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

自動(dòng)化立體倉庫的應用越來(lái)越廣泛，而堆垛機作為自動(dòng)化立體倉庫的關(guān)鍵設備，在產(chǎn)品存儲與配送的過(guò)程中起著(zhù)關(guān)鍵作用。企業(yè)生產(chǎn)效率越高，意味著(zhù)對巷道內堆垛機存取效率以及堆垛機的精細化程度要求更高。

堆垛機系統由機械、電氣、軟件組成，三者高效融合。通過(guò)軟件調度系統下發(fā)指令到堆垛機，堆垛機PLC 控制系統根據收到的作業(yè)命令、存儲地址，在貨架巷道內來(lái)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(zhuān)業(yè)工程師研究的重點(diǎn)。

1. 項目背景

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

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

2. 堆垛機水平軸調速要求

堆垛機因其本體機械結構的特殊性，運行過(guò)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(huì )使立柱在巷道平面內產(chǎn)生撓曲變形，影響堆垛機運行的穩定性、可靠性，使堆垛機水平軸方向的運行速度、運行加速度的調試也變得復雜。

水平軸變頻器調速要滿(mǎn)足堆垛機加速過(guò)程平穩、短時(shí)間內加到更大速度且高速運行到目的地址時(shí)以最短的減速距離精準停車(chē)，整個(gè)過(guò)程堆垛機運行要可靠、平穩。堆垛機性能參數 ：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

堆垛機的控制系統下位控制由變頻器驅動(dòng)異步電動(dòng)機實(shí)現，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速，通過(guò)激光測距傳感器、條碼定位器、值編碼器反饋的位置值來(lái)定位。

3.1 控制系統的網(wǎng)絡(luò )拓撲

通過(guò)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(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)接收PLC 發(fā)出的啟動(dòng)停止命令，同時(shí)將變頻器在線(xiàn)數據電流、電壓、電機的運行狀態(tài)反饋至上位控制系統。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(chē)的保護程序。

3.2 變頻器總線(xiàn)參數配置

堆垛機控制系統硬件配置完成后，將變頻器的輸入與輸出（I/O）配置文件與PLC 輸入與輸出映像區匹配，將PLC 的輸出區對應變頻器的輸入區，PLC 的輸入區對應變頻器的輸出區，變頻器通過(guò)改變參數狀態(tài)字來(lái)接收頻率脈沖調速或轉速調速并反饋信息。

4. 堆垛機控制系統功能

堆垛機控制系統水平軸調速分為手動(dòng)運行調速與自動(dòng)運行調速，手動(dòng)調速是在堆垛機上，用操作手柄控制堆垛機低速前進(jìn)、低速后退、高速前進(jìn)、高速后退，在地面設有強制換速開(kāi)關(guān)，高速運行到巷道端頭后切換到低速運行。自動(dòng)調速是堆垛機在聯(lián)機模式下收到入庫、出庫等指令后根據運行距離自動(dòng)由靜止狀態(tài)開(kāi)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(chē)。

4.1 斜坡設置完成后，調試勻速段的平滑和減速停車(chē)，通過(guò)改變比例增益SPG、時(shí)間常數SIT、濾波系數SFC數值使勻速段平穩。調試中發(fā)現在均速穩定的PID 參數運行下，水平軸啟動(dòng)初期、勻速運行、減速初期平穩，但是水平軸的減速距離拉長(cháng)，在相同的速度下，減速停車(chē)距離波動(dòng)大，在停車(chē)的最后階段減速不夠。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)調整速度環(huán)PID 參數提高水平軸調速效率，達到精準停車(chē)，速度環(huán)PID 的調節效果。

5. 應用

堆垛機立柱的擺動(dòng)情況與水平軸調速參數有很大關(guān)系，水平軸調速啟動(dòng)過(guò)猛或是停車(chē)太硬，都會(huì )導致堆垛機立柱擺動(dòng)幅度大，造成載貨臺貨物移位和水平軸驅動(dòng)機構磨損嚴重，降低堆垛機的安全性，縮短其使用時(shí)間。

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

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