自动化立体仓库的系统设计-文库吧

【正文】 ，短时储存是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进行生产，从而形成一个自动化的物流系统，这是一种“动态储存”，也是当今自动化仓库发展的一个明显的技术趋势。 本课题研究的目的在于，随着自动化立体仓库系统控制技术的蓬勃发展，探索自动化立体仓库新的控制技术，结合现代科技的发展水平，用技术创新的思想，在实现自动化立体仓库的Integrated(集成化)、Intelligent(智能化)、Information(信息化)方面进行研究。为提高自动化立体仓库的先进性、可靠性，提高其经济效益和社会效益，提高我国的物流技术水平做出我们应有的贡献。堆垛机控制系统和货位的优化分配研究已经取得了较大的进展，但随着现代物流的发展，问题的复杂程度和求解精度要求的不断提高，现有的研究方法还不能满足现代物流的控制要求，需要发展更为高效的优化方案。 本课题的研究内容本课题主要研究中小型自动化立体仓库的自动控制系统，具有专用的人机信息交流界面控制面板，可以实现手动和自动货物存取功能。存取货物还可以实现全自动，为节省PLC成本，采用三菱的矩阵输入指令等高级宏指令，扩展了PLC的输入和输出点数。而且利用PLC软件实现货架上有无货物的检测，节省了货物检测传感器的成本投入，步进电机也是通过PLC软件进行控制其正转、翻转和加减速。根据自动化立体仓库运行的基本原理，通过大学阶段所学的知识设计一套基于PLC的自动化立体仓库运动的控制系统，具有根据用户的输入，三个坐标方向电机能够准确移动、定位以实现物品的正确存放功能。具体完成的任务如下： （1）命令键盘的设计。 （2）熟练掌握PLC程序设计方法。 （3）应用PLC完成硬件电路的设计。 （4）设计出相应的程序，并且通过调试。 （5）在立体仓库模型上进行物品装卸试验。 通过对仓库模型控制系统的设计研究，能够对自动化立体仓库设计的基本工作原理有一定的认识，并且对大学阶段所学知识能够进一步的深化，对理论知识和实际应用之间的相互转化有更具体的理解，特别是对PLC技术、数字电路、机电一体化技术有了更进一步的认识。以及PLC的程序设计有了更认真地学习和运用。 另外，通过对此课题的学习研究，还可以培养自己独立解决实际问题的能力，为以后的学习打下基础 方案论证目前自动化立体仓库已随着经济的发展开始越来越流行起来，其设计也在不断的趋向于完美化，本仓库模型系统的设计也有很多不同的方法。我们对仓库模型控制作了两种设计方案，并对其进行了研究和讨论方案一：基于单片机的仓库模型控制系统的设计。采用单片机作为主控制器来控制步进电机的控制系统，系统所要设计的控制电路较多，较为复杂。而且整个控制系统的开发周期长。由于需设计的电路居多，所以系统的软件程序设计复杂，难于实现[12]。方案二：基于PLC仓库模型控制系统设计，它具有很多其他设计方法不可比拟的优点： （1）可靠性高、环境适应性强：可编程控制器输入/输出端口均采用继电器和光电耦合器件，采取了隔离和抗干扰措施，所以具有很高的抗干扰能力； （2）通用性好：由于可编程控制器采用模块化结构，一般有CPU模块、电源模块、PID模块、模拟输入和输出模块等，可以用这些模块灵活的组成各种不同的控制系统，对不同的控制系统，只需选取不同的模块即可，因而具有很好的适用性[14] （3）使用方便、灵活：对于不同的控制系统，当硬件结构选定后，如果输入/输出作很小的变动时，只需修改相应程序即可，无需对系统连线做较大的修改，减少了现场调试的工作量，使用起来灵活方便。 （4）具有顺序、周期性的工作特征。 （5）体积小；由于在制造时采用了大规模集成电路和微处理器，用软件编程代替了硬连线，便于安装，实现了小型化。 综上所述：我们选择方案二，即PLC作为设计中的主控制系统，能够很好的满足设计要求，达到设计的目的。本章首先从国内和国外两个方面简要介绍了自动化立体仓库的发展状况，并指出了自动化立体仓库的未来发展方向；其次简要介绍了本课题的研究背景、意义及目的；最后给出了本次设计的自动化立体仓库的研究内容即本设计系统所能完成的功能；还有我们为什么会选择使用PLC完成对本系统的控制，及其优点。2 可编程控制器的介绍 PLC的定义及功能简介可编程序控制器，英文称ProgrammableController，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。可编程序控制器一直在发展中，所以至今尚未对其下最后的定义。国际电工学会（IEC）；，二，三稿。在第三稿中，对PLC作了如下定义：可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。PLC是近年来发展极为迅速、应用极为广泛的工业控制装置。它将传统的继电器控制技术、自动化技术、计算机控制技术和通信技术融为一体专门为工业控制而设计，具有可靠性高、功能强、编程简单、使用方便、环境适应性好以及体积小、功耗低等特点；具有基本控制功能、步进控制功能、模拟控制功能、定位控制功能、网络通信功能、自诊断功能、显示监控功能等，可以满足对工业生产进行监视和控制的绝大多数场合的需要。PLC最常用的语言是面向控制的梯形图语言，它采用了与实际电器原理图非常接近的图形编程方式，易学易用[16]。具体特点如下： （1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外部电路与PLC内部电路之间电气上隔离，使其安全工作。 （2）各输入端均采用RC滤波器，其滤波时间常数一般为10～20ms； （3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 （4）采用性能优良的开关电源。 （5）一旦电源或其他硬件等设备发生异常情况，CPU立即采用有效的措施，以防止故障扩大。 （6）PLC可以真对不同的工业现场信号有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备[17]。 PLC的分类自动化立体仓库通常有以下几种分类方式，按建筑形式可以分为整体式和分离式；按自动化仓库与生产连接的紧密程度可分为独立型(也称离线型)、半紧密型和紧密型仓库(在线型)；按货物存取形式可以分为单元货架式、拣选货架式；按照在生产流通中的作用可以分为生产性仓库和流通性仓库；按货架的结构形式可以分为单元货格式、贯通式、水平循环式和垂直循环式，其中以单元货格式仓库使用最广。按容量和功能分为小型机、中型机、大型机。小型PLC一般以开关量控制为主，它的输入/输出点数适合于接触器、继电器控制的场合，还能直接驱动电磁阀等执行元件。这类PLC价格低廉、体积小巧，适合于控制单台设备，开发机电一体化产品。中型PLC不仅有开关量和模拟量的控制功能，还具有数值计算能力。为了将温度、压力、流量等模拟量转化为数字量，一般都带有A/D转化器，中型机指令也比小型机丰富。还有微分、积分、比例、整数、浮点运算等模块功能。适用于有温度控制和开关动作复杂的机械及连续生产过程。大型机已经于工业控制计算机相近，它具有计算、控制和调节的