卷材高架倉儲中堆垛機的橫移定位

羅興鋮

（中鋁瑞閩鋁板帶有限公司，福建 福州350015）

0 引言

卷材高架倉儲作為卷材物流的中轉站，其位置設在卷材來往頻繁的冷軋車間和精整車間之間。中鋁瑞閩高精鋁板帶項目的卷材高架倉儲采用3排架結構、2個巷道和3個堆垛機的方式實現卷材的存儲和轉運。堆垛機是卷材高架倉儲系統的主要設備，卷材的出倉和入倉均通過堆垛機完成。堆垛機主要由橫移裝置、上橫梁、2個立柱、升降平臺和上下各2個行進軌道構成。堆垛機的結構如圖1所示。

圖1 堆垛機的結構

1 堆垛機橫移裝置的結構

1.1 堆垛機橫移裝置機械部分的組成

橫移裝置作為堆垛機底部的支撐，承受著卷材和整個堆垛機的重量。在橫移裝置的前端和后端各有一個行走輪，行走輪落在巷道內的下行進導軌上；每個行走輪的兩側各有一個側向導向輪，與軌道的側面直接接觸，保證堆垛機在高速運行時穩定可靠、不偏離軌道。橫移裝置的結構如圖2所示。

圖2 橫移裝置的前端結構

1.2 堆垛機橫移裝置驅動部分的組成

堆垛機在軌道上的運行由橫移裝置完成，橫移裝置的前后2個驅動輪分別由1個78 k W三相異步電動機進行驅動。

為提高整個堆垛機的運行效率和精度，除橫移裝置外，堆垛機的提升機構和貨叉的伸縮裝置均采用西門子變頻器進行傳動控制；從節約成本的角度考慮，采用6SE70多傳動系統，1個整流柜帶4個逆變裝置。橫移裝置的逆變器采用西門子6SE7033－2TG60，功率160 k W，該傳動同時驅動前后2個電機。

2 橫移裝置的定位

2.1 橫移裝置定位的精度和速度

卷材高架倉儲中的卷材存放位和貨叉之間距離較小，要保證卷材在卷材存放位上起落平穩，要求堆垛機的橫移定位精度在±5 mm之內。

卷材的轉運速度主要取決于堆垛機的橫移速度，因此橫移最大速度設計為3 m/s。因為堆垛機是在卷材高架庫內的軌道上運行的，速度過高不利于突然減速時堆垛機的準確定位，尤其是在距離軌道兩端較近的位置上速度不宜過高。為了不降低堆垛機的運行效率，采用中速運行，速度為0.67 m/s。當堆垛機接近卷材目標位置時，橫移裝置以最低速度運行，開始進行橫移定位。

2.2 堆垛機在巷道中的位置測量

堆垛機橫向定位的距離測量采用勞易測AMS200激光測距儀，該激光測距儀同時集成Profibus和SSI接口協議，測量精度在1 mm內。激光測距儀固定在巷道入口的墻壁上，其反光板固定在堆垛機上。采用激光測距儀檢測的方式能夠保證測量精度，這種直接對移動物體進行測量的數據可靠性極大，不需要經過中間環節的處理。

激光測距儀通過Profibus－DP總線與主控制室中的西門子PLC相連，時刻測量堆垛機在巷道中的位置。

2.3 卷材存儲的操作方式

堆垛機的操作方式有手動、半自動和全自動3種。手動操作需要操作人員在堆垛機上操作，主要用于運行檢修和故障處理；半自動操作只需要操作人員在控制室內輸入相應的參數即可；全自動操作則是通過二級服務器直接將數據傳送到PLC，不需要操作人員。

2.4 橫移位置定位的實現

在正常生產工作時，堆垛機的運行采用半自動或全自動模式。卷材的入庫或出庫為一個完整的流程，PLC控制系統將入庫或出庫分成2個部分：卷材從存放位到堆垛機稱為半取、卷材從堆垛機到存放位稱為半存。因此，卷材的存取過程就是根據指令執行半存和半取的過程。在半存和半取的過程中，堆垛機不斷地在軌道上執行橫移定位。

單個巷道全長為180 m，在橫移方向上共有57個卷材存放位，單個水平存放位的垂直方向上有5層的立式機構。在半自動運行模式下，操作人員在主控室內的人機界面輸入堆垛機運行的目標位置，即具體的排架、水平的橫移位置和垂直的提升位置。根據操作人員輸入的具體參數和堆垛機在巷道內的實際位置，PLC內部的一個子程序計算得出在橫移行程中堆垛機橫移裝置的啟動速度、減速距離和定位距離，而這組數據通過Profibus－DP總線傳送到傳動中，進而控制電機的運行，實現橫移裝置的定位。具體定位流程如圖3所示。

圖3 定位流程圖

堆垛機在卷材高架倉儲的橫移定位中，依靠激光測距儀能夠實現精確的距離測量。考慮到堆垛機橫移定位的準確性對整個卷材高架倉儲的安全運行至關重要，因此需要增加一個橫移定位的判定條件。該系統在堆垛機橫移裝置上安裝了2個反射型光柵，并將長度為100 mm的反光條貼在與卷材存放位相對應的鋼結構上。在橫移位置上，57個卷材存放位都有各自相應的光柵反光條。堆垛機以中速運行到卷材存放位且系統檢測到一個光柵信號時，堆垛機降速到0.033 m/s開始定位，只有2個光柵都被系統檢測到并實現最終定位，控制系統才會輸出定位完成信號。光柵的定位如圖4所示：2個光柵的檢測點均在反光條的邊部，這種定位方式在增加橫移定位判定條件的同時并未影響到激光測距儀的定位精度。

圖4 光柵的定位

只有激光測距儀的定位和光柵的定位相互結合，才能保證堆垛機在橫移定位上的準確和安全。

3 結語

本文主要介紹了卷材高架倉儲中堆垛機橫移裝置的結構和定位精度，并闡述了在電氣控制中實現橫移定位的方案。激光測距儀作為常用的測量元件，通過總線與PLC實時傳遞數據，實現了橫移裝置的精確定位，光柵定位輔助使橫移裝置的定位更加安全。

［1］王曉輝.自動化立體倉庫堆垛機控制系統的設計［J］.制造業自動化，2002（9）

［2］吳潤光.卷材立體自動存儲系統高架倉庫中堆垛機三維定位技術［J］.輕合金加工技術，2012（3）

［3］勞易測AMS200激光測距儀使用說明書［Z］