 12-激光测距仪 15-提取器编码器 18-升降激光测距仪 21-轨道/货叉变频器
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。如图1所示，为转向架立体仓库系统中控制系统的布局，地面系统包括总电源柜、 上位监控机1，移轨车和堆垛机作为移动设备，各自有独立的控制系统，移轨车电源柜位于移轨车上，堆垛机电源柜位于堆垛机上。堆垛机和移轨车安置在巷道地沟内的运行轨道上 移轨车在堆垛机没有出入库作业时，停在库口处，与库口轨道可水平对接形成通路；当堆垛机需要到库口进行出入库作业时，需要把让移轨车移动到靠近总电源柜一端的地沟端位， 方便堆垛机载货台轨道与库口轨道对齐。本实用新型是一种动车转向架立体仓库控制系统，如图2所示，包括上位监控机 1、移轨车控制系统2、堆垛机控制系统3和现场总线4。上位监控机1、移轨车控制系统2、堆垛机控制系统3三者之间采用以太网无线通讯，其中由于堆垛机和移轨车是移动设备，通讯采用电缆连接很困难，因此采用无线模块， 以电磁波为通讯介质实现和上位监控机1通讯。如图3所示，上位监控机1设有工业以太网卡5和无线发送模块6，工业以太网卡 5插在上位监控机1上，工业以太网卡5和无线发送模块6之间通过现场总线4连接。无线发送模块6分别与移轨车控制系统2的移轨车无线接受模块9、堆垛机控制系统3的堆垛机无线接受模块8组成无线工业以太网；监控机1可以实时的接收移轨车和堆垛机的当前状态，并根据二者的状态信息来给二者发送动作命令，实现堆垛机和移轨车的连锁动作，实现堆垛机的出入库作业。如图4所示，移轨车控制系统2包括移轨车PLC控制器7、移轨车无线接受模块9、人机交互操作面板10、变频器11和激光测距仪12。 移轨车控制系统2采用移轨车PLC控制器7作为系统控制器，移轨车PLC控制器 7通过以太网扩展模块连接移轨车无线接受模块9，移轨车无线接受模块9与无线发送模块 6之间进行无线通讯，向监控机1发送移轨车当前状态或者接受监控机1的动作命令，传输给移轨车PLC控制器7，移轨车PLC控制器7控制移轨车执行上位监控机1发送的命令。移轨车PLC控制器7通过MPI网络连接人机交互操作面板10，人机交互操作面板10用于选择移轨车的控制方式，移轨车具有手动、自动、联网三种控制方式。移轨车PLC控制器7通过现场总线4(PR0FIBUS网络)连接激光测距仪12，激光测距仪12用于测量移轨车当前的位置，移轨车PLC控制器7与变频器11通过数字量输出点相连，实现移轨车PLC控制器7对变频器11的端子控制。变频器11用于驱动移轨车的两台电机，实现移轨车的前进后退功能。移轨车通过变频器11、移轨车电机编码器(其中一台移轨车电机带有编码器)、激光测距仪12组成位置、速度双闭环控制系统。 如图5所示，堆垛机控制系统3包括堆垛机PLC控制器13、堆垛机无线接受模块8、 触摸屏14、提取器编码器15、编码器扩展模块16、运行激光测距仪17、升降激光测距仪18、 升降变频器19、运行/提取器变频器20、轨道/货叉变频器21。堆垛机控制系统3采用堆垛机PLC控制器13作为系统控制器，堆垛机PLC控制器 13通过以太网扩展模块连接堆垛机无线接受模块8，堆垛机无线接受模块8与无线发送模块6之间进行无线通讯，向监控机1发送堆垛机当前状态或者接受监控机1的动作命令，传输给堆垛机PLC控制器13，堆垛机PLC控制器13控制堆垛机执行上位监控机1发送的命令。堆垛机PLC控制器13通过现场总线PR0FIBUS通讯控制运行/提取器变频器20、升降变频器19、轨道/货叉变频器21。运行/提取器变频器20用于驱动运行电机，提供堆垛机行走的动力；同时，运行/提取器变频器20还用来驱动提取器电机，实现提取器的移动，提取器电机安装的提取器编码器15用来判断提取器当前的位置。升降变频器19用于驱动升降电机，提供载货台升降的动力。轨道/货叉变频器21用于驱动轨道、货叉电机。在水平和垂直运行电机上安装有增量编码器，采用编码器矢量速度、位置双闭环方式控制电机。采用矢量控制的好处是电机的转速得到精确控制，且在很低的转速甚至零速下仍然具有足够大的转矩，使系统能够具有更好的动态响应。运行激光测距仪17、升降激光测距仪18用于堆垛机水平和载货台垂直方向的定位测量。运行激光测距仪17、升降激光测距仪18采用PR0FIBUS现场总线和堆垛机PLC控制器13进行数据交换。由于运行激光测距仪17、升降激光测距仪18的分辨率达到0. Imm, 与升降变频器19、运行/提取器变频器20、轨道/货叉变频器21、提取器编码器15 —起组成速度位置双闭环控制，使得堆垛机整体定位精度可达到士3mm。堆垛机PLC控制器13通过编码器扩展模块16连接提取器编码器15，提取器编码器15用于确定提取器当前的位置。堆垛机PLC控制器13通过现场总线PR0FIBUS连接触摸屏，触摸屏用于堆垛机的手动、自动控制操作，当控制系统发生故障时，触摸屏显示故障报警信息。
权利要求1.一种动车转向架立体仓库控制系统，其特征在于，包括上位监控机、移轨车控制系统和堆垛机控制系统；上位监控机、移轨车控制系统、堆垛机控制系统之间采用无线工业以太网通讯，上位监控机实时的接收移轨车控制系统、堆垛机控制系统发送的移轨车和堆垛机的当前状态，并根据二者的状态信息给移轨车控制系统、堆垛机控制系统发送动作命令，实现堆垛机和移轨车的连锁动作，实现堆垛机的出入库作业。
2.根据权利要求1所述的一种动车转向架立体仓库控制系统，其特征在于，所述的上位监控机设有工业以太网卡和无线发送模块，工业以太网卡插在上位监控机上，工业以太网卡和无线发送模块之间通过现场总线连接；无线发送模块分别与移轨车控制系统的移轨车无线接受模块、堆垛机控制系统的堆垛机无线接受模块组成无线工业以太网。
3.根据权利要求1所述的一种动车转向架立体仓库控制系统，其特征在于，所述的移轨车控制系统包括移轨车PLC控制器、移轨车无线接受模块、变频器和激光测距仪；移轨车控制系统采用移轨车PLC控制器作为系统控制器；移轨车PLC控制器通过以太网扩展模块连接移轨车无线接受模块，移轨车无线接受模块与无线发送模块之间进行无线通讯，移轨车PLC控制器将移轨车当前状态通过移轨车无线接受模块发送给上位监控机，上位监控机通过移轨车无线接受模块将动作命令传输给移轨车PLC控制器，移轨车PLC控制器控制移轨车执行上位监控机发送的命令；移轨车PLC控制器(7)通过现场总线连接激光测距仪， 激光测距仪用于测量移轨车当前的位置，移轨车PLC控制器与变频器通过数字量输出点相连，实现移轨车PLC控制器对变频器的端子控制；变频器用于驱动移轨车电机，实现移轨车的前进后退功能。
4.根据权利要求3所述的一种动车转向架立体仓库控制系统，其特征在于，所述的移轨车PLC控制器还通过MPI网络连接人机交互操作面板，人机交互操作面板用于选择移轨车的控制方式，移轨车具有手动、自动、联网三种控制方式。
5.根据权利要求1所述的一种动车转向架立体仓库控制系统，其特征在于，所述的堆垛机控制系统包括堆垛机PLC控制器、堆垛机无线接受模块、提取器编码器、编码器扩展模块、运行激光测距仪、升降激光测距仪、升降变频器、运行/提取器变频器、轨道/货叉变频器；堆垛机控制系统采用堆垛机PLC控制器作为系统控制器，堆垛机PLC控制器通过以太网扩展模块连接堆垛机无线接受模块，堆垛机无线接受模块与无线发送模块之间进行无线通讯，堆垛机PLC控制器将堆垛机当前状态通过堆垛机无线接受模块发送给上位监控机， 上位监控机通过堆垛机无线接受模块将动作命令传输给堆垛机PLC控制器，堆垛机PLC控制器控制堆垛机执行上位监控机发送的命令；堆垛机PLC控制器通过现场总线连接运行/ 提取器变频器、升降变频器、轨道/货叉变频器；运行/提取器变频器用于驱动运行电机， 提供堆垛机行走的动力，同时，运行/提取器变频器还用来驱动提取器电机实现提取器的移动；升降变频器驱动升降电机，实现载货台的升降；堆垛机PLC控制器通过编码器扩展模块连接提取器编码器，提取器电机安装的提取器编码器用来判断提取器当前的位置；轨道 /货叉变频器用于驱动轨道、货叉电机；在运行和升降电机上安装有增量编码器，采用矢量速度、位置双闭环方式控制电机；运行激光测距仪、升降激光测距仪采用现场总线和堆垛机 PLC控制器进行数据交换；运行激光测距仪、升降激光测距仪用于堆垛机水平和载货台垂直方向的定位测量。
6.根据权利要求5所述的一种动车转向架立体仓库控制系统，其特征在于，所述的堆垛机PLC控制器还通过现场总线连接触摸屏，触摸屏用于堆垛机的手动、自动控制操作，当控制系统发生故障时，触摸屏显示故障报警信息。
7.根据权利要求2、3、5或者6所述的一种动车转向架立体仓库控制系统，其特征在于， 所述的现场总线为PR0FIBUS现场总线。
专利摘要本实用新型公开了一种动车转向架立体仓库控制系统，包括上位监控机、移轨车控制系统和堆垛机控制系统；上位监控机、移轨车控制系统、堆垛机控制系统之间采用无线工业以太网通讯，上位监控机实时的接收移轨车控制系统、堆垛机控制系统发送的移轨车和堆垛机的当前状态，并根据二者的状态信息给移轨车控制系统、堆垛机控制系统发送动作命令，实现堆垛机和移轨车的连锁动作，实现堆垛机的出入库作业。本实用新型采用无线工业以太网进行通讯，采用变频器矢量速度、位置双闭环方式控制电机，电机的转速得到精确控制，且在很低的转速甚至零速下仍然具有足够大的转矩，使系统能够具有更好的动态响应。
文档编号G05B19/418GK202093390SQ201120212150
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者于靖, 刘红, 刘进辉, 曹志杰, 李强, 王鑫, 胡晓勇 申请人:北京康拓红外技术有限公司