自動(dòng)化立體倉庫控制系統設計
摘要：自動(dòng)化立體倉庫可以自動(dòng)地完成物料的倉儲和取出，主要由堆垛機、FX2N-20GM、PLC、觸摸屏、伺服驅動(dòng)等幾部分組成，該控制系統的核心部分為FX2N-20GM、PLC及伺服驅動(dòng)部分的連接、參數設置及編程。
關(guān)鍵詞：立體倉庫PLCFX2N-20GM伺服驅動(dòng)系統
引言
自動(dòng)化立體倉庫是指在人工不直接進(jìn)行處理的狀態(tài)下，能自動(dòng)地完成物料倉儲和取出的系統。本文所研究的系統是以高層立體貨架為主體，以成套自動(dòng)搬運設備為基礎，采用自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、機電一體化技術(shù)相結合的、大容量的高效率的存儲控制系統。自動(dòng)化立體倉庫的出現，實(shí)現了倉庫功能從單純保管型向綜合流通型的轉變。
1自動(dòng)化立體倉庫控制系統組成及控制要求
1.1組成
自動(dòng)化立體倉庫的控制系統主要由堆垛機(送取貨設備)、控制器、傳感器、伺服驅動(dòng)、觸摸屏等幾部分組成。
1.2控制要求
第一步，根據工作需要點(diǎn)擊相應的倉位編碼，控制系統將能自動(dòng)判定所選編碼倉位目前的庫存狀態(tài)，并通過(guò)觸摸屏顯示出該倉位無(wú)貨和該倉位有貨的兩種狀態(tài);第二步，根據用戶(hù)需要選擇要執行的動(dòng)作類(lèi)型是(存貨或取貨)并判斷此命令的合法性，也就是對有貨的倉位，“取貨”命令有效;對無(wú)貨的倉位，“送貨”命令有效。對于合法的命令，送取貨設備將自動(dòng)運動(dòng)到指定編碼倉位的位置，執行該命令操作，并且觸摸屏上顯示出相應的狀態(tài);而對于不合法的命令，系統將不予執行，并給出相應指示。第三步，命令完成后，送取貨設備自動(dòng)返回到入位，各元件復位。
FX2N-20GM的雙軸定位控制設計：
本系統中送取貨設備由垂直、水平部分及伸叉三部分組成，垂直、水平部分運動(dòng)分別由Y軸、X軸伺服電機驅動(dòng)絲杠完成，伸叉機構由上層的鏟叉和底層的絲杠傳動(dòng)機構組成，鏟叉可前后伸縮，其運動(dòng)由Z軸的汽缸控制。
為保證送取貨設備取貨、存貨準確安全，對送取貨設備位置控制的可靠性有很高的要求，主要包括：
速度要求：為提高系統的作業(yè)效率，必須提高各機構的相對運動(dòng)速度，降低起動(dòng)和制動(dòng)的時(shí)間。
定位要求：在實(shí)際工作中，要求送取貨設備能根據用戶(hù)的命令要求準確尋找并定位到目標倉位進(jìn)行存取貨操作;同時(shí)要求各機構在避免各種碰撞的基礎上，能夠實(shí)現較高的定位精度。
位置、速度控制與方向判斷：位置控制能使堆垛機在接近指定位置減速，到達指定位置準確停車(chē)。在此系統中，當送取貨設備平臺運行到目標庫位后，鏟叉需伸入庫內取、放貨物，然后向后縮回，因此，整個(gè)運行過(guò)程需要對送取貨設備進(jìn)行三維位置控制。
2自動(dòng)化立體倉庫控制系統的設計方案
本文設計方案主要包括以下兩部分內容：
2.1 可先用FX2N-20GM輸出兩路脈沖控制X、Y軸伺服電機，完成送取貨設備的二維定位任務(wù)，然后再用分時(shí)切換的方法，控制汽缸驅動(dòng)鏟叉入、出庫的后續動(dòng)作。送取貨設備的二維位置定位采用了絕對值位置控制的編碼器認址方式，該方式是以水平、垂直方向伺服電機每轉輸出的脈沖數為基礎，對立體倉庫的每個(gè)貨格都予以二維地址編碼。當送取貨設備運行時(shí)，PLC根據目的地址和原點(diǎn)基準地址之間的脈沖差值來(lái)控制電動(dòng)機的位移。因此，在初始化程序中要預先寫(xiě)入伺服電機起動(dòng)、制動(dòng)、正常運行的期望時(shí)間、脈沖數以及每貨格的目標脈沖數，然后利用FX2N-20GM的速度及位置控制指令來(lái)觸發(fā)伺服電機運行。
2.2 基于觸摸屏的自動(dòng)化立體倉庫監控系統的設計
自動(dòng)化立體倉庫是一個(gè)封閉的、復雜的自動(dòng)控制及人機交流系統。對于用戶(hù)來(lái)講，在實(shí)際應用中所能觀(guān)察和操作的只有觸摸屏的控制面板，而對于其內部的具體運行情況卻無(wú)從知曉。直接面向用戶(hù)操作的觸摸屏，上面應有倉位編碼選擇鍵、送取貨鍵、返回鍵等，還要有倉位位置顯示燈，帶閃爍功能的狀態(tài)指示燈等。
3自動(dòng)化立體倉庫控制系統的實(shí)現
3.1MR-E-20A伺服驅動(dòng)器的使用
本系統選用三菱通用AC伺服MR-E系列的伺服驅動(dòng)器。MR-E系列驅動(dòng)器的配套伺服電機的最新編碼器采用131072脈沖/轉分辨率的增量位置編碼器。
3.1.1 MR-E-20A伺服驅動(dòng)器控制模式
MR-E-20A運行控制分為位置控制模式和內部速度控制模式。
位置控制模式：
由外部輸入脈沖信號及正反轉信號。
內部速度控制模式：
由外部輸入正反轉信號，轉速為伺服驅動(dòng)器內部設定。
控制模式選擇：由LOP控制端設定。
3.1.2 參數設置
MR-E-20A伺服驅動(dòng)器的功能及運行方式通過(guò)參數設置，具體參數的設置及說(shuō)明可參見(jiàn)MR-E-20A伺服驅動(dòng)器使用說(shuō)明書(shū)。
3.2 FX2N-20GM的使用
FX2N-20GM是輸出脈沖序列的專(zhuān)用定位單元，模塊的輸出脈沖數、脈沖頻率可調，通過(guò)步進(jìn)驅動(dòng)器或伺服驅動(dòng)器控制步進(jìn)電動(dòng)機或伺服電動(dòng)機。FX2N-20GM配有一種專(zhuān)用定位語(yǔ)言(cod指令)和順序控制語(yǔ)言(基本指令和應用指令)進(jìn)行位置控制程序編制，能夠同時(shí)控制兩個(gè)坐標軸，并可實(shí)現線(xiàn)性/圓弧插補功能，大大加強位置控制功能。
3.2.1 FX2N-20GM的參數
在FX2N-20GM中，獨立2軸操作的定位參數和I/O控制參數必須對每個(gè)X和Y軸進(jìn)行。設定同步2軸操作的參數，則僅對X軸進(jìn)行設定，此時(shí)不需要Y軸的設定。
3.2.2 FX2N-20GM定位單元和MR-E-20A伺服驅動(dòng)器的接線(xiàn)參見(jiàn)說(shuō)明書(shū)。
3.3控制系統程序
3.3.1 FX2N-20GM的編程
FX2N-20GM有兩種形式的控制程序，一是采用專(zhuān)用指令代碼(cod)編制定位程序，或可稱(chēng)為主任務(wù)定位程序;二是用邏輯運算和邏輯功能指令編制的順序控制程序，或稱(chēng)為子任務(wù)程序。
SW0D5-FXVPS-E是FX2N-20GM的專(zhuān)用編程軟件，是基于流程圖的編程，小巧、使用簡(jiǎn)單。
3.3.2 FX2N的PLC程序
PLC的輸入、輸出如下：
X000:啟動(dòng)按鈕
X001:停止按鈕
X002:輔助單元N0.1操作完成輸入
X003:輔助單元N0.2操作完成輸入
Y010:m代碼10輔助單元N0.1輸出
Y011:m代碼11輔助單元N0.2輸出
4結束語(yǔ)
自動(dòng)化倉庫控制系統主要由堆垛機、FX2N-20GM、PLC、觸摸屏、伺服驅動(dòng)等幾部分組成，與保管型倉庫相比，可以提高生產(chǎn)率，在生產(chǎn)實(shí)際中應用很廣泛，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
參考文獻：
[1]吉順平.西門(mén)子PLC與工業(yè)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008：88-90.
[2]岳慶來(lái).變頻器、可編程序控制器應用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007：124-130.
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