【正文】 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 0 PLC 控制的小型自動化倉儲設(shè)備 指導(dǎo)老師： 設(shè) 計(jì)： 班 級： 06機(jī)電（獨(dú)本） 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 1 摘 要 現(xiàn)代物流管理作為一種先進(jìn)的組織方式和管理技術(shù)，可以滿足消費(fèi)者日益多樣化、個(gè)性化和多變的需求，在提高消費(fèi)者滿意度的同時(shí)削減各種經(jīng)營成本，因而越來越成為企業(yè)提高核心競爭力的重要戰(zhàn)略組成部分 [8]。自動化倉庫則是物流系統(tǒng)的樞紐和核心，它與企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)相集成，形成企業(yè)完整的合理物流系統(tǒng)。它采用高層貨架存放貨物，以自動化的倉儲設(shè)備為主，并結(jié)合 出入庫周邊設(shè)備來進(jìn)行作業(yè)，具有很高的空間利用率和出入庫能力。作為自動化倉庫中最基本的機(jī)械設(shè)備，自動化的倉儲設(shè)備具有沿空間三坐標(biāo)方向的機(jī)構(gòu)，可以在操作人員的命令下對指定貨位進(jìn)行存、取及移位作業(yè)。本文設(shè)計(jì)了一種小型自動化倉儲設(shè)備，可用于實(shí)驗(yàn)室和圖書館等小型倉儲系統(tǒng)。它采用可編程控制器 PLC（ Programmable Logical Controller）作為控制計(jì)算機(jī)，鏈傳動和滾珠絲杠作為傳動形式，步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)，在接到操作員的指令后，自動化倉儲設(shè)備進(jìn)行自動化作業(yè)，并具有位置控制、速度控制、方向判斷功能及 安全保護(hù)功能等功能。 關(guān)鍵詞 ： 自動化倉儲設(shè)備 編程控制器 PLC 步進(jìn)電機(jī) 鏈傳動 滾珠絲杠 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 2 ABSTRACT As one of the advanced anization systems and managing means, modern logistics could satisfy the demand of customers’ diversity and personality, and reduce various operation costs to the minimum at the same time of satisfying customers better. Therefore, it’s more and more being one of the strategies that can prove the core capability of enterprises’ petition. AS/RS (Automated Storage amp。 Retrieval System) is the key to the logistic system. It poses enterprises reasonable logistic system by integrating with enterprises’ manufacturing system. It stores goods in high shelves and has a high rate of space using and high capability of delivering mainly by storage set and some other sets outside. Storage set is the basic set in AS/RS and can move in 3 directions. It has the functions of storing and fetching goods and changing their positions. This paper designs an undersize storage set that can be used in undersize storeroom such as laboratories and libraries. It’s controlled by PLC (Programmable Logical Controller) and droved by stepmotor. It works automatically under the operator’s control and has the functions of velocity control, position control, direction verdict and selfprotecting. Keywords： Storage set PLC Stepmotor Chain gearing Helix gearing 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 3 目 錄 1 緒論 ???????????????????????????? 1 設(shè)計(jì)的目的和意義???????????????????? 1 當(dāng)前相關(guān)技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r?????????????? 2 2 總體設(shè)計(jì)方案論證 ?????????????????????? 技術(shù)要求????????????????????????? 結(jié)構(gòu)形式的選擇?????????????????????? 傳動方案的選擇?????????????????????? 導(dǎo)向支乘部件的選擇???????????????????? 控制電機(jī)的選用?????????????????????? 機(jī)架結(jié)構(gòu)及各部件的布置?????????????????? 自動化倉儲設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)????????????????? 小結(jié)??????????????????????????? 3 z 向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ??? ???????????????????? z 向機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu) ???????????????????? 滾珠絲杠副的選用????????????????????? 導(dǎo)軌的相關(guān)計(jì)算?????????????????????? 步進(jìn)電機(jī)的選擇計(jì)算???????????????????? 聯(lián)軸器的選用??????????????????????? 小結(jié)??????????????????????????? 4 y 向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ?????????????? ????????? 滾子鏈的選用??????????????????????? 鏈輪設(shè)計(jì)????????????????????????? 步進(jìn)電機(jī)的選擇計(jì)算???????????????????? 減速器的設(shè)計(jì)??????????????????????? 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 4 車輪軌道的設(shè)計(jì)?????????????????????? 提升配重質(zhì)量的選取???????????????????? 小結(jié)?????????????????????????? ? 5 x 向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ??????????????????????? 滾子鏈的選用??????????????????????? 車輪軌道的設(shè)計(jì)?????????????????????? 其它零部件的選擇????????????????????? 小結(jié)??????????????????????????? 6 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ???????????????????????? 控制系統(tǒng)方案確定????????????????????? 控制系統(tǒng)的 電路設(shè)計(jì)???????????????????? PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)????????????????????? 小結(jié)??????????????????????????? 7 結(jié)論 ???????????????????????????? 致謝 ????????????????????????????? 參考文獻(xiàn) ??????????????????????????? 附錄 ???????????????????????????? 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 5 1 . 緒 論 的和意義 早在 20 世紀(jì) 60 年代，物流管理就被管理大師彼得杜拉克（ Peter Drucker）稱為經(jīng)濟(jì)增長的“黑暗大陸”，是“降低成本的最后邊緣” [8]，是繼降低資源消耗和提高勞動率之后的第三利潤源泉。為了滿足消費(fèi)者日益多樣化、高度化和多變的需求，在提高消費(fèi)者滿意度的同時(shí)削減各種經(jīng)營成本，在很多生產(chǎn)企業(yè)，現(xiàn)代物流作為一種先進(jìn)的組織方式和管理技術(shù)，已經(jīng)成為企業(yè)提高核心競爭力的重要戰(zhàn)略組成部分。 現(xiàn)代物流是指在一定的時(shí)間和空間里，由所需輸送的物料和包括倉儲設(shè)施、輸送工具、人員通訊聯(lián)系以及資源規(guī)劃、調(diào)度等若干相互 制約的動態(tài)要素構(gòu)成的具有特定功能的有機(jī)整體，主要由自動存儲、輸送、分揀及電控、計(jì)算機(jī)管理等子系統(tǒng)組成，可實(shí)現(xiàn)電子商務(wù)對物流提出的準(zhǔn)確、快速、集成、低成本、個(gè)性化、小批量的要求?，F(xiàn)代物流具有全球化、信息化、自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、敏捷化、綠色化等諸多優(yōu)點(diǎn)，其中自動化是現(xiàn)代物流的基本表現(xiàn)，它涵蓋自動化物流的技術(shù)特性，其基礎(chǔ)是信息化，核心是機(jī)電一體化，外在表現(xiàn)是無人化，效果是自動化。 隨著諸如信息化、自動化等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，極大的推動了現(xiàn)代物流的發(fā)展。信息技術(shù)的使用使企業(yè)可以及時(shí)捕捉信息，選擇商機(jī) ，占領(lǐng)市場，使原料供應(yīng)到商品達(dá)到最終客戶的全部物流過程成為一個(gè)透明的“管道”；自動化技術(shù)在代替物流環(huán)節(jié)手工操作的同時(shí)，可以縮短物流流通時(shí)間，節(jié)約倉儲費(fèi)用，保證及時(shí)供貨。 自動化技術(shù)在物流領(lǐng)域最重要的應(yīng)用是自動化倉庫 AS/RS（ Automated Storage amp。 Retrieval System）。它采用高層貨架存放貨物，以巷道堆垛起重機(jī)為主，并結(jié)合出入庫周邊設(shè)備來進(jìn)行作業(yè)，具有很高的空間利用率和出中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 6 入庫能力。自動化倉庫應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制管理，可以及時(shí)匯總計(jì)算機(jī)之間、數(shù)據(jù)采集點(diǎn)之間、機(jī)械設(shè)備的控制器之間的信息。 管理人員可以及時(shí)掌握產(chǎn)品供應(yīng)及需求信息，做出及時(shí)的供貨決策。 自動化倉庫是物流系統(tǒng)的樞紐和核心，它主要有高層貨架、托盤、巷道堆垛機(jī)、運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)、自動導(dǎo)引小車、自動控制系統(tǒng)組成。自動化倉庫與企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)集成，形成企業(yè)完整的合理物流體系。自動化倉庫在制造自動化系統(tǒng)中，占有非常重要的地位，以它為中心形成了毛坯、半成品、配套件或成品的自動存儲和自動檢索。國內(nèi)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：以自動化倉庫為中心的物流管理自動化，在實(shí)現(xiàn)物料的自動化管理、加速資金周轉(zhuǎn)、提高勞動生產(chǎn)率、降低勞動強(qiáng)度、節(jié)約庫存的占地面積、提高廠房空間的利用率 、保證生產(chǎn)均衡諸方面能帶來巨大的效益。 自動化倉儲設(shè)備 —— 堆垛起升機(jī)是自動化倉庫中最基本的機(jī)械，操作人員根據(jù)工作要求通過它對指定貨位進(jìn)行貨物的存、取及移位作業(yè)，它能執(zhí)行水平運(yùn)動（運(yùn)行），載貨臺垂直運(yùn)動（起升）及貨叉伸縮運(yùn)動（伸叉）以完成作業(yè)任務(wù)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)小型自動化倉庫倉儲設(shè)備，可用于實(shí)驗(yàn)室和圖書館等小型自動化倉儲系統(tǒng)的貨物倉儲作業(yè)。倉儲設(shè)備采用管理級計(jì)算機(jī) PC（ Personal Computer）與可編程控制器 PLC（ Programmable Logical Controller）兩級 控制，操作人員通過管理級計(jì)算機(jī)輸入任務(wù)和命令。自動化倉儲設(shè)備按任務(wù)完成各種動作，且應(yīng)具有位置控制、速度控制、方向判斷以及安全與保護(hù)等功能。 自動化倉儲設(shè)備是自動化倉庫中最基本的機(jī)械設(shè)備，用于貨物的存、取及移位作業(yè)，具有沿空間三坐標(biāo)方向移動的機(jī)構(gòu)。這種沿空間三坐標(biāo)方向移動的機(jī)構(gòu)是一種較為通用的機(jī)構(gòu)，如常見的數(shù)控系統(tǒng)、三坐標(biāo)測量機(jī)中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 7 及直角坐標(biāo)系機(jī)器人中均有類似機(jī)構(gòu)。 在數(shù)控系統(tǒng)中，主傳動電動機(jī)驅(qū)動主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，另外兩臺電動機(jī)驅(qū)動縱橫工作臺即 X— Y 工作臺。 X— Y 工作臺的基本結(jié)構(gòu) 如圖（ 11）所示，它由縱向工作臺、橫向工作臺、步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲杠、聯(lián)軸器等組成，將其 圖（ 11） 中一個(gè)工作臺安裝于另一個(gè)工作臺之上便構(gòu)成了具有 x、 y 兩坐標(biāo)向移動的工作臺。若在 X— Y 工作臺上追加一個(gè)第三方向的工作臺便可構(gòu)成具有三坐標(biāo)方向移動的機(jī)構(gòu)。 三坐標(biāo)測量機(jī)是一個(gè)具有一定測量范圍和較高精度的具有三坐標(biāo)方向移動的機(jī)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)為小型封閉式龍門框架活動橋，三向均采用氣浮導(dǎo)軌，高精度光桿斜輪傳動。光桿斜輪傳動的優(yōu)點(diǎn)是斜輪與光桿之間無間隙，傳動精度高；無需消隙機(jī)構(gòu)，體積?。贿\(yùn)動平穩(wěn)，無噪聲。 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 8 工業(yè)現(xiàn)場的 自動化倉庫中的堆垛起升設(shè)備按結(jié)構(gòu)形式分為單立柱和雙立柱兩種基本形式，按服務(wù)方式則分為直通、彎道和轉(zhuǎn)移車三種基本形式，多工作于高度在 5～ 10m 的中大型立體倉庫中，最大行走速度約為70m/min，最大升降速度約為 10m/min，最大伸叉速度約為 30m/min，可按自動、半自動和手動方式運(yùn)行。利用托盤可以自由的存放箱裝、罐裝、散裝、袋裝等物品。為易于檢修，