基于PLC的自动化立体仓库设计.docx

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基于PLC的自动化立体仓库设计

毕业设计（论文）

题目

基于PLC的自动化

立体仓库设计

系（院）

自动化系

专业

电气自动化技术

班级

2010级5班

学生姓名

学号

指导教师

职称

助教

二〇一三年六月十日

基于PLC的自动化立体仓库设计

摘要

随着国民经济的飞速发展,自动化立体仓库会在各行各业中得到越来越广泛的应用。

自动化立体仓库是现代物流系统的重要组成部分，是一种多层存放货物的高架仓库系统，由自动控制、管理系统、高位货架、巷道堆垛机、自动入库、自动出库、计算机管理控制系统以及其他辅助设备组成。

本仓库模型控制系统是根据自动化立体仓库运行的基本原理而设计的。

在整个控制系统中以三菱FX2N系列PLC作为核心控制元件，专用键盘作为人机接口部件，控制步进电机来驱动一个有三自由度的仓库模型在高强度导轨上做三维运动。

以步进电机每转输出的脉冲数为基础，通过键盘对每个仓位予以地址编码，通过PLC对命令键盘进行扫描并得到相应的仓位号，当PLC接收到来自键盘的输入命令后，便输出对应仓位的脉冲数，经过驱动器驱动步进电机按设定的方向转动一定的角度，进而控制传动部件丝杠旋转进行准确的定位，以完成货物的存取功能。

另外，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。

本文首先对该课题的可行性及课题实现的现实意义和价值进行了介绍；其次对该系统的硬件组成、结构、原理进行了阐述和分析；再次对本控制系统的核心软件进行了编写，论文中既有梯形图又有相应的语句表；最后对设计本课题所学到的知识和结论进行归纳和总结，并对本论文有待完善的地方进行扼要的说明。

关键字：

立体仓库，可编程控制器（PLC），步进电机，物流管理

BasedonPLCautomaticstereoscopicwarehousedesign

Abstract

Withtherapiddevelopmentofnationaleconomy,theautomationstereoscopicwarehousewillgetmoreandmoreextensiveapplicationinalltradesandprofessions.Theautomatedwarehouseisanimportantpartofmodernlogisticssystem,elevatedwarehousesystemforamulti-layerstorageofgoods,whichconsistsofautomaticcontrolandmanagementsystem,highshelves,stackingmachine,automaticstorage,automaticwarehouse,computercontrolsystemandotherauxiliaryequipment.Thewarehousemodelofthecontrolsystemisdesignedaccordingtothebasicprincipleofautomatedwarehouseoperation.InthewholecontrolsysteminordertoMitsubishiFX2NseriesPLCasthecorecontrolelement,aspecialkeyboardastheman-machineinterfaceunit,controlthesteppermotortodriveawarehousemodelofthreedegreesoffreedommovementinthreedimensionalhighstrengthrail.Thispaperfirstintroducesthefeasibilityandthesubjectoftheimplementationofpracticalsignificanceandvalue;secondly,thesystemhardwarecomposition,structure,principlearedescribedandanalyzed;thecoreofthecontrolsystemagain--softwarehasbeenwritten,thepaperisaladderdiagramandthecorrespondingstatementattheendofthetable;thesubjectofthedesignknowledgeandconclusionsaresummarized,andtheperfectplacetobemakingabriefexplanation.

Keywords:

stereoscopic，warehouseprogrammablecontroller（PLC），steppingmotor,logisticsmanagement

引言

自动化立体仓库也称立库，是在不直接进行人工参与的情况下自动地存储和取出物料的系统。

它是采用高层货架存储货物，用专门的仓储作业设备进行货物出入库作业的仓库。

立体仓库是一种集信息、储存、管理于一体的高技术机电一体化产品，随着现代工业的生产规模的不断扩大和深化，它将为工业、企业带来巨大的经济效益。

以往的自动化仓库，大都采用PLC加计算机或计算机加控制板卡的方式进行控制。

计算机技术的飞速发展，计算机的性能以及稳定性的大幅度提高以及现场总线技术的日益成熟，一种新的控制方式——软PLC控制方式正在逐渐形成并被应用于各种控制领域，其中就包括自动化立体仓库。

本文中PLC对立体仓库的控制系统是利用计算机控制调度、管理，完成了计算机与PLC之间或PLC与PLC之间的监视和控制参数的传递，应用了PLC通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等优点，提高了立体仓库的自动化管理水平。

并且与继电、接触器系统相比更加可靠，占位空间比继电、接触器控制系统小。

经过实践证明，这种管理和控制结构具有很高的可靠性和稳定性。

第一章绪论

1.1本课题设计的背景

立体仓库一般是指采用几层、十几层乃至几十层高的货架储存单元货物，用相应的物料搬运设备进行货物入库和出库作业的仓库。

由于这类仓库能充分利用空间储存货物，故常形象地将其称为“立体仓库”。

立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。

50年代初，美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50年代末60年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。

此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科。

60年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。

我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚，1963年研制成第一台桥式堆垛起重机，1973年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库，该库1980年投入运行。

到目前为止，我国自动化立体仓库数量已超过200座。

由于其具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，越来越受到企业的重视。

青岛海尔集团国际物流中心立体库就是个很好的例子,目前经过第三次技术革新，跃升为技术水平世界领先的物流中心。

该立体库高22米，全部操作采用世界上最先进的激光导引无人运输车系统，实现了物流的自动化和智能化，使海尔集团库存资金占用从每年15亿元降至6亿元，杜绝了呆滞物资的产生。

 这是激光导引无人运输车向自动巷道堆垛机运送产品。

高度智能化使立体仓库仅需要28名工人就能全部控制。

自动化仓库应用范围很广，几乎遍布所有行业。

在我国，自动化仓库应用的行业主要有机械、冶金、化工、航空航天、电子、医药、食品加工、烟草、印刷、配送中心、机场、港口等。

1969年美国数字设备公司（DEC）研制书世界第一台可编程控制器，并成功地应用在美国（GM）的生产线上。

但当时只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC（programmablelogiccontroller）。

70年代后期，随着微电子技术和计算机的迅猛发展，使PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制域，真正成为一种电子计算机工业控制装置，故称为可编

程控制器，简称PC（programmablecontroller）。

但由于PC容易与个人计算机（programmablecomputer）相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程器的缩写。

1985年国际电工委员会（IEC）对PLC的定义如下：

可编程控制器是一种进行数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。

PLC是继电器逻辑控制系统发展而来，所以它在数学处理、顺序控制方面具有一定优势。

继电器在控制系统中主要起两种作用：

（1）逻辑运算

（2）弱电控制强电。

PLC是集自动控制技术，计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控制装置，已跃居工业自动化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位。

可编程控制器，简称PLC。

它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一中新型工业控制设备。

具有：

（1）可靠性高、抗干扰能力强

（2）设计、安装容易，维护工作量少（3）功能强、通用性（4）开发周期短，成功率高（5）体积小，重量轻、功耗底等特点。

已经广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。

与继电—接触器系统相比系统更加可靠；占位空间比继电—接触器控制系统小；价格上能与继电—接触器控制系统竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维护、维修；能直接推动电磁阀、触器与于之相当的执行机构；能向中央执行机构；能向中央数据处理系统直接传输数据等。

因此，进行立体仓库的PLC控制系统的设计，可以推动机械手行业的发展，扩大PLC在自动控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究的价值。

1.2本课题设计的内容

课题的主要任务是基于三菱FX2N系列PLC的自动化立体仓库控制系统的设计。

仓位的主体框架除包括十二个库位外，还配有一个物品入口位和一个出口位，并在这十二个库位的底部均设置有检测开关，若库内有物品，则压制相应的检测开关使之闭合，若无物品，则相应的检测开关断开。

1.3本课题设计的目的和意义

传统条件下的库房管理作业，主要依据人工装卸，特别是对于一些大型物资，不仅工作效率低，浪费大量的人力、物力，存在较大的安全隐患，同时还占据大量的库房面积。

立体库的投入使用，彻底解决了这一难题。

（1）由于能充分利用仓库的垂直空间，其单位面积存储量远远大于普通的单层仓库（一般是单层仓库的4-7倍）。

目前，世界上最高的立体仓库可达40多米，容量多达30万个货位。

（2）仓库作业全部实现机械化和自动化，一方面能大大节省人力，减少劳动力费用的支出，另一方面能大大提高作业效率。

（3）采用计算机进行仓储管理，可以方便地做到"先进先出"，并可防止货物自然老化、变质、生锈，也能避免货物的丢失。

（4）货位集中，便于控制与管理，特别是使用电子