陕西科技大学毕业设计说明书 8 式中：
w——堆垛机重量，为1500kg； g——载货重量1000kg；
v2——最高档速度60m/min；
?2——运行效率0.95。
计算得P=25.80kw，根据起升机构运行所需功率YZR225M-6型电机，电机属性见表3-2
表3-2 垂直行走驱动电机属性
电机型号 工作方式 断续周期工作S3 基准负载持续率 40% 工作电压 380V 额定功率 30KW 额定转速 962r/min 运行效率 88% YZR225M-6
（c）货叉的伸缩距离较短，载货匀速为20m/min。 货叉伸缩功率公式如（3-4），
P?式中：
w——货叉可动部分重量70kg； g——载货重量1000kg；
v3——速度
(w?g)v36120?3 (3-4)
20m/min；
(70?1000)*24?4.94kw
6120*0.85 ?3——伸缩效率0.85。 计算得P=(w?g)v3=
6120η3 根据功率要求所选电机为YEJ160M-6，属性见表3-3。
表3-3 货叉驱动电机属性
型号 YEJ160M-6 额定功率 7.5kw 额定电流 17.0A 转速 970r/min 效率 86% 功率因数 0.78 制动力矩 150N?M 3.2 变频器的选择
交流异步电机的转速，是其定子绕组上交流电源频率的函数。所以只要均匀地改变定子绕组的供电频率，就可以平稳地改变电机的同步转速。考虑到存堆垛机的结构及运动特点，采用变频调速。
本文选择西门子MM440变频器，MM440型使用PID控制器，具PID微调等功能，
自动化立体仓库堆垛机控制系统的设计 9 可用于矢量控制，可以实现高性能的应用，带内置制动单元，可以快速制动。MM440变频器各项参数指标如表3-4。
表3-4 变频器参数
输入电压 输入电流 输出功率 输出电压 输出频率 输出电流 输出控制 控制作用 数字量输入 数字量输出 模拟量输入 模拟量输出 通讯接口 操作功能 3相380VAC，50Hz 2. 8A 0 75KW 3相(0-380) VAC可调 (0-650) Hz可调 2. 1A 输出电压、频率可调 V/F，矢量一转矩、光电编码器反馈的速度控制等 6路带隔离的数字量输入 8路继电器输出 2路(0-10)V模拟量输入 2路(0-20) mA模拟量输出 RS485通讯、USS协议 AOP盘、BOP控制盘、电位器与外接端子操作 水平行走电机采用220W的三相交流异步电动机，运行速度要求为0-150m/min，系统采用转速闭环控制方式。S7-200PLC的模拟量输出信号Uk作为MM440变频器的模拟量输入，来控制变频器输出频率和输出电压的变化，从而控制三相异步电动机的运行；电动机转速由光电编码器检测并反馈到PLC高速计数口，构成闭环变频调速系统。系统如图3-2所示，ng为速度给定量，U为PLC输出的控制量，u为变频器输出电压，n
k为被控量，控制算法为PID。垂直方向同理。
扰动 ng e PID算法 Uk 变频器主电路 u 三相异步电动机 n 认址器反馈 图3-2 PLC变频调速闭环系统结构图
3.3 认址器的选择
要完成对堆垛机自动控制系统的设计，首先要保证堆垛机能够准确到达目标位置，
陕西科技大学毕业设计说明书 10 所以在设计堆垛机自动控制系统时，关键在于准确可靠的认址和定位保证堆垛机准确无误的定位在目标货位。
定位控制就是确定堆垛机停止在目标货位的功能。自动仓库的认址检测系统有两项任务：一是实现自动寻址，使堆垛机自动找到被指定到达的位置；二是自动准确停准，即堆垛机停准位置不超出规定的精度。为此，货架上的每个货位必须具有堆垛机能识别的编码，所以将货架两侧编成X1、X2，沿堆垛机运行方向将货架编为0-Y列，垂直方向编为0-Z层。这样每个货位就有了独立的三维坐标地址，堆垛机自动检测目前的坐标地址，使其能到达目标位置。因为货架两侧分为X1、X2，只有两个方向，反应到堆垛机上只是货叉左伸、右伸运动，此方向不用检测，所以实际上堆垛机位置的检测只是对Y、Z位置的检测。
主要的认址检测方式有以下几种： （1）绝对认址
将每一个货位赋予唯一的开关状态，给每个货位制作一个专用的认址片，堆垛机上相应安装一个识别器，通常是二进制编码板和一组光电开关的组合，通过读取认址片的代码来判断堆垛机的当前位置。 （2）相对认址
每个货位的认址片结构相同。每经过一个货位，就对地址编码进行加1或减1，一直移动到和预定位置号一致时停止运行。 （3）编码器定位法
主要有两种，从动轮与轨道旋转计数测定方式、链轮与链条旋转计数测定方式。从动轮与轨道旋转计数测定方式。堆垛机的从动轮上配有
同轴旋转编码器，从动轮与轨道近似纯滚动，因此通过对旋转编码器的转角的转换，可以得到堆垛机的相对运行位置。 （4）激光测距定位
近年来应用于堆垛机准确定位的新技术，用激光测距仪通过测量堆垛机到基准点的距离和事先存储的位置数据比较来确定堆垛机的当前位置。这种方法的精度很高，但是使用时堆垛机和激光发射器和反射板之间不允许有物体，否则会遮挡住激光的传输路径，使系统无法准确定位。
以上是四种常见的认址检测方式，四种方式各有优劣，表3-5是他们之间的比较对照：
自动化立体仓库堆垛机控制系统的设计 11 表3-5 认址方式对比
认址器 认址方式 可靠性 认址精度 系统成本 数据接口 定位方式 使用寿命 光电开关 相对认址 较低 格 低 无 反射式 短 绝对认址 高 格 高 无 反射式 短 旋转编码器 绝对认址 较高 mm 高 多种 接触式 较长 激光测距传感器 绝对认址 最高 mm 较高 多种 反射式 长 认址方式确认：
激光测距传感器的精度最高，虽然成本较高，但使用寿命长，因此水平、垂直方向均采用激光测距传感器，如图3-3。当前数据为位移值，经过PLC计算后的数据为当前速度值。
激光测距传感器安装在堆垛机上，目标放射板安装在巷道末端。在立体仓库巷道通道中的激光测距范围（激光发射器与反射板之间）内不得有任何物体遮挡激光光线。激光测距的原理是通过发射出的激光光线长度来测定距离，其光线就好比一把光尺，如果物体遮挡激光光线，让它脱离原标准原点的测定位置，将影响实际要求的测定距离，从而使道堆垛机走位偏离所设定的位置，产生货叉取、存储错位或起始点撞击巷道堆垛机端部缓冲制动器的情况。
因此，在巷道堆垛机工作时不允许有任何物体遮挡激光光线，对于激光光线通道应采取隔离保护措施，保证激光测距的准确性和自动化系统的安全性。
图3-3 激光测距传感器
3.4 PLC选择及配置
根据实际的控制点数和系统需要实现的控制要求，在本设计中选用西门子的S7-200
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