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激光測距技術(shù)在倉儲物流立體庫巷道堆垛機系統(tǒng)中的應用發(fā)表時間:2022-11-23 20:23作者:興玄物聯(lián)科技 摘要:激光測距與定位技術(shù)在有軌巷道堆垛機自動控制系統(tǒng)中的應用,實現(xiàn)了堆垛機的絕對認址,不僅有效解決了計數(shù)與定位的精度與可靠性,而且方便地實現(xiàn)平滑調(diào)速,從而提升堆垛機的整機性能。 關(guān)鍵詞:激光測距與定位、有軌巷道堆垛機、PLC、變頻調(diào)速 隨著物流領(lǐng)域的自動化程度越來越高,各種信息技術(shù)如光電技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)等得到廣泛的應用,其中激光檢測技術(shù)憑借其在測距、定位等方面的優(yōu)勢,在激光堆垛機和自動導向機等設(shè)備中起到了關(guān)鍵作用,并積極推動了物流系統(tǒng)整體性能的提升。尤其是在有軌巷道堆垛機自動控制系統(tǒng)中,激光測距與定位、PLC控制、分布式現(xiàn)場總線、矢量變頻調(diào)速等技術(shù)的應用,使有軌巷道堆垛機控制系統(tǒng)超越了原有的設(shè)計思路,實現(xiàn)堆垛機的絕對認址,不僅有效解決了計數(shù)與定位的精度與可靠性問題,而且方便地實現(xiàn)平滑調(diào)速,優(yōu)化調(diào)速曲線、優(yōu)化起動與制動性能,從而提升了堆垛機的整機性能,確保整機性能可靠、平穩(wěn)、高效。目前,該技術(shù)已廣泛應用于機械、食品、煙草、電子、汽車、配送中心、藥品、電器和倉儲等領(lǐng)域。 上海興玄物聯(lián)科技工業(yè)級鏡反射激光測距傳感器MRC2-A100-N / MRC2-A200-E / MRC2-A100-S系列,因其持久的穩(wěn)定性和良好的測量精度,在智能倉儲物流堆垛機行業(yè),倉儲物流立體庫行業(yè)得到廣泛的應用,可以完美替代國外同類型產(chǎn)品,在立體庫,堆高機,堆垛機,AGV行業(yè)等領(lǐng)域具有良好的表現(xiàn)。 系統(tǒng)構(gòu)成與硬件配置 自動化立體倉庫(AS/RS)是土建、機械、電氣、通訊、信息等多專業(yè)的綜合工程,主要由土建設(shè)備、機械設(shè)備、電氣設(shè)備和計算機系統(tǒng)設(shè)備等四類設(shè)備組成。其中,機械設(shè)備包括立體貨架、搬運機械、輸送設(shè)備、分配小車、出入庫臺、貨箱及托盤等設(shè)備;電氣設(shè)備包括電控裝置、驅(qū)動裝置、變頻裝置、操作面板、PLC控制模塊、檢測裝置、通訊設(shè)備、監(jiān)控調(diào)度設(shè)備、計算機管理設(shè)備,以及屏幕顯示圖像監(jiān)視等設(shè)備;計算機系統(tǒng)主要包括監(jiān)控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫服務器、通訊系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)控制等組成部分。 1. AS/RS系統(tǒng)構(gòu)成 AS/RS自動化立體倉庫由立體庫貨架、堆垛機、貨箱、地軌、出入庫臺、輸送機、激光測距、通訊設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備等組成,如圖1所示。其主要工作流程如下: 入庫作業(yè)流程:接收入庫作業(yè)命令→出入庫臺→取貨箱→堆垛機→立體庫貨架→存貨箱→返回出入庫臺→入庫作業(yè)完成待機; 出庫作業(yè)流程:接收出庫作業(yè)命令→去目的地址→立體庫貨架→取貨箱→堆垛機→出入庫臺→存貨箱→輸送機→出入庫臺→完成出庫到入庫臺待機。 如圖所示為一個巷道的自動化立體倉庫,通常情況下,立體庫由多個巷道組成。巷道有軌堆垛機是自動化立體倉庫的核心裝備及主要搬運設(shè)備,其主要用途是在高層立體貨架的巷道內(nèi)來回穿梭運行,將位于巷道口的貨物自動存取,并放入指定的貨位即入庫作業(yè),或者取出貨位內(nèi)的貨物運送到巷道口即出庫作業(yè),或者將貨物從一個貨位移位放入到另一個貨位中即盤庫移貨作業(yè),廣泛應用于供應鏈物流、精確倉儲、快速配送中。 2.堆垛機電控系統(tǒng)總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 整個自動化立體倉庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊采用ProfiNet-PN網(wǎng)絡(luò)進行,將PLC可編程控制器、激光測距器、水平運行變頻器、升降運行變頻器、貨叉運行變頻器、控制面板觸摸屏、上位監(jiān)控機等連接到ProfiNet-PN網(wǎng)絡(luò)中,組成一個ProfiNet-PN網(wǎng)絡(luò),并為連接在PN網(wǎng)絡(luò)上的每個部件都分配不同的PN總線地址,通過訪問不同的PN總線地址實現(xiàn)對其相應部件的數(shù)據(jù)通訊;實現(xiàn)PLC可編程控制器與激光測距器、觸摸屏及各驅(qū)動變頻器之間的數(shù)據(jù)通訊;并通過紅外通訊通道,實現(xiàn)PLC可編程控制器與上位監(jiān)控機之間的數(shù)據(jù)通訊。 激光測距與定位技術(shù)的應用與控制方案 隨著堆垛機在巷道內(nèi)來回穿梭運行,裝設(shè)在堆垛機上的激光測距器與固定反射板間的距離也隨之不斷改變,從而實現(xiàn)了高速運行過程中的動態(tài)測距。通過PLC控制器讀取激光測距器的數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進行處理,實現(xiàn)堆垛機的定位測距與調(diào)速自動控制。 1.激光測距與定位的實現(xiàn) (1)貨位基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的初始化與自學習 在PLC上電初始化自檢測時,通過激光測距器將出入庫臺和每一個貨格的絕對地址數(shù)據(jù)讀出,并自動保存到PLC內(nèi)部的貨位地址數(shù)據(jù)表DB0中,進行貨位地址數(shù)據(jù)表的修改設(shè)置與保存固化,形成貨位地址數(shù)據(jù)表DB0供堆垛機運行定位使用,完成原始數(shù)據(jù)的初始化和固化校準。 (2)堆垛機的作業(yè)數(shù)據(jù)處理 當堆垛機接收到上位監(jiān)控機或操作面板觸摸屏下達的作業(yè)指令時,PLC可編程控制器接受作業(yè)指令,并根據(jù)作業(yè)指令裝入目標指針,修改目標指針并指向貨位地址數(shù)據(jù)表DB0相應的位置,將目標指針對應的數(shù)據(jù)讀出作為當前作業(yè)目的地址LN;同時,通過激光測距器讀取堆垛機當前地址ID0,并存儲在PLC內(nèi)供程序計算用。 (3)激光測距與定位的實現(xiàn) 通過PLC程序?qū)σ陨蠑?shù)據(jù)的處理,實現(xiàn)堆垛機的認址與定位。由于激光測距實現(xiàn)了絕對認址,實現(xiàn)了貨位設(shè)定的數(shù)字化,從而方便了貨位數(shù)據(jù)、出入庫臺位置、運行速度值等的設(shè)置,易于實現(xiàn)數(shù)據(jù)比較、計數(shù)、自動換速及精準定位等功能。 2.堆垛機平滑調(diào)速的實現(xiàn) 通過PLC采集到動態(tài)運行數(shù)據(jù)后,通過公式ΔL = LNID0可以計算出當前列地址ID0與目的列地址LN的位移差ΔL。由于堆垛機的計算速度是由位移差計算得出,因此,計算速度是隨著位移差的變化而連續(xù)變化的,這樣就可以連續(xù)地控制堆垛機的運行速度,并通過程序自動進行換速,從而實現(xiàn)堆垛機的平滑調(diào)速。 通常,堆垛機的最大運行速度受堆垛機機構(gòu)、電機性能、功率、負載及安全等方面的限制,設(shè)有一個最大限速值;堆垛機的最小運行速度受到負載與拖動力矩等的影響,設(shè)有一個最小速度限制,否則低速時就無法拖動和正常工作。 通過激光測距與定位技術(shù)在巷道堆垛機系統(tǒng)中的應用,實現(xiàn)了堆垛機的絕對認址技術(shù),相比傳統(tǒng)的檢測片相對認址技術(shù),不僅有效地提高了檢測速度和效率,還有效解決了計數(shù)與定位的精度與可靠性問題。此外,還實現(xiàn)了測距、編址和調(diào)速的數(shù)字化,使庫臺和貨位地址變更、調(diào)速曲線優(yōu)化、起動與制動性能優(yōu)化等易于實現(xiàn),從而大大提升堆垛機的整機性能,確保了堆垛機的定位精度、運行平穩(wěn)性和運動噪音等關(guān)鍵參數(shù)。 |