输送机控制系统在自动化立体仓库中的应用

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      自动化立体仓库由上位监控系统进行统一调度及控制，能根据人的需要自动地把货物搬运到目的货架或者从指定货架位置将货物搬运到输送机交接台，再由输送机自动将货物运送至出口处，再由操作工用叉车卸载货物。作为立体仓库的重要组成部分，输送机发挥着越来越重要的作用：仓库中所有货物的入库、出库等作业都必须通过输送机来完成。本文以S7-300PLC作为主控制器，罗克韦尔公司的PowerFlex40变频器作为输送机调速控制器，对自动化立体仓库中的输送机控制系统进行了详细分析。
      1、输送设备介绍
      输送机设备作为自动化立体仓库的主要外围设备，负责将货物运送到堆垛机或从堆垛机将货物移走。输送机种类非常多，常见的有辊道输送机、链条输送机、皮带输送机等。本仓库的出
入库输送设备选择了链式输送机。立体仓库中，输送机带有大量的位置检测传感器，保证输送机加减速的准确性，以此来提高输送机的停位精确。另外，输送机上方有货物的超限检测传感器，保证货物能够顺利的进行出入库作业。
      2、输送工艺流程
      本立体仓库中，输送机有三种工作模式：手动模式、单机自动模式、全自动模式。输送机可以完成入库、出库、添加入库、拣选出库等作业流程。
      (1)作业类型
      ①入库作业
      操作员根据LED屏幕的引导信息，将托盘放到输送机上。操作完成后，按操作完成按钮，货物自动入库，到达交接台后，堆垛机便前来取货。堆垛机根据指令类型和货架地址，会自动将货
物放到相应的货架上，卸载完成后，完成入库作业。
      ②出库作业
      堆垛机接收到出库命令后，会根据货物所在的地址自动取货，到达输送机交接台后，堆垛机自动卸载货物到交接台。输送机接收到出库命令后，会自动将货物运送到出口处，完成出库作
业。
      ③拣选、添加作业
      这种作业类型可以分为一个入库和一个出库两个过程。堆垛机接收到添加、拣选命令后，会根据货物所在的地址自动取货，到达输送机交接台后，堆垛机自动卸载货物到交接台。输送机接收到命令后，会自动将货物运送到出口处。当操作工完成添加、拣选货物后，按操作完成按钮，货物会自动人库，到达交接台后，堆垛机便前来取货。堆垛机根据指令类型和货架地址，会自动将货物放到相应的货架上，卸载完成后，完成添加、拣选作业。
      (2)工作模式
      ①手动模式
      打到手动模式，输送机完全脱离控制系统，需要在控制面板上选中要手动操作的输送机。手动操作输送机的前进、后退按钮来完成货物在输送机上的入库、出库操作。
      ②单机自动模式
      打到单机自动模式，输送机控制系统和上位监控系统脱离。但PLC控制系统收到单机模式下发的指令后，输送机会自动根据入库、出库指令完成前进、后退动作，从而完成相关作业。此种
模式下，输送机由PLC控制系统控制。
      ③全自动模式
      打到全自动模式，输送机系统、堆垛机系统和上位监控系统联动，系统自动生成指令。同时，输送机会自动根据入库、出库指令完成前进、后退动作。此种模式下，输送机由PLC控制系统控制。
      3、控制系统结构及电机驱动流程
      (1)控制系统结构
      输送机电气控制部分采用西门子S7-300 PLC，PLC与变频器之间的通讯采用Profibus-DP现场总线方式。在此控制系统中，采用1台变频器控制1台输送电机，调节变频器的加速时间、减速时间、控制模式、S曲线这四个参数可以有效地控制电机的加速、减速、停止。图1为输送机控制系统结构图。

图1  输送机控制系统结构图

      (2)电机步进驱动流
      当自动步进为20或50的时候，根据当前输送机的命令(入库命令还是出库命令)给电机发送自动向前或自动向后命令，此时转速设定为全速。图2为电机加速步进驱动流程图。

图2  电机加速步进驱动流程图

      当自动步进为31或40的时候，根据当前输送机的命令(入库命令还是出库命令)给电机发送自动向前或自动向后命令，并且在货物到达输送机末端便停止转动，此时转速设定为减速。
      本文以某空港配餐公司自动化立体仓库为例，在出入库工艺流程的基础上，分析设计了全自动模式下输送机的步进驱动流程。对于每种作业指令，在控制货物精确停位的基础上，保证了输送机的最大输送效率。此输送机控制程序编制完成经调试运行良好，电机的加减速控制准确，货物停位精确，设备的可靠性、实用性以及控制系统的稳定性得到了用户的充分肯定。文中所设计的输送机控制系统已经在某空港配餐公司自动化立体仓库中稳定运行。