【正文】 ................................................................................... 22 制作監(jiān)控系統(tǒng)的步驟 ....................................................................................... 22 創(chuàng)建工程路徑 ........................................................................................ 22 創(chuàng)建組態(tài)畫面 ........................................................................................ 23 定義 I/O 設(shè)備 ......................................................................................... 23 構(gòu)建數(shù)據(jù)庫 ............................................................................................ 24 建立動(dòng)畫連接 ........................................................................................ 25 運(yùn)行和調(diào)試 . ........................................................................................... 26 結(jié) 論 .......................................................................................................................... 27 參 考 文 獻(xiàn) .................................................................................................................... 28 附錄 A 堆垛機(jī) PLC 程序 ................................................................................................ 29 附錄 B 組態(tài)王 應(yīng)用命令語言程序 ........................................................................ 40 致 謝 .......................................................................................................................... 48 上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 堆垛機(jī)簡介 近年來，中國的電子商務(wù)有了翻天覆地的變化，就在 2020 年雙十一促銷的前一天，馬云對采訪記者說，電子商務(wù)會(huì)在傳統(tǒng)商業(yè)領(lǐng)域掀起一次革命性的顛覆，“就像獅子吃掉森林里的羊一樣”，接著 2020 年 11 月 11 日，支付寶當(dāng)天的交易額達(dá)到令人震驚的 191億。 本文的軟件設(shè)計(jì)分別采用 STEP7 編程軟件實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)的出入庫控制；采用組態(tài)王 設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)，其包含設(shè)備及貨位狀態(tài)顯示、故障報(bào)警、入庫 (庫存 )信息的報(bào)表等接口。實(shí)現(xiàn)了本文設(shè)計(jì)的堆垛機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)、手動(dòng) 2 種控制方式。為了提升工作效率，使用了變頻調(diào)速控制技術(shù)。 本文所述的系統(tǒng)是采用先進(jìn)的西門子 PLC控制器控制，用變頻器驅(qū)動(dòng)的半閉環(huán)交流伺服系統(tǒng)。 本文設(shè)計(jì)的是一兩排四層三列 式 立體倉庫 巷道式 堆垛機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)貨物存取的模擬控制。物流配送最核心的系統(tǒng)設(shè)備就 是自動(dòng)化立體倉庫。 （請?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打 “ √ ” ， 如作者未做出選擇的情況下，按不保密處理。 保 密 □ ，在 年解密 后適用本授權(quán)書。 中文題目： 英文題目： 作者簽名： 日期： 年 月 日 版權(quán)使用授權(quán)書 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方 式標(biāo)明。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題目 立體倉庫巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)電學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)術(shù)誠信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)上海建橋?qū)W院可以將本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。 本論文屬于 不保密 □ 。 ） 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 立體倉庫巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 集物流、信息流、和資金流于一身的物流配送中心，在全球化和市場化的時(shí)代里，促進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易的大發(fā)展。而堆垛機(jī)又是自動(dòng)化立體倉庫的關(guān)鍵設(shè)備。主要工作包括：分析對比各類立體倉庫的控制技術(shù)，確定實(shí)現(xiàn)方案；進(jìn)行堆垛機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)分析；進(jìn)行堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)人機(jī)界面，對貨物存取過程進(jìn)行仿真控制。設(shè)計(jì)時(shí)分析了堆垛機(jī)的工作過程（主要運(yùn)動(dòng)有行走、升降和叉伸運(yùn)動(dòng)），利用了光電傳感器檢測堆垛機(jī)位置，并研究了堆 垛機(jī)運(yùn)動(dòng)控制、認(rèn)址檢測方式，實(shí)現(xiàn)了堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)和定位方案。本文通過西門子 S7200 SMART 系統(tǒng)手冊編寫了 PLC 程序，通過上位機(jī)系統(tǒng)對 PLC 的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，并對貨位信息進(jìn)行處理。機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，安全可靠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 通過理論推導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)研究 ，表明本文所研究的自動(dòng)化立體倉庫技術(shù)具有一定的先進(jìn)性，實(shí)現(xiàn)方法切實(shí)可行，具有一定的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。然而 緊隨其后的一周內(nèi)，消費(fèi)者紛紛抱怨電商的糟糕的配貨、出貨速度。 經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展、科學(xué)的飛躍進(jìn)步和已經(jīng)到來的信息革命，使世界經(jīng)濟(jì)開始全球化和市場化，我們進(jìn)入了一個(gè)前所未有的嶄新時(shí)代。物流配送最核心的系統(tǒng)設(shè)備就是自動(dòng)化立體倉庫。 隨著立體倉庫的出現(xiàn)，在其中起到重要作用的巷道式堆垛機(jī)（常常稱作堆垛機(jī)）獲得到了迅猛發(fā)展。 堆垛機(jī)的分類 1. 按有無人搭乘分類 （ 1）人、貨升降式堆垛機(jī)。 （ 2）貨升降式堆垛機(jī)。所謂懸垂式即是堆垛機(jī)懸掛在上導(dǎo)軌上。即 是堆垛機(jī)在地面導(dǎo)軌上行走。它是通過臺(tái)車移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)貨物的移載作業(yè)的堆垛機(jī)。它是利用輸送機(jī)來實(shí)現(xiàn)貨物的移載作業(yè)的堆垛機(jī)。它是操作者在操作室或操作臺(tái)上，實(shí)行手動(dòng)操作以控制行走、升降和叉伸等運(yùn)動(dòng)的堆垛機(jī)。它是在手動(dòng)式堆垛機(jī)的基礎(chǔ)上增加自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)對行走、升立體倉庫巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 降和貨叉運(yùn)動(dòng)的控制。它是在自動(dòng)堆垛機(jī)的基體上安裝有設(shè)定器，操作者只要利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行出／入庫設(shè)定，便可實(shí)現(xiàn)貨物自動(dòng)存取。它是使用遠(yuǎn)程控制便可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的堆垛機(jī)。它是操作者直接進(jìn)行手工操作以實(shí)現(xiàn)對貨架中的貨物的存取作業(yè)。它是通過貨叉移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)存取貨物的堆垛機(jī)。 5. 按軌道配置分類 （ 1）直線導(dǎo)軌式堆垛機(jī)。 （ 2）曲線導(dǎo)軌式堆垛機(jī)。 （ 3）在移動(dòng)臺(tái)車導(dǎo)軌上行走的堆垛機(jī)。這樣可以節(jié)約堆垛機(jī)數(shù) 量，減少投資。如圖 所示。如圖 所示。巷道式單立柱堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖 所示，主要由存、取貨物機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)以及安全保護(hù)裝置等組成。目前最常用的是三級(jí)直線差動(dòng)式伸縮貨叉。其結(jié)構(gòu)如圖 所示。升降機(jī)構(gòu)主要由升降鏈輪，升降鏈條和驅(qū)動(dòng)鏈輪等組成。 行走機(jī)構(gòu)的主要功能是實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)沿巷道方向的水平運(yùn)動(dòng)。下橫梁下方有行走輪，導(dǎo)向輪在其側(cè)面，確保堆垛機(jī)可以正常行走 ??3 。 圖 圖 （上）圖 （下） 立體倉庫巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 堆垛機(jī)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 根據(jù)物流設(shè)備的發(fā) 展形勢，對比國內(nèi)外技術(shù)水平及研發(fā)情況等有關(guān)資料的分析，目前國內(nèi)堆垛機(jī)與國際先進(jìn)水平相比，主要的差距在于綜合性能上的差距：重點(diǎn)體現(xiàn)在機(jī)構(gòu)行走和升降的速度、貨叉伸縮的速度、運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性、振動(dòng)和噪聲。 本文研究的主要內(nèi)容 本文設(shè)計(jì)的是一兩排四層三列式立體倉庫巷道式堆垛機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)貨物存取的模擬控制。 2 倉儲(chǔ)堆垛機(jī)的控制 堆垛機(jī)主要運(yùn)動(dòng)及控制方式 本文設(shè)計(jì)的堆垛機(jī)在收到控制系統(tǒng)的指令后可以來回穿梭運(yùn)行于自動(dòng)化立體倉庫的巷道中，能夠?qū)⑽挥谌霂炜诘呢浳锎嫒胴泜}，或者相反取出貨倉內(nèi)的貨物運(yùn)送到出庫上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 口。 堆垛機(jī)的控制方式 自動(dòng)化立體倉庫擁有較多的控制方式，時(shí)至今日有三種較為主流的控制方式： PLC控制、單片機(jī)控制和繼電器控制。 堆垛機(jī)認(rèn)址方式 認(rèn)址方式的介紹 堆垛機(jī)進(jìn)行貨物存、取前必須先走到指定的貨位。為此．貨架上的每一個(gè)貨位必須具有堆垛 機(jī)能識(shí)別的編碼。把排、列、層比作空間直角坐標(biāo)系 X、 Y、 Z方向，就能確定每一個(gè)貨位的編號(hào)。其中 X方向即排數(shù)，對于堆垛機(jī)的貨叉來說只有左和右 2 個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，因此只需要檢測 Z坐標(biāo)即層數(shù)與 Y 坐標(biāo)即列數(shù)。現(xiàn)在科技含量較高的檢測元件是光電開關(guān)，它是利用安裝于軌道上對應(yīng)貨架每一列的 行走認(rèn)址片及安裝在堆垛機(jī)立柱上對應(yīng)貨架每一層的升降認(rèn)址片，相應(yīng)光電開關(guān)在每次通過認(rèn)址片時(shí)會(huì)進(jìn)行透光或擋光，使光電開關(guān)的狀態(tài)發(fā)生變化，利用計(jì)算機(jī)對此變化狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)相應(yīng)算法可得到堆垛機(jī)的 Y 和 Z方向的坐標(biāo)，從而獲知堆垛機(jī)當(dāng)前所在的列數(shù)和層數(shù)。對此，可以采用 2種方式：絕對認(rèn)址或相對認(rèn)址。行走和升降機(jī)構(gòu)分別用一組光電開關(guān)和認(rèn)址裝置（認(rèn)址片和光電開關(guān)視層 數(shù)、列數(shù)而定）來獲取堆垛機(jī)的當(dāng)前地址（如圖 所示），認(rèn)址裝置上的認(rèn)址片和每個(gè)地址編碼一一對應(yīng)。 立體倉庫巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 相對認(rèn)址是通過對光電開關(guān)在經(jīng)過每一列或每一層的認(rèn)址片時(shí)，通電狀態(tài)翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電脈沖對地址編碼進(jìn)行加、減 1 的操作，產(chǎn)生堆垛機(jī)當(dāng)前地址編碼的一種方式 (如圖 所示 )。 圖 圖 認(rèn)址方式的確定 為完成對堆垛機(jī)的速度控制，必須要檢測出堆垛機(jī)運(yùn)行時(shí)的當(dāng)前位置，本文設(shè)計(jì)的堆垛機(jī)電氣控制系 統(tǒng)采用相對認(rèn)址方式。具體如下： 1）水平認(rèn)址系統(tǒng) 在堆垛機(jī)的水平軌道上，對應(yīng)貨架的每一列均要安裝一個(gè)認(rèn)址片，在堆垛機(jī)沿軌道上安裝前、后兩個(gè)光電開關(guān)。 PLC 的計(jì)數(shù)器可實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)算，而且定位用的光電開關(guān)也可用于停準(zhǔn)檢測，如圖 所示。低位為取貨開始伸叉或放貨完畢收叉的位置，高位為放貨開始伸叉或取貨完畢收叉的位置。所以要在堆垛機(jī)的貨臺(tái)下面安裝三個(gè)光電開關(guān)，與升降臺(tái)一起上升下降，中間的一個(gè)共用，其他兩個(gè)分別為上位置和下位置。 上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 堆垛機(jī)垂 直方向認(rèn)址傳感器分布圖 堆垛機(jī)速度控制 堆垛機(jī)運(yùn)行效率的高低關(guān)系著整個(gè)立體倉庫的運(yùn)行效率以及生產(chǎn)計(jì)劃的完成。系統(tǒng)通過光電傳感器確定運(yùn)行過程中堆垛機(jī)的位置。在保證精確定位的情況下，最大限度的提高堆垛機(jī)的運(yùn)行速度，提高整體的運(yùn)行效率。采用這種技術(shù)的交流異步電動(dòng)機(jī)，其性能可以超過現(xiàn)有任何一種交流調(diào)速方式，比如變極、調(diào)壓、串極等，也能和直流調(diào)速一較長短，而且不需要經(jīng)常換碳刷，能夠節(jié)省費(fèi)用，并且驅(qū)動(dòng)裝置簡單，不必使用電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與減速附加裝置，是交流調(diào)速的最佳方案。由電機(jī)學(xué)原理可知變頻器 的變頻原理可表示為： ? ?s1p60fn? （ ） 式中 :f是電源頻率， p 是電動(dòng)機(jī)定子繞組的極對數(shù)， s是轉(zhuǎn)差率。 立體倉庫巷道堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 速度曲線的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)堆垛機(jī)運(yùn)行速度如圖 、中速、低速三檔，根據(jù)光電傳感器反饋的信息判斷與目標(biāo)位置距離遠(yuǎn)近進(jìn)行速度