自动化立体仓库控制系统的设计与实现

自动化立体仓库控制系统的设计与实现

一、选题简介、意义

伴随着我国经济和科学技术的不断进步与发展，现代物流技术在我国也得到了很大的提高，特别是作为现代物流技术典范的自动化仓库技术尤其令人关注。人们对仓储空间利用率越来越高，是在自动化立体仓库出现之后。自动化立体仓库打破了传统的存储模式，带动现代物流技术步入新的阶段。

本课题来源于在公司实习时，对仓库管理方面的认识以及平时的工作中从而觉得在仓库存储方面有待改善。传统仓库占地面积大，资源利用率低，存储方式单一，相同属性物品要归类存放，空间闲置严重，整理繁琐并且需要大量人力资源进行管理，而立体仓库最大限度利用空间资源、方便快捷、实现了物料交汇使用只需熟悉软件操作，节省人力资源成本。应用范围很广，几乎遍布所有行业，比如：机械、冶金、电子、医疗、港口等。

本课题通过变频器与PLC所组成的系统，利用控制面板进行操作，对机械手抓取完成的工件进行整理入库，从而达到对相应的工件进行正确的分拣入库。随着现代生产规模的不断扩大和深化，它将为我国工业以及各类企业带来巨大的效益，从而提高了工业生产的效率，实现了利益的最大化。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

（一）主要内容

本课题主要以公司仓库管理所获得的实践经验为设计依据，以码垛机器人及plc 控制系统为基础，设计开发自动化立体仓库存储系统。

（二）需解决的主要问题

1：该存储系统的总体结构设计；

2：该系统的硬件构成及控制板电路扩展设计；

3：控制系统的软件设计；

4：控制系统的程序设计；

（三）预期目标

根据项目要求，必须实现该系统的总体结构设计、硬件构成及软件和程序的设计。

（四）研究步骤

本课题的工作步骤分为四个阶段：

第一阶段：查阅文献、收集资料、确定课题方案，完成开题报告；

第二阶段：完成系统构架，进行总体结构设计；

第三阶段：完成系统的硬件构成及控制板电路扩展设计

第五阶段：控制系统的软件设计以及程序设计；

第六阶段：整理图纸及技术资料，撰写毕业设计论文及答辩。

（五）工作方法及措施：

工作方法：本课题主要采用实验法。

措施：基于公司仓库管理所获得的实践经验，在教师指导下，以堆垛机及plc控制系统为基础，设计开发自动化立体仓库存储系统。

第一章引言 3

1.1自动化立体仓库的来源及背景 4

1.2自动化字体仓库系统的主要设计内容 5

1.3自动化立体仓库存储系统的优越性能 6

第二章自动化立体仓库系统设计方案 7

2.1系统的结构设计 7

2.2 仓库系统实现的功能 8

第三章自动化立体仓库的硬件设计

3.1 可编程逻辑控制器（plc）系统 9

3.1.1 可编程逻辑控制器（plc）的运行框图 9

3.1.2 可编程逻辑控制器（plc）的运行方式 10

3.1.3 可编程逻辑控制器（plc）的选型 10

3.1.4 可编程逻辑控制器的特点 13

3.1.5 可编程逻辑控制器的分类 13

3.2 控制面板的简介 14

3.3 仓库货架的简介 15

3.4 仓储机械设备的简介 16

3.5 光电传感器的简介 19

3.6 元器件供电要求 20

3.7 元器件目录清单 21

3.8 输入输出I/O口分配表 21

3.9 流程图设计 23

3.10 电气原理图 26

3.10.1 电气原理图定义 26

3.10.2 主电路电气原理图 26

3.10.3 控制电路电气原理图 27

第四章自动化立体仓库的系统软件设计 28

4.1 三菱编程软件的特点 29

4.2 系统程序的设计 29

4.2.1 初始化自复位程序 30

4.2.2 取货子程序P1 31

4.2.3 送货子程序P2 32

4.2.4 系统故障保护程序 33

第五章调试

第六章结论 35

第七章致谢 35

参考文献` 36

摘要：跟随着社会工业自动化越来越快的发展，致使现今的物流技术水平越来越先进，物流企业发展变得更加稳定，从而影响着中国的工业也是在走上坡路。现今的人们越来越倾向于网上购物，然而这就促使了中国物流行业的发展，一旦到了双11或各种节日，物流往往会出现瘫痪，原因就是物流及仓库存储方面已经不能够达到现今中国新形势的要求，所以在当今中国的形势下，我们应该在物流存储方面下功夫，解决这一重大问题。自动化立体仓库是现代物流系统中迅速发展的一个重要组成部分, 它具有节约用地、减轻劳动强度、消除差错、提高仓储自动化水平及管理水平、提高管理和操作人员素质、降低储运损耗、有效地减少流动资金的积压、提高物流效率等诸多优点。自动化立体仓库顾名思义就是利用自动化机台来对物品进行的有序、快速、准确的运输、存储、分拣。本课题是通过堆垛机与PLC两个方面做所组成的自动化系统。在追随着社会发展的脚步，自动化立体仓库在物流存储方面一定会越来越受到企业的青睐，并且会逐渐带动我国工业发展走向更光明的未来。

该系统主要完成以下任务：操作员按下启动开关，则整个系统进入初始化状态，各机位执行复位命令，堆垛机确定是否在0号仓位。当需要储存货物时，利用传感器来确定货物的具体准确的位置，主控模块一旦得到具体位置，便开始传输给堆垛机，从而致使机械手对货物进行准确的抓取，根据控制面板输入的仓位号，进行相应的动作，准确的送入。在每个仓位中都配有一个传感器，一旦这个指定仓位中有物品，则报警显示，送货失败。一切动作结束后，机械手回到初始位置，等待下一步动作。一旦出现故障，仓做员立马按急停按钮，保障每个员工的安全。

关键词：物流储物；分拣入库；主控模块；机械手；PLC

第一章引言

1.1自动化立体仓库的来源及背景

鉴于在实习期间，对公司里物流仓管有所了解，一般时期，公司的物流还是跟得上公司的需求，但是一旦到了月底盘点或者公司的高峰期，本公司的物流基本处于瘫痪状态，高层一般会在这个时期投入更多的人力物力及资金，基于这个，所以觉得在物流仓储方面可以有更大的改进，节省人力物力，在物流仓储方面有更大更好的提升。

随着科技的发展以及当代社会工业的进步越来越快，“转型”这一个就慢慢的进入到人们的视野。“转型”顾名思义就是有传统的以人力资源为主要的生产制造方式渐渐的转向由机器代替人力，智能机器慢慢的取代人力，面对着社会的进步与发展，又面临着被淘汰的命运，所以伟大的人类对于智能机器进行一代一代的更新、优化。对于传统的机器运行流程、系统，因为会随着时间的增长，出现磨损、损耗各种各样的问题，也会因为时代的进步和提升，无法实现当代相应的更多更先进的操作，影响着企业及社会的进步。所以这个问题被更多的企业所重视，人类就这一问题做出了更多的分析及改进，时代一步一步的在进步，智能机器系统已经被人类越来越多的应用在企业当中，在未来的社会中，一定是智能机器的时代，对于社会的进步有着重要的作用。

传统的物流仓库占地的面积比较大，而且资源的利用率相对比较低，存储方式较为单一，整理起来繁琐并且需要好废大量的人力、物力、资金进行管理，相反，自动化立体仓库就比较的简洁、快速、准确。

1.2自动化字体仓库系统的主要设计内容

本课题主要以公司仓库管理所获得的实践经验为设计依据，以堆垛机及plc控制系统所组成为基础，设计并开发了自动化立体仓库存储系统。自动化立体仓库系统主要的任务是操作员按下启动开关，则整个系统进入初始化状态，各机位执行复位命令，堆垛机确定是否在0号仓位。当需要储存货物时，利用传感器来确定货物的具体准确的位置，主控模块一旦得到具体位置，便开始传输给堆垛机，从而致使机械手对货物进行准确的抓取，根据控制面板输入的仓位号，进行相应的动作，准确的送入。在每个仓位中都配有一个传感器，一旦这个指定仓位中有物品，则报警显示，送货失败。一切动作结束后，机械手回到初始位置，等待下一步动作。在整个过程中，需要考虑的问题是如何通过控制机械手对货物进行快速、准确的分拣入库，完成所有的命令，而这就需要通过PLC系统来进行控制，这也就是本次设计最为主要的任务。基于此，这次课题的设计内容主要包含为：

（1）自动化立体仓库存储系统的总体结构设计；

（2）自动化立体仓库存储系统的硬件构成；

（3）自动化立体仓库存储控制系统的软件设计；

（4）自动化立体仓库存储控制系统的程序设计。

参考文献

【1】钱昕 .基于PLC的自动化立体仓库设计与组态监控.(硕士学位论文).苏州大学

【2】程玉凯.基于PLC的自动化立体仓库控制系统设计.中国矿业大学信电学院

【3】高殿明,辛艳东.基于PLC的自动化立体仓库控制系统的设计.应用能源技术报.2012年第一期

【4】漆汉宏.PLC电气控制技术

【5】杨海俊.PLC控制系统在自动化立体仓库中的应用.广州市粤首实业有限公司工程技术部广东广州510730

【6】逯占文.基于PLC自动化立体仓库控制系统.大连连城数控机器股份有限公司.辽宁

【7】奚茂龙，陆荣，赵翱东，单正娅.小型控制系统集成.西安电子科技大学出版社.2014