自動化三維倉庫在中國發(fā)展迅速，從終端存儲到生產過程，自動化程度更高，物聯網信息高度整合。廣泛應用于制藥行業(yè)、汽車制造業(yè)、機械制造業(yè)、煙草行業(yè)、機場貨運業(yè)、紡織行業(yè)、印刷業(yè)、化工行業(yè)等領域。
自動化立體倉庫的應用越來越廣泛，而堆垛機作為自動化立體倉庫的關鍵設備，在產品存儲與配送的過程中起著關鍵作用。企業(yè)生產效率越高，意味著對巷道內堆垛機存取效率以及堆垛機的精細化程度要求更高。
堆垛機系統由機械、電氣、軟件組成，三者高效融合。通過軟件調度系統下發(fā)指令到堆垛機，堆垛機PLC 控制系統根據收到的作業(yè)命令、存儲地址，在貨架巷道內來回穿梭，在輸送機上取貨或是將貨物送至輸送機。如何保證堆垛機運行更高效、安全、環(huán)保成為專業(yè)工程師研究的重點。
1 項目背景
公司集產品研發(fā)、工程設計、制造、安裝與服務為一體，承建的標準化、自動化、規(guī)?；娜怆u、種雞、蛋雞、養(yǎng)豬場工程以及溫室調溫工程具有國際先進水平。企業(yè)為促進產能、完善物流體系，特邀我院為新建制造中心及研發(fā)中心項目規(guī)劃建設自動化立體倉庫。
自動化立體倉庫堆垛機由機械結構( 包括上下橫梁及立柱)、載貨臺、運行機構、起升機構、貨叉伸縮機構及電控裝置構成。
2 堆垛機水平軸調速要求
堆垛機因其本體機械結構的特殊性，運行過程中載貨臺和貨物對立柱的彎矩、堆垛機加減速產生的水平慣性力等都會使立柱在巷道平面內產生撓曲變形，影響堆垛機運行的穩(wěn)定性、可靠性，使堆垛機水平軸方向的運行速度、運行加速度的調試也變得復雜。
水平軸變頻器調速要滿足堆垛機加速過程平穩(wěn)、短時間內加到更大速度且高速運行到目的地址時以最短的減速距離精準停車，整個過程堆垛機運行要可靠、平穩(wěn)。堆垛機性能參數 ：更大載重量1 000 kg，運行軸更大速度160 m/min，運行軸加速度0.5 m/s2。
3 堆垛機控制系統
堆垛機的控制系統下位控制由變頻器驅動異步電動機實現，堆垛機水平軸、垂直軸、貨叉運行均采用變頻器控制異步電機調速，通過激光測距傳感器、條碼定位器、值編碼器反饋的位置值來定位。
3.1 控制系統的網絡拓撲
通過PN/IE(Profinet) 網絡協議將PLC 與變頻器、編碼器、激光測距傳感器連接，變頻器通過現場總線接收PLC 發(fā)出的啟動停止命令，同時將變頻器在線數據電流、電壓、電機的運行狀態(tài)反饋至上位控制系統。本項目將變頻器的運行信號采集到PLC 作為判斷堆垛機水平軸完全停車的保護程序。
3.2 變頻器總線參數配置
堆垛機控制系統硬件配置完成后，將變頻器的輸入與輸出（I/O）配置文件與PLC 輸入與輸出映像區(qū)匹配，將PLC 的輸出區(qū)對應變頻器的輸入區(qū)，PLC 的輸入區(qū)對應變頻器的輸出區(qū)，變頻器通過改變參數狀態(tài)字來接收頻率脈沖調速或轉速調速并反饋信息。
4 堆垛機控制系統功能
堆垛機控制系統水平軸調速分為手動運行調速與自動運行調速，手動調速是在堆垛機上，用操作手柄控制堆垛機低速前進、低速后退、高速前進、高速后退，在地面設有強制換速開關，高速運行到巷道端頭后切換到低速運行。自動調速是堆垛機在聯機模式下收到入庫、出庫等指令后根據運行距離自動由靜止狀態(tài)開始加速到高速運行，然后到目標貨位后減速運行到準確停車。
4.1 斜坡設置完成后，調試勻速段的平滑和減速停車，通過改變比例增益SPG、時間常數SIT、濾波系數SFC數值使勻速段平穩(wěn)。調試中發(fā)現在均速穩(wěn)定的PID 參數運行下，水平軸啟動初期、勻速運行、減速初期平穩(wěn)，但是水平軸的減速距離拉長，在相同的速度下，減速停車距離波動大，在停車的最后階段減速不夠。
為了解決這個問題，通過調整速度環(huán)PID 參數提高水平軸調速效率，達到精準停車，速度環(huán)PID 的調節(jié)效果。
5 應用
堆垛機立柱的擺動情況與水平軸調速參數有很大關系，水平軸調速啟動過猛或是停車太硬，都會導致堆垛機立柱擺動幅度大，造成載貨臺貨物移位和水平軸驅動機構磨損嚴重，降低堆垛機的安全性，縮短其使用時間。
因此，為了滿足生產效率的要求，必須在調速完成后確保堆垛機水平軸調速過程的穩(wěn)定性。利用矢量變頻器調試軟件及其調速運行的穩(wěn)定性，可以提高水平軸調速效率，方便維護，為后期穩(wěn)定應用打下良好的基礎。