无线货架自动控制系统开题报告
提纲：
1.对教师下达的课题任务的学习与理解
2.阅读文献资料进行调研的综述
3.根据任务书的任务及文献调研结果，初步拟定的执行（实施）方案（含具体进度计划）
一、对课题的学习与理解
电动密集库（移动货架）是在手动密集库的基础上，开发、研制的新一代仓储设备。是将带货架的底盘放置在轨道上，在底盘底部设置驱动和传动装置，靠电机或机械装置使货架沿轨道横向移动。当不需要出入库作业时，各货架之间没有通道相隔，紧密排列；当需要存取货物时，通过遥控，点动或手动使货架移动，在相应的货架前开启一定的空间成为叉车等设备的通道。显而易见，这种电动密集库的自动化程度较高，储存量大、现代化管理、占地面积小，节省人力资源，提高仓库的空间利用率，提高工作效率等特点。适用于3米—8米高的库房，可配合叉车使用。它既有自动化立体仓库的高存储量、自动化程度，又兼具了组合货架的低成本特性，是一种性价比较高的产品。与相同数量的货架相比，电动密集库增大一倍以上的存储面积，并且投资较小，适宜存放工业零备件、成品、半成品件及其它工具等。电动密集库可通过上位机管理，进行计算机联网操作，同时增设了红外保护装置及密码锁定机构，保证操作人员和库内物品的安全，优化库房管理。所以说，采用电动密集库作为库房存储设备是中小库房设备的最佳选择。
电动密集库适用于工业生产中的库房管理、各类重型工业备用件、冶金系统板材的存储及管理，同时也适用小规格物品的归类存储，如标准件、成品件(电动机、减速器)、元器件、工具、零件、钢板、各类板型材等等，可节约50％～70％的仓库工作空间，现场作业省力、省时、提高管理水平和生产效率。另外，电动密集库一般适合在5～6米高的空间内，出入库的频率不是很高的情况下安装使用。在航天、航空、电子、冶金、纺织、矿山机械、船舶、运输、民航等领域是一种全新概念的库房管理设备。
二、课题调研综述
1移动货架前景
在区域分布上，全球60%的高架仓储分布在欧洲，但亚洲市场尤其是中国市场正在迅速崛起。以市场发展来看，由于现代物流仓储货架具有极强的综合功能，其市场需求增长幅度稳步上升。各大货架生产厂商在技术方面的投入会增大，技术更新会更快。需求大多集中在经济发达、物流发展较快的沿海和内陆大中城市，如广州、深圳、上海、苏州、北京、天津、青岛、长春等地及其周边地区。行业相对集中在机械、汽车、电子、医药、物流和仓储业。特别是随着中国成功加入国际世贸组织,国家对物流和仓储发展的重视和资金投入的大幅度提高使其对现代物流仓储货架的需求猛增数倍。据有关数据统计，日本电动密集库销售合同件数2001年为929件，比2000年的745件增加了24．7％ ；销售台数2001年为2683台，比2000年的3481台减少了22．9％；销售金额2001年为60 99亿日元，比2000年54．32亿日元增加了1 2．3％。日本是亚洲物流发展比较早的国家之一，仓储物流发展水平比较高，这几年发展较平缓，而中国的仓储物流业发展起步相对较晚，行业还不太规范，与欧洲等一些发达国家差距比较大。沈阳沈飞仓储物流设备制造有限公司是仓储物流规划、软件开发、设计制造、设备安装为一体的专业化公司，科研力量雄厚，设备精良，具有自身独特的优势，相继承揽了北京良乡电动密集库、沈阳机床一电动密集库、江西昌河电动密集库、西飞电动密集库、北京海拉电动密集库和大连澳镁公司电动密集库的设计和制造，技术水平和制造能力已经接近或达到国际水平。
2 移动货架的分类
自动化仓库系统(automated storage and retrieval system，AS／RS)是在不直接进行人工处理的情况下能自动存储和取出物料的系统。这个定义覆盖了不同复杂程度及规格的极为广泛的多样的系统。自动化仓库是由电子计算机进行管理和控制，不需人工搬运作业而实现收发作业的仓库。有的自动化仓库可以直接与其他生产系统相连。
常见的仓储货架有以下几种:
立体货架
托盘货架
重力式货架
贯通式货架
阁楼式货架
移动式货架
敞开式移动货架
封闭式移动货架
旋转式货架
3 移动货架优点
• 节省大量空间；
• 载重大（单列承重4吨）；
• 遥控操作、叉车存取，提高工作效率；
• 可程序化货架排列；
• 单机、联网操作，人工操作；
• 货物人员光电双重保护。
4 移动货架缺点
现在国内使用的移动式货架还没有实现无线遥控智能操作，若实现智能化操作，那样更能进一步的提高工作效率。
5 主要模块介绍
（1）单片机处理器
工业级单片机STC89C58RD +,该单片机具有3. 8 ～5. 5 V 电压适应范围,能通过2 kV /4 kV快速脉冲干扰测试(EFT) ,具有很强的抗
干扰能力。因为该单片机支持在系统编程ISP功能,芯片可直接焊在系统板上,能避免由于使用IC座带来的接触不良问题;采用该单片机可以节省外部复位电路、看门狗电路与EEPROM,从而降低系统成本,也简化了系统结构。
（2）位移处理器
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一致。如果速度不一致则会引起货架行走路径的偏移扭曲。一般来说,当两变频器的输出频率一致时,两电机的速度应该一致。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一致的。另外,当货架载重不平衡会引起左右轮的阻力不一致,也会引起速度误差。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。本系统使用GAL16V8通用逻辑器件实现编码
器信号的四倍频鉴相电路,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如图3所示,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率不很高,隔离器件采用PC817即可。图中的RC低通滤波与施密特电路滤除杂波干扰,修整脉冲波形。用GAL16V8实现4倍频鉴相电路的设计思路
是利用D触发器的触发输出特性,靠CLK触发脉冲的频率来获取边沿脉冲,再通过逻辑运算来直接产生正反向脉冲输出。为了在A、B 信号的上下沿时刻各产生1个脉冲信号,编码器输出的A、B信号通过D 触发器Q输出产生与CLK时钟同步的信号A1、B1 ,A1、B1 再经过D触发器产生与CLK时钟同步的信号A2、B2 ,该信号分别比A1、B1 延时1 个CLK周期。由式( 1) ,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A1、B1 稳态信号作为判向信号后得到编码器正、反转的输出信号P1、P2。P1、P2 分别由式( 2) 、式( 3)计算所得。当正转时, GAL 的Pin12输出正脉冲信号,反转时Pin13输出负脉冲信号。正反转的逻辑关系可用Protel软件绘制逻辑电路图,编译后便可生成GAL的熔丝代码。
P = A1 A2 +A1A2 +B1 B2 +B1B2 A1 (1)
P1 = A1 A2 B1 +A1A2B1 +B1 B2A1 +B 1B2 A1 (2)
P2 = A1 A2B1 +A1A2 B1 +B1 B2 A1 +B1 A1 +B1B2A1(3)
(3)安全检测电路
为了保障移动货架在移动过程中安全行驶,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。如图1所示, S1、S2 为减速检测开关,S3、S4 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S1 或S2 检测到阻挡物时,货架减速并以低速继续移动。当S3 或S4 检测到阻挡物后控制系统送出制动信号并停止驱动输出。S5、S6 为轨道遗物检测装置,采用对射式光电开关,安装在距离地面5 mm高度位置,货架在移动过程中光电开关光路被异物遮挡时,货架移动停止并发出报警声。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。控制系统应有一些基本的控制按钮,比如工作模式(自动/手动)选择开关、急停按钮、手动移动、手动调开关。所有的开关量输入均采用光电隔离,PNP型光电开关信号隔离输入电路。
5 无线移动货架的实现
初步设计运用单片机处理器，传感器应用技术相结合实现无线货架遥控智能操作。
三 课题实施进度安排
第 1 周 调研，开题
第 2-4 周 电路设计
第 5-8 周 元件采购，只电路板。
第 9-10 周 系统制作，调试。
第11-13周 安装，写设计报告，技术文档。
第 14 周 答辩。
四、参考文献
[2] 陈有卿等，新颖电子模块应用手册[M]，北京机械工业出版社，2003年5月。
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[3] 马光主编，单片机原理及应用[M]，北京机械工业出版社，2006年。
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