自动堆垛机在立体仓库中的应用

2019-01-26夷文玉缪晓芸

考试周刊 2019年1期

夷文玉缪晓芸

摘要：堆垛机是自动立体化仓库中最主要的作业机械，是随着立体仓库的出现而发展起来的专用机械手。为了实现货物在三维方向的存取，需要通过行走、升降和货叉三方面的协调工作完成。本设计采用三菱FX2N型号PLC控制，Kingview（组态王）组态软件作为上位机监控，系统运行稳定，维护方便。

关键词：堆垛机；传感器；组态

一、引言

物流服务是指物流供应方通过对运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送和信息管理等功能的组织与管理来满足其客户物流需求的行为。自动化立体仓库，是物流仓储中出现的新概念。利用立体仓库设备可实现仓库高层合理化、存取自动化、操作简便化。

自动化立体仓库，一般由出入库系统、仓储货架、全自动堆垛机和计算机管理控制系统构成。入库系统不仅可以实现货物的入库，还具有物流信息采集、收集的功能。主要有两部分构成，一是入库输送设备，二是货物自动识别系统。出库系统主要由出库输送链及平移交換机组成，实现货物的出库和分拣。计算机管理系统主要完成出入库货物信息的采集、存储和传输，对仓位的分配，堆垛机工作指令的传输以及工作状态监控。

二、自动堆垛机的工作原理

（一）自动堆垛机的结构简析

堆垛机是自动化立体仓库中最主要的作业机械，是随立体仓库的出现而发展起来的专用机械手。本实验室采用单立柱堆垛机，它主要由以下几个部分构成：1. 地轨，2. 下横梁，3. 载货台，4. 货叉机构，5. 提升滑轮，6. 天轨，7. 立柱，8. 控制柜，9. 起升电机，10. 行驶机构和驱动轮。主要通过行走、升降和货叉三部分的协调工作，使得货物在货架范围内的能纵向和横向移动，达到货物的三维立体存取的目的。

（二）堆垛机控制系统功能要求

堆垛机在自动化立体仓库的物流量输送工程中，主要实现货物从各出入库到货格的搬运目的，包含以下几个部分功能：

A. 三维动作控制：主要控制堆垛机在横向、纵向和垂直三个方向的运行。B. 位置控制：控制堆垛机以适合的速度运行并能精确的定位在货格或出入口处。C. 保护功能：提供各种机械和电气保护，保证堆垛机在高速、频繁的运行和取货过程中不会发生事故。D. 人机界面：通过触摸屏或其他输入、显示设备，提供本机或者遥控操作。E. 通讯功能：实现堆垛机与上位机或者其他仓库设备之间的通讯。

（三）堆垛机的运行过程

自动过程：机器开始在入库口，入库车上有货物，升降台始于“下位置”，小车没有货物。当按下面板上的控制按钮，堆垛机开始向入库口伸叉，到位后取货物，下车开始运动，到达需要位置时停车，同时升降台上升，上升到对应层时停止，确定货架目标位置。而后伸叉电机控制货台取出、送入货物，货物到达位置后，伸叉电机控制货台回缩，回到初始位置为下一次做准备。

手动过程：手动前后上下运动主要是通过控制面板上按钮来控制小车和升降台的运动的。手动方式主要用于特殊情况，如调试和故障处理，一般不进行仓库作业。

堆垛机作业的完成，关键在于如何使堆垛机准确运行和停准到目标货位。

（四）自动堆垛机精确定位技术

自动认址就是堆垛机自动辨认相对地址，从而寻找到目标货位的功能。自动仓库的认址检测系统有两项任务：一是实现自动寻址，使堆垛机能自动找到指定到达的位置；二是准确停位，在堆垛机找到指定位置后，在规定的精度内停车。为此，货架上的每个货位必须具有堆垛机能识别的编码，我们将这些货位用货位号来表示（Xi，Yi，Zi），即（排，列，层）。

三、堆垛机控制系统的电气设计

（一） PLC的选型

可编程控制器选用（简称FX2N）是带有48路I/O、4路AD、2路DA、通信接口、扩展接口的一体化小型可编程控制器，可灵活运用在各种工业自动控制场合。

（二） PLC的I/O点的分配

电气控制柜电源采用单向三线，工业级抗干扰指标，带有声光报警系统，在自动堆垛机控制系统中共使用19点输入，14点输出，具体的I/O分配如表21所示。

四、堆垛机控制系统的组态设计

采用Kingview（组态王）组态软件设计了监控画面，定义了自动，手动载货台升，手动，急停等9个按钮，模拟立体车库的运行状态，再进行如下操作：

按下手动按钮和手动前行按钮，堆垛机往前行，在对应的位置停；按下手动按钮和手动伸叉按钮，货叉和载货太往上升，在对应的位置停；按下手动按钮和手动缩叉按钮，货叉带着货物往回缩。

五、总结

本文从立体仓库的需求出发，设计了堆垛机的控制系统，根据可编程控制的特点，采用三菱F2N系列PLC进行设计，实验系统运行安全、稳定、可靠性高。

参考文献：

[1]陈光平.堆料机控制系统由继电器控制改为PLC控制[M].中国科技信息，2005.