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自動化三維倉庫在中國發(fā)展迅速，從終端存儲到生產(chǎn)過程，自動化程度更高，物聯(lián)網(wǎng)信息高度整合。廣泛應(yīng)用于制藥行業(yè)、汽車制造業(yè)、機械制造業(yè)、煙草行業(yè)、機場貨運業(yè)、紡織行業(yè)、印刷業(yè)、化工行業(yè)等領(lǐng)域。

自動化立體倉庫的應(yīng)用越來越廣泛，而堆垛機作為自動化立體倉庫的關(guān)鍵設(shè)備，在產(chǎn)品存儲與配送的過程中起著關(guān)鍵作用。企業(yè)生產(chǎn)效率越高，意味著對巷道內(nèi)堆垛機存取效率以及堆垛機的精細化程度要求更高。

堆垛機系統(tǒng)由機械、電氣、軟件組成，三者高效融合。通過軟件調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)指令到堆垛機，堆垛機PLC 控制系統(tǒng)根據(jù)收到的作業(yè)命令、存儲地址，在貨架巷道內(nèi)來回穿梭，在輸送機上取貨或是將貨物送至輸送機。如何保證堆垛機運行更高效、安全、環(huán)保成為專業(yè)工程師研究的重點。

1. 項目背景

公司集產(chǎn)品研發(fā)、工程設(shè)計、制造、安裝與服務(wù)為一體，承建的標準化、自動化、規(guī)?；娜怆u、種雞、蛋雞、養(yǎng)豬場工程以及溫室調(diào)溫工程具有國際先進水平。企業(yè)為促進產(chǎn)能、完善物流體系，特邀我院為新建制造中心及研發(fā)中心項目規(guī)劃建設(shè)自動化立體倉庫。

自動化立體倉庫堆垛機由機械結(jié)構(gòu)( 包括上下橫梁及立柱)、載貨臺、運行機構(gòu)、起升機構(gòu)、貨叉伸縮機構(gòu)及電控裝置構(gòu)成。

2. 堆垛機水平軸調(diào)速要求

堆垛機因其本體機械結(jié)構(gòu)的特殊性，運行過程中載貨臺和貨物對立柱的彎矩、堆垛機加減速產(chǎn)生的水平慣性力等都會使立柱在巷道平面內(nèi)產(chǎn)生撓曲變形，影響堆垛機運行的穩(wěn)定性、可靠性，使堆垛機水平軸方向的運行速度、運行加速度的調(diào)試也變得復(fù)雜。

水平軸變頻器調(diào)速要滿足堆垛機加速過程平穩(wěn)、短時間內(nèi)加到更大速度且高速運行到目的地址時以最短的減速距離精準停車，整個過程堆垛機運行要可靠、平穩(wěn)。堆垛機性能參數(shù) ：更大載重量1 000 kg，運行軸更大速度160 m/min，運行軸加速度0.5 m/s2。

3. 堆垛機控制系統(tǒng)

堆垛機的控制系統(tǒng)下位控制由變頻器驅(qū)動異步電動機實現(xiàn)，堆垛機水平軸、垂直軸、貨叉運行均采用變頻器控制異步電機調(diào)速，通過激光測距傳感器、條碼定位器、值編碼器反饋的位置值來定位。

3.1 控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲

通過PN/IE(Profinet) 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將PLC 與變頻器、編碼器、激光測距傳感器連接，變頻器通過現(xiàn)場總線接收PLC 發(fā)出的啟動停止命令，同時將變頻器在線數(shù)據(jù)電流、電壓、電機的運行狀態(tài)反饋至上位控制系統(tǒng)。本項目將變頻器的運行信號采集到PLC 作為判斷堆垛機水平軸完全停車的保護程序。

3.2 變頻器總線參數(shù)配置

堆垛機控制系統(tǒng)硬件配置完成后，將變頻器的輸入與輸出（I/O）配置文件與PLC 輸入與輸出映像區(qū)匹配，將PLC 的輸出區(qū)對應(yīng)變頻器的輸入?yún)^(qū)，PLC 的輸入?yún)^(qū)對應(yīng)變頻器的輸出區(qū)，變頻器通過改變參數(shù)狀態(tài)字來接收頻率脈沖調(diào)速或轉(zhuǎn)速調(diào)速并反饋信息。

4. 堆垛機控制系統(tǒng)功能

堆垛機控制系統(tǒng)水平軸調(diào)速分為手動運行調(diào)速與自動運行調(diào)速，手動調(diào)速是在堆垛機上，用操作手柄控制堆垛機低速前進、低速后退、高速前進、高速后退，在地面設(shè)有強制換速開關(guān)，高速運行到巷道端頭后切換到低速運行。自動調(diào)速是堆垛機在聯(lián)機模式下收到入庫、出庫等指令后根據(jù)運行距離自動由靜止狀態(tài)開始加速到高速運行，然后到目標貨位后減速運行到準確停車。

4.1 斜坡設(shè)置完成后，調(diào)試勻速段的平滑和減速停車，通過改變比例增益SPG、時間常數(shù)SIT、濾波系數(shù)SFC數(shù)值使勻速段平穩(wěn)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)在均速穩(wěn)定的PID 參數(shù)運行下，水平軸啟動初期、勻速運行、減速初期平穩(wěn)，但是水平軸的減速距離拉長，在相同的速度下，減速停車距離波動大，在停車的最后階段減速不夠。

為了解決這個問題，通過調(diào)整速度環(huán)PID 參數(shù)提高水平軸調(diào)速效率，達到精準停車，速度環(huán)PID 的調(diào)節(jié)效果。

5. 應(yīng)用

堆垛機立柱的擺動情況與水平軸調(diào)速參數(shù)有很大關(guān)系，水平軸調(diào)速啟動過猛或是停車太硬，都會導(dǎo)致堆垛機立柱擺動幅度大，造成載貨臺貨物移位和水平軸驅(qū)動機構(gòu)磨損嚴重，降低堆垛機的安全性，縮短其使用時間。

因此，為了滿足生產(chǎn)效率的要求，必須在調(diào)速完成后確保堆垛機水平軸調(diào)速過程的穩(wěn)定性。利用矢量變頻器調(diào)試軟件及其調(diào)速運行的穩(wěn)定性，可以提高水平軸調(diào)速效率，方便維護，為后期穩(wěn)定應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

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