小型堆垛机断链保护机构与控制系统的研究

摘要

自动化立体仓库系统将计算机技术、自动化技术和现代管理技术结合起来，使传统物流产业模式发生变革，成为21世纪的一种先进存储模式。立体仓库系统正被越来越多的企业推广和应用，用高新技术改造传统物流输送业是我国工业自动化未来10年的发展目标。基于工业、企业的这一发展方向，并结合青岛地铁M3线自动化立体仓储系统的特点，山东科技大学运输提升实验室建设了一套小型自动化立体仓库实验系统，本文是在此实验系统的基础上对其中的关键设备堆垛机进行研究设计。
　　堆垛机是立体仓库最重要的搬运设备。为保障其安全可靠的运行，本文研究设计了一种新型的机械式断链保护机构，当堆垛机的起重链断链时，可缩短制动下坠载货台的时间。为了验证设计的可靠性，用SolidWorks/Simulation对断链保护机构的凸轮连杆进行有限元分析，并基于ADAMS软件建立断链保护机构的虚拟样机进行仿真分析，通过分析弹簧伸长量曲线、载货台降落位移和速度曲线，以及立柱与导轨接触时力的变化曲线，验证了结构设计的正确性及制动方案的可行性，对提高堆垛机运行的安全性具有重要意义。
　　本文研究设计了小型堆垛机的控制系统，确定了控制系统的整体方案，完成了各控制模块的功能设计，主要包括调速控制，位置控制和安全保护等；根据I/O分配完成了控制器PLC的选型，根据堆垛机工作原理完成了PLC控制流程图设计；并利用WinCC flexible软件对触摸屏进行了组态设计，可实时监测、监控堆垛机的运行状态。为提高堆垛机运行效率和定位精度，用ADAMS软件规划堆垛机水平运动轨迹，建立S型速度曲线模型，利用PLC、变频器和异步电机实现堆垛机的调速控制，并将模糊控制技术引入堆垛机的控制系统，设计了二维模糊PID控制器，实现PID参数的在线自整定，采用模糊PID切换的控制方法，在MATLAB/Simulink下建立水平运行速度的仿真模型，结果表明模糊PID控制系统的响应速度快，堆垛机运行过程中超调量小、无振荡，能够有效提高堆垛机的运行效率。

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摘要

Contents

1 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 自动化立体仓库发展及应用

1.3 堆垛机简介及研究现状

1.4 本文主要研究工作

2 小型立体仓库及堆垛机系统组成

2.1 仓库系统整体规划

2.2 堆垛机的结构组成

2.3 升降机构关键部位理论分析

2.4 本章小结

3 小型堆垛机断链保护机构设计研究

3.1 断链保护机构的设计

3.2 凸轮连杆的应力分析

3.3 堆垛机断链保护机构运动仿真

3.4 本章小结

4 小型堆垛机控制系统分析研究

4.1 堆垛机控制方案设计

4.2 堆垛机调速策略研究

4.3 堆垛机认址策略研究

4.4 堆垛机安全检测策略研究

4.5 本章小结

5 模糊PID在堆垛机控制系统的应用

5.1 模糊PID控制原理

5.2 模糊PID控制器设计

5.3 MATLAB仿真分析

5.4 本章小结

6 PLC控制硬件选型与软件设计

6.1 PLC控制器选型

6.2 PLC控制程序设计

6.3 人机界面设计

6.4 本章小结

7 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 研究内容展望

参考文献

致 谢

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