【正文】 摘 要隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)必然會(huì)在各行各業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分，是一種多層存放貨物的高架倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)，由自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)、高位貨架、巷道堆垛機(jī)、自動(dòng)入庫(kù)、自動(dòng)出庫(kù)、計(jì)算機(jī)管理控制系統(tǒng)以及其他輔助設(shè)備組成。本倉(cāng)庫(kù)模型控制系統(tǒng)是根據(jù)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)運(yùn)行的基本原理而設(shè)計(jì)的。在整個(gè)控制系統(tǒng)中以三菱FX2N系列PLC作為核心控制元件，專(zhuān)用鍵盤(pán)作為人機(jī)接口部件，控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)有三自由度的倉(cāng)庫(kù)模型在高強(qiáng)度導(dǎo)軌上做三維運(yùn)動(dòng)。以步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)輸出的脈沖數(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)鍵盤(pán)對(duì)每個(gè)倉(cāng)位予以地址編碼，通過(guò)PLC對(duì)命令鍵盤(pán)進(jìn)行掃描并得到相應(yīng)的倉(cāng)位號(hào)，當(dāng)PLC接收到來(lái)自鍵盤(pán)的輸入命令后，便輸出對(duì)應(yīng)倉(cāng)位的脈沖數(shù)，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，進(jìn)而控制傳動(dòng)部件絲杠旋轉(zhuǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，以完成貨物的存取功能。另外，為了保證整個(gè)控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，我們還采用了限位開(kāi)關(guān)對(duì)其進(jìn)行限位保護(hù)。 本文首先對(duì)該課題的可行性及課題實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值進(jìn)行了介紹；其次對(duì)該系統(tǒng)的硬件組成、結(jié)構(gòu)、原理進(jìn)行了闡述和分析；再次對(duì)本控制系統(tǒng)的核心——軟件進(jìn)行了編寫(xiě)，論文中即有梯形圖又有相應(yīng)的語(yǔ)句表；最后對(duì)設(shè)計(jì)本課題所學(xué)到的知識(shí)和結(jié)論進(jìn)行歸納和總結(jié)，并對(duì)本論文有待完善的地方進(jìn)行扼要的說(shuō)明。 關(guān)鍵字：立體倉(cāng)庫(kù) 可編程控制器（PLC） 步進(jìn)電機(jī) 物流管理 目 錄 4　本課題設(shè)計(jì)的背景 4 本課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容 5　本課題設(shè)計(jì)的目的和意義 5 6　自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的概述 6 7 7 系統(tǒng)控制方案 8 10 10 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10　可編程控制器(PLC)的選型 11 PLC概述 11 PLC的選型 12 14 步進(jìn)電機(jī)的原理 14 步進(jìn)電機(jī)的選擇 14 17 19 21 PLC輸入輸出分配表 21 電氣原理圖的設(shè)計(jì) 224系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì) 23 PLC梯形圖概述 23 三菱編程軟件的特點(diǎn) 24 系統(tǒng)流程圖 25 27 27（傳送） 27 28 29附錄I PLC設(shè)計(jì)的梯形圖 30參考文獻(xiàn) 40 引言可編程控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。它是20世紀(jì)70年代以來(lái)，在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。由于它具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在PLC技術(shù)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面發(fā)展很快，除有許多從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)外，國(guó)產(chǎn)的機(jī)床設(shè)備已越來(lái)越多地采用PLC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)。與繼電—接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；占位空間比繼電—接觸器控制系統(tǒng)小；價(jià)格上能與繼電—接觸器控制系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)；易于在現(xiàn)場(chǎng)變更程序；便于使用、維護(hù)、維修；能直接推動(dòng)電磁閥、接觸器與于之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央執(zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)也稱(chēng)立庫(kù)，是在不直接進(jìn)行人工參與的情況下自動(dòng)地存儲(chǔ)和取出物料的系統(tǒng)。它是采用高層貨架存儲(chǔ)貨物，用專(zhuān)門(mén)的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)設(shè)備進(jìn)行貨物出入庫(kù)作業(yè)的倉(cāng)庫(kù)。與傳統(tǒng)繼電器接觸裝置相比，PLC 具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)代意義上的立體倉(cāng)庫(kù)，是物流機(jī)械和計(jì)算機(jī)技術(shù)地完美結(jié)合，倉(cāng)庫(kù)作業(yè)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化.　本課題設(shè)計(jì)的背景立體倉(cāng)庫(kù)一般是指采用幾層、十幾層乃至幾十層高的貨架儲(chǔ)存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行貨物入庫(kù)和出庫(kù)作業(yè)的倉(cāng)庫(kù)。由于這類(lèi)倉(cāng)庫(kù)能充分利用空間儲(chǔ)存貨物，故常形象地將其稱(chēng)為“立體倉(cāng)庫(kù)”。 立體倉(cāng)庫(kù)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(guó)出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)；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(cāng)庫(kù)；1963年美國(guó)率先在高架倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)。此后，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在美國(guó)和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專(zhuān)門(mén)的學(xué)科。60年代中期，日本開(kāi)始興建立體倉(cāng)庫(kù)，并且發(fā)展速度越來(lái)越快，成為當(dāng)今世界上擁有自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)最多的國(guó)家之一。 我國(guó)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)及其物料搬運(yùn)設(shè)備的研制開(kāi)始并不晚，1963年研制成第一臺(tái)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(kāi)始研制我國(guó)第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)（高15米，機(jī)械部起重所負(fù)責(zé)），該庫(kù)1980年投入運(yùn)行。到目前為止，我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量已超過(guò)200座。立體倉(cāng)庫(kù)由于具有很高的空間利用率、很強(qiáng)的入出庫(kù)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(cāng)儲(chǔ)技術(shù)，越來(lái)越受到企業(yè)的重視。 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用范圍很廣，幾乎遍布所有行業(yè)。在我國(guó)，自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用的行業(yè)主要有機(jī)械、冶金、化工、航空航天、電子、醫(yī)藥、食品加工、煙草、印刷、配送中心、機(jī)場(chǎng)、港口等。 1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制書(shū)世界第一臺(tái)可編程控制器，并成功地應(yīng)用在美國(guó)（GM）的生產(chǎn)線(xiàn)上。但當(dāng)時(shí)只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱(chēng)為可編程邏輯控制期，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC（programmable logic controller）。70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，使PLC從開(kāi)關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過(guò)程控制域，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，故稱(chēng)為可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PC（programmable controller）.但由于PC容易與個(gè)人計(jì)算機(jī)（programmable puter）相混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程器的縮寫(xiě)。1985年國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)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(zhuān)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(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程。PLC是繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)，所以它在數(shù)學(xué)處理、順序控制方面具有一定優(yōu)勢(shì)。繼電器在控制系統(tǒng)中主要起兩種作用：（1）邏輯運(yùn)算（2）弱電控制強(qiáng)電。PLC是集自動(dòng)控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，已躍居工業(yè)自動(dòng)化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位?？删幊炭刂破?，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。它在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一中新型工業(yè)控制設(shè)備。 、抗干擾能力強(qiáng) 、安裝容易，維護(hù)工作量少 、通用性好 ，成功率高 ，重量輕、功耗底等特點(diǎn)。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。與繼電——接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；占位空間比繼電——接觸器控制系統(tǒng)??；價(jià)格上能與繼電——接觸器控制系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)；易于在現(xiàn)場(chǎng)變更程序；便于使用、維護(hù)、維修；能直接推動(dòng)電磁閥、觸器與于之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央執(zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。因此，進(jìn)行立體倉(cāng)庫(kù)的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)機(jī)械手行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動(dòng)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)的內(nèi)容課題的主要任務(wù)是基于三菱FX2N系列PLC的立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。倉(cāng)位的主體框架除包括十二個(gè)庫(kù)位外，還配有一個(gè)物品入口位和一個(gè)出口位，并在這十二個(gè)庫(kù)位的底部均設(shè)置有檢測(cè)開(kāi)關(guān)，若庫(kù)內(nèi)有物品，則壓制相應(yīng)的檢測(cè)開(kāi)關(guān)使之閉合，若無(wú)物品，則相應(yīng)的檢測(cè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)?！”菊n題設(shè)計(jì)的目的和意義傳統(tǒng)條件下的庫(kù)房管理作業(yè)，主要依據(jù)人工裝卸，特別是對(duì)于一些大型物資，不僅工作效率低，浪費(fèi)大量的人力、物力，存在較大的安全隱患，同時(shí)還占據(jù)大量的庫(kù)房面積。立體庫(kù)的投入使用，徹底解決了這一難題.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)可以產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。它通過(guò)高層貨架存儲(chǔ)，使存儲(chǔ)區(qū)大幅度地向高空發(fā)展，提高了空間利用率；自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)采用層積式存放，結(jié)合計(jì)算機(jī)管理，可以很容易實(shí)現(xiàn)先入先出，防止貨物的自然老化、變質(zhì)和損壞；通過(guò)自動(dòng)存取系統(tǒng)(AS/RS),加快了運(yùn)行和處理速度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；采用自動(dòng)化技術(shù)后，還能較好地適應(yīng)黑暗、低溫、污染、有毒和易爆等特殊場(chǎng)合的物品存儲(chǔ)需要；計(jì)算機(jī)控制能夠始終準(zhǔn)確無(wú)誤地對(duì)各種信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，減少了貨物處理和信息處理過(guò)程中的差錯(cuò)；同時(shí)借助于計(jì)算機(jī)管理還能有效地利用倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)能力，便于清點(diǎn)和盤(pán)庫(kù)，合理減少庫(kù)存，加快資金周轉(zhuǎn)，節(jié)約流動(dòng)資金，從而提高倉(cāng)庫(kù)的管理水平。自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的信息系統(tǒng)可以與企業(yè)的生產(chǎn)信息系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理的自動(dòng)化。同時(shí)，由于使用自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)，促進(jìn)企業(yè)的科學(xué)管理，減少了浪費(fèi)，保證均衡生產(chǎn)，也提高了操作人員素質(zhì)和管理人員的水平?！∽詣?dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的概述自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是指在不直接進(jìn)行人工處理的情況下,自動(dòng)地完成物品倉(cāng)儲(chǔ)和取出的系統(tǒng),它以高層立體貨架為主體,以成套搬運(yùn)設(shè)備為基礎(chǔ),是集自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)電技術(shù)于一體的高效率、大容量存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。自動(dòng)