有軌巷道堆垛機的自動化控制

曹　江

摘要：PLC是整機控制的核心技術，采用集中控制方式，通過程序運算和處理，從而控制變頻器實現對堆垛機的控制。

關鍵詞：PLC、變頻器、自動控制

有軌巷道堆垛機是自動化立體倉庫中的關鍵設備，承擔著倉庫中賃物的出庫、入庫、回流等工作。巷道堆垛機具備先進、實用、可靠、高效、安全的特點，在自動化立體倉庫應用廣泛。本文對巷道堆垛機的控制系統進行分析。

有軌巷道堆垛機電控系統

巷道堆垛機的電控系統采用行業領先的控制技術。堆垛機水平運行、垂直升降、貨叉伸縮機構采用電梯專用變頻器控制，整機系統由PLC(可編程控制器)集中控制，并且保持對系統各個部分(變頻器、激光測距儀、條碼測距儀、限位開關、光電開關等)信號的監控。堆垛機觸摸屏是當前堆垛機操作和監控先進性的一個標志。可對堆垛機的運行狀況、機構狀態進行實時顯示與監控，及時顯示故障信息。同時，可在觸摸屏直接發出操作信號，實現堆垛機的控制；操作分為手動、半自動、單機自動、聯機四種控制方式。

變頻調速系統

變頻器調速屬于高效調速系統。具有運行效率高、調速靈活、方便、系統反應速度快等特點。堆垛機的起升、運行、貨叉機構均采用電梯專用變頻器，采用適用干起重機控制的艾默生TD3100系列電梯專業變頻器。

起升機構由一臺變頻電動機拖動。起升屬于位能性負載，為了獲得快速的動態響應，實現對轉矩的快速調節，從而獲得理想的動態性能，變頻器通常采用矢量控制方式。變頻電動機與變頻器良好的起、制動功能相結合，特別適用于變頻調速、短時或斷續周期運行、頻繁啟動和制動的場合。

運行機構、貨叉機構也分別由一臺變頻電動機拖動。由于兩種機構動作時不在同一時間區域，因此兩臺電機共用一臺變頻器控制，通過變頻器上的V／F功能端子切換兩種工作狀態。兩臺變頻器均配備制動電阻，當電機處于制動狀態時，能量回饋通過制動單元(內置在變頻器中)及制動電阻釋放這部分能量。為了安全，所有機構同時設置機械制動器。

變頻器投入運行前需對其進行調試，即參數設定。設定基本參數后，變頻器需要對電動機進行自適應學習，自動獲取電機的具體參數模型，然后設定其他參數。控制模式有面板控制、端子控制、距離控制，包括電機加減速時間、多段速度，以及各種電機保護功能的設定。運行過程中可根據情況調整參數，直到性能達到最佳狀態。最后將變頻器的參數上傳到調試面板，以便將來維護時查看。

PLC控制系統

PLC(可編程控制器)是整機控制的核心技術，可稱為堆垛機的中央控制系統。PLC采用集中控制方式，堆垛機各個機構的控制信號、行程限位開關、光電開關，以及測距儀數據等，輸入到PLC中。PLC通過程序運算和處理，從而控制變頻器實現對堆垛機的控制。

1系統配置

堆垛機自動控制系統根據工藝要求，配備PLC電源模塊、輸入輸出模塊、通訊模塊和外設開關電源模塊。

2控制系統的自動定位功能

堆垛機水平運行、垂直升降的定位，根據激光測距儀或條碼測距儀反饋的數據，PLC通過程序運算和處理，確定輸出模塊的信號輸出，控制變頻器，從而使堆垛機以合適的速度運行到目標位置，當距離目標位置達到一定距離時，PLC切斷變頻器的速度信號，電機抱閘關閉，然后再切斷變頻器使能信號，堆垛機零速停車。

當堆垛機運行機構和升降機構到達目標位置后，PLC自動計算確定堆垛機已經運行到位，然后進入貨叉調度模塊，通過輸出模塊的信號輸出控制變頻器，使貨叉以加速再減速的過程運行到限位開關，然后停車。整個過程的實現是通過建立一個二維坐標系，包含水平運行(x)、垂直升降(Y)，從而確定立體倉庫某個貨位的位置，在PLC程序中建立貨位坐標數據，來實現對貨物的出庫、入庫、倒庫的操作。

3自動操作與觸摸屏

立體倉庫設有固定的控制室和操作室，操作者通過操作臺的終端機和觸摸屏可以實現對堆垛機的自動控制和手動控制。

觸摸屏通過MPI或DP口與PLC進行數據通訊。系統中任何一個對象的狀態都可以通過設置在堆垛機上的觸摸屏顯示出來，包括各機構的安全區域行程開關的狀態顯示，以及各光電開關的狀態，激光測距值和條碼測距值等。觸摸屏上還設置了按鈕命令，對PLC發出操作指令，如低速前進、高速上升；還可以設定目標貨位信息，如目標地址(12列3層)、作業方式等命令。如圖1所示。

4自動控制作業流程

堆垛機的自動控制流程如圖2所示。堆垛機初始狀態為待機，如果條件不符，需查明原因，校正堆垛機的狀態，使其恢復初始狀態后方可執行作業。堆垛機接受指令成功后，會根據指令要求運行到相應的貨位，完成一次作業。

隨著自動化立體倉庫的應用日益廣泛，有軌巷道堆垛機自動化控制系統的設計也更受關注。