時間:2015-01-26 17:17:07來源:王天將
摘要:在自動化立體倉庫中,堆垛機是實現(xiàn)貨物存取的關(guān)鍵設(shè)備;輕載堆垛機對加速度和速度的要求日益提升,高端伺服系統(tǒng)在該行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。以下以Lenze的實際應(yīng)用案例為例,介紹Lenze9400伺服系統(tǒng)在堆垛機運行中的應(yīng)用。
關(guān)鍵字:9400 伺服系統(tǒng) 堆垛機 防搖擺驅(qū)動 軸間智能管理
1前言
傳統(tǒng)的堆垛機大多采用變頻器控制,利用外部IO點停車,或者將外部編碼器接至PLC,再通過PLC給變頻器不同的速度指令。這樣帶來的弊端就是定位動作無法實現(xiàn)高速度以及高加速度,且PLC需要干預(yù)定位的運動過程,為現(xiàn)場的編程調(diào)試帶來了巨大的麻煩。
隨著物流行業(yè)的快速發(fā)展,高速堆垛機已成為倉儲物流的重要組成部分,這也促進了伺服系統(tǒng)特別是高端伺服系統(tǒng)在堆垛機行業(yè)的廣泛應(yīng)用。
Lenze在該行業(yè)積累了極為豐富的經(jīng)驗。為達到堆垛機的高速穩(wěn)定控制,Lenze提供了完美的產(chǎn)品和解決方案以及專家級的服務(wù)。本文主要以電氣控制為主,介紹Lenze在堆垛機行業(yè)的解決方案及其特點。
2夾抱式堆垛機設(shè)備結(jié)構(gòu)
設(shè)備在機械上:行走采用夾輪結(jié)構(gòu),由一臺9400伺服控制器同時控制兩臺MCA行星減速伺服電機;軌道長度為40m,高度為18m;安裝結(jié)構(gòu)如圖1及圖2所示。上端安裝有防搖擺電機,安裝夾輪類似行走驅(qū)動端;提升采用齒輪同步帶結(jié)構(gòu);貨叉可兩端出叉;貨叉控制器安裝在載貨臺上,由滑觸線供電。
圖1系統(tǒng)整體示意圖
圖2行走及防搖擺設(shè)備結(jié)構(gòu)圖
電氣上,9400伺服系統(tǒng)與上位系統(tǒng)采用Profinet進行通信,行走、提升與防搖擺之間通過內(nèi)部運動控制總線相連。行走和提升均采用雙閉環(huán)形式,外部測距采用SSI激光測距傳感器。
3Lenze解決方案
Lenze堆垛機解決方案,如圖3所示。配置產(chǎn)品主要包括:9400伺服控制器、MCA伺服減速電機及電纜等附件。9400伺服控制器負責(zé)設(shè)備的定位動作,安全保護以及軸間管理。智能化的單軸結(jié)構(gòu)大大提高了設(shè)備了運行效率、安全性以及維護性。與上位PLC的數(shù)據(jù)交換可達到32個WORD,控制信息和反饋信息均可自由定義。系統(tǒng)可實現(xiàn)的速度與加速度指標參見表1。
圖3系統(tǒng)電氣結(jié)構(gòu)示意圖
表1系統(tǒng)可實現(xiàn)的速度與加速度指標
3.1伺服9400HL
9400HL是Lenze高性能伺服控制器,具備強大的可編程能力以及豐富的聯(lián)網(wǎng)可能,本身內(nèi)嵌了系統(tǒng)運動控制總線,可用于各軸之間的互聯(lián)。功率段0.37kW至370kW,可滿足現(xiàn)場絕大多數(shù)應(yīng)用。9400采用創(chuàng)新的模塊化設(shè)計,具備專門的程序存儲卡,為最終用戶的使用及更換等帶來了極大的便利。9400HL特有的背板安裝方式和全快速插拔式接口設(shè)計,讓驅(qū)動器的維護或替換更加靈活方便,無需專業(yè)知識即可快速正確地完成驅(qū)動器的更換或診斷。
3.2MCA伺服減速電機
Lenze提供的伺服減速電機具備精度高、耐沖擊和效率高等特點,非常適合往返定位等應(yīng)用場合。
3.3電纜等附件
由于電機動力電纜和抱閘電纜是同一根電纜,因此必須采用混合電纜的形式,以避免現(xiàn)場可能的干擾。反饋電纜推薦使用Lenze的雙絞屏蔽電纜,同時有柔性電纜可選。
4Lenze系統(tǒng)解決方案特點
4.1防搖擺驅(qū)動
鑒于提升立柱高度較高,在未加入防搖擺驅(qū)動時,行走在下方到達位置后,立柱通常需要晃動2至3秒的時間才能穩(wěn)定下來;加入防搖擺驅(qū)動后,系統(tǒng)幾乎沒有搖擺,節(jié)省了行走定位花費的時間。
防搖擺驅(qū)動與行走驅(qū)動采用內(nèi)部運動控制總線連接,實時跟蹤行走的速度。
4.2軸間智能管理
普通堆垛機的行走和提升是獨立的,即不管定位距離大小,兩軸分別做定位,這在實際應(yīng)用中有時是不必要的,或不經(jīng)濟的;為了滿足各種不同現(xiàn)場的不同需求,Lenze專門為堆垛機開發(fā)了軸間智能管理模板,即根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的速度、加速度以及定位距離,系統(tǒng)自動插補計算出合理的曲線,按照優(yōu)化的曲線運行。
例如,系統(tǒng)可以通過插補計算實現(xiàn)同時啟動,同時到達;或者錯峰啟動,同時到達。
同時,各軸之間通過直流母線共聯(lián)實現(xiàn)了能量的交互,例如提升在發(fā)電狀態(tài)下反饋的能量,可以被行走使用,進一步實現(xiàn)了綠色節(jié)能。
4.3抱閘自動控制邏輯
Lenze在需要抱閘應(yīng)用的場合提供專門的抱閘控制模塊以及相應(yīng)的配合邏輯。不需要用戶外接繼電器,抱閘控制模塊可以直接輸出電機抱閘需要的電壓,這樣不僅避免了繼電器帶來的時間延遲以及粘連危險,同時可以由驅(qū)動器內(nèi)部設(shè)置相對應(yīng)的抱閘控制邏輯,例如設(shè)置抱閘的打開時間以及關(guān)閉時間。
抱閘模塊同時具備斷路檢測功能,斷路時系統(tǒng)報錯停機。
4.4獨立驅(qū)動及安全聯(lián)鎖
電機端反饋和外部反饋可以同時接至9400,實現(xiàn)全閉環(huán);定位過程中的曲線計算由9400單獨完成。
電機溫度反饋、制動電阻溫度反饋、極限開關(guān)、斷帶開關(guān)等安全保護點都可以直接接至驅(qū)動器,不僅可以快速響應(yīng)外部觸發(fā),同時也可以通過總線上傳至上位。
防搖擺驅(qū)動、提升驅(qū)動與行走驅(qū)動之間需要一定的安全聯(lián)鎖,這些均可在驅(qū)動器內(nèi)編程實現(xiàn),無須外部PLC的干預(yù)。
4.5系統(tǒng)零位
全閉環(huán)系統(tǒng)采集外部編碼器位置,可以直接作為系統(tǒng)的當前位置,無需再次尋零;同時可以設(shè)置零點的偏移量。
對于采用單反饋的貨叉電機,第一次尋零后可以將零點保存在驅(qū)動器中,再次上電無需尋零。
5小結(jié)
Lenze9400伺服系統(tǒng)以其強大的伺服控制能力,邏輯編程能力,保證了該堆垛機在現(xiàn)場的高速穩(wěn)定運行。
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