一种防掉落保护装置在自动货柜中的应用

【摘要】运用编码器定位装置进行速度检测的方法解决自动货柜升降装置在运行过程中发生掉落的问题。通过可编程逻辑控制单元根据自动货柜的运行状态对升降变化数据进行合理分析和判断，根据判断结果控制升降电机刹车装置动作，当发生掉现象时，能迅速检测故障，从而制动升降装置，达到保护自动货柜的目的。

【关键词】自动货柜；掉落；升降保护装置；

目前国内物流行业自动垂直升降货柜在升降运行方向，大都没有设置放掉落检测保护装置，一旦出现掉落故障，则很容易造成工件或设备的损坏。即使是有设置放掉落保护装置，也都是在下端安装塑料或橡胶缓冲器而已。这种方式虽然具有一定的防冲击功能，但不能起到检测保护的作用，还是会对设备造成一定的损害。所以采用一种有效的防掉落检测装置，可以在很短的时间内检测到发生掉落故障，则能够达到对升降装置发生掉落时的安全保护，可防止升降装置在重力的作用下掉落导致工件或设备的损坏，提高安全性能。

1、控制原理

该装置通过编码器检测装置采集到即时的升降速度数据，然后通过可编程逻辑控制单元根据自动货柜的运行速度（高速、中速、低速）结合编码器检测装置采集的升降速度数据判断是否发生掉落，当可编程逻辑控制单元检测到掉落信号后控制电机刹车动作，制动升降装置，则能够达到对升降装置发生掉落时的安全保护，可防止升降装置在重力的作用下掉落导致工件或设备的损坏，提高安全性能。

2、硬件组成

防掉落保护装置硬件包括可编程逻辑控制单元，可编程逻辑控制单元分别连接触摸屏和变频器，变频器连接用于驱动货柜升降的电机，其特征在于：可编程逻辑控制单元还连接用于测量升降速度变化的编码器检测装置。

3、技术方案

该保护装置升降速度检测通过可编程逻辑控制单元PLC将编码器检测装置测量的当前编码值和500ms之前的编码值进行相减，然后得出一个绝对值，绝对值与时间500ms之间的比值A就是当前的升降速度。通过这种方式检测出自动货柜正常升降时的三种运行模式的最大速度，低速模式最大运行速度为A1，中速模式最大运行速度为A2，高速模式最大运行速度为A3。

图1 防掉落保护装置工作流程图

如图1所示，当自动货柜的垂直机构运行时，可编程逻辑控制单元PLC将编码器检测装置测量的当前编码值和500ms之前的编码值每隔500ms进行一次相减，换算得出当前升降速度A0，然后根据当前的运行模式，若在低速模式运行时将当前升降速度A0与A1相比较（在中速模式A0与A2相比较，在高速模式A0与A3相比较），若A0小于（1+5%）A1时，系统正常运行，若A0大于等于（1+5%）A1时，可编程逻辑控制单元PLC则发出自动货柜升降掉落保护报警，立即停止垂直机构的变频器和电机的运行，并控制电机刹车装置动作，制动升降装置。当运行模式从高速模式切换为中速模式时，高速模式最大运行速度A3需延时2s后再切换为中速模式最大运行速度A2。当运行模式从中速模式切换为低速模式时，中速模式最大运行速度A2需延时1s后再切换为低速模式最大运行速度A1。这里高、中速模式的切换和中、低速模式的切换延时时间分别为2s和1s，是因为货柜在高、中速模式的切换和中、低速模式的切换时变频器的减速延时时间分别为2s和1s。

当自动货柜的垂直机构停止时，可编程逻辑控制单元PLC将编码器检测装置测量的当前编码值和1s之前的编码值每隔1s进行一次比较，判断当前编码值和1s前编码值的高度差，当这个高度差大于等于2mm时，可编程逻辑控制单元PLC则发出自动货柜升降掉落保护报警，立即停止垂直机构的变频器和电机的运行，并控制电机刹车装置动作，制动升降装置。这里判断是否处于卡阻状态的高度差之所以选择小于2mm，是因为货柜在停止时，编码值也可能会出现1mm的精度误差。

4、结论语

采用防掉落升降保护检测装置，可以在很短的时间内检测到发生掉落故障，则能够达到对升降装置发生掉落时的安全保护，可防止升降装置在重力的作用下掉落导致工件或设备的损坏，提高安全性能。