CN106743045A - 一种多层数控式存取提升机构控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多层数控式存取提升机构控制系统，包括自动控制和手动控制两种控制方法：当自动控制时，⑴系统须首先进行回原，将累计倍隙误差归零；⑵PLC首先判断伺服状态是否为就绪，若是则给伺服发送一个目标位置，伺服收到并根据设定好的速度、加减速度和当前位置，伺服自动运行到目标位置，到位和通知上位机；⑶遇到极限或其他报警错误时将中断执行，通过总线通知上位机；PLC通过Canopen通讯连续读取伺服实际位置和监测保护光电信号，伺服在运行中不断监测极限开关等信号。本系统采用高精度伺服定位控制，自动校正偏差。本系统采用同步带提升，保证机械精度；提升机构采用无间隙导轨，提高提升机构的稳定性和精确度。

Description

一种多层数控式存取提升机构控制系统

技术领域

本发明属于属于仓储自动化设备领域，用于电力计量资产库房仓储自动化设备，尤其是一种多层数控式存取提升机构控制系统。

背景技术

随着自动化技术的迅猛发展，全自动物流仓储多采用高层货架和电气物流取放货设备结合使用，对库房场地具有一定要求，对于库房高度低，库房面积小，采用高层货架方式的全自动物流仓储不适应。针对如上情况，需要采用多列全自动密集柜进行存储，机械手作为存取设备，两者配套使用。解决库房高度和面积不足问题，实现密集仓储。全自动密集柜按单箱多层存储，根据密集柜存储形式，机械手采用多层数控式存取提升机构，采用伺服，对储位精确定位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节约能源、自动执行、稳定可靠、适于推广的多层数控式存取提升机构控制系统。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种多层数控式存取提升机构控制系统，其特征在于：包括自动控制和手动控制两种控制方法：

当自动控制时，

⑴系统须首先进行回原，将累计倍隙误差归零；

自动回原操作：设备首次上电后，自动模式下的PLC会控制伺服执行自动回原操作，回原完成后，将当前位置设备为电气原点；

⑵PLC首先判断伺服状态是否为就绪，若是则给伺服发送一个目标位置，伺服收到并根据设定好的速度、加减速度和当前位置，伺服自动运行到目标位置，到位和通知上位机；

⑶遇到极限或其他报警错误时将中断执行，根据上一步骤改变自身状态并将错误代码通过总线通知上位机；PLC通过Canopen通讯连续读取伺服实际位置和监测保护光电信号，伺服在运行中不断监测极限开关等信号。

而且，当执行手动控制时，PLC通过操作手柄收到向上或向下信号，然后判断伺服是否处于就绪状态，若是则同时伺服执行速度指令，当PLC检测到操作手柄信号消失时，控制伺服使用停止指令停止电机运行。

而且，步骤⑵PLC首先判断伺服状态时，PLC通过Canopen总线不断读取各个伺服状态，伺服包括以下八种状态：

未使能状态——此时伺服不能控制电机执行任何操作；

就绪状态——表明伺服可以随时执行任何操作；

回原状态——表明伺服正在执行自动回原操作；

错误状态——表明伺服发生错误，若要执行新指令必须首先复位伺服；

停止状态——当伺服正在执行时被停止指令打断但还是停止完成时的状态；

离散运动状态——当伺服执行绝对位移，相对位移，附加位移指令时的状态；

连续运动状态——当伺服指令速度指令，如手动操作，追加位移指令时的状态；

同步运动状态——多轴同步运动时的状态，该设备暂时不用。

而且，本控制系统所应用的多层数控式存取伸缩机构，包括机构外框架、驱动轴、升降电机、同步带、轿厢以及货叉，机构外框架为一立方形框架，在该机构外框架上端中部水平横向安装有一驱动轴，驱动轴的一端伸出机构外框架外并同轴安装有一升降电机，在机构外框架横向两侧壁的中部分别安装有一由驱动轴同步驱动转动的同步带，在该两侧的同步带驱动安装在机构外框架内侧的轿厢上、下移动；

轿厢横向两侧内壁上均对称安装有上、下间隔的四组导轨，每组导轨上均安装一组可相对夹持的货叉，每组导轨均通过联轴器安装有一步进电机，步进电机驱动对应的货叉沿导轨水平前、后移动，向前伸出轿厢，向后收入轿厢；导轨采用无间隙铝合金导轨。

本发明的优点和积极效果是：

1、本系统采用高精度伺服定位控制，自动校正偏差。

2、本系统运动点具备多重保护，运行安全可靠。

3、本系统采用Canopen总线，且支持应用层协议DS402，符合IEC61800-7-201和IEC61800-7-301设备规范，集成简单方便，通讯稳定可靠。

4、本系统采用同步带提升，保证机械精度；提升机构采用无间隙导轨，提高提升机构的稳定性和精确度。

附图说明

图1为控制系统原理图；

图2提升电机主回路；

图3为多层数控式存取提升机构的结构示意图。

附图标记：1升降电机，2驱动轴，3机构外框架，4同步带，5步进电机，6轿厢，7定位霍尔开关，8货叉，9夹持块，10导轨。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种多层数控式存取提升机构控制系统，包括自动控制和手动控制两种控制方法：

当执行自动控制时，

⑴系统须首先进行回原，将累计倍隙误差归零；

自动回原操作：设备首次上电后，自动模式下的PLC会控制伺服执行自动回原操作，回原完成后，将当前位置设备为电气原点——即零脉冲点；

⑵PLC首先判断伺服状态是否为就绪，若是则给伺服发送一个目标位置，伺服收到并根据设定好的速度、加减速度和当前位置，自动运行到目标位置，到位和通知上位机；

①读取伺服状态时PLC通过Canopen总线不断读取各个伺服状态，伺服包括以下八种状态：

未使能状态——此时伺服不能控制电机执行任何操作；

就绪状态——表明伺服可以随时执行任何操作；

回原状态——表明伺服正在执行自动回原操作；

错误状态——表明伺服发生错误，若要执行新指令必须首先复位伺服；

停止状态——当伺服正在执行时被停止指令打断但还是停止完成时的状态；

离散运动状态——当伺服执行绝对位移，相对位移，附加位移指令时的状态；

连续运动状态——当伺服指令速度指令，如手动操作，追加位移指令时的状态；

同步运动状态——多轴同步运动时的状态，该设备暂时不用；

②伺服的传动采用同步带传动，

同步带传动是由一条内周表面设有等间距齿的环形皮带和具有相应齿的带轮所组成，运行时，带齿与带轮的齿槽相啮合传递运动和动力，其综合了皮带传动、链传动齿轮传动各自优点的新型带传动；

提升电机通过联轴器、减速器减速把动力传递给减速器轴端的同步带轮，同步带轮带动同步带运动，安装在存取伸缩装置上的滑块与同步带连接，同步带的运动带动存取伸缩机构上下运动，从而实现货物的上、下运动。

当提升电机反向时同步带轮与同步带则反方向运动，从而实现货物的上下运动；

当货物运行到提升上极限极限位置时，碰触定位霍尔开关，从而使电机停止运动；联轴器为限力矩联轴器，当力矩超过设定值时，联轴器内部的钢珠打滑，从而保护货叉受到破坏，提高系统安全性；

⑶遇到极限或其他报警错误时将中断执行，根据上一步骤改变自身状态并将错误代码通过总线通知上位机；PLC通过Canopen通讯连续读取伺服实际位置和监测保护光电信号，伺服在运行中不断监测极限开关等信号。

当执行手动控制时，

PLC通过操作手柄收到向上或向下信号，然后判断伺服是否处于就绪状态，若是则同时伺服执行速度指令，当PLC检测到操作手柄信号消失时，控制伺服使用停止指令停止电机运行。

本控制系统所应用的多层数控式存取伸缩机构，包括机构外框架3、驱动轴2、升降电机1、同步带4、轿厢6以及货叉8，机构外框架为一立方形框架，在该机构外框架上端中部水平横向安装有一驱动轴，驱动轴的一端伸出机构外框架外并同轴安装有一升降电机，在机构外框架横向两侧壁的中部分别安装有一由驱动轴同步驱动转动的同步带，在该两侧的同步带驱动安装在机构外框架内侧的轿厢上、下移动；

轿厢横向两侧内壁上均对称安装有上、下间隔的四组导轨10，每组导轨上均安装一组可相对夹持的货叉，每组导轨均通过联轴器安装有一步进电机，步进电机驱动对应的货叉沿导轨水平前、后移动，向前伸出轿厢，向后收入轿厢；导轨采用无间隙铝合金导轨。

货叉的前端内侧间隔均固装有两个夹持块9，用于储位或码垛位夹取周转箱。夹持块采用斜面设计，增大系统鲁棒性，即使有小量偏差亦不影响运行。夹持块表面糙化处理，增大与表箱接触摩擦力，存取稳定可靠。在每一层货叉对应的轿厢侧壁上均安装有定位霍尔开关7，准确检测货叉的位置。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (4)

1.一种多层数控式存取提升机构控制系统，其特征在于：包括自动控制和手动控制两种控制方法：当自动控制时，

⑴系统须首先进行回原，将累计倍隙误差归零；

自动回原操作：设备首次上电后，自动模式下的PLC会控制伺服执行自动回原操作，回原完成后，将当前位置设备为电气原点；

⑵PLC首先判断伺服状态是否为就绪，若是则给伺服发送一个目标位置，伺服收到并根据设定好的速度、加减速度和当前位置，伺服自动运行到目标位置，到位和通知上位机；

⑶遇到极限或其他报警错误时将中断执行，根据上一步骤改变自身状态并将错误代码通过总线通知上位机；PLC通过Canopen通讯连续读取伺服实际位置和监测保护光电信号，伺服在运行中不断监测极限开关等信号。

2.根据权利要求1所述多层数控式存取提升机构控制系统，其特征在于：当执行手动控制时，PLC通过操作手柄收到向上或向下信号，然后判断伺服是否处于就绪状态，若是则同时伺服执行速度指令，当PLC检测到操作手柄信号消失时，控制伺服使用停止指令停止电机运行。

3.根据权利要求1所述多层数控式存取提升机构控制系统，其特征在于：步骤⑵PLC首先判断伺服状态时，PLC通过Canopen总线不断读取各个伺服状态，伺服包括以下八种状态：

未使能状态——此时伺服不能控制电机执行任何操作；

就绪状态——表明伺服可以随时执行任何操作；

回原状态——表明伺服正在执行自动回原操作；

错误状态——表明伺服发生错误，若要执行新指令必须首先复位伺服；

停止状态——当伺服正在执行时被停止指令打断但还是停止完成时的状态；

离散运动状态——当伺服执行绝对位移，相对位移，附加位移指令时的状态；

连续运动状态——当伺服指令速度指令，如手动操作，追加位移指令时的状态；

同步运动状态——多轴同步运动时的状态，该设备暂时不用。

4.根据权利要求1所述多层数控式存取提升机构控制系统，其特征在于：本控制系统所应用的多层数控式存取伸缩机构，包括机构外框架、驱动轴、升降电机、同步带、轿厢以及货叉，机构外框架为一立方形框架，在该机构外框架上端中部水平横向安装有一驱动轴，驱动轴的一端伸出机构外框架外并同轴安装有一升降电机，在机构外框架横向两侧壁的中部分别安装有一由驱动轴同步驱动转动的同步带，在该两侧的同步带驱动安装在机构外框架内侧的轿厢上、下移动；

轿厢横向两侧内壁上均对称安装有上、下间隔的四组导轨，每组导轨上均安装一组可相对夹持的货叉，每组导轨均通过联轴器安装有一步进电机，步进电机驱动对应的货叉沿导轨水平前、后移动，向前伸出轿厢，向后收入轿厢；导轨采用无间隙铝合金导轨。