OMRON运动控制单元在立体仓库控制中的应用

1 立体仓库概述

近年来, 随着我国物流的迅速发展, 自动化立体仓库在生产过程中的作用日趋显著。自动化立体仓库是指在不需要人工干预的情况下, 运输设备能自动存储和提取货物的多层仓库存储系统, 它是现代物流与仓储系统的重要组成部分。自动化立体仓库主要由滚道货物输送带、四自由度机械手以及自动控制堆垛机、仓库主体和各种传感器和其他附件组成。辊道输送带上安装有电子称重仪、铁/非铁识别传感器及光电传感器等。立体仓库控制系统采用两台OMRON公司的CJ1系列PLC进行组网控制, 货架为3层5列, 货位优化配置按照“常用易取, 重物在下”的原则, 进出货台通过四自由度机械手与堆垛机之间的配合作业来完成。

2 四自由度机械手的位置控制

机械手在立体仓库中作为辊道和堆垛机之间的缓冲装置, 可以实现X轴伸缩, Z轴升降, 抓取手腕回转, 底盘回转等动作。利用它可以在物块的运输过程中设置更多的运行路径和模式, 使得立体仓库的操作灵活性大为增加。四自由度机械手的硬件结构如图1所示, 其中SQ1、SQ3、SQ4、SQ6为限位开关, 其作用是在电动机运行时保护传动机构不会因为越限而造成仓库模型的机械损坏。SQ2、SQ5、SQ7为步进电机原点搜索开关。

对四自由度机械手进行控制时, 使用的是步进电机, 步进电机驱动器与OMRON CJ1系列PLC专用位置控制单元CJ1W-NC113连接。NC113单元可以连续输出1-500000 p/s范围的控制脉冲, 控制精度高 (见图1) 。

以X轴为例, NC113单元需要的外部输入信号有:原点搜索信号 (SQ5) 、CW限位信号 (SQ4) 、CCW限位信号 (SQ6) 及急停信号 (控制面板上急停按钮) 。NC113单元输出步进脉冲信号CP和方向电平信号DIR来控制机械手四个步进电机的驱动器, 步进脉冲信号CP用于控制步进电机的位置和速度, CP信号为低电平有效, 方向电平信号DIR用于控制步进电机的旋转方向, 电压反向时电机反转。

3 机械手控制部分PLC编程

限于篇幅, 本节仅给出机械手X轴伸缩和Z轴升降的部分控制程序, 其余部分如腕回转及底盘回转与其类似, 不再赘述。PLC程序见图2。

4 结语

该系统采用PLC控制运行, 工作稳定可靠。搬运机械手使用OMRON公司的NC113数控单元控制步进电机的运行, 使得立体仓库的运行速度和控制精度大为提高, 存/取货周期明显缩短, 更适用于现代化物流大批量货物存取的需要。

摘要：文章以自动化仓库为被控对象, 设计并实现其控制系统, 实现立体仓库的各种功能。重点研究了使用OMRON CJ1 PLC和位置控制单元NC113对四自由度机械手及步进电机的控制过程。

关键词：PLC,立体仓库,位置控制

参考文献

[1] 汪小澄, 等.可编程序控制器运动控制技术[M].北京:机械工业出版社, 2006, 1.

[2] OMRON公司.CJ1W-NC113位置控制单元操作手册[M], 2003.