【正文】 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 1 基于 PLC 的巷道式堆垛機(jī)定位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 1 章、緒 論 當(dāng)今社會倉儲、物流等概念已經(jīng)逐漸為廣大公眾所了解，其相應(yīng)的管理技術(shù)也在許多大、中型企業(yè)中付諸實(shí)施。計(jì)算機(jī)自控技術(shù)的飛速發(fā)展，為現(xiàn)代企業(yè)的物流管理提供了重要的技術(shù)支持。自動化立體倉庫就是自控技術(shù)在物流管理上的一個(gè)很好的應(yīng)用。自動化立體倉庫不僅具有節(jié)省用地、減輕勞動強(qiáng)度、提高物流效率、降低儲運(yùn)損耗、減少流動資金積壓等功能，而且在溝通物流信息、銜接產(chǎn)需、保證生產(chǎn)均衡、合理利用資源、進(jìn)行科學(xué)儲備與生產(chǎn)經(jīng)營決策等方面發(fā)揮著獨(dú)特的作用，使人們真正享受到現(xiàn)代計(jì)算 機(jī)技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)物流管理的益處。 自動化立體倉庫是融計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)、自動控制技術(shù)、通訊技術(shù)、機(jī)電技術(shù)為一體的綜合系統(tǒng)，科技含量高，并具有一定的復(fù)雜性。本文的研究對象堆垛機(jī)，或稱巷道車是自動化立體倉庫的主要存取設(shè)備，直接執(zhí)行出、入庫等任務(wù)的操作，因此其控制系統(tǒng)的靈活性、穩(wěn)定性直接彰響著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況 [15]。 自動化立體倉庫定義 在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中，自動化立體倉庫是一個(gè)重要的組成部分，它是一種新型的倉儲技術(shù)，自動化立體倉庫又稱為自動存儲 /檢索系統(tǒng) (Automated Storage/Retrieval System，即 AS/RS)，它是物料搬運(yùn)和倉儲科學(xué)中的一門綜合科學(xué)技術(shù)工程。它以高層貨架為主要標(biāo)志，以成套先進(jìn)搬運(yùn)設(shè)備為基礎(chǔ)，以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為主要手段，由此組成高效率的物流、大容量的科學(xué)的存儲，以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。 立體倉庫的歷史沿革 高層貨架倉庫的出現(xiàn)和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)以后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。在生產(chǎn)發(fā)展的實(shí)際需要和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)可能情況下，上世紀(jì)五十年代初開始出現(xiàn)了自動化立體倉庫，并在實(shí)踐中顯示出了其優(yōu)越性，隨即得到迅速的推廣和發(fā)展。 1950 年美國首先產(chǎn)生了手 動控制的橋式堆垛起重機(jī)，這種起重機(jī)的大梁上懸掛一個(gè)門架 (立柱 )，利用門架的上下和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來搬運(yùn)貨物，與此同時(shí)也提出了高層貨架的新概念，被認(rèn)為是自動化倉庫的雛形。 1960 年左右在美國開始出現(xiàn)了沒有大梁的由人工操作的巷道式堆垛機(jī)。隨著立體倉庫的發(fā)展，巷道式堆垛機(jī)逐漸代替了橋式堆垛機(jī)。 1963 年美國的一個(gè)食品廠在倉庫工作中采用電子計(jì)算機(jī)，成為世界上最早的全自動化倉庫。此后，從 1963年開始，在歐洲各國，由于用地緊張，開始計(jì)劃建造 2530 米的高層自動化倉庫。從 1967年開始，相繼完成了一些計(jì)算機(jī)管理和計(jì)算機(jī)控制的全 自動化倉庫。 1970 年安裝了由貨架支承式改變?yōu)榈孛嬷С惺降母叨冗_(dá) 40 米的堆垛機(jī)。上世紀(jì) 70 年代還提出了采用 50米高堆垛機(jī)的可能性，進(jìn)入 90 年代后，堆垛機(jī)在使用范圍和性能上有了很大的發(fā)展。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 2 在日本，從 1967 年開始安裝了高度為 2025 米的高層堆垛機(jī)， 1969 年出現(xiàn)了聯(lián)機(jī)全自動化倉庫。此后，日本的自動化倉庫技術(shù)和設(shè)備的臺數(shù)都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在各個(gè)部門都安裝了各種各樣的堆垛機(jī)。特別是 1973 年建成了一座貯藏生鮮食品的自動化冷藏庫。這是世界上第一座溫度在零下 40 攝氏度的極低溫倉庫，解決了低溫條件下堆垛機(jī)工作的可 靠性和技術(shù)方面的問題，取得了引人注目的成果。日本的自動化倉庫技術(shù)和自動化倉庫的擁有量位居世界前茅。 美國學(xué)者 將自動化技術(shù)在倉儲領(lǐng)域（包括立體倉庫）中的發(fā)展分為五個(gè)階段：人工倉儲階段，機(jī)械化倉儲階段，自動化倉儲階段，集成化倉儲階段和智能化倉儲階段五個(gè)階段： 第一階段是人工倉儲技術(shù)階段，在這一階段物資的輸送、存儲、管理和控制主要依靠人工實(shí)現(xiàn)，至今國內(nèi)外生產(chǎn)和服務(wù)行業(yè)中的許多環(huán)節(jié)都是這一技術(shù)的實(shí)例，它具有直觀、便于聯(lián)系、減少了過程銜接之間問題等優(yōu)點(diǎn)。 第二階段是機(jī)械化倉儲階段，它包括通過各種各樣 的傳送帶工業(yè)輸送車機(jī)械手吊車堆垛機(jī)和升降機(jī)來移動和搬運(yùn)物料，用貨架托盤和可移動式貨架存儲物料，通過人工操作機(jī)械來存取設(shè)備，用限位開關(guān)、螺旋機(jī)械制動和機(jī)械監(jiān)控器等來控制設(shè)備的運(yùn)行。這一階段經(jīng)歷的時(shí)間比較長。 第三階段是自動化倉儲技術(shù)階段，上世紀(jì)五十年代末、六十年代初，相繼研制和采用了自動導(dǎo)引小車（ AGV）、自動貨架、自動識別和自動分揀系統(tǒng)。到了七、八十年代，尋磚石貨架、移動式貨架、巷道式堆垛機(jī)和其他搬運(yùn)設(shè)備都加入了自動控制的行列，但這時(shí)只是各個(gè)設(shè)備的局部自動化并各自獨(dú)立應(yīng)用，被稱為“自動化孤島”。隨著計(jì)算機(jī)技 術(shù)的發(fā)展，工作的重點(diǎn)專線物資的控制和管理要求實(shí)時(shí)、協(xié)調(diào)和一體化。信息自動化技術(shù)逐漸成為倉儲自動化技術(shù)的核心。計(jì)算機(jī)之間，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)之間，機(jī)械設(shè)備的控制器之間以及它們與計(jì)算機(jī)之間的通信可以及時(shí)地匯總信息，倉庫計(jì)算機(jī)及時(shí)地記錄到貨和出貨時(shí)間，先是庫存量，管路人員隨時(shí)掌握貨物信息和庫存信息。信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為倉儲技術(shù)的重要支柱。 第四階段是集成自動化階段，在七十年代末和八十年代，自動化即被越來越多地應(yīng)用到生產(chǎn)和分配領(lǐng)域，“自動化孤島”被集成，在集成化系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)的有機(jī)協(xié)作，使總體效益和生產(chǎn)的應(yīng)變能力大大超 過了個(gè)部分獨(dú)立效益的總和。 上個(gè)世紀(jì) 70 年代初期，我國開始研究巷道式堆垛機(jī)的立體倉庫， 1980 年由北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所等單位研制成的我國第一座自動化立體倉庫在北京汽車制造廠投產(chǎn)。從此以后，立體倉庫在我國得到迅速發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國已建成的立體倉庫近三百座，其中全自動的立體倉庫有三十多個(gè)。我國自動化倉庫技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了與其他信息決策系統(tǒng)的集成，正在做智能控制和模糊控制的研究工作。 第五階段是智能自動化倉儲技術(shù)階段，人工智能技術(shù)的發(fā)展推動了自動化向更高級 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 3 的方向 智能自動化方向發(fā)展?，F(xiàn)在，智能自動化倉儲技 術(shù)還處于初級階段，隨著倉儲技術(shù)的發(fā)展，倉儲技術(shù)的智能化將有更廣闊的前景 [1][2]。 國內(nèi)外自動化立體倉庫的發(fā)展現(xiàn)狀 目前，自動化立體倉庫在發(fā)達(dá)國家已相當(dāng)普遍，日本是自動化倉庫發(fā)展最快，建造數(shù)量最多的國家。此外美國、德國、瑞士、意大利、英國和法國等國家也建造了許多自動化倉庫。發(fā)展至今，自動化倉庫在設(shè)計(jì)、制造、自動化控制和計(jì)算機(jī)管理方面的技術(shù)也日趨成熟。 在總體設(shè)計(jì)方面，國外己有采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的 (CAD)，即根據(jù)約束條件來確定最佳的貨架高度、巷道數(shù)量、貨架尺寸和堆垛機(jī)數(shù)量以及出入庫運(yùn)行系統(tǒng)的參數(shù)， 并用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)來考核倉庫的功能。貨架在國外己系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，對貨架的承載能力(包括抗震 )進(jìn)行了很多實(shí)驗(yàn)研究 (包括破壞性實(shí)驗(yàn) )，貨架計(jì)算采用計(jì)算機(jī)程序。堆垛機(jī)產(chǎn)品己經(jīng)走入系列化，運(yùn)行噪聲低，備有各種安全保護(hù)裝置，調(diào)速性能好。一般都具有完善的貨物位置檢測和貨物尺寸檢測。國外立體倉庫普遍采用抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠的可編程控制器來控制巷道堆垛機(jī)和出入庫系統(tǒng)，并且用計(jì)算機(jī)進(jìn)行貨位管理和庫存管理，倉庫管理計(jì)算機(jī)與上級管理機(jī)聯(lián)網(wǎng)并能與控制系統(tǒng)相接，實(shí)現(xiàn)在線控制。例如，日本名古屋附近的三菱汽車裝配總廠的自動化立體倉庫， 其自動化程度就非常高。這座裝配廠每天 (16 小時(shí) )生產(chǎn) 11520 輛汽車，在長達(dá)兩公里的巨大輸送帶上，能同時(shí)裝配 5 種完全不同車型的汽車，半成品裝配件 (除車體在生產(chǎn)線上進(jìn)行焊接外 )完全來自于立體倉庫，倉庫的庫存量只能維持兩天的生產(chǎn)，需要不斷的進(jìn)庫補(bǔ)充，這樣大的進(jìn)、出庫量及名目繁多的部件是人工無法勝任的。在采用了計(jì)算機(jī)控制的進(jìn)出庫情報(bào)資料和庫存情報(bào)處理技術(shù)和先進(jìn)的智能控制技術(shù)后，這一切得到了很好的解決 [13][14]。 現(xiàn)在國外各發(fā)達(dá)國家在自動化倉庫技術(shù)中投入大量資金，在倉庫自動化過程各個(gè)環(huán)節(jié)即輸入、儲運(yùn)、輸出上采 用新技術(shù)。這些新技術(shù)集中有以下幾種 [3]: .自動導(dǎo)向小車系統(tǒng) (Automated Guided Vehicle ) .磁性導(dǎo)軌裝置 .激光掃描儀 (Laser Scanner) .條形碼識別 (Barcode Labels) .命令揀選系統(tǒng) (OrderPicking System ) .儲運(yùn)機(jī)器人 .機(jī)械手 .智能卡車 本文主要研究內(nèi)容 本文主要研究的是 PLC 在巷道式堆剁機(jī)定位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。其中堆剁機(jī)設(shè)計(jì) 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 4 成 3 自由度的系統(tǒng) ,貨物放在升降臺的貨叉（機(jī)械手）上能實(shí)現(xiàn)上下、左右及前后的運(yùn)動。 輸入對應(yīng) 的倉庫號，就可以自動存 /取貨物。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 5 第 2 章 巷道式堆垛機(jī)定位控制的總體設(shè)計(jì) 巷道式堆垛機(jī)概況 堆垛機(jī)是自動化立體倉庫中的主要設(shè)備 ,倉庫中所有貨物的入庫、出庫等作業(yè)都必須通過堆垛機(jī)完成。自動化立體倉庫在機(jī)場碼頭、造紙、設(shè)備維修、輪胎制造、制藥、啤酒廠等幾乎所有行業(yè)（只要需要倉儲） ,有著十分廣泛的應(yīng)用。自動化立體倉庫具有占地面積小、自動化程度高、可以由上位機(jī)管理系統(tǒng)對整座倉庫進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度及控制。堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的工作效率、可靠性及穩(wěn)定性等的優(yōu)劣在自 動化立體倉庫系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。 堆垛機(jī)的研究現(xiàn)狀 堆垛機(jī)的機(jī)械部分由運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、伸叉機(jī)構(gòu)及載貨臺和機(jī)架組成。它是在所謂高層、高速、高密度儲藏的概念下的產(chǎn)物。盡管各廠家各有獨(dú)創(chuàng)，結(jié)構(gòu)形式有些差異，但可以說大同小異，所有的堆垛機(jī)都不外乎由機(jī)架、載貨臺、伸縮貨叉、軌道和控制系統(tǒng)等部分組成。 隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制的堆垛機(jī)日益增加，最新的開發(fā)包括提高電子和控制技術(shù)，在使堆垛機(jī)具有更高定位精度的同時(shí)，提高搜索能力和運(yùn)行速度。而且，堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)也有了較大的