立体仓库自动控制系统的设计及应用探讨

钟 权（深圳国创名厨商用设备制造有限公司南海分公司，528251）

立体仓库自动控制系统的设计及应用探讨

钟 权
（深圳国创名厨商用设备制造有限公司南海分公司，528251）

在不进行人工直接参与的情形下，自动存储和取出物料的系统就是立体仓库自动控制系统，该系统具有存储自动、定位精准及运行稳定等优势，极大地满足了柔性生产线产品存储的需求。本文首先介绍了立体仓库的结构，随后阐述了立体仓库自动控制系统的特点，最后分析了立体仓库自动控制系统的设计及应用。

立体仓库自动控制系统；设计；应用

0　引言

随着科技技术的不断提高、社会经济的不断进步、现代化生产规模的不断深化，仓库已经成为了生产物流系统所有环节当中的重中之重。现代化的立体仓库以其最佳的空间利用率和最小的面积占用率慢慢替代了传统落后的平面仓库，不仅能够提高企业的经济效益以及对市场的应变能力，还能使我国的物流管理水平上升到更高的层次，早日达到世界先进水平。

1　立体仓库的结构

堆垛机、电磁阀组、传感检测元件等主要部分组成了自动化立体仓库。堆垛机由同步带型线性模组、滚珠丝杠型线性模组与机械手组成，其中，同步带型线性模组包括齿形同步带、减速器、变频调速电机、支撑底座和编码器等部件，具有载荷重、移动行程大等优点，以便械手较大距离的在Y轴方向移动。滚珠丝杠型线性模组包括丝杠支撑架、滚珠滑块、滚珠丝杆、刚性联轴器和步进电机等部件，具有不易磨损、高运行速度、高传送效率、平稳运行以及高精度传动和定位等优点，以便于机械手小距离的在Z轴方向移动。机械手包括旋转气缸、推进气缸和手指气缸等部件，用来夹放产品并完后最后距离段的移动。只有在同步带型线性模组与滚珠丝杠型线性模组相互配合的前提下，才能精确定位立体仓库工件位置。

2　立体仓库自动控制系统的特点

2.1系统功能齐全，便于灵活使用。堆垛机控制系统除具有普通的手动控制方式和堆垛机的货位、方向、速度控制外，还具有故障检测、自我诊断以及安全保护功能，可以在完善安全保护的同时满足不同作业方式的需求。例如，在设计系统时，可以按照堆垛机的工作特点将其作业过程分成若干个诸如作业数据设置、货位探测以及放货等小阶段，随后不同阶段不同处理，如此一来，调度系统组合了不同过程，也就能够满足不同作业的操作，便于灵活使用。

2.2编程结构化，利于系统调试及维护。软件设计在系统设计和调试过程中如果采用结构化编程的方式，那么既能使系统结构清晰直观，又能将各模块之间功能一目了然，一方面使得编程简单化，另一方面，有利于软件的安装与调试。

2.3检测方式先进，可靠性强。在检测堆垛机时，红外检测器被广泛用于载货台左右的货位探测、两套高度检测以及水平、垂直认址检测，该方式不仅运行可靠、性能好、且抗干扰能力强、响应速度快，而水平、垂直认址采用的都是相对认址方式中的奇偶校验，可以在降低造价的同时提高认址的准确性。

3　立体仓库自动控制系统的设计及应用

3.1步进驱动控制系统的设计及应用

驱动器、步进电机以及PCL组成了步进驱动控制系统。BS57HB56-03是两相混合式6线步进电机的型号，该步进电机的保持力矩为0.9Nm，额定电流为3.2A，步距角为1.9°。Q2HB44MC是等角度恒力矩细分型驱动器的型号，电压在DC25V 到DC80V之间，细分数最低为1，最高为200，驱动电流在0.5A与4A之间。此外，步进驱动器分辨率应当设置为1X104P/r；丝杆螺距应当设置为10mm/r；Z轴滚珠滑块的移动速度应当设置为12.5mm/s。

3.2机械手气动控制回路的设计及应用

节流阀、电磁阀、气动三联件OZ、气源以及各种气缸组合成了机械手的气动系统。其中，所有气缸的换向阀均采用型号为SY5120-5DZ-01的二位五通单电控电磁阀；不同的气缸选用不同的型号且气源工作压力控制在0.6MPa到0.8MPa之间。为了平稳各执行元件，各气缸的2个气口均应当装有型号为ARJ1020F-M5的单向节流阀，并且选用D-C73L的推进气缸磁性开关产品。

定位气缸不作为机械手的组件，但却有很深远的作用，例如，当运料小车前行被电容传感器检测到时，定位气缸会阻挡小车前进，等机械手将产品取走后，定位气缸又会回到原位，允许小车通行。

3.3立体仓库自动控制流程设计及应用

立体仓库自动控制系统的初始化设置应该包括以下几点，其一，Z轴脉冲Q0.0的控制字节SMB67=16#85，Z轴方向的脉冲周期应当设为SMW68=80，并打开中断，将中断事件设置为19；Y 轴HSCO高速计算控制字节SMB37=16#F8，计数器模式设为10，并打开中断，将中断事件设置为12。

在将机械手归到原位的过程中，应当从任意位置移到原点，具体路径如下：Y轴移到左限位，紧接着后移3500个脉冲；Z轴移到上限位，紧接着往下2X105个脉冲。

在选择材质分类（柔性生产线的检测单元确定材质，DP总线传送数据）还是顺序存放的时候，应当根据产品的具体放置需要，计算该产品的Y轴、Z轴位移脉冲，与此同时，驱动机械手在Y轴、Z轴决定的平面上运动。为了降低累计误差，每当放置完一个产品，机械手就要进行一次自动复位，回到原点直到检测到下一个产品。

4　结语

立体仓库自动控制系统涉及的领域很广泛，不仅具有高技术机电一体化的优势，还具有信息、存储与管理同步进行的功能。PLC在立体仓库自动控制系统中的应用，一方面，完成了多种现场设备的自动运行控制，另一方面，实现了机械手对产品的精确抓放。立体仓库自动控制系统在经过运行调试后，设备的性能更加稳定、动作更加流利且可靠性更强，在与传统仓库相比之下，该系统不但生产效率更高一筹，还能自动将产品分类，以缩小占地面积的方式降低生产成本。

［1］ 罗庚兴，冯安平，刘智等. 立体仓库自动控制系统的设计及应用［J］. 煤矿机械，2016，02（15）：22-25.

［2］ 赵铮，马燕宁，魏敏敏，吴静文等. RFID技术在自动立体仓库系统中的应用［J］. 可编程控制器与工厂自动化，2015，10（14）：101-103.

［3］ 陈骏，施国洪，姚冠新等. 立体仓库自动控制系统设计［J］. 江苏理工大学学报（自然科学版），2015，05（12）：83-86.

钟权， 男；籍贯：湖南衡阳。职称：高级工程师。研究方向：电子及自动控制。

Design and application of automatic control system for warehouse

Zhong Quan
（Shenzhen guochuang chef Commercial Equipment Manufacturing Co.， Ltd. Nanhai Branch 528251）

Without artificial directly involved in the case，automatic storage and remove material threedimensional automatic warehouse control system.The system has automatic storage，precise positioning and stable operation of the advantages，greatly meet the demands of flexible production line product storage. This paper firstly introduces the structure of the three-dimensional warehouse，and then expounds the characteristics of the automatic control system of the three-dimensional warehouse，and finally analyzes the design and application of the automatic control system.

automatic control system of solid warehouse；design；application