【正文】 _______________________________________________________________________________________________________ 5 第 1 章 緒論 自動化立體倉庫的定義 廣而言之，自動化立體倉庫系統(tǒng) (AS／ RSAutomated Storage and Retrieval system)是指在不直接進行人工處理的情況下，運輸設(shè)備能自動地存儲和取出貨物的多層倉庫存儲系統(tǒng) 。 自動化立體倉庫的規(guī)劃和布局是涉及到物流監(jiān)控技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)、通訊技術(shù)、設(shè)備及貨位優(yōu)化管理等技術(shù)領(lǐng)域的綜合工程項目，它的特點在于以高層立體貨架為標志，以成套先進的搬運設(shè)備為基礎(chǔ)，以先進的計算機控制技術(shù)為主要手段，高效率地利用倉儲空間，節(jié)約時間和人力進行出入庫作業(yè)。其中第五階段即智能自動化倉儲，已經(jīng)引起國際上有關(guān)設(shè)計人員的極大關(guān)注，在 90年代后期及二十一世紀的若干年內(nèi)，它將是倉庫自動化的主要發(fā)展方向。至今，國內(nèi)外生產(chǎn)和服務(wù)業(yè)中的許多環(huán)節(jié)都是這一點的實例。我們經(jīng)常見到高度機械化和自動化場合，仍然存在人工倉儲技術(shù)的例子。 第二階段是機械化倉儲階段，它包括通過各種各樣的傳送帶、工業(yè)輸送車、機械手 、吊車、堆垛機和升降機來移動和搬運物料，用貨架、托盤和可移動式貨架存儲物料，通過人工操作機械存儲設(shè)備， 用限位開關(guān)、機械制動和機械監(jiān)視器等控制設(shè)備的運行。當然，機械化倉儲也有其缺點：需要大量的資金投入和維護費用。 第三階段是自動化倉儲階段，自動化技術(shù)對倉儲技術(shù)的發(fā)展起了重要的促進作用。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，工作重點轉(zhuǎn)向物資的控制和管理要求實時、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。 第四階段是集成自動化倉儲階段，在 70 年代末和 80 年代初，自動化技術(shù)被越來越多的應(yīng)用到生產(chǎn)和分配領(lǐng)域，于是出現(xiàn)了“集成系統(tǒng)”的概念 。集成化倉庫技術(shù)作為計算機制造系統(tǒng) (CIMS— Computer Integrated Manufacturing System)中物資存儲的中心受到人們的重視?，F(xiàn)在，智能自動化倉儲技術(shù)還處于初級發(fā)展階段，預(yù)計二十一世紀倉儲技術(shù)的智能化將有廣闊的前景。效益重要有以下幾個方面： (1)高層貨架存儲 由于使用高層貨架存儲貨物，存儲區(qū)可以大幅度向高空發(fā)展，充分利用地面和空間，_______________________________________________________________________________________________________ 6 因此節(jié)省了庫存占地面積，提高了空間利用率。立體倉庫單位面積的存儲量可達到 7． 5噸／平方米，是普通倉庫的 5到 10 倍． (2)自動存取 AS/RS 使用機械和自動化設(shè)備，運行和處理速度快，提高了勞動生產(chǎn)率，降低操作人員的勞動強度。采用自動化技術(shù)后，還能比較好 的適應(yīng)黑暗、低溫、污染、有毒和易爆等特殊場合的物品存儲需要。從而改善了工作環(huán)境，保證了安全操作，促進文明生產(chǎn)。而利用人工管理不能作到這一點。由于倉儲管理及時準確，便于企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)及時掌握庫存情況，根據(jù) 生產(chǎn)以及市場情況及時對企業(yè)規(guī)劃作出調(diào)整，提高了生產(chǎn)的應(yīng)變能力和決策能力。 自動化立體倉庫國內(nèi)外發(fā)展概況及趨勢 國內(nèi)外發(fā)展概況 由于自動化立體倉庫具有存儲容量大，物料科學(xué)管理和貨物自動出入庫等優(yōu)點，在 70年代初期。 1980 年，有北京機械工業(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)。這項技術(shù)在國內(nèi)包括航空貨運，鐵路貨運，制造業(yè)在內(nèi)的許多行業(yè)的應(yīng)用正在日益廣泛。此外美國，德國，意大利等國家也建造了許多自動化立體倉庫。 發(fā)展趨勢與展望 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展。條形碼技術(shù)、掃描技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)越來越多的應(yīng)用于倉庫堆垛機、自動導(dǎo)引小車和傳送帶等運輸設(shè)備上，移動式機器人也作為柔性物流工具在柔性生產(chǎn)中、在倉儲和產(chǎn)品發(fā)送中日益發(fā)揮重要的作用。自動化立體倉庫正處于不斷發(fā)展和完善階段，世界重要工業(yè)國家都把著眼點放在開發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用高新技術(shù)上。美國 Hallmark 公司安裝的多達 120 個巷道的系統(tǒng)已達到了頂峰。它結(jié)合先進的控制技術(shù)，應(yīng)用到分段輸送和按預(yù)定線路輸送方面，保持了高度的柔性和高生產(chǎn)率，滿足了工業(yè)庫存的搬運需要。最新的開發(fā)包括提高電子和控制技術(shù)，在使堆垛機具有更高定位精度的同時，提高搜索能力和運行速度。我國正在_______________________________________________________________________________________________________ 7 發(fā)展這方面的技術(shù)，將其應(yīng)用到新建庫和已建庫通信系統(tǒng)，是改善倉庫管理，提高倉庫作業(yè)效率的一個重要步驟。日本在開展這方面的研制工作中對一些搬運工具，如堆垛機等設(shè)備已經(jīng)采用智能系統(tǒng)。現(xiàn)在，對自動化 立體倉庫的要求，與最初因節(jié)省土地和節(jié)約勞動力受到歡迎的情況又有所不同，要求具有控制生產(chǎn)和銷售活動的功能，即起到經(jīng)營性倉庫的作用。 自動化立體倉庫系統(tǒng)總體設(shè)計 在 48米 (長 )x5 米 (寬 ) 米 (高 )的庫房區(qū)域內(nèi)設(shè)置 2 巷道、 4排貨架、 2臺巷道式堆垛機、 2臺出入庫站臺小車的自動化立體倉庫系 統(tǒng)一套。 自動化立體倉庫機械設(shè)備 (1)貨架 第一、二排下面 9 層設(shè)置的貨格尺寸為 1670x800x730 3mm ，每個貨格可儲存單元重量為 噸，存儲貨物的體積為 1500x800x550 3mm ，共計可儲存貨物 360 件。 第三、四排 (第二巷道 )每排設(shè) 8 列，每列設(shè)置 13 層，共有貨格 208 個?？蓛Υ鎲卧亓繛? 噸，存儲 貨物的體積為 4000x1200x550 3mm 。 每 個 貨 格 可 儲 存 單 元 重 量 為 噸 ， 存 儲 貨 物 的 體 積 為4000xl200x350 3mm (原材料或半成品 )。 (3)巷道堆垛機 兩臺堆垛機均為龍門式雙立柱巷道堆垛機，第一巷道堆垛機 (l堆垛機 )額定載荷 2 噸，第二巷道堆垛機 (2堆垛機 )額定載荷 3噸。堆垛機的結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。起升機構(gòu)性能及參數(shù) :電機 :SEW 三相交流電機，其中 l堆垛機 1IKW， 2堆垛機 速度 :540m/min。認址方式 :編碼器和光電開關(guān)。 ? 運行機構(gòu) 運行機構(gòu)主要由電機減速機、下橫梁和車輪組成。運行機構(gòu)性能及參數(shù) :電機 :SEW 三相交流電機，其中 l堆垛機 ， 2堆垛機 。速度控制器 :變頻器。加速度和減速度 : ?？s回后，貨叉連同載貨臺一起隨堆垛機在巷道內(nèi)運行。貨叉全收回后，結(jié)構(gòu)尺寸需盡量小。電機 :SEW 三相交流電機，其中 l堆垛機 ， 2堆垛機 。叉貨速度 :520m/min.速度控制器 :變頻器。加速度及減速度 : 。機架有上、下橫梁及兩根立柱構(gòu)成，立柱與上、下橫梁之間用法蘭盤聯(lián)結(jié)。由于堆垛機的工作是頻繁的起動、制動及變速運動，因此對機架結(jié)構(gòu)要求也很高。當載貨臺沿立柱方向運動時，導(dǎo)向裝置可以防止載貨臺擺動。檢測系統(tǒng)必須具有堆垛機自動認址、貨位虛實探測、貨箱位置檢測等功能。 PLC 的模塊化結(jié)構(gòu)以及遠程通訊功能，完全可 以滿足堆垛機單機自動控制、全自動控制的要求。為了保證人身及設(shè)備的安全，堆垛機必須配備完善的硬件及軟件的安全保護裝置，并在電氣控制上采取一系列聯(lián)鎖和保護措施。需增設(shè)的安全保護裝置有 : 1）終端限位保護 :在行走、升降和伸縮的終端都設(shè)有限位保護。相反，貨叉縮時，行走與升降電路切斷。 3）正位檢測控制 :只有當堆垛機在垂直和水平方向停準時，貨叉才能伸縮，即貨叉運動是條件控制，以認址裝置檢測到確己停準的信息為貨叉運動的必要條件。正常工作時在彈簧力作用下夾軌塊 (凸輪 )與導(dǎo)軌分離。 (4)出入庫輸送系統(tǒng) 本課題出入庫輸送系統(tǒng)為出入庫站臺小車。 自動化立體倉庫計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 自動化立體倉庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在不同企業(yè)和行業(yè)之間具有不同的特點。三級管理控制結(jié)構(gòu)是指由管理層、監(jiān)控層和執(zhí)行層組成的三級控制系統(tǒng)。本課題的計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用三級管理控制結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。在出入庫貨品單下達后，操作人員要根據(jù)此單進行相應(yīng)的出入庫操作，管理層自動或由操作人員手動選擇相應(yīng)的貨位進行出入庫操作，同時生成相應(yīng)的報表統(tǒng)計結(jié)果，來完成一個完整的倉儲出入庫操作。 (2)監(jiān)控層的主要功能 監(jiān)控系統(tǒng)是自動化立體倉庫的信息樞紐，是實現(xiàn)自動化立體倉庫實時控制的重要組成部分。自動化立體倉庫使用了很多自動化執(zhí)行設(shè)備，各設(shè)備的作業(yè)任務(wù)、運動路徑、運動方向都需要由監(jiān)控系統(tǒng)來統(tǒng)一調(diào)度。 _______________________________________________________________________________________________________ 12 第 3 章 FX 系列 PLC 計算機鏈接通信 計算機鏈接功能，就是以計算機作為主站，最多連接 16 臺 FX系列可編程控制器或者A系列可編程控制器，進行數(shù)據(jù)鏈接的功能。 （ 2）與 A 系列可編程控制器的計算機鏈接模塊所支持的專用協(xié)議相同。） 下圖中的 FX485PCIF 是 RS232 轉(zhuǎn) RS485 接口模塊，它將計算機上的 COM1 串口和PLC 通信適配器上的 RS485 接口連接起來，從而實現(xiàn)上位監(jiān)控機與 PLC 的通信，這種通信是一種主從協(xié)議。一次讀寫操作的步驟包括 :首先上位機發(fā)出讀寫命令， PLC 做出接收正確的響應(yīng)，上位機接到此響應(yīng)則發(fā)出確認申請命令， PLC 則完成正確的讀寫響應(yīng)，回應(yīng)給上位機數(shù)據(jù)。使用 FX485PCIF 接口轉(zhuǎn)換模塊將上位監(jiān)控機的 COM1串口和 PLC 通信板卡上的 RS485 接口連接起來，再向 PLC 寫入一小段通信程序，并選擇一定的波特率即可。 FX 系列 PLC 的計算機鏈接通信規(guī)格 按下列規(guī)格執(zhí)行通信，波特率等內(nèi)容是用編程工具的參數(shù)或是順控程序進行設(shè)定的。 協(xié)議格式 計算機 鏈接（專用協(xié)議） 有協(xié)議格式 1/協(xié)議格式 4 控制協(xié)議 通信方式 半雙工雙向 波特率 300/600/1， 200/2， 400/4， 800/9， 600/19，200bps 字符格式 起始位 固定 數(shù)據(jù)位 7 位 /8 位 奇偶校驗 無 /奇校驗 /偶校驗 停止位 1 位 /2 位 報頭 固定 報尾 固定 控制線 固定 和校驗 無 /有 FX 系列 PLC 的計算機鏈接通信的 PLC 通信設(shè)定 利用 FX485PCIF 模塊進行 FX 系列 PLC 的計算機鏈接通信時，必須對 PLC 進行串口通信格式設(shè)定。 D8120 各位的內(nèi)容如下表。并且，協(xié)議（ b14）請選擇“專用協(xié)議”。 站號的設(shè)定 — [D8121] 數(shù)據(jù)寄存器 D8121 用于計算機鏈接中設(shè)定本站的站號。 FX2N可編程控制器中，上電時保存參數(shù)中設(shè)定的內(nèi)容。 對于 FX2N可編程控制器， D8129 的設(shè)定范圍為 13276（ 1032760ms），但是，設(shè)定為“ 0”時為 100ms。 具體的設(shè)定程序如下圖： _______________________________________________________________________________________________________ 14 [ M O V H 6 0 8 6 D 8 1 2 0 ][ M O V H 0 0 0 0 D 8 1 2 1 ][ M O V K 6 D 8 1 2 9 ][ E N D ]M 8 0 0 2 圖中程序?qū)?PLC 的通信參數(shù)設(shè)置為，數(shù)據(jù)傳輸率為 9600bit/s， 7位數(shù)據(jù)位， 1 位停止位，偶校驗，站號為 0，超時判定時間為 60ms。 （ 2）準備好接線所需的電纜及終端電阻。 （ 4）連接 RS482/RS232 通信設(shè)備之間的接線。如 圖所示： 在 RS485 中有 1 對接線和 2 對接線。兩對線的接線方法如下圖所示： S D AR D AS D BR D BS GS D AS D BR D AR D BS GR S 4 8 5 / 4 2 2 U N I T4 8 5 B D 在上圖中， RS485UNIT 中 SDA 與 SDB 和 RDA 與 RDB 間接電阻（ 300 歐 姆）。 PLC 的報文格式 本次設(shè)計中，上位監(jiān)控機與 PLC 的通信為主從通信方式，即主站設(shè)備發(fā)送要求到從站設(shè)備，從站設(shè)備響應(yīng)，從站不能主動發(fā)出信息。這樣收發(fā)兩次數(shù)據(jù)，完成一次數(shù)據(jù)的讀寫。 _______________________________________________________________________________________________________ 15 表 PLC 報文