自动化立体仓库双轨道堆垛机控制系统设计.docx

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自动化立体仓库双轨道堆垛机控制系统设计

自动化立体仓库双轨道堆垛机控制系统设计

摘要

在现代的物流仓储系统中，自动化立体仓库应用日益广泛。

而堆垛机是立体仓库的关键组成部分，堆垛机性能的优劣对整个立体仓库的运行起到至关重要的作用，所以设计与开发自动化程度较高的堆垛机控制系统成为当前立体仓库的发展趋势，开展与此有关的研究具有重要的理论和应用价值。

对提高生产率、降低成本有着重要意义。

近些年来，越来越多的企业在企业生产与管理的不断提高中慢慢的认识到物流系统的改善与合理性对企业的发展非常重要。

在自动化立体仓库中堆垛机是非常重要的起重堆垛设备，它能够在自动化立体的巷道中来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格；或者相反取出货格内的货物运送到巷道口。

本设计详细论述了双轨道堆垛机控制系统设计的方案。

设计的重点放在三个部分：

升降机构、行走机构、货叉伸缩机构的PLC控制上。

首先，我们提出了各个机构的总体设计方案以及其在系统运行中的相关原理；其次，在整个控制系统中我们以三菱FX2N系列PLC作为核心控制元件，从而对变频器进行速度控制，通过认址挡板和计数器来实现在取货和存货中对各个货格地址的认定，当PLC接受到键盘输入的命令后，则开始进行相应的工作，以完成货物的存取功能；最后，为了保证整个控制系统运行的稳定性和可靠性，我们还采用了限位开关对其进行限位保护。

关键词　可编程控制器；堆垛机；变频器；认址

TheControlSystemDesignofDoubleTrackStackerinAutomaticStereoscopicWarehouse

Abstract

Inmodernlogisticswarehousingsystems,automatedstorageisincreasinglywidespread.Haystackersarethekeyequipment,Performanceofthestackerplaysanimportantrole.DesignandDevelopmentofahigherdegreeofautomationStackerControlSystembecomeWarehousetrendofdevelopment,Thereforerelatedresearchhasimportanttheoryandapplicationvalue.Toimproveproductivity,reducecostsofgreatsignificance.

Inrecentyears,moreandmoreenterprisesreleasethatitisveryimportanttoimprovetherationalityofthedevelopmentofenterprisesinenterpriseproductionandmanagementwhichcontinuetoimproveslowly.stackingcraneisaveryimportantliftingandstackingapparatusinstereoscopicwarehouse,itcantunnelbackandforthonautomaticthree-dimensional,itcandepositedthegoodsinthepricesofgoodswhichlocatedinthelanecrossing;ortakeoutthegoodsfromshelfdeliverytotheroadwaycrossing.

Thisdesignwasdiscussedthesystemdesignprogramindetailwhichinmostenterprisesgenerallyuseaboutstackingcrane.Ourdesignfocusonthreeparts:

elevatingmechanism,runningmechanism,forktelescopingmechanismcontrol.

First,weputforwardtheoveralldesignschemeofeveryorganizationanditsoperationtheoryinthesystem;secondly,weselectanddesignthehardwareaboutthissystem,includingindeedthesearchingaddresssystem,themodeselectionofPLC,themodeselectionoffrequencytransformer,theselectionofmotorandthewayofselectionabouthowtocontrolthefrequencytransformerbyPLC.weuseMitsubishiFX2NseriesPLCasthecorecontrolelementinthewholecontrolsystem,andwecanmakespeedcontroltoafrequencytransformer,wecangettherealizationofthecollectionandinventoryofallgoodscellbyaddressingbaffleandcounter,whenPLCreceivekeyboardinputcommand,begincorrespondingwork,inordertocompletethegoodsaccessfunction;finally,onthebaseofacquaintanceaboutthecontrolprocedureofstackingcraneandmodeselectionofhardwareonthiscontrolsystemwehavedesignedflowchartaboutthree-directionmotionofstackingcrane,depositedandtakeoutthegoods,addressingconfirmandspeedcontrolandthenwehavedesignedtheprocessofthiscontrolsystem.

Keywordsprogrammablecontrol;stacker;frequencytransformer;addressingconfirm

摘要……

Abstract

第1章绪论

随着经济全球化和信息技术的迅速发展，企业生产资料的获取与产品营销范围日趋扩大，社会生产、物资流通，商品交易及其管理方式正在并将继续发生深刻的变革。

与此相适应，被普遍认为企业在降低物质消耗、提高劳动生产率以外的“第三利润源”的现代物流业正在全世界范围内广泛兴起。

迈向2l世纪的物流技术，不仅是企业战略的“商务物流”，而且是向整个社会实现物资供给的“社会物流”。

当今社会仓储、物流等概念已经逐渐为广大公众所了解，其相应的管理技术也在许多大、中型企业中付诸实施。

计算机自控技术的飞速发展，为现代企业的物流管理提供了重要的技术支持。

自动化立体仓库就是自控技术在物流管理上的一个很好的应用。

自动化立体仓库不仅具有节省用地、减轻劳动强度、提高物流效率、降低储运损耗、减少流动资金积压等功能，而且在沟通物流信息、衔接产需、保证生产均衡、合理利用资源、进行科学储备与生产经营决策等方面发挥着独特的作用，使人们真正享受到现代计算机技术应用于企业物流管理的益处。

1.1自动化立体仓库的定义

自动化立体仓库又称为自动存储/检索系统（AutomatedStorage/RetrievalSystem，即AS/RS），是由计算机控制的机电一体化系统，尤其具有优化的仓库管理和自动化操作。

它由计算机控制立体仓库的堆垛机来操纵存货、取货、加减速过程及认址的控制，使货物能自动化出入库，再经传输机械将货物传送到场地或从场地存入立体仓库；同时对立体仓库的仓储物流数据进行计算机管理。

生产的高度机械化，自动化必然要求物资的筹措供应分发及时、迅速、准确。

这就促使立体仓库技术得到迅速的发展，并已成为工厂设计中高科技的一个象征。

它具有信息处理、系统监控、系统控制、系统管理、信息反馈、物流数据采集及跟踪管理系统等主要功能，同时可以根据用户的特殊要求来设置其他功能。

自动化立体仓库系统的使用要求是：

短（要求作业周期短）、频（出入库频繁）、快（系统响应快）、强（控制实时性强）。

为了提高仓库作业的自动化管理水平，越来越多的立体仓库普遍运用了计算机控制的自动化立体仓库系统，这一系统的仓库布置和设计，与使用机械化操作的设施是一样的，不同之处在于所有的程序由计算机指导和监控。

只需在上位机输入目的货格的坐标，就可以进行观摩和作业，由上位机控制PLC，实现自动化控制[1]。

1.2自动化立体仓库的特点

1.高层货架储存。

由于使用高层货架储存货物，存储区可以大幅度的向高空发展，充分利用仓库地面和其空间，因此节省了库存占地面积，提高了空间利用率。

2.高效率作业。

自动存取自动化立体仓库使用机械和自动化设备，运行和处理速度快，提高了作业效率。

3.计算机控制。

计算机能准确无误的对各种信息进行储存和管理，囚此能减少货单处理和信息处理过程中的差错。

4.高效益存取。

作业效率明显提高能充分保证“先进先出”的合理作业原则。

由于计算机管理、自动作业，可以方便地实施货位和帐目的科学管理，改善库存结构，避免盲目压货，并改善劳动环境。

1.3堆垛机的发展及其研究现状

堆垛机的机械部分由运行机构、起升机构、伸叉机构及载货台和机架组成。

它是在所谓高层、高速、高密度储藏的概念下的产物。

尽管各厂家各有独创，结构形式有些差异，但可以说大同小异，所有的堆垛机都不外乎由机架、载货台、伸缩货叉、轨道和控制系统等部分组成。

初期的立体仓库使用的堆垛机以桥式起重机为基础，这种堆垛机是从起重机的大梁上悬挂一个门架（立柱），利用门架的上下和旋转运动来搬运货物。

1960年左右，美国出现了没有大梁的巷道式堆垛机，这种堆垛机是在地面上的导轨上行走，利用货架上边的导轨防止倾倒或者相反，在上边的导轨上行走，利用地面的导轨防止倾倒。

随着立体仓库的发展，巷道式堆垛机逐渐代替了受重量和跨度限制的桥式堆垛机。

目前在堆垛机方面也不断推出具有新的物理外形和更高性能的设备。

最新的开发包括提高电子和控制技术，在使堆垛机具有更高定位精度的同时，提高搜索能力和运行速度，以期获得更短的操作周期和更大的生产能力。

目前，巷道式堆垛机的起升速度己经可以达至90m／min，运行速度达至240m／min，货叉伸缩速度达至30m／min。

在有的高度较大的立体仓库中，采用上、下两层分别用巷道堆垛机进行搬运作业的方法提高出入库能力。

现在运用比较成熟的控制方式是用PLC（可编程控制器）作执行机的控制器，或单机控制，或由PLC配置通讯模块联机控制。

由于PLC专为工业环境下应用设计，具有可靠性高、通用性强、维护工作量小等优点。

监控机对