CN102849387A

CN102849387A - 一种自动化立体仓库系统

Info

Publication number: CN102849387A
Application number: CN2011102135635A
Authority: CN
Inventors: 季历程
Original assignee: Nantong Tianhua Herui Technology Entrepreneurship Co Ltd
Current assignee: Nantong Tianhua Herui Technology Entrepreneurship Co Ltd
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2013-01-02

Abstract

一种自动化立体仓库系统，其具体由立体货架（11）、堆垛机械手（12）、控制柜（13）、进出货台（14）构成，其中：控制柜（13）分别连接着堆垛机械手（12）和进出货台（14），立体货架（11）通过堆垛机械手（12）来进行取出和放入物品操作；其特征在于：控制柜（13）中的控制系统核心具体为CPM2A型PLC；其每一组输入/出开关量各有对应的功能要求。本发明所述的自动化立体仓库使用的控制系统结构简单，可靠性高；性能优良。具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。

Description

一种自动化立体仓库系统

技术领域

本发明涉及自动化立体仓库系统设计技术领域，特别提供了一种自动化立体仓库系统。

背景技术

现有技术中，自动化立体仓库通常是由直流电机和液压系统支持的，利用直流电机的加速、匀速、减速的运动过程来实现堆垛机的运动。

自动化立体仓库通常由库房、货架（放置在库房中）、堆垛机，自动控制与信息传输装置，计算机和输送机等外围设备组成。库房内设置有若干行货架，每行货架分隔成标准的存贮单元(托盘)，每两行货架间留有巷道，巷道上有堆垛机。巷道端(原位)设有出入货物的货架(即放托盘的架)。巷道长度和货架高度根据存贮量需要及厂房尺寸而定。堆垛机在巷道上固定的天地轨间运行，两端都有限位开关。

但是现有技术中的立体仓库对应的控制系统往往结构复杂，操作和控制不便，技术效果亟待改善。

人们渴望得到一种技术效果优良的自动化立体仓库系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种技术效果优良的自动化立体仓库系统。

本发明一种自动化立体仓库系统，其具体由立体货架11、堆垛机12、控制柜13、进出货台14构成，其中：控制柜13分别连接着堆垛机12和进出货台14，立体货架11通过堆垛机12来进行取出和放入物品操作；其特征在于：

控制柜13中的控制系统核心具体为CPM2A型PLC；其每一组输入开关量以及对应的功能要求依次分别是：00000：自动选择开关，00001：取货选择开关，00002：原点限位开关，00003：自动开始按钮，00004：停止按钮，00005：右限位开关，00006：光电传感器X，00007：上限位开关，00008：向前限位开关，00009：光电传感器Y，00010：后限位开关，00100：下限位开关，00101：复位按钮，00103：左限位开关，00103：质量传感器，00104：放货选择开关，00105：手动选择开关，00106：X正方向，00107：Y正方向，00108：伸，00109：缩，00110：Y负方向，00200：X负方向；

CPM2A型PLC每一组输出开关量、对应功能要求依次分别是：10000：直流电机1正X,10001：直流电机2正Y,10002：伸,10003：抓货,10004：缩,10005：直流电机2负Y。

所述自动化立体仓库系统使用压力继电器控制电磁换向阀来实现顺序动作控制；具体要求是：

按启动按钮，电磁铁1Y得电，缸1活塞进到右端点后，回路压力升高，压力继电器1K动作，使电磁铁3Y得电，缸2活塞前进；按返回按钮，1Y，3Y失电，4Y得电，缸2活塞先退回到原位后，回路压力升高，压力继电器2K动作，使2Y得电，缸1活塞后退。

所述压力控制的顺序动作回路中，顺序阀或压力继电器的调定压力为前一动作执行元件的最高工作压力的110%~115%，否则在管路中的压力冲击或波动下会造成误动作，引起事故。这种回路只适用于系统中执行元件不多，负载变化不大的场合；如图2所示。

表1 液压的动作对照表

汽缸伸出	汽缸缩回	1YA	2YA	气缸上升	气缸下降
						—	＋	＋	－	－	＋
＋	—	－	＋	＋	—
						抓货	取货	3Y	4Y	气缸上升	气缸下降
—	＋	＋	－	－	＋
						＋	—	－	＋	＋	—

所述自动化立体仓库系统中使用两个直流电机作为驱动：其中的一个直流电机控制堆垛机在横轴上的运动，即左右方向上的运动；另一个直流电机用来控制堆垛机在纵向方向上的运动即上下运动；

同时，所述自动化立体仓库系统利用直流电机的调速控制堆垛机的运行速度，来实现想要的预期的效果；在PLC设计中加入了定时器：是为了在速度变化时候有一个时间的周期，每1S增加一次。如图4、5所示。

本发明中其他需要说明的问题：

本发明中，自动化立体仓库是由直流电机和液压系统支持，其利用直流电机的加速、匀速、减速的运动过程来实现堆垛机的运动。此立体仓库采用两个直流电机，控制堆垛机的横向和纵向的运动过程，通过对直流电机的正转和反转的运动来实现堆垛机的在横向的左右运动和纵向的上下运动。当堆垛机工作完成时候，液压系统开始工作，两个液压缸进行货叉的伸和缩，和机械手的抓和松。

堆垛机自动存取时，必须确定要存或取的货物在货架上的位置，即定位。货物放在货架上的托盘里，一旦托盘所在层、列、行确定，则堆垛机在控制器控制下可自动对托盘进行操作。设行为Y坐标，列为X坐标，货格的进出为Z坐标，其立体库定位示意图见图6。

为正确确定X和Y值，堆垛机在运动过程中，采用光电检测方式，对X和Y值不断检测，一旦检测到X、Y值和PLC机内部设定值相同，说明 X和Y值确定了。Z值只有两种状态，不是伸就是缩，所以用一般开关就能设定Z值。但是有限位开关，X和Y的PLC内部值由拨码盘接口模块(E-01D)通过拨码开关设定。因为我的设计只有7行7列，所以只需要两个拨码开关，一个是行输入，一个是列输入。

当机器通电之后，拨码器清零，如果堆垛机没有回到原点那么要手动回到原点，当堆垛机回到仓库的原点之后这时候我们通过拨码器将我们所要到达取货的位置数输入进去。堆垛机就会按照我所编好的程序进行走位，在每一个货格上都有一个档片，它是用来与堆垛机中的传感器进行位子是否到位的判断。在行和列中我都加上了行程开关，避免它超出规定的最大行程以免发生故障。在取货和送货中也有一个传感器是用来检测是否抓取货物。当堆垛机开始走位时，首先开始加速，然后匀速，当到达预定位子的前一行或前一列的时候，堆垛机开始做减速运动，到达预定位子的时候速度为零停下，这时候开始进行货物的取或放。如图7。

本发明所述的自动化立体仓库使用的控制系统结构简单，可靠性高；性能优良。具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为立体仓库构成原理框图；

图2为液压回路原理图；

图3CPM2A型PLC的 I/O端子图；

图4为电机的速度曲线图；

图5为电机与PLC接线图；

图6为堆垛机的定位图；

图7管理与控制结构图(1#~9#为下位机PLC)；

图8为控制面板结构图。

具体实施方式

实施例1

一种自动化立体仓库系统，其具体由立体货架11、堆垛机12、控制柜13、进出货台14构成，其中：控制柜13分别连接着堆垛机12和进出货台14，立体货架11通过堆垛机12来进行取出和放入物品操作；

所述自动化立体仓库系统使用压力继电器控制电磁换向阀来实现顺序动作控制；控制部分工作具体要求是：按启动按钮，电磁铁1Y得电，缸1活塞进到右端点后，回路压力升高，压力继电器1K动作，使电磁铁3Y得电，缸2活塞前进；按返回按钮，1Y，3Y失电，4Y得电，缸2活塞先退回到原位后，回路压力升高，压力继电器2K动作，使2Y得电，缸1活塞后退。

表1 液压的动作对照表

同时，所述自动化立体仓库系统利用直流电机的调速控制堆垛机的速度控制，来实现想要的预期的效果，在PLC设计中加入了定时器是为了在速度变化时候有一个时间的周期，每1S增加一次。如图4、5所示。

其他需要说明的问题：

自动化立体仓库主要技术要求：（1）仓库设定：7行7列；（2）速度控制根据△V来控制，有两个档位快速，慢速两个档位；（3）货格长度和高度：1000mm。

采用手动和自动两种工作方式。其中手动工作方式包括手动控制电机、手动控制堆垛机和手动抓取货物或放开货物；控制面板的设计能够使用户方便地进行参数设定、手动调整拨码器使堆垛机回到原点位子在进行工作

直流的速度控制，调整速度的方法有：机械有级调速，电气无级调速，电器和机械配合的有级调速。

立体仓库的控制系统采用了OMRON系列的PLC来作为仓库模型的控制装置。在进行控制系统的实现和调试时，当全部被控对象的控制系统、调试通过以后，在连接起来完成入库，出库的手动控制，制动控制以及远程控制。在整个立体仓库模型控制系统中除了上面介绍的三个主要部分的控制系统外，还需要完成一些需要。

立体仓库系统控制系统分为自动系统和手动系统和远程控制系统三种控制系统。在自动控制模式下，货物将在规定的时间内按照已经编好的自动控制程序进行操作，不需要人员参与。操作系统根据编好的手动程序，通过在控制面板上对各种操作按钮的操作来完成货物的运送。在实际设备运行中，手动操作主要考虑故障时的需要。比如在自动运行的时候出现了程序故障等，此时，为了不影响正常的运输操作，各设备的运行可以完全靠人员在上位机上通过上位机与PLC的通信直接控制实验平台上各电气设备的运行。立体仓库模型的立体货架为7行7列，货位优化配制遵循“常用易取，重物在下的原则，以提高效率和保证货架的稳定性。进货和出货是堆垛机和机械手的缓冲环节，用于货物的传递。如图1。

本实施例中，自动化立体仓库是由直流电机和液压系统支持，其利用直流电机的加速、匀速、减速的运动过程来实现堆垛机的运动。此立体仓库采用两个直流电机，控制堆垛机的横向和纵向的运动过程，通过对直流电机的正转和反转的运动来实现堆垛机的在横向的左右运动和纵向的上下运动。当堆垛机工作完成时候，液压系统开始工作，两个液压缸进行货叉的伸和缩，和机械手的抓和松。

如图8是本实施例对应的控制面板，通过控制面板可以很容易的对PLC立体仓库控制系统进行控制设计。有手动和自动两个档位，还有取货和送货两个档位，扳手扳到哪个档位就进行哪一项工作。

+X ，-X是堆垛机在X轨道上的动作行走，+Y，-Y是堆垛机在Y轨道上的动作行走。+Z，-Z是机械手的行走并且伴随着抓和放的两个动作。

控制面板的设计相对较简单，当操作人员需要进行工作时，就要对控制面板进行操作，通过在控制面板上的操作，可以使堆垛机到达我们预期想要到达的货格，这样我们就可以取货。

Claims

1.一种自动化立体仓库系统，其具体由立体货架（11）、堆垛机（12）、控制柜（13）、进出货台（14）构成，其中：控制柜（13）分别连接着堆垛机（12）和进出货台（14），立体货架（11）通过堆垛机（12）来进行取出和放入物品操作；其特征在于：

控制柜（13）中的控制系统核心具体为CPM2A型PLC；其每一组输入开关量以及对应的功能要求依次分别是：00000：自动选择开关，00001：取货选择开关，00002：原点限位开关，00003：自动开始按钮，00004：停止按钮，00005：右限位开关，00006：光电传感器X，00007：上限位开关，00008：向前限位开关，00009：光电传感器Y，00010：后限位开关，00100：下限位开关，00101：复位按钮，00103：左限位开关，00103：质量传感器，00104：放货选择开关，00105：手动选择开关，00106：X正方向，00107：Y正方向，00108：伸，00109：缩，00110：Y负方向，00200：X负方向；

CPM2A型PLC每一组输出开关量、对应功能要求依次分别是：10000：直流电机1正X,10001：直流电机2正Y,10002：伸,10003：抓货,10004：缩,10005：直流电机2负Y；

所述自动化立体仓库系统使用压力继电器控制电磁换向阀来实现顺序动作控制；

所述压力继电器控制电磁换向阀来实现顺序动作控制的回路中，使用顺序阀或压力继电器时的调定压力为前一动作执行元件的最高工作压力的110%~115%。

2.按照权利要求1所述自动化立体仓库系统，其特征在于：所述自动化立体仓库系统中使用两个直流电机作为驱动：其中的一个直流电机控制堆垛机在横轴上的运动，即左右方向上的运动；另一个直流电机用来控制堆垛机在纵向方向上的运动即上下运动。