【正文】 XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 IV ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 致謝 ............................................................ 32 參考文獻(xiàn) ........................................................ 33 附錄 A 梯形圖設(shè)計(jì) ............................................... 34 XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 共 57 頁 第 1 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 1 章 緒 論 本課題設(shè)計(jì)的背景 立體倉庫的產(chǎn)生和發(fā)展是 第二次世界大戰(zhàn) 之后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。 50 年代初， 美國 出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉庫； 50 年代末 60 年代初出現(xiàn)了司機(jī)操作的巷道式堆垛起重機(jī)立體倉庫； 1963 年美國率先在高 架倉庫中采用 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) ，建立了第一座計(jì)算機(jī)控制的立體倉庫。此后，自動化立體倉庫在美國和 歐洲 得到迅速發(fā)展，并形成了專門的學(xué)科。 60 年代中期， 日本 開始興建立體倉庫，并且發(fā)展速度越來越快，成為當(dāng)今世界上擁有自動化立體倉庫最多的國家之一。 我國對立體倉庫及其 物料搬運(yùn) 設(shè)備的研制開始并不晚， 1963 年研制成第一臺橋式堆垛起重機(jī)（機(jī)械部北京 起重運(yùn)輸機(jī)械 研究所）， 1973 年開始研制我國第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動化立體倉庫（高 15 米，機(jī)械部起重所負(fù)責(zé)），該庫 1980 年投入運(yùn)行。到 2021 年為止，我國自動化立體倉庫數(shù)量已超過 200 座。立體倉庫由于具有很高的空間利用率、很強(qiáng)的入出庫能力、采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制管理而利于企業(yè)實(shí)施現(xiàn)代化管理等特點(diǎn)，已成為企業(yè) 物流 和生產(chǎn)管理不可缺少的倉儲技術(shù)，越來越受到企業(yè)的重視。 本論文主要是基于 PLC 所設(shè)計(jì)的立體倉庫電氣控 制系統(tǒng)。下面簡單闡述 PLC 的發(fā)展背景。 1968 年美國最大的汽車制造商通用汽車公司為了適應(yīng)汽車型號不斷更新，提出把計(jì)算機(jī)的完備功能、靈活性、通用性好等優(yōu)點(diǎn)和繼電器 接觸器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合到一起，做成了一種能適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并把其編程方法及程序輸入方法簡化，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人員也能夠快速掌握其使用技術(shù)。根據(jù)這一設(shè)想，美國數(shù)字設(shè)備公司于 1969 年率先研制出第一臺可編程控制器 (簡稱 PLC)，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用獲得成功。由于 PLC的可靠性高，操作簡單，可以大大 減少設(shè)備的維修和停產(chǎn)所造成的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)前PLC 已經(jīng)成為了電氣自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的核心 控制裝置。 1985 年國際電工委員會（ IEC）對 PLC 的定義如下： “可編程控制器是一種進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，是專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制器，它采用了可以編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程 [1]。 ”因此，進(jìn)行立體倉庫的 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以推動機(jī)械手行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大 PLC 在自動控制領(lǐng)域 的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究的價(jià)值。 本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)用西門子 S7200 系列的控制器作為控制核心，實(shí)現(xiàn)一個(gè)十二倉位的立體倉庫的入庫出庫功能。立體倉庫主體有底盤、四層十二倉位庫體、運(yùn)動機(jī)械及電氣控制等四部分組成。電氣控制部分由西門子生產(chǎn)的 S7200 型的可編程控制器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動、各種位置電磁傳感器和一些低壓電器元件組成。 S7200 型可編程控制器作 XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 共 57 頁 第 2 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 為控制核心，采集輸入端口信號后完成各種邏輯控制和數(shù)據(jù)的運(yùn)算，然后通過輸出端口完成電機(jī)的運(yùn)動和各種信號的現(xiàn)實(shí)。該系統(tǒng)要能夠?qū)崿F(xiàn)手動和自動兩種工 作模式，通過鍵盤可以對設(shè)備進(jìn)行控制。 本課題設(shè)計(jì)的目的和意義 自動化立體倉庫在各行各業(yè)得到而來廣泛的應(yīng)用，進(jìn)行 PLC 立體倉庫的設(shè)計(jì)對于節(jié)約土地資源，節(jié)省勞動力方面都有著不可代替的作用。 PLC 作為工業(yè)自動化三大支柱的重要一部分，因?yàn)槠淇煽啃愿?、抗干擾能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)安裝容易等特點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用于自動化控制的各個(gè)領(lǐng)域。 PLC 控制系統(tǒng)可以很好的完成立體倉庫的控制有助于其實(shí)現(xiàn)自動化。因此，進(jìn)行立體倉庫的 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以推動機(jī)械手行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大 PLC 在自動控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究的價(jià) 值。 小結(jié) 本章以課題設(shè)計(jì)為中心，分別介紹了課題設(shè)計(jì)的背景、內(nèi)容、目的和意義。立體倉庫發(fā)展速度越來越快，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制管理而利于企業(yè)實(shí)施現(xiàn)代化管理等特點(diǎn)，已成為企業(yè) 物流 和生產(chǎn)管理不可缺少的倉儲技術(shù)，越來越受到企業(yè)的重視。 PLC憑借著其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便、設(shè)計(jì)安裝容易等特點(diǎn)能很好的完成立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 共 57 頁 第 3 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 2 章 .系 統(tǒng)控制方案的確定 自動化立體倉庫的簡介 自動化立體倉庫是機(jī)械和電氣、強(qiáng)電控制和弱電控制相結(jié)合的產(chǎn)品。它主要由貨物儲存系統(tǒng)、貨物存取和傳送系統(tǒng)、控制和管理等三大系統(tǒng)所組成。貨物存儲系統(tǒng)由立體貨架的貨格 (托盤或貨箱 )組成，貨架按照排、列、層組合而成立體倉庫儲存系統(tǒng)；貨物存取和傳送系統(tǒng)承擔(dān)貨物存取、出入倉庫的功能，它由有軌或無軌堆垛機(jī)、出入庫輸送機(jī)、裝卸機(jī)械等組成；自動化立體倉庫視情況不同采取不同的控制方式：有的倉庫只采取對存取堆垛機(jī)、出入庫輸送機(jī)的單臺 PLC 控制，機(jī)與機(jī)無聯(lián)系；有的倉庫對各單臺機(jī)械進(jìn)行 聯(lián)網(wǎng)控制。更高級的自動化立 體倉庫的控制系統(tǒng)采用集中控制、分離式控制和分布式控制，即由管理計(jì)算機(jī)、中央控制計(jì)算機(jī)和堆垛機(jī)、出入庫輸送等直接控制的可編程序控制器組成控制系統(tǒng)。 立體倉庫系統(tǒng)的功能 1 0 1 1 1 27 8 94 5 6 1 2 30承 承 承承 承 承 承 承承承承承承承承 承 承 承 承 承 承 承 承承 承 承 承 承 承 承 承 承 承承 承 承 承 承 承P L C承 承 承 承 承 承 承 承 承 承 圖 21 立體倉庫模型圖 XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 共 57 頁 第 4 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 在此設(shè)計(jì)的立體倉庫需要滿足一下功能： （ 1） 堆垛機(jī)（機(jī)械手）要有三個(gè)自由度，即：前進(jìn)、后退；上、下；左、右； （ 2） 堆垛機(jī)的運(yùn)動由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動； （ 3） 堆垛機(jī)前進(jìn)（或后退）運(yùn)動和上（或下）運(yùn)動可同時(shí)進(jìn)行； （ 4） 堆垛機(jī)前 進(jìn)、后退和上、下運(yùn)動時(shí)必須有超限位保護(hù)； （ 5） 每個(gè)倉位必須有檢測裝置（微動開關(guān)），當(dāng)操作有誤時(shí)發(fā)出錯(cuò)誤報(bào)警信號； （ 6） 當(dāng)按完倉位號后，沒按入或取前，可以按取消鍵進(jìn)行取消該操作。 （ 7） 整個(gè)電氣控制系統(tǒng)必須設(shè)置急停按鈕，以防發(fā)生意外。 系統(tǒng)控制面板如下圖 22 所示： 123取 消45671 1981 01 2送 進(jìn)取 出就 緒自 動手 動倉 位 號 顯 示運(yùn) 行 狀 態(tài) 顯 示功 能 選 擇 開 關(guān) 小 鍵 盤取送急 停 圖 22 控制面板 因此本課題設(shè)計(jì)的具體控制功能如下： （ 1） 將選擇開關(guān)置于自動位置，通電狀態(tài)下，各機(jī)構(gòu)復(fù)位，即返回零位。立 體倉庫坐標(biāo)定位以零位開始。 （ 2） 當(dāng)送貨的時(shí)候，選擇欲送貨物的倉位號，按動倉位號對應(yīng)的按鈕，控制面板數(shù)碼管顯示倉位號。按送貨按鈕后，貨物自動送入指定的倉位號對應(yīng)的倉庫位里。若被指定的倉位號里有貨物，則送貨命令不被執(zhí)行。送貨完成后，小車自動返回原來的位置。 （ 3） 當(dāng)取貨的時(shí)候，選擇欲取貨物的倉位號后，按動取貨按鈕后，在控制面板的數(shù)碼管里顯示出來，堆垛機(jī)可以自動將貨物取出。如果小車?yán)镉胸浳?，則取貨命令不被執(zhí)行。 XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 共 57 頁 第 5 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ （ 4） 取貨和送貨指令完成后，機(jī)構(gòu)自動返回原來位置。 （ 5） 整個(gè)電氣控制系統(tǒng)必須設(shè)置急停按鈕， 以防發(fā)生意外。 采用 PLC 控制立體倉庫的優(yōu)點(diǎn) PLC 的應(yīng)用非常廣泛，按 PLC 編程功能可分為 4 大類 [2]：開關(guān)量順序控制、通信功能、模擬量控制、運(yùn)動控制。 PLC 的應(yīng)用大大提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、適用性、并且降低了系統(tǒng)成本。其控制系統(tǒng)簡單，更改容易，施工周期短；系統(tǒng)維護(hù)容易。自動化立體倉庫，少不了自動化倉庫管理系統(tǒng)，只有使用強(qiáng)大的倉庫管理系統(tǒng)才能使得倉庫管理和業(yè)務(wù)流程上一個(gè)臺階，才能將先進(jìn)的硬件設(shè)備發(fā)揮作用、 產(chǎn)生效益，針對這一倉庫管理系統(tǒng)，我選擇了 PLC。選擇 PLC 是因?yàn)樗姆€(wěn)定性比單純 的使用單片機(jī)要穩(wěn)定的多，所能實(shí)現(xiàn)的功能也強(qiáng)大的多?？偟膩砜?，基于 PLC 的自動化立體倉庫可以總結(jié)為如下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：低成本、范圍廣、高速、便捷、永遠(yuǎn)在線、結(jié)構(gòu)靈活、數(shù)字化等。 立體倉庫技術(shù)參數(shù)的確定 表 23 立體倉庫具體參數(shù)： 出 /入貨柜臺最重物品 20Kg 每個(gè)倉位的高度 4． 5CM 倉位的上下距離 0． 5CM 倉位的平行距 0． 5CM 倉位的體積 4 M3 可編程控制器（ PLC）電源 24V DC 堆垛機(jī)電源 220V AC,50Hz 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 在立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)