PLC在模拟立体仓库中应用8.docVIP

第一章绪论 1.1研究背景与意义 仓库系统现代化的标志是自动化立体仓库的出现。它较之普通仓库有着巨大的优越性。它能大幅度地增加仓库面积，使仓库容量和密度增大，能提高仓库存取作业的机械化、自动化程度，提高出入库效率;能有效的利用仓库的存储容积，实现合理库存；易于实现先入先出的原则，防止货物变质、丢失，较好地适应各种环境条件。因此，自动化立体仓库的出现，改变了数百年来形成的有关仓库的传统观念，使“静态仓库”变为“动态仓库”。 自动化仓库系统一般由高层货架、堆垛机、输送设备、电气控制系统、信息处理系统等组成，各部分相互协调共同完成货物的存储运输和管理。在整个系统中，堆垛机是这类系统中最主要的设备之一，它在高架立体仓库货架的巷道间前后运行，运输货物，完成在站台和货格间的存取动作，最典型的自动化立体仓库，可以将设备简化为堆垛机、货架和存取站台，堆垛机的性能直接决定了整个系统的性能，是自动化仓库的核心设备。 最初的堆垛机是从桥式起重机发展起来的，这种堆垛机是从行车大梁上悬挂一个立柱或门架，利用门架的上下和门架上可左右移动的机构来搬运货物，我们称之为桥式堆垛机，20世纪六十年代在美国出现了不同于桥式起重机的巷道式堆垛机，它没有大梁，具有地面轨道和上部轨道防止倾倒，目前所称之为堆垛机的设备都是巷道式堆垛机，其主要特征为采用货架支撑，在货架巷道内具有地面单轨和安装于货架项部的天轨，对堆垛机由电机驱动，沿巷道内的天地轨道运动，依靠货叉或存取机构完成对货架内货物的存取。 从20世纪六十年代欧洲、美国和日本逐步在各行业建设大量的立体仓库，技术水平逐步发展，目前在欧洲和日本己经出现了高度超过5Om的堆垛机，在机场、立体车库及港口、钢厂等行业中， 堆垛机起重重量己达到5吨以上，由于计算机系统功能的强大，立体仓库系统越来越复杂，要求存取速度越来越迅速，堆垛机的速度也越来越高，近年来运动控制等技术的迅速发展使堆垛机运行速度达到360m/min,在轻型堆垛机上，使用特殊材料制作的驱动轮运行加速度达3m/s2以上，现在堆垛机技术依然保持着向更快速度、更高结构的方向发展。 在实际应用中，对堆垛机的应用要求已由过去的简单的货物搬运的控制上升到对其速度、位置等进行精确的控制，其运动符合预想的要求，控制系统将预定的控制方案、规划指令转变为期望的机械运动。这种新型的控制技术已经不再是传统的“电机控制’，而是“运动控制”。运动控制使堆垛机实现精确的位置控制、速度控制、加速度控制等的综合控制。 在自动化立体仓库系统中，堆垛机在控制系统的指挥下，按照调度计算机的调度指令完成对货架内和出入站台工位货物的存取和输送。目前的堆垛机系统一般具备自带控制器进行系统控制的功能。[1] 1.2运动控制技术的发展背景与研究现状 一个多世纪来，电动机作为机电能量转换装置，其应用范围己遍及国民经济的各个领域以及人们的日常生活之中。在20世纪的绝大部份年代里，鉴于直流传动电机驱动具有优越的调速性能，高性能可调速传动都采用直流电动机，而约占电气传动80%的不变速传动则采用交流电动机，这种分工在一段时期内己成为一种举世公认的格局。交流调速系统虽然早已有多种方案问世，并己获得一些实际应用的领域，但其性能却始终无法与直流调速系统相匹敌。在运动控制中，直流电机配合直流驱动器仍然是主要的配置。 直流调速控制简单，调速性能好，变流装置(晶闸管整流装置〕容量小，长期以来在调速传动中一直占统治地位，但也具有下述缺点： (l) 由于直流电动机结构复杂，且具有电刷和整流子等部件，成本高、故障多、维修保养和检查工作较困难，经常因火花大而影响生产仓储安全并因火花产生的干扰辐射严重影响控制系统与通讯系统，特别是在自动化立体仓库中是一个致命的缺点。 (2)换向器的换向能力限制了电机的容量和速度。直流电动机的极限容量和速度之积约为IO6kW.r/min，许多大型机械的传动电动机己接近或超过该值，设计制造困难，体积的庞大增加了使用和维护的难度。同样性能的直流电动机其体积与重量都比较大，成本也较高。 (3) 为改善换向能力，要求电枢漏感小，转子短粗，导致GD2增大,影响系统动态性能，在动态性能要求高的场合，不得不采用电枢或三电枢，带来造价高、占地面积大、易共振等一系列问题。 （4) 直流电动机除励磁外，全部输入功率都通过换向器流入电枢，电机效率低,由于转子散热条件差，冷却费用高。 交流电动机没有上述缺点，但调速困难，直到本世纪70年代初叶；席卷世界先进工业国家的石油危机迫使他们投入大量人力物力和财力去研究高效节能的交流调速系统，经过多年的努力，到了70年代末，大见成效，一直被认为是天经地义的交直流传动按调速分工的格局终于被打破了。近年来，随着电力电子技术的发展，大功率交流调速的性能已达到直流传动的水平，装置成本