潘琛 楊亞斌 牛力龍

摘 要：本文分析了巷道式堆垛機(jī)自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間存在的主要問(wèn)題，在信息顯示、作業(yè)地址、定位方法以及作業(yè)指令的輸入方法等方面進(jìn)行了有效解決，提出了自己的設(shè)計(jì)方案與觀點(diǎn)，以期為此后巷道式堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)工作提供更多的借鑒依據(jù)。

關(guān)鍵詞：巷道式；堆垛機(jī)；自控系統(tǒng)；問(wèn)題；設(shè)計(jì)

1.巷道式堆垛機(jī)信息顯示、作業(yè)地址以及作業(yè)指令的輸入方法

巷道式堆垛機(jī)的信息顯示、作業(yè)地址、指令輸入方法存在多種，但信息的顯示一般通過(guò)發(fā)光二極管完成，比如診斷故障代碼等。輸入作業(yè)地址利用撥碼開(kāi)關(guān)完成，此種方法的原理較為簡(jiǎn)答，但一旦元件發(fā)生損壞問(wèn)題，則無(wú)法準(zhǔn)確顯示信息。撥碼開(kāi)關(guān)無(wú)法校地址信息，一般在使用2-3年后，便會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)氧化問(wèn)題，增大電阻，降低工作電壓，以致電流較小，造成撥碼開(kāi)關(guān)的數(shù)值與PLC輸入并不一致，堆垛機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行，增大了此后維修與保養(yǎng)的難度，因此較少使用。除此之外，在作業(yè)地址、作業(yè)指令數(shù)字輸入方面還可以采用鍵盤(pán)，利用符號(hào)顯示各種信息，此種方法可以立即顯示輸入的數(shù)值與指令，校對(duì)簡(jiǎn)單。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，PLC終端設(shè)備的種類也不斷增加，為堆垛機(jī)完成自動(dòng)化控制提供了良好的運(yùn)行條件。立體庫(kù)終端為C200H編輯器，可以顯示數(shù)字、字母及符號(hào)，可以在一個(gè)畫(huà)面上全部顯示作業(yè)地址、故障診斷代碼、列層叉的運(yùn)行狀態(tài)、停止運(yùn)行的位置等信息，且在輸入指令后可以馬上顯示，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話，確保了輸入作業(yè)地址與指令的準(zhǔn)確性與可靠性[1]。

2.位置檢測(cè)定位方法

2.1位置檢測(cè)方法

堆垛機(jī)以貨架為目標(biāo)進(jìn)行作業(yè)，需要檢測(cè)各個(gè)方向的實(shí)際貨位情況，在檢測(cè)時(shí)一般選擇使用以下幾種方法。一是絕對(duì)地址式，此種方法主要將固定的編碼地址安裝至升降與行走的各個(gè)位置，并在地址增加門(mén)牌，確保堆垛機(jī)自身目的地址與靠門(mén)牌地址相對(duì)前進(jìn)，此種地址的查找方法比較簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確性較高，但電路復(fù)雜，需要較高的加工制造與安裝調(diào)式成本。二是相對(duì)地址式，堆垛起重機(jī)每經(jīng)過(guò)一個(gè)位置便記錄一個(gè)數(shù)，直至移動(dòng)至與預(yù)定位置重合。此種方法電路簡(jiǎn)單，但運(yùn)行期間極易受到外界因素的干擾，以致引起計(jì)數(shù)錯(cuò)誤問(wèn)題。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，PLC終端發(fā)展速度也不斷增快，且可以靈活控制堆垛機(jī)，保障堆垛機(jī)在貨格時(shí)間超時(shí)時(shí)自動(dòng)報(bào)警，從而避免計(jì)數(shù)出錯(cuò)。在立體庫(kù)中采用此種設(shè)計(jì)方法后，長(zhǎng)期使用的出錯(cuò)幾率較低，且出錯(cuò)時(shí)可以立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，堆垛機(jī)停止運(yùn)行。三是絕對(duì)-相對(duì)地址綜合式，此種方法先計(jì)數(shù)，到位之后在讀門(mén)牌，且門(mén)牌號(hào)利用光電開(kāi)關(guān)組成奇偶數(shù)字校驗(yàn)。此種方法有效彌補(bǔ)了上述兩種方法的不足之處，具備較高的實(shí)用價(jià)值，較為適用于大型自動(dòng)化程度較高且不允許出錯(cuò)的堆垛機(jī)。

2.2位置定位方法

一是利用一對(duì)光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行定位，此種方法技術(shù)定位簡(jiǎn)單，精確度較高，但堆垛機(jī)運(yùn)行期間，光電開(kāi)關(guān)的擋光時(shí)間較短，且一般采用PLC運(yùn)行系統(tǒng)，并根據(jù)用戶程序的大小確定輸入點(diǎn)的掃描周期，時(shí)間一般為20-30ms之間。在堆垛機(jī)運(yùn)行期間，擋光板時(shí)間應(yīng)大于30ms，以便更好的檢測(cè)擋光板的信號(hào)。當(dāng)精確度要求較高時(shí)，堆垛機(jī)的最高運(yùn)行速度不得超過(guò)40m/min。二是利用兩對(duì)光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行定位，此種方法更為復(fù)雜，兩對(duì)光電開(kāi)關(guān)采用直線安置方法，開(kāi)關(guān)之間的距離應(yīng)為180mm。在運(yùn)行過(guò)程中，前面的光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)距離目的地址差2-3個(gè)貨位時(shí)，由快速減速至中速，并繼續(xù)前行。計(jì)數(shù)到位后，在由中速減速至慢速，之后以慢速繼續(xù)前行。此種方法下，最高允許運(yùn)行速度為400m/min，此種方法在運(yùn)行到位前，堆垛機(jī)保持中速接近目的地址，當(dāng)?shù)诙?duì)開(kāi)關(guān)被擋光后，減速至慢速，主要通過(guò)改變中速與加速度的帶大小實(shí)現(xiàn)[2]。

3.變頻器使用

變頻器具備三種調(diào)速方法，一是模擬電壓輸入，利用電位器將變頻器的標(biāo)準(zhǔn)電源與之連接為公共端，滑動(dòng)端變壓器模擬電壓輸入端，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓器滑動(dòng)端改變輸入端的電壓，以有效控制變頻器的輸出頻率，或調(diào)速時(shí)利用分壓組合的方法、組合開(kāi)關(guān)控制產(chǎn)生不同的電壓數(shù)值。二是電流輸入，此種方法下需要使用外部電源，變頻器不再提供電源，利用分流元器件及轉(zhuǎn)換組合開(kāi)關(guān)提供不同數(shù)值的電流，從而達(dá)到控制變頻器輸出頻率的目的。三是開(kāi)關(guān)量控制，變頻器具備2-3個(gè)電源與控制端，利用外部開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的通斷組合與預(yù)先設(shè)定的組合設(shè)定頻率，以有效控制變頻器的輸出頻率。

上述前兩種方法為模擬信號(hào)控制，第三種為控制開(kāi)關(guān)量信號(hào)。第一種方法可以使用至電動(dòng)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制過(guò)程中，要求具備精確度較高的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，但其模擬控制電源與電路極易受到溫度、磁場(chǎng)以及濕度等因素的干擾，當(dāng)不在采用閉環(huán)控制的轉(zhuǎn)速時(shí)，變頻器的輸出頻率并不穩(wěn)定，甚至影響堆垛機(jī)的正常運(yùn)行。在第三種方法中，變頻器本身具備電源，使用2只開(kāi)關(guān)便可以得到4種速度，3只開(kāi)關(guān)得到8種速度，可以更好的滿足堆垛機(jī)的運(yùn)行模式[3]。

當(dāng)前的變頻調(diào)速具備直流制動(dòng)功能，可以自由設(shè)定制動(dòng)起始頻率、制動(dòng)電壓的等級(jí)以及制動(dòng)時(shí)間，且立體庫(kù)的堆垛機(jī)行走制動(dòng)起始頻率為1.9Hz，制動(dòng)等級(jí)為5級(jí)。低速運(yùn)行到位，變頻器運(yùn)行信號(hào)被撤銷，運(yùn)行頻率降低，當(dāng)?shù)陀?.9Hz時(shí)，開(kāi)始直流制動(dòng)，頻率進(jìn)一步降低，直至電機(jī)停止運(yùn)行。刺死電機(jī)電磁制動(dòng)線圈斷電，完成剎車(chē)定位。此種方法可以平穩(wěn)定位堆垛機(jī)的剎車(chē)情況，降低了機(jī)械沖擊力度，有效延長(zhǎng)了堆垛機(jī)的實(shí)際使用壽命。除了采用直流制動(dòng)模式外，還具備能量再生制動(dòng)，以往變頻器受多種因素的限制，無(wú)法進(jìn)行能量再生制動(dòng)，運(yùn)行期間經(jīng)常出現(xiàn)直流電壓過(guò)壓報(bào)警問(wèn)題，甚至運(yùn)行期間還會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)反向充電變頻器的問(wèn)題。而隨著變頻技術(shù)的快速發(fā)展，可以將放電阻件安裝至變頻器內(nèi)，并直接設(shè)置適當(dāng)?shù)碾娮瑁蛊渚邆湓偕苿?dòng)功能。

結(jié)束語(yǔ)

巷道式堆垛機(jī)屬于自動(dòng)裝運(yùn)設(shè)備，其核心部分為自動(dòng)控制系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用至各個(gè)行業(yè)中。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，存在較多的技術(shù)難題，本文分析了其中存在的主要問(wèn)題，提出了自己的設(shè)計(jì)方案，以供參考。

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