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自动化立体仓库控制系统设计

自动化立体仓库控制系统设计

摘要：自动化立体仓库可以自动地完成物料的仓储和取出，主要

由堆垛机、FX2N-20GM、PLC、触摸屏、伺服驱动等几部分组成，该

控制系统的核心部分为FX2N-20GM、PLC及伺服驱动部分的连接、

参数设置及编程。

关键词：立体仓库PLCFX2N-20GM伺服驱动系统

引言

自动化立体仓库是指在人工不直接进行处理的状态下，能自动地

完成物料仓储和取出的系统。本文所研究的系统是以高层立体货架为

主体，以成套自动搬运设备为基础，采用自动控制技术、通信技术、

机电一体化技术相结合的、大容量的高效率的存储控制系统。自动化

立体仓库的出现，实现了仓库功能从单纯保管型向综合流通型的转变。

1自动化立体仓库控制系统组成及控制要求

1.1组成

自动化立体仓库的控制系统主要由堆垛机(送取货设备)、控制器、

传感器、伺服驱动、触摸屏等几部分组成。

1.2控制要求

第一步，根据工作需要点击相应的仓位编码，控制系统将能自动

判定所选编码仓位目前的库存状态，并通过触摸屏显示出该仓位无货

和该仓位有货的两种状态;第二步，根据用户需要选择要执行的动作类

型是(存货或取货)并判断此命令的合法性，也就是对有货的仓位，“取

货”命令有效;对无货的仓位，“送货”命令有效。对于合法的命令，

送取货设备将自动运动到指定编码仓位的位置，执行该命令操作，并

且触摸屏上显示出相应的状态;而对于不合法的命令，系统将不予执行，

并给出相应指示。第三步，命令完成后，送取货设备自动返回到入位，

各元件复位。

FX2N-20GM的双轴定位控制设计：

本系统中送取货设备由垂直、水平部分及伸叉三部分组成，垂直、

水平部分运动分别由Y轴、X轴伺服电机驱动丝杠完成，伸叉机构由上

层的铲叉和底层的丝杠传动机构组成，铲叉可前后伸缩，其运动由Z

轴的汽缸控制。

为保证送取货设备取货、存货准确安全，对送取货设备位置控制

的可靠性有很高的要求，主要包括：

速度要求：为提高系统的作业效率，必须提高各机构的相对运动

速度，降低起动和制动的时间。

定位要求：在实际工作中，要求送取货设备能根据用户的命令要

求准确寻找并定位到目标仓位进行存取货操作;同时要求各机构在避免

各种碰撞的基础上，能够实现较高的定位精度。

位置、速度控制与方向判断：位置控制能使堆垛机在接近指定位

置减速，到达指定位置准确停车。在此系统中，当送取货设备平台运

行到目标库位后，铲叉需伸入库内取、放货物，然后向后缩回，因此，

整个运行过程需要对送取货设备进行三维位置控制。

2自动化立体仓库控制系统的设计方案

本文设计方案主要包括以下两部分内容：

2.1可先用FX2N-20GM输出两路脉冲控制X、Y轴伺服电机，完

成送取货设备的二维定位任务，然后再用分时切换的方法，控制汽缸

驱动铲叉入、出库的后续动作。送取货设备的二维位置定位采用了绝

对值位置控制的编码器认址方式，该方式是以水平、垂直方向伺服电

机每转输出的脉冲数为基础，对立体仓库的每个货格都予以二维地址

编码。当送取货设备运行时，PLC根据目的地址和原点基准地址之间

的脉冲差值来控制电动机的位移。因此，在初始化程序中要预先写入

伺服电机起动、制动、正常运行的期望时间、脉冲数以及每货格的目

标脉冲数，然后利用FX2N-20GM的速度及位置控制指令来触发伺服

电机运行。

2.2基于触摸屏的自动化立体仓库监控系统的设计

自动化立体仓库是一个封闭的、复杂的`自动控制及人机交流系统。

对于用户来讲，在实际应用中所能观察和操作的只有触摸屏的控制面

板，而对于其内部的具体运行情况却无从知晓。直接面向用户操作的

触摸屏，上面应有仓位编码选择键、送取货键、返回键等，还要有仓

位位置显示灯，带闪烁功能的状态指示灯等。

3自动化立体仓库控制系统的实现

3.1MR-E-20A伺服驱动器的使用

本系统选用三菱通用AC伺服MR-E系列的伺服驱动器。MR-E系

列驱动器的配套