【正文】 統(tǒng)的自動尋址、精確定位、速度調(diào)節(jié)及控制。國內(nèi)堆垛機(jī)的運(yùn)行速速要求達(dá)160～200m/min以上，運(yùn)行平穩(wěn)可靠、認(rèn)址準(zhǔn)確、起動制動靈敏等綜合性能的提高，需要多項技術(shù)的創(chuàng)新和改進(jìn)，更需要新技術(shù)的支持[9]。在減小輸送系統(tǒng)的“瓶頸”效應(yīng)提高自動化立體倉庫的整體運(yùn)行效率有重要的意義[8]。巷道式堆垛機(jī)的起升速度已經(jīng)可以達(dá)到90m/min，運(yùn)行速度達(dá)到240m/min，在有的立體倉庫中采用上、下兩層分別用巷道堆垛機(jī)進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)的方法提高出入庫能力。1960年左右在美國出現(xiàn)了巷道式堆垛機(jī)，隨后巷道式堆垛機(jī)逐漸替代了受重量和跨度限制的橋式堆垛機(jī)。目前我國建設(shè)的自動化立體倉庫規(guī)模越來越大，平均貨位數(shù)在一萬個左右，高度均在20米以上,系統(tǒng)更加復(fù)雜，設(shè)備數(shù)量越來越多應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。我國對自動化立體倉庫及其物資搬運(yùn)設(shè)備的研制開始并不晚，1963年研制成第一臺橋式堆垛機(jī)起重機(jī)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 自動化立體倉庫的發(fā)展自上世紀(jì)六十年代以來，美日歐等國家和地區(qū)設(shè)計和投入使用的立體倉庫越來越多，立體倉儲技術(shù)已成為一門新興的學(xué)科。因此大力發(fā)展我國的自動化倉庫是提高企業(yè)生產(chǎn)能力，發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的一個重要方面。目前，美國、日本、德國和英國是世界上擁有自動倉庫最多的國家。自動化立體倉庫因為它的六大優(yōu)點(diǎn)：（1）儲存量大，占地面積??；（2）可迅速方便的進(jìn)行貨物的入、出庫作業(yè)；（3）便于實現(xiàn)倉庫的機(jī)械化、自動化，已而可以節(jié)約勞動力，減輕勞動強(qiáng)度，提高入、出庫的作業(yè)效率和倉庫周轉(zhuǎn)能力；（4）提高了倉庫管理的準(zhǔn)確性和快速性，從而相對減少了貨物庫存量，減少了庫存占有資金；（5）縮短了交貨時間，增加了操作的安全性，減少了貨物的損壞率，提高了服務(wù)質(zhì)量；（6）提高了整個工廠管理和生產(chǎn)效率，正在逐步替代面積利用率極低且陳舊落后的平面?zhèn)}庫，這種替代促使倉庫物流業(yè)的水平提高[2]。 King view46 / 51目 錄摘 要 I第1章 緒論 1 研究背景 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 2 自動化立體倉庫的發(fā)展 2 堆垛機(jī)的發(fā)展 2 課題研究的意義 2 研究的主要內(nèi)容 3第2章 自動化立體倉庫總體方案 4 立體倉庫的概況 4 電控系統(tǒng)設(shè)計依據(jù) 6 立體倉庫的電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 6 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的選擇 7 PLC的選擇 7 S7200系列PLC概述 8 CPU型號選擇 8 PLC模塊選型 9 通信方案的確立 11 堆垛機(jī)的位置控制 11 定位控制 12 認(rèn)址檢測方式 12 認(rèn)址方式確認(rèn) 13 堆垛機(jī)速度曲線分析 15 安全傳感器的選用 15 安全保護(hù) 16 堆垛機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng) 17 堆垛機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 17 變頻器的概述 18 變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 18 變頻器的基本結(jié)構(gòu) 18 元器件的選型 20 本章小結(jié) 21第3章 倉庫控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 22 可編程控制器PLC 22 PLC的定義 22 PLC的發(fā)展 22 PLC的編程語言 22 PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計 23 PLC 輸入輸出點(diǎn)分配 23 堆垛機(jī)控制程序設(shè)計 23 堆垛機(jī)運(yùn)行控制 26 本章小結(jié) 33第4章 立體倉庫組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 34 組態(tài)王軟件的設(shè)概述 34 組態(tài)和組態(tài)軟件 34 34 組態(tài)王的主要功能與實現(xiàn) 35 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 35 定義設(shè)備 36 建立工程 36 畫面設(shè)計 38 構(gòu)建數(shù)據(jù)庫變量 40 建立動畫連接 41 監(jiān)控系統(tǒng)的完善 42 本章小結(jié) 43結(jié)論 44致謝 45主要參考文獻(xiàn) 46 第1章 緒論 研究背景 隨著經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，物流已由最初概念的形成，發(fā)展和不斷完善；在全球迅速成長為具有無限潛力和發(fā)展的新型服務(wù)行業(yè)。該系統(tǒng)能對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，管理人員只要通過運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)就可以實時監(jiān)控立體倉庫的工作狀態(tài)，保證了正常運(yùn)作，對出現(xiàn)的問題作出及時的判斷和處理。本文所述系統(tǒng)采用先進(jìn)的PLC控制器控制，變頻器驅(qū)動的閉環(huán)交流伺服系統(tǒng)。而堆垛機(jī)性能的優(yōu)劣，對整個立體庫的正常運(yùn)行起著重要的作用。在自動化立體倉庫中設(shè)計出造價低廉、工作可靠的堆垛機(jī)替代原有倉庫的控制和管理，能更加適應(yīng)某些中小企業(yè)要求投資少見效快的目標(biāo)。采用光電傳感器檢測堆垛機(jī)位置，分析了堆垛機(jī)的工作過程，并研究了堆垛機(jī)運(yùn)動制、認(rèn)址檢測方式，實現(xiàn)了堆垛機(jī)的定位方案。 關(guān)鍵字：自動化立體倉庫； 堆垛機(jī)； PLC ； 組態(tài)Abstract In modem logistics warehousing systems，automated storage is increasingly widespread．Performance of the stacker plays an important role．New stacker which is low cost and reliable replace the original control and management of the automated storage．The new stacker can be better adapted to the requirements of low investment and some small or mediumsized quick goals．This paper elaborated on the design of the system of control,as well as the implementation of the system,s hardware and the design of the software.In this paper it is used that the modem closedloop AC servosystem controlled by PLC and sensors are used to measure displacement of the hay stacker．They are analyzed，which include work process，the way of recognizing the site and the running control in the hay stacker S7200 PLC is used to the microcontroller in the automated storage,and gives a key part of the program. In order to monitor and manage the operation of tridimensional warehouse status，with the input of configuration software for the operation of tridimensional warehouse has a real．time monitoring system．The system is capable of onsite data collection and processing，the operator could launch the monitoring system to get arealtime updates of the working status of the warehouse，to ensure a safe operation and immediate error shooting and correction treatment． Key Words: the automation stereoscopic warehouse?，F(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展水平是衡量一個國家綜合國力的重要標(biāo)志，正日益受到各國的重視。自動化立體倉庫無論在運(yùn)轉(zhuǎn)，還是在管理上都顯示出高效性、計劃性和便利性，庫容庫貌也得到改善，因此，自動化立體倉庫目前正被越來越多的企業(yè)所重視。我國自動化倉庫起步比較晚，于七十年代后期開始建立自動化倉庫；但在當(dāng)時的發(fā)展卻相當(dāng)緩慢。為滿足現(xiàn)代生產(chǎn)與物流的需要，就必須采用計算機(jī)控制技術(shù)為主要手段組成的自動化立體倉庫。據(jù)不完全統(tǒng)計，美國有各種類型的自動化立體倉庫20000多座；日本有38000多座；德國有10000多座；英國有4000多座；前蘇聯(lián)有1500多座。1973年開始研制我國第一座有計算機(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，由北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所等單位研制成我國第一座自動化立體倉庫，并在北京汽車制造廠投產(chǎn)[4]。近些年我國自動化立體倉庫技術(shù)發(fā)展很快，已實現(xiàn)了與其它信息決策系統(tǒng)的集成，并正在做智能控制和模糊控制的研究所工作。1967年日本安裝了高度20～25米的高層堆垛機(jī)，1969年出現(xiàn)了聯(lián)機(jī)全自動化倉庫，1973年建成了世界上第一座40℃的極低溫用于貯藏生鮮食品的自動化冷藏庫，解決了低溫條件下堆垛機(jī)的可靠性和技術(shù)方面的問題，巷道式堆垛機(jī)隨之逐漸的取代了橋式起重機(jī)[5,6]。 課題研究的意義隨著我國加入WTO，加快了經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程，近一步促進(jìn)了物資流通；貨物儲運(yùn)發(fā)送量越來越大。根據(jù)市場預(yù)測，傳統(tǒng)技術(shù)制造的20世紀(jì)70年代水平的堆垛機(jī)逐步將被淘汰，而高速度、高科技含量的新型堆垛機(jī)將迅速占據(jù)市場。相信通過我們的不懈努力，在使用堆垛機(jī)具有更高定位精度的同時，提高運(yùn)行速度，以獲得很短的操作和更大的生產(chǎn)能力。基于組態(tài)軟件的監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)，包括以下主要內(nèi)容：配合使用較為成熟的中低檔型PLC－S7 200，使整個堆垛機(jī)的控制即在性能上滿足設(shè)計要求，又符合企業(yè)低造價的要求：⑴根據(jù)立體自動倉庫的控制要求與相關(guān)參數(shù)，從可靠性、停準(zhǔn)精度、系統(tǒng)成本等方面出發(fā)，得出適應(yīng)立體倉庫的電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。⑷在監(jiān)控系統(tǒng)中，研究的內(nèi)容包括：組態(tài)軟件監(jiān)控界面的建立；實時反映執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況及貨位的儲存情況；對執(zhí)行機(jī)構(gòu)實時控制。該系統(tǒng)有3個巷道，每巷道分左右兩排架，每架30列，10層。每排貨架又分若干列，若干層，形成大量貨格，用以存儲貨物。 圖21 倉庫實物圖堆垛機(jī)是自動化立體倉庫系統(tǒng)的重要組成部分，它是整個系統(tǒng)的執(zhí)行部件，存貨時將貨物從出入貨臺準(zhǔn)確的存放到貨位里，取貨時將貨物從貨位中取回到出入貨臺。按現(xiàn)行機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有軌巷道式堆垛機(jī)分類方式很多，如按支承方式、用途、控制方式、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行軌跡等分類。例如，堆垛機(jī)的運(yùn)行驅(qū)動己由20世紀(jì)70年代的子母電動機(jī)改為變頻調(diào)速，速度由5～50m/min提升至4～160m/min，國外小載重量的堆垛機(jī)最高可達(dá)300m/min；提升驅(qū)動己由20世紀(jì)70年代的雙速電動機(jī)改進(jìn)為變頻調(diào)速，速度由4～16m/min提升至0～25m/min；貨叉運(yùn)行也由單速電動機(jī)驅(qū)動改進(jìn)為變頻調(diào)速，速度由8m/min提升至4～35m/min；在堆垛機(jī)自動控制方面還采用閉環(huán)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)、Profibus總線控制等先進(jìn)技術(shù)。同時運(yùn)動速度也可以手動選擇。人機(jī)界面應(yīng)具備實時顯示設(shè)備運(yùn)送工況、故障及歷史故障查詢等功能。按照自動化立體倉庫的實際形式、行走方向的地址數(shù)和高度方向的貨位數(shù)，選擇恰當(dāng)?shù)男凶咚俣群蜕邓俣葮O其重要的。（4）控制信息的接收:計算機(jī)對堆垛機(jī)和輸送機(jī)等搬運(yùn)機(jī)械發(fā)送出入庫指令的同時，控制和監(jiān)視出入庫作業(yè)是否正確進(jìn)行。對堆垛機(jī)的故障分析和診斷十分重要。貨架長度大、排列數(shù)多、巷道窄，因此倉庫密度高。同時將運(yùn)行系統(tǒng)的狀態(tài)反饋到監(jiān)控計算機(jī)。長期以來，可編程控制器PLC始終是工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的核心控制系統(tǒng)，為工業(yè)自動化生產(chǎn)提供了非常可靠的應(yīng)用控制，廣泛應(yīng)用于冶金、輕工業(yè)、機(jī)械制造等各個領(lǐng)域，極大的推進(jìn)機(jī)電一體化的進(jìn)程，提高了生產(chǎn)效率。因此，S7200系列具有極高的性價比。它結(jié)構(gòu)小巧，可靠性高，運(yùn)行速度快，繼承和發(fā)揮了它在大、中型PLC領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，又極豐富的指令集，具有強(qiáng)大的多種集成功能和實時特性，配有功能豐富的擴(kuò)展模塊，性能價格比非常高。S7200硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式，即主機(jī)中包含一定數(shù)量的I/O輸入輸出，同時還可以擴(kuò)展各種功能模塊。⑵ 擴(kuò)展單元：主機(jī)I/O數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可以根據(jù)需要擴(kuò)展各種I/O模塊，所能連接的擴(kuò)展單元的數(shù)量和實際所能使用的I/O點(diǎn)數(shù)是多種因素共同決定的。 CPU型號選擇 西門子CPU的介紹 SIMATIC S7200的CPU模塊包括一個中央處理單元、電源以及數(shù)字I/O點(diǎn)，這些都被集成在一個緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中。其速度快，具有極強(qiáng)的通訊能力。非常適合小點(diǎn)數(shù)的控制系統(tǒng)。 CPU型號的選擇 根據(jù)控制點(diǎn)數(shù)來計算，可以選用CPU226這個型號的CPU，CPU226有24輸入/16輸出，最大可以擴(kuò)展為248點(diǎn)數(shù)字量或35點(diǎn)模擬量。 （4）模擬電位器：CPU226有兩個模擬電位器，用來改變特殊寄存器中的數(shù)值，以改變程序運(yùn)行的參數(shù)，如定時器、計數(shù)器的預(yù)設(shè)值，過程量的控制參數(shù)。 PLC模塊選型 ，40個數(shù)字量I/O點(diǎn)。2個RS485通訊/編程口、具有即PID通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。由于S7200CPU226的集成24輸入/16輸出不能滿足設(shè)計的要求，所以又選用了EM221擴(kuò)展模塊和EM235擴(kuò)展模塊，正好滿足設(shè)計的需要。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖24所示。堆垛機(jī)控制盤在收到作業(yè)信息之后向地面控制盤發(fā)出響應(yīng)信息。串行通信中最常用的物理層協(xié)議為RS232C和RS485。立體倉庫控制系統(tǒng)要求監(jiān)控系統(tǒng)和3臺堆垛機(jī)控制系統(tǒng)連接，要求物理層的協(xié)議必須支持一點(diǎn)對多點(diǎn)的通信。由于PLC帶有串行通信接口，只需用RS485總線分別連接到計算機(jī)即可，可見系統(tǒng)的構(gòu)建十分簡單當(dāng)需