新型无轨水平移动立体货架运动控制系统研制

　　新型无轨水平移动立体货架运动控制系统研制梁艺忠。黄学飞浙江大学机械与能源学院，浙江杭州310027两侧轮子位移。实现了移动货架的柬，功能。并给出了控制系统关键部分的设计方案和应用要点，前言水平移动立体货架以下称移动货架是种在货架的底部安装有运行车轮，可在地面上运行的货架，按是否铺设轨道可分为有轨型与无轨型。该系统特别适用于冷冻冷藏和危险品的大容量贮存。因为只需要个作业通道，可大大提高仓库面积的利用率，降低仓库的能源消耗。因此，移动货架在国外物流仓储行业得到广泛的应用。在我国，移动货架的控制系统大部分都是采用孔控制，成本较高，致性差。本研究介绍了基于单片机技术的移动货架运动控制系统，该系统町替换1控制系统。了缩短系统调试周期降低系统成本提高市场竞争力。

　　1移动货架系统介绍移动货架系统的基本结构，1.移动货架系统由仓库管理计算机地面控制台运动控制柜以及移动货架等主要部分组成。仓库管理计算机程监控。地面控制台上安装有触摸屏和控制按钮，可收稿日期2005基金项目浙江省重大科技攻关项目20020028.

　　输入任务指令并负责工作域周边警成。运动控制桁安装在移动货架上，负贵拧制移动货架运动。并在运动中进行货架偏移调整位置检测与安全保护。

　　2运动控制系统硬件设计运动控制系统硬件框，2.其中位移检测采用安装在左右从动轮上的光电编码器，检测货架是否走偏安全检测通过忙屯开关检测达动轨道是否有阻挡物以及行走是否到位使用控制按钮可在脱机状态下对货架手动控制货架左右驱动变频器通过15485总线指令抒制；运动控制系统与上位机的迪讯也采只5485总线；娜丈继屯器输出控制状态指灯运动警笛与制动系统。为实现控制系统的软件升级与参数修改本系统设计了只3232编程接口。

　　位移检测单片机控制中编程接1变频器开关输入安全检测位机控制按钮心继电器输出21单片机处理器央处理器采撕型工，单片机30拟观0+，该单片机具有385.5电压适应范，能通过2砍41快速脉冲干扰测试叮，具有很强的抗1扰能力。闪为该单片机义持在系统编程功能，芯片可直接焊在系统板上，能避免由于使用座带来的接触不良问；采用该单片机可以节省外部复位电路权门狗屯路1丑0鼠从而降低系统成本，也简化了系统结构。

　　22位移检测电路为了使货架在移动过程中处于平移状态，必须保证货架左右轮的驱动速度致。如果速度不致则会引起货架行走路径的偏移扭曲。般来说，当两变频器的输出频率致时，两电机的速度应该致。但是，由于制造工艺的误差，变频器与电动机的性能特征是不可能完全致的。另外，当货架载重小甲衡会引起左右轮的肌力不致。也会起速度误差。所以，在货架移动过程中，必须实时检测左右两组轮子的位移状态，根据偏移量调整变频器输出频率。位移检测采用增量式光电编码器。每个货架安装两个光电编码器，分别测量左右两组轮子的位移。为避免由于滑动摩擦带来的测量误差，光电编码器必须安装在从动轮上。

　　本系统使068诎目逻辑器件实现编码器信号的倍频鉴相电路，使用可编程逻辑器件代替硬件电路，可以简化了电路结构，提高系统抗干扰能力。光电编码器信号处理电路3，为避免外界干扰，光电编码器信号采用光电隔离。由于编码器脉冲信号频宰不很高，隔离器件采出817即可。中的此低通滤波与施密特电路滤除杂波干扰，修整脉冲波形。

　　是利用，触发器的触发输出特性，靠，汉触发脉冲生正反向脉冲输出。为了在人8信号的上下沿时刻各产生1个脉冲信。编码器输出的8信号通过，触发器，输出产生与；时钟同步的信号心，七再经过如虫发器产生与⑶时钟同步的62，该佶号分，比1队延时1个，认周期。由式可在1个编码器脉冲周期内产生4个宽度与时钟脉冲周期相同的脉冲，加上入181稳态信号作为判向信号后得到编码器正反转的输出信号巧分别由式式计算所得。当正转时，的2输出正脉冲信号，反转时，13输出负脉冲信号。正反转的逻辑关系可用，软件绘制逻辑电路，编译后便可少成，化的1丝代码，23安全检测电路为了保障移动货架在移动过程中安令行驶。并且能准确定位。必须在货架上安装安全检测与位置检测传感器。1.3182为减速检测开关。

　　为停止检测开关，均采用漫反射式光电开关。

　　减速检测开关的探测距离要比停止检测开关的远，在货架移动过程中，当3，或检测到阻挡物时，货架减速并以低速继续移动。当或检测到阻挡物后控制系统送出制动信号并停止驱动输出。

　　为轨道遗物检测装置，采用对射式光电开关，安砚在1岛地面51高度位置，货架在移动过程光屯斤圯路被兄物遮，时。货架移动7止并发出报警声。因为，移动货架是可以双向移动的，所以在货架的两侧均需安装传感器。

　　控制系统应有些基本的控制按钮。比如工作模调整等开关。所有的开关量输入均采用光电隔离，1型光电开关信号隔离输入电路，4.

　　24通讯接口电路本系统中。编程接门变频器控制以及位机通讯均采用串口通讯。其中编程接口采用只8232协议通讯，上位机通讯采用85485协议通讯。编程接口与上位机通讯接口共用扣内置的串口资源。

　　编程接口只在编程与参数设置时使用，正常工作时可通过硬跳线关闭编程接口。变频器通过只3485总线控制。由于3丁，虬58只有个串行通讯口，本系统采用片16，50扩展串口。只3485通讯距离长，布线环境复杂，为避免外界干扰，83485串行通讯采用高速光电隔离器件册136隔离。5为485通讯发送1；号1义0的隔离屯路。接收信号阳与收发控制信号的隔离与此类似。

　　3软件设计系统软件采叫51语3编4.系统软件主要可分为初始化模块任务接收模块输入信号检测投块偏移调整模块抒制输时期程序流程吼如所瓜初始化模块主要完成运算变量赋初值设置串行诎讯的波特率与通讯格式记，器初始化以及中断系统初始化。系统初始化完毕后。开始判断是忻有来自上位机与控制面板的指令，如果无任务则循环等侍。新任务则开始执汀仟务动作。

　　开始执行任务时，系统首先判断各安全检测开关的状态。如果货架运动方向的异物检测传感器被异物阻挡则立即停止并报警，检测到减速传感器触发4时货架斤始减速，检测到停止传感器触发1号时货架停止。

　　偏移调整模块为本系统的核心部分，系统控制优良程度取决于控制算法是否合理。偏移调整的基本思路是开始，两变频器以相同的频率动电机，控制系统读取左右两轮光电编码器的计数值。另左边光电编码器的计数值，边光屯编码器计数值为以左边，必须增加右边变频器的频率。，0时农右边快于左边。必须减少右边变频器的频率。

　　木系统偏移调整的控制算法采用模糊15，算法，这种算法将模糊控制与，控制结合起来，既有模糊控制灵活适应性强的优点，又有，控制精度高容易实现的特点。在控制过程中，设右边变频器基本频率为取频率增景为控制景。根据误差与误差变化从，的系数心尺模糊算法调整，然后依据增量式，公式计算化实时控制右边变频器的频率。

　　4结，语采用基于单片机的新型无轨水平移动立体货架运动控制系统替换原有以为核心的控制系统，经过半年的现场测试检验，货架移动左右偏移误差小于±10，货架移动平稳，系统稳定可靠，能达到与，同样的控制效果。

　　IJJ沈卓。41光电编码器的倍频技术。传感器世，2何叫蔌。从于单机测控系统抗干扰的硬设1儿微计算机信息。20，23536I3J李华。5，系列单片机实用接技术01.北京京航空航天大学出版社，1.

　　4王福瑞。单片机测控系统设计大全肘。北京北京航空航天大学出版社，199 5j徐爱钧，彭秀华。单片机高级语言，51应用程序设计。北京电子工业出版社，1999.

　　编辑李辉