高密度前移式敏捷存储分拣系统原型平台的控制系统设计

摘要

物流已成为继资源、人力之后的“第三利润源泉”，我国物流规模持续扩大，然而总体水平不高，成本高、效率低，对物流技术与装备的发展提出了更高的要求。仓储作为物流中重要的一环，以自动化立体仓库为代表的仓储设备迅速发展，然而面对规模化存储及快速分拣的需求其优势不再明显。因此，课题组基于自动化立体仓库与贯通式货架，提出了高密度前移式敏捷存储分拣系统。
　　高密度前移式敏捷存储分拣系统的关键设备有出入库输送机、动力贯通式货架、提升穿梭车及移栽轨道车，能够实现高密度存储、货物自动前移以及连续敏捷输送。首先对系统工作流程及控制策略进行分析，设计了出入库流程;提出了基于CAN总线的控制系统结构，上位机采用PC机，各关键设备作为一个节点通过总线与上位机相连，并对CAN总线的接口电路进行设计。
　　对提升穿梭车的行走、提升及输送功能进行设计，完成电机选择及驱动控制、运行速度控制模型、运行认址与定位检测等的设计。对于行走，设计精度控制、位置锁死及回零校准等功能;对于提升，设计防坠落机构、稳定导向机构、检测系统等;对于输送，主要是托盘检测系统的设计，并分析提升穿梭车的供电方式。最终对提升穿梭车控制系统的主要模块进行设计，包括主控模块、电机驱动模块、定位检测模块以及电源模块，并完成控制系统硬件电路的搭建。
　　对移栽轨道车的行进功能、顶升功能以及出入库输送机的输送功能进行设计。对于移栽轨道车行进，完成电机选择、驱动控制、运行速度模型及轨道、托盘导向机构等的设计;对于移栽轨道车顶升，完成顶升机构、顶升驱动、项升锁死装置及顶升平台等的设计;并分析移栽轨道车的运行定位检测与供电系统，在此基础上设计其出入库及理货方案。最终对移栽轨道车控制系统的主要模块进行设计，包括直流电机选驱动、步进电机驱动及输入控制模块，并搭建起整个控制系统的硬件电路。
　　最后，对高密度前移式敏捷存储分拣系统进行可靠性设计。采用FMEA对系统的故障部位、故障模式、故障原因、故障等级进行分析。并采用FTA对提升穿梭车进行故障树分析，以提升穿梭车不能运行为顶事件，按照行走故障、提升故障、输送故障、控制系统故障及电路故障建立故障树模型。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的提出和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 自动化立体仓库研究现状

1．2．2 仓储货架的研究现状

1．2．3 物流技术与装备研究现状

1．3 论文的主要研究内容

第2章 高密度前移式敏捷存储分拣系统总体控制设计

2．1 高密度前移式敏捷存储分拣系统功能分析

2．2 高密度前移式敏捷存储分拣系统工作流程

2．2．1 入库流程

2．4．2 出库流程

2．3 高密度前移式敏捷存储分拣系统控制系统结构

2．4 控制系统CAN总线接口设计

2．4．1 CAN总线接口控制电路

2．4．2 GAN总线接口收发电路

2．4．3 上位机CAN总线适配卡

2．5 本章小结

第3章 提升穿梭车控制功能及控制系统设计

3．1 提升穿梭车行走控制功能设计

3．1．1 行走驱动控制

3．1．2 认址与定位检测

3．2 提升穿梭车提升控制功能设计

3．2．1 提升驱动控制

3．2．2 提升定位检测设计

3．2．3 提升其他功能设计

3．3 提升穿梭车输送控制功能设计

3．3．1 输送检测系统设计

3．3．2 供电系统设计

3．4 提升穿梭车控制系统设计

3．4．1 控制中心模块

3．4．2 电机驱动模块

3．4．3 定位检测模块

3．4．4 电源模块

3．4．5 控制系统总电路

3．5 本章小结

第4章 移栽轨道车和输送机控制功能及控制系统设计

4．1 移栽轨道车控制功能设计

4．1．1 移栽轨道车行进功能设计

4．1．2 移栽轨道车顶升功能设计

4．1．3 定位、检测与供电系统

4．1．4 出入库及理货方案设计

4．2 输送机控制功能设计

4．2．1 控制方案设计

4．2．2 输送驱动控制

4．2．3 输送检测方案

4．3 移栽轨道车控制系统设计

4．3．1 直流电机驱动模块

4．3．2 步进电机驱动模块

4．3．3 输入控制模块

4．3．4 控制系统总电路

4．4 本章小结

第5章 高密度敏捷存储分拣系统可靠性设计

5．1 故障模式及影响分析

5．1．1 故障部位层次划分

5．1．2 故障模式及原因

5．1．3 故障等级分类

5．1．4 FMEA分析表

5．2 故障树分析

5．2．1 故障树的建立

5．2．2 故障树明细表

5．2．3 故障树定性分析

5．3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文