自动化立体库系统功能恢复方法

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随着现代仓储物流产业的快速发展，在城市土地价格居高不下的背景下，智能立体仓库的工作效率高、占地空间少、投入成本低等优势 日益得到显现。因此，近几年在工业现场投入使用的智能化立体仓库越来越多，同时也对立体库的Et常维修保养、系统瘫痪状态下的快速修复等技术提出了较高的要求。尤其是国内早期从国外引进的-些进El立体库仓储设备已经逐渐老化，目前正处于故障多发期ll。所以，对立体库系统的相关维修、功能恢复等技术的系统研究具有广阔的应用前景和经济价值。本文以-种瘫痪、年久失修、无技术资料的巷道堆垛机控制系统为研究对象，系统阐述立体库堆垛机系统功能快速恢复的方法。

2 现场调研2.1 设备现状合肥海尔 自动化立体库是 20世纪 90年代末韩国三星泰科公司的产品，当时处于领先的技术水平，包括 PLC控制技术 、红外通讯技术、变频器技术、传感器检测技术 、触摸屏应用技术等。立体库由高层货架(2排 ×15列 ×5层 150个仓位)、双立柱巷道堆垛机、出入库人机操作系统(HMI)、自动控制系统及周边设备组成，可实现手动(半自动)和自动存、取操作 。当时该设备已经严重损坏，包括马达、变频器损坏，传感器及限位挡板损毁、缺失、变形；闲置的时间超过5年，没有提供任何技术图纸资料；控制系统源程序冗杂，可读性差；期间设备曾被检修过，线路线号及传感器位置被错误改动过，所以功能恢复难度较大。

2.2 调研内容由于是异地作业，短时间里需要看什么、重点掌握什么信息显得尤为重要，以此项目为例，需重点关注关键设备组成(包括电机、变频器等)，记录所有设备型号，简单判断主要设备 目前实际状态 ；由于没有图纸，需要根据现场实物记录控制柜内元器件布置排列，包括线号、型号规格；记录主要传感器安装位置及线号；记录原始电气柜端子排接线排列；查看PLC、变频器型号，确定与之通讯方式，试图保存原始程序和参数设置数据。

2.3 达到效果通过以上信息的掌握，绘制控制系统框图，如图1所示。

绘制传感器布置图、电气柜元件布置图、操作面板(除人机界面外)元件布置图，所有图都需要标注原始线号，便于后续理解程序及电气原理图的恢复。

根据PLC、触摸屏型号选择通讯方式，确保能够下载保存[收稿 日期]2012-09-09作者简介于冬(1978-)，女，黑龙江人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：电气控制系统检修。

设施与设备 物流技术2013年第32卷第3期(总第282期)HMIPLc1电源 CPIJ I 通讯lI红外啊发图 1 立体库系统框图原始程序，同时旧能通过下载方式保存变频器原始参数设置。下载使用的通讯电缆除了标准网线超五类外都为厂家专用电缆，因为同样是串口通讯但接线方式会有所不同。

整理所有损坏设备元件采购清单。马达、变频器等重新修复，其它传感器类元件眷采购新备件或替代元件。

3 工艺消化3.1 初步了解工艺特点工艺消化是为后续程序解读、调试方法做铺垫。对本项 目的工艺的理解分析包括：(1)走行动作的实现。基于走行动作指令，PLC控制走行变频器正转 ，反转/停止，其中每-列地面上的挡板通过遮挡堆垛机本体上的光电传感器起到粗定位作用，粗定位减速后，再依靠走行编码器实现走行(列 )的精确定位，走行轨道前后两端的机械极限限位挡块起极限位保护作用。

(2)提升动作的实现。基于提升动作指令 ，PLC控制提升变频器正转 /反转 /停止，其中堆垛机提升小车上的光电传感器通过遮挡与每-层相对的挡块起到粗定位的作用，粗定位减速后，再依靠升降方向编码器实现提升(层)的精确定位，堆垛机立柱上下两端的机械极限限位挡块起保护作用。

(3)货叉出叉 /收叉动作的实现。基于货叉出叉 /收又动作指令，PLC控制货叉变频器正转 /反转 /停止，货叉和走行动作共用-个变频器 ，采用-拖二的方式(设置两套参数 )实现。其中货叉的左位 、右位 、中位的精确定位是通过货叉下方 4个光电接近开关逻辑组合实现的。

(4)手动、自动运行功能的实现。通过堆垛机操作面板上的货叉左 /右，走行前进低速/中速，走行后退低速/中速，提升低速/中速，下降低速/中速按钮实现堆垛机手动运行功能；通过远程控制柜触摸屏输入的入库、出库、倒库模式、排列层的号码，再通过红外通讯，将命令信息传递给堆垛机控制系统，实现堆垛机自动运行功能。

14643.2 掌握影响工艺的重要因素作为控制系统的眼睛”控制设备下- 步动作的主要设备是传感器、编码器、计数器等，本项目中堆垛机自动运行时像机器人-样 自动完成存弱三维准确定位的任务，所以设备本体上的传感器、限位开关有 48个(对)之多，在进行自动调试前，首先要修整所有传感器，保证功能正常、安装位置正确。其次 ，重新确认传感器地址线号是否与PLC输入地址号-致，同时，记录每个传感器原始状态及被触发时的状态，注意选择备件时要确认与 PLC输入拈的输入格式是否匹配。最后，记录触发条件及触发位置。

以上数据都应清晰整理，便于后面解读分析程序4 控制程序解读办法程序的解读是成功调试整个控制系统的关键 ，有些程序是按功能分块，变量名是英文单词 ，这样的程序读起来容易些，本项 目PLC是三菱 A系列，堆垛机 PLC控制程序有 2万多步序、与HMI通讯的PLC也有 5千多步序，没有注释。经过消化发现该程序并非仅针对本设备而开发，因此在程序中存在本设备控制过程中并不执行的程序段、变量或语句。对这类程序解读可从以下几方面人手：(1)熟悉编程软件，灵活掌握编程软件使用方法，特别是程序修改、程序仿真、下载程序等基本操作方法。

(2)熟悉特殊拈的使用方法，本项 目的特殊拈有接收发射红外信息的通讯拈(A1SJ71UC24-R2)、高速计数拈(AISD62)、数字/模拟量变换拈(A1S62DA)，根据拈的用户手册，在程序中找到相对应的使用地址，熟悉其使用方法及通讯协议、信息传递的各参数、变量地址变化的路径。

(3)基于堆垛机系统的两种模式(手动 /自动)、三种动作(走行/提升/货叉动作)以及PLC的三个特殊拈(通讯拈/DA转换拈 /高速计数拈)，采取-种先简单后复杂、先手动后自动、先输出后输入、先功能后逻辑的方法进行程序的具体解读。手动 /自动模式下程序解读的结构框图如图 2、图3所示图2 手动模式卞程序的解读流程于冬，等：自动化立体库系统功能恢复方法 设施与设备图3 自动模式下程序的解读流程以手动状态下走行动作程序的解读为例，详细阐述程序解读的思路和方法。由于走行动作的本质就是走行电机的正反转 ，因此采用先输出后输入的方式 ，紧紧抓住电机动作这条主线进行程序的解读 。PLC控制变频器正反转的程序动作框图以及相关逻辑图如图 4所示。其中，给定走行动作速度的程序即为 DA转换拈程序。

给定走行动作速度(D215)l变频器正反转控制信号(Y58/Y59)变频器使能信号及抱闸(YSA/Y4A)电机抱闸打开，电机 动作 lO态 ；(4)手动走形过程中，堆垛机不可能有提升、出叉动作。

有条件的话旧能将现场 PLC拈及相关 的输入部件(如编码器、远红外通讯器等)搬回实验室，对程序进行简单仿真调试解读。通常没有现场实际工艺条件很难仿真自动运行时状态。特别是对异地作业，现场工作时间有限，所以旧能将 PLC关键控制设备搬回试验室构建模拟运行环境，进行仿真运行以帮助解读程序，是非常有效的程序调试手段。

5 系统调试要点对自动立体库现场调试主要注意事项及要点归纳如下：(1)在诸如传感器、变频器等损坏件修复 、测试、安装、调整完好后，方可进行系统的现场调试。

(2)系统调试采用逐级送电方式，从上向下送电。送电前要测量负载的绝缘电阻及直流电阻，每送-级要测量输出电压是否正常。

图4 走行动作框图及逻辑图输出逻辑解读完成后，通过手动模式下的输入信号，解读输入部分的程序，即通过走行低速和走行中速按钮信号，确定速度给定变量 D215如何给定低速值和中速值以及值的大校最后，结合输入输出部分分析程序相关逻辑和变量 ，将整个程序解读完毕。

堆垛机手动走行动作程序解读的部分主要逻辑如下：(1)手动走行时，货叉必须处于中位；(2)手动走行低速时速度给定值为 6.25Hz， 手动走行中速时速度给定值为 22.5Hz；(3)手动走行时 ，两端的机械极 限限位开关处于常闭状(3)在保证 PLC、继电器工作正常的前提下，验证所有PLC输入输出信号地址与现唱关、传感器等接线线号地址是否-致 ，同时记录功能及信号状态。

(4)现场调试遵循先单体后联动 ，先空载后负载 ，先手动后 自动 ，先低速后高速的原则。

(5)故障查找主要通过程序在线监测来完成。例如，手动调试时首先脱开电机，将程序在线，监测其控制电机运动的PLC输出信号是否有输出，控制电机信号正常后再接上电机，防止程序误动作酿成设备故障。

(6)针对每次动作预判其动作可能的结果，并采用有效的办法及时控制动作停 l 。

6 结论笔者通过对这套立体库堆垛机设备的成功修复调试，认真总结现场调研、程序解读 、工艺消化、系统调试等几个方面的实施方法，该方法在实际工程项 目中得到了成功的验证和应用，具有效率高、效果好的特点。因此，该方法可以广泛应用于损坏的自动化立体库电气系统的功能恢复 ，同时也可以为其它电气系统的功能恢复提供-种方法和思路上的指导和借鉴，具有较大的应用价值。