一種動車轉向架立體倉庫控制系統的製作方法
2023-05-04 03:04:41 1
專利名稱：一種動車轉向架立體倉庫控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種動車轉向架立體倉庫控制系統，屬於電氣、自動控制技術領域。
背景技術：
專利號200610038935. 4，大跨距重載車身立體倉庫，中華人民共和國知識產權局。高速鐵路動車組作為鐵路裝備現代化的產物，根據鐵道部的發展規劃，確定在北京、上海、武漢、廣州建立現代化動車組檢修基地，其中高級別檢修庫中對動車轉向架的分解檢修線上配置了專門用來存儲轉向架的自動化立體倉庫。北京動車段轉向架立體存放庫已經投入使用；目前廣州動車段轉向架立體存放庫已經基本調試完成。普通立體倉庫一般採用託盤或者貨箱存放貨物，通過堆垛機的貨叉對其進行搬運後進行貨物存取；轉向架立體存放庫根據存取貨物轉向架的特點，採用貨叉提取器配合動作，推拉轉向架到載貨臺或者到貨架軌道，實現轉向架的出入庫作業。就現有專利的應用範圍來看，現有專利只是用於普通堆垛機的控制，其控制的堆垛機只能對普通貨物進行存取操作，即只是通過堆垛機的水平、垂直運動對準貨位，通過貨叉的伸縮存取託盤。對於動車轉向架，其完全不能適用。轉向架立體庫堆垛機採用四立柱結構，載物平臺通過鏈條方式進行升降，其中載貨臺上設置了對接軌道、貨叉、提取器，需要進行如下控制1、堆垛機運行和載貨臺的升降，實現載貨臺軌道與庫口軌道或者貨架軌道的對接控制；2、貨叉和提取器的配合動作，實現提取器推拉轉向架動作的控制；3、對轉向架在存取過程中的狀態特種檢測。4、對移軌車的控制。
發明內容本實用新型的目的是為了解決上述問題，提出一種動車轉向架立體倉庫控制系統。本實用新型的一種動車轉向架立體倉庫控制系統，包括上位監控機、移軌車控制系統和堆垛機控制系統；上位監控機、移軌車控制系統、堆垛機控制系統之間採用無線工業乙太網通訊，上位監控機實時的接收移軌車控制系統、堆垛機控制系統發送的移軌車和堆垛機的當前狀態，並根據二者的狀態信息給移軌車控制系統、堆垛機控制系統發送動作命令，實現堆垛機和移軌車的連鎖動作，實現堆垛機的出入庫作業。所述的上位監控機設有工業乙太網卡和無線發送模塊，工業乙太網卡插在上位監控機上，工業乙太網卡和無線發送模塊之間通過現場總線連接；無線發送模塊分別與移軌車控制系統的移軌車無線接受模塊、堆垛機控制系統的堆垛機無線接受模塊組成無線工業乙太網。所述的移軌車控制系統包括移軌車PLC控制器、移軌車無線接受模塊、變頻器和雷射測距儀；移軌車控制系統採用移軌車PLC控制器作為系統控制器；移軌車PLC控制器通過乙太網擴展模塊連接移軌車無線接受模塊，移軌車無線接受模塊與無線發送模塊之間進行無線通訊，移軌車PLC控制器將移軌車當前狀態通過移軌車無線接受模塊發送給上位監控機，上位監控機通過移軌車無線接受模塊將動作命令傳輸給移軌車PLC控制器，移軌車PLC控制器控制移軌車執行上位監控機的命令；移軌車PLC控制器7通過現場總線連接雷射測距儀，雷射測距儀用於測量移軌車當前的位置，移軌車PLC控制器與變頻器通過數字量輸出點相連，實現移軌車PLC控制器對變頻器的端子控制；變頻器用於驅動移軌車電機，實現移軌車的前進後退功能。所述的移軌車PLC控制器還通過MPI網絡連接人機互動操作面板，人機互動操作面板用於選擇移軌車的控制方式，移軌車具有手動、自動、聯網三種控制方式。所述的堆垛機控制系統包括堆垛機PLC控制器、堆垛機無線接受模塊、提取器編碼器、編碼器擴展模塊、運行雷射測距儀、升降雷射測距儀、升降變頻器、運行/提取器變頻器、軌道/貨叉變頻器；堆垛機控制系統採用堆垛機PLC控制器作為系統控制器，堆垛機 PLC控制器通過乙太網擴展模塊連接堆垛機無線接受模塊，堆垛機無線接受模塊與無線發送模塊之間進行無線通訊，堆垛機PLC控制器將堆垛機當前狀態通過堆垛機無線接受模塊發送給上位監控機，上位監控機通過堆垛機無線接受模塊將動作命令傳輸給堆垛機PLC控制器，堆垛機PLC控制器控制堆垛機執行上位監控機的命令；堆垛機PLC控制器通過現場總線連接運行/提取器變頻器、升降變頻器、軌道/貨叉變頻器；運行/提取器變頻器用於驅動運行電機，提供堆垛機行走的動力，同時，運行/提取器變頻器還用來驅動提取器電機實現提取器的移動；升降變頻器驅動升降電機，實現載貨臺的升降；堆垛機PLC控制器通過編碼器擴展模塊連接提取器編碼器，提取器電機安裝的提取器編碼器用來判斷提取器當前的位置；軌道/貨叉變頻器用於驅動軌道、貨叉電機；在運行和升降電機上安裝有增量編碼器，採用編碼器矢量速度、位置雙閉環方式控制電機；運行雷射測距儀、升降雷射測距儀採用現場總線和堆垛機PLC控制器進行數據交換；運行雷射測距儀、升降雷射測距儀用於堆垛機水平和載貨臺垂直方向的定位測量。所述的堆垛機PLC控制器還通過現場總線連接觸控螢幕，觸控螢幕用於堆垛機的手動、自動控制操作，當控制系統發生故障時，觸控螢幕顯示故障報警信息。所述的現場總線為PR0FIBUS現場總線。本實用新型的優點在於(1)本實用新型由上位監控機、移軌車控制系統、堆垛機控制系統及現場總線構成。三者之間採用乙太網無線通訊，其中由於堆垛機和移軌車是行動裝置，通訊採用電纜連接很困難，因此採用一對無線模塊，以電磁波為通訊介質實現和上位監控機通訊；(2)本實用新型採用變頻器來驅動電機來作為堆垛機行走和載貨臺升降的動力。 PLC通過現場總線PR0FIBUS通訊來控制變頻器。在水平和垂直運行電機上安裝有增量編碼器，變頻器採用編碼器矢量速度、位置雙閉環方式控制電機。採用矢量控制的好處是電機的轉速得到精確控制，且在很低的轉速甚至零速下仍然具有足夠大的轉矩，使系統能夠具有更好的動態響應；
5[0020] (3)堆垛機的定位測量採用雷射測距儀，水平方向和垂直方向各有一臺。其採用 PR0FIBUS現場總線和PLC進行數據交換。由於雷射測距儀的解析度達到0. Imm,與變頻器、 編碼器一起組成速度位置雙閉環控制，使得堆垛機整體定位精度可達到+3mm。
圖1是轉向架立體倉庫系統的結構示意圖；圖2是本實用新型的結構示意圖；圖3是本實用新型的上位監控機的結構示意圖；圖4是本實用新型的移軌車控制系統的結構示意圖圖5是本實用新型的堆垛機控制系統的結構示意圖圖中1-上位監控機2-移軌車控制系統4-現場總線5-工業乙太網卡7-移軌車PLC控制器 8-堆垛機無線接受模塊10-人機互動操作面板11-變頻器13-堆垛機PLC控制器14-觸控螢幕16-編碼器擴展模塊 17-運行雷射測距儀19-升降變頻器20-運行/提取器變頻器
3-堆垛機控制系統 6-無線發送模塊 9"移軌車無線接受模塊 12-雷射測距儀 15-提取器編碼器 18-升降雷射測距儀 21-軌道/貨叉變頻器
具體實施方式
下面將結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。如圖1所示，為轉向架立體倉庫系統中控制系統的布局，地面系統包括總電源櫃、 上位監控機1，移軌車和堆垛機作為行動裝置，各自有獨立的控制系統，移軌車電源櫃位於移軌車上，堆垛機電源櫃位於堆垛機上。堆垛機和移軌車安置在巷道地溝內的運行軌道上 移軌車在堆垛機沒有出入庫作業時，停在庫口處，與庫口軌道可水平對接形成通路；當堆垛機需要到庫口進行出入庫作業時，需要把讓移軌車移動到靠近總電源櫃一端的地溝端位， 方便堆垛機載貨臺軌道與庫口軌道對齊。本實用新型是一種動車轉向架立體倉庫控制系統，如圖2所示，包括上位監控機 1、移軌車控制系統2、堆垛機控制系統3和現場總線4。上位監控機1、移軌車控制系統2、堆垛機控制系統3三者之間採用乙太網無線通訊，其中由於堆垛機和移軌車是行動裝置，通訊採用電纜連接很困難，因此採用無線模塊， 以電磁波為通訊介質實現和上位監控機1通訊。如圖3所示，上位監控機1設有工業乙太網卡5和無線發送模塊6，工業乙太網卡 5插在上位監控機1上，工業乙太網卡5和無線發送模塊6之間通過現場總線4連接。無線發送模塊6分別與移軌車控制系統2的移軌車無線接受模塊9、堆垛機控制系統3的堆垛機無線接受模塊8組成無線工業乙太網；監控機1可以實時的接收移軌車和堆垛機的當前狀態，並根據二者的狀態信息來給二者發送動作命令，實現堆垛機和移軌車的連鎖動作，實現堆垛機的出入庫作業。如圖4所示，移軌車控制系統2包括移軌車PLC控制器7、移軌車無線接受模塊9、人機互動操作面板10、變頻器11和雷射測距儀12。 移軌車控制系統2採用移軌車PLC控制器7作為系統控制器，移軌車PLC控制器 7通過乙太網擴展模塊連接移軌車無線接受模塊9，移軌車無線接受模塊9與無線發送模塊 6之間進行無線通訊，向監控機1發送移軌車當前狀態或者接受監控機1的動作命令，傳輸給移軌車PLC控制器7，移軌車PLC控制器7控制移軌車執行上位監控機1發送的命令。移軌車PLC控制器7通過MPI網絡連接人機互動操作面板10，人機互動操作面板10用於選擇移軌車的控制方式，移軌車具有手動、自動、聯網三種控制方式。移軌車PLC控制器7通過現場總線4(PR0FIBUS網絡)連接雷射測距儀12，雷射測距儀12用於測量移軌車當前的位置，移軌車PLC控制器7與變頻器11通過數字量輸出點相連，實現移軌車PLC控制器7對變頻器11的端子控制。變頻器11用於驅動移軌車的兩臺電機，實現移軌車的前進後退功能。移軌車通過變頻器11、移軌車電機編碼器(其中一臺移軌車電機帶有編碼器)、雷射測距儀12組成位置、速度雙閉環控制系統。 如圖5所示，堆垛機控制系統3包括堆垛機PLC控制器13、堆垛機無線接受模塊8、 觸控螢幕14、提取器編碼器15、編碼器擴展模塊16、運行雷射測距儀17、升降雷射測距儀18、 升降變頻器19、運行/提取器變頻器20、軌道/貨叉變頻器21。堆垛機控制系統3採用堆垛機PLC控制器13作為系統控制器，堆垛機PLC控制器 13通過乙太網擴展模塊連接堆垛機無線接受模塊8，堆垛機無線接受模塊8與無線發送模塊6之間進行無線通訊，向監控機1發送堆垛機當前狀態或者接受監控機1的動作命令，傳輸給堆垛機PLC控制器13，堆垛機PLC控制器13控制堆垛機執行上位監控機1發送的命令。堆垛機PLC控制器13通過現場總線PR0FIBUS通訊控制運行/提取器變頻器20、升降變頻器19、軌道/貨叉變頻器21。運行/提取器變頻器20用於驅動運行電機，提供堆垛機行走的動力；同時，運行/提取器變頻器20還用來驅動提取器電機，實現提取器的移動，提取器電機安裝的提取器編碼器15用來判斷提取器當前的位置。升降變頻器19用於驅動升降電機，提供載貨臺升降的動力。軌道/貨叉變頻器21用於驅動軌道、貨叉電機。在水平和垂直運行電機上安裝有增量編碼器，採用編碼器矢量速度、位置雙閉環方式控制電機。採用矢量控制的好處是電機的轉速得到精確控制，且在很低的轉速甚至零速下仍然具有足夠大的轉矩，使系統能夠具有更好的動態響應。運行雷射測距儀17、升降雷射測距儀18用於堆垛機水平和載貨臺垂直方向的定位測量。運行雷射測距儀17、升降雷射測距儀18採用PR0FIBUS現場總線和堆垛機PLC控制器13進行數據交換。由於運行雷射測距儀17、升降雷射測距儀18的解析度達到0. Imm, 與升降變頻器19、運行/提取器變頻器20、軌道/貨叉變頻器21、提取器編碼器15 —起組成速度位置雙閉環控制，使得堆垛機整體定位精度可達到士3mm。堆垛機PLC控制器13通過編碼器擴展模塊16連接提取器編碼器15，提取器編碼器15用於確定提取器當前的位置。堆垛機PLC控制器13通過現場總線PR0FIBUS連接觸控螢幕，觸控螢幕用於堆垛機的手動、自動控制操作，當控制系統發生故障時，觸控螢幕顯示故障報警信息。
權利要求1.一種動車轉向架立體倉庫控制系統，其特徵在於，包括上位監控機、移軌車控制系統和堆垛機控制系統；上位監控機、移軌車控制系統、堆垛機控制系統之間採用無線工業乙太網通訊，上位監控機實時的接收移軌車控制系統、堆垛機控制系統發送的移軌車和堆垛機的當前狀態，並根據二者的狀態信息給移軌車控制系統、堆垛機控制系統發送動作命令，實現堆垛機和移軌車的連鎖動作，實現堆垛機的出入庫作業。
2.根據權利要求1所述的一種動車轉向架立體倉庫控制系統，其特徵在於，所述的上位監控機設有工業乙太網卡和無線發送模塊，工業乙太網卡插在上位監控機上，工業乙太網卡和無線發送模塊之間通過現場總線連接；無線發送模塊分別與移軌車控制系統的移軌車無線接受模塊、堆垛機控制系統的堆垛機無線接受模塊組成無線工業乙太網。
3.根據權利要求1所述的一種動車轉向架立體倉庫控制系統，其特徵在於，所述的移軌車控制系統包括移軌車PLC控制器、移軌車無線接受模塊、變頻器和雷射測距儀；移軌車控制系統採用移軌車PLC控制器作為系統控制器；移軌車PLC控制器通過乙太網擴展模塊連接移軌車無線接受模塊，移軌車無線接受模塊與無線發送模塊之間進行無線通訊，移軌車PLC控制器將移軌車當前狀態通過移軌車無線接受模塊發送給上位監控機，上位監控機通過移軌車無線接受模塊將動作命令傳輸給移軌車PLC控制器，移軌車PLC控制器控制移軌車執行上位監控機發送的命令；移軌車PLC控制器(7)通過現場總線連接雷射測距儀， 雷射測距儀用於測量移軌車當前的位置，移軌車PLC控制器與變頻器通過數字量輸出點相連，實現移軌車PLC控制器對變頻器的端子控制；變頻器用於驅動移軌車電機，實現移軌車的前進後退功能。
4.根據權利要求3所述的一種動車轉向架立體倉庫控制系統，其特徵在於，所述的移軌車PLC控制器還通過MPI網絡連接人機互動操作面板，人機互動操作面板用於選擇移軌車的控制方式，移軌車具有手動、自動、聯網三種控制方式。
5.根據權利要求1所述的一種動車轉向架立體倉庫控制系統，其特徵在於，所述的堆垛機控制系統包括堆垛機PLC控制器、堆垛機無線接受模塊、提取器編碼器、編碼器擴展模塊、運行雷射測距儀、升降雷射測距儀、升降變頻器、運行/提取器變頻器、軌道/貨叉變頻器；堆垛機控制系統採用堆垛機PLC控制器作為系統控制器，堆垛機PLC控制器通過乙太網擴展模塊連接堆垛機無線接受模塊，堆垛機無線接受模塊與無線發送模塊之間進行無線通訊，堆垛機PLC控制器將堆垛機當前狀態通過堆垛機無線接受模塊發送給上位監控機， 上位監控機通過堆垛機無線接受模塊將動作命令傳輸給堆垛機PLC控制器，堆垛機PLC控制器控制堆垛機執行上位監控機發送的命令；堆垛機PLC控制器通過現場總線連接運行/ 提取器變頻器、升降變頻器、軌道/貨叉變頻器；運行/提取器變頻器用於驅動運行電機， 提供堆垛機行走的動力，同時，運行/提取器變頻器還用來驅動提取器電機實現提取器的移動；升降變頻器驅動升降電機，實現載貨臺的升降；堆垛機PLC控制器通過編碼器擴展模塊連接提取器編碼器，提取器電機安裝的提取器編碼器用來判斷提取器當前的位置；軌道 /貨叉變頻器用於驅動軌道、貨叉電機；在運行和升降電機上安裝有增量編碼器，採用矢量速度、位置雙閉環方式控制電機；運行雷射測距儀、升降雷射測距儀採用現場總線和堆垛機 PLC控制器進行數據交換；運行雷射測距儀、升降雷射測距儀用於堆垛機水平和載貨臺垂直方向的定位測量。
6.根據權利要求5所述的一種動車轉向架立體倉庫控制系統，其特徵在於，所述的堆垛機PLC控制器還通過現場總線連接觸控螢幕，觸控螢幕用於堆垛機的手動、自動控制操作，當控制系統發生故障時，觸控螢幕顯示故障報警信息。
7.根據權利要求2、3、5或者6所述的一種動車轉向架立體倉庫控制系統，其特徵在於， 所述的現場總線為PR0FIBUS現場總線。
專利摘要本實用新型公開了一種動車轉向架立體倉庫控制系統，包括上位監控機、移軌車控制系統和堆垛機控制系統；上位監控機、移軌車控制系統、堆垛機控制系統之間採用無線工業乙太網通訊，上位監控機實時的接收移軌車控制系統、堆垛機控制系統發送的移軌車和堆垛機的當前狀態，並根據二者的狀態信息給移軌車控制系統、堆垛機控制系統發送動作命令，實現堆垛機和移軌車的連鎖動作，實現堆垛機的出入庫作業。本實用新型採用無線工業乙太網進行通訊，採用變頻器矢量速度、位置雙閉環方式控制電機，電機的轉速得到精確控制，且在很低的轉速甚至零速下仍然具有足夠大的轉矩，使系統能夠具有更好的動態響應。
文檔編號G05B19/418GK202093390SQ201120212150
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月22日 優先權日2011年6月22日
發明者于靖, 劉紅, 劉進輝, 曹志傑, 李強, 王鑫, 胡曉勇 申請人:北京康拓紅外技術有限公司