堆垛机由以上三个机构运行，完成货物的存取作业。运行机构与升降机构的运行通过两台步进电机进行控制，伸缩机构采用一台直流电机进行控制。当堆垛机接收到控制面板或上位机发来的操作指令时，根据指令中指定目标的行、列数，PLC将该数据作为指针，调出对应的行、列数的脉冲值，通过对两个数据的比较来判断堆垛机的运行方向。

机械手的控制

机械手是一种能模拟人的手臂的自动化装置，按预定的程序轨迹及要求，实现抓取、搬运工作。在立体仓库控制系统中机械手主要完成从3台辊道输送带到立体仓库出货台之间的货物传递。四自由度机械手为圆柱坐标型，可实现X轴伸缩、Z轴升降、底盘、腕回转功能。驱动采用步进电机，夹爪采用气动方式。X轴伸缩、Z轴升降、底盘回转和机械手腕回转分别使用四个步进电动机。PLC作为控制器产生脉冲和方向电平，控制机械手的运行。步进脉冲信号用于控制步进电机的位置和速度，变脉冲的频率,能改变步进电机的转速，控制脉冲的个数，可以使步进电机精确定位。这样就可以实现步进电机调速和定位。方向电平信号用于控制步进电机的旋转方向。此信号为高电平时，电机正转；为低电平时，电机反转。电机要转向，必须在电机停止以后进行。系统的不同机构运行速度是不一样的，因此采用变频器调速。在辊道上安装有三个变频器来控制三个辊道传送带的运转，辊道可以正、反两个方向运转，根据进货和出货的需要，使用三个变频器分别来控制三个辊道传送带的运转。

定位技术

堆垛机的横移定位采用激光测距仪，随着堆垛机在巷道里来回穿行，装设在巷道一侧的激光测距仪实行采集数据，进行动态测距，PLC控制器读取激光测距仪的数据，并进行处理。堆垛机的提升定位机采用格雷码编码传感器。打孔条固定在堆垛机一端的立柱上，读码器随提升平台沿打孔条上下滑动，产生坐标数据，传到PLC处理，实现堆垛机在不同层高货架的定位。货叉的伸缩定位由两个旋转编码器来完成。旋转编码器是一种光电式旋转测量装置，它将被测的角位移直接转换成数字信号。将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给PLC，利用PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数，以获得测量结果。两个旋转编码器装在减速机链轮上，完成伸缩的测距和定位，两个编码器的数值必须相同，否则堆垛机就判断为异常，停止工作。在货叉板的两头和中间位置，均安装一个限位开关，货叉伸缩到位时，就自动感应到限位开关，信号传给PLC处理，确认伸缩装置定位成功。

工作流程

根据货物的流向，系统分为入库控制流程和出库控制流程。在入库过程中，首选系统初始化，此时堆垛机处于初始状态。入库单下达后，PLC根据入库单的信息，识别出货物的种类，同时要处理检测货物的信息，将二者信息进行比对，当货物信息与入库单一致时，系统自动分配一个库位号给入库货物。堆垛机根据PLC发出的信号，由初始状态运行到入库口，将货物由载货台上转移堆垛机的取货台上去。最后堆垛机将取货台上的货物放入到指定的库位中去。货品上架后，入库结束，堆垛机返回到待命状态，系统更新库位数据，完成相应的记录。系统的出库准备与入库准备类同。出库单下达后，PLC根据出库单的信息，识别出货物的种类，同时检测货物的信息，当货物信息与出库单一致时，确认出库操作。根据出库单所确定的库位信息，在PLC的操作下，堆垛机将从当前位置到达指定仓位，执行取货操作，将货物运送到出库口。出库结束后，堆垛机返回到待命状态，系统数据更新，完成相应的记录。

结语

本系统主要以PLC为核心，利用PLC的强大的控制功能，实现了利用可编程控制器控制立体仓库的功能，具有接线简单、编程直观和扩展容易等特点。与上位机通过以太网通信,实现了远程实时监控和管理,结构简单,实时性好,可靠性高,运行稳定,系统人机界面友好,具有一定的灵活性。大大提高工作效率,节省了成本,降低了风险，实现了立体仓库的网络化管理。调试结果表明，本系统能够较为准确地完成对货物的存取功能，操作方便，工作可靠，达到了控制要求。在适应性、精确性和可靠性方面，到达到了设计的要求，表明该设计方案是可行的。

作者：张茁杨志刚单位：河北联合大学电气工程学院