垂直提升平移式立体仓库-毕业设计

山东科技大学学士学位论文摘要摘要本课题采用西门子S7-200型PLC（可编程序控制器）设计了一种垂直提升平移式立体仓库的自动控制系统，通过THFLT-1型立体仓库教学模型实现了立体仓库的各种功能。论文描述了多层升降横移式立体仓库的运行原理和结构特点，介绍了其控制系统的组成、PLC控制的实现和控制软件的设计。在此基础上，利用亚控组态软件进行上位机监控，设计监控画面，通过串行通讯方式，实现了对仓库运行过程及仓库状态的监测。关键字：立体仓库PLC组态软件山东科技大学学士学位论文摘要ABSTRACTInthisproject,anautomaticcontrolsystemisdesignedtocontrolthethree-dimensionalwarehousebasedonaprogrammablelogiccontroller(PLC)S7-200ofSiemens.ItrealizesvariousoffunctionbytheTHFLT-1warehousemode.Thecharacteristicsandapplicationofwarehouseisbrieflyintroducedinthispaper.Thesystemcomponent,theworkprinciple,howtocontrolsteppermotorandhowtoprogrammablearealsointroducedindetail.Onthisbasis,thisdesignrealizesthereal-timemonitoringprogramforautomatedwarehousemodebyconfigurationsoftware.KeyWords：Warehouse，PLC，Configurationsoftware,山东科技大学学士学位论文目录目录1绪论.......................................................11.1本课题研究的主要意义.....................................11.2本课题的主要任务.........................................22立体仓库概述.............................................32.1立体仓库的发展与前景....................................32.2立体仓库简介............................................43PLC可编程控制器........................................93.1PLC概述.................................................93.2可编程序控制器的硬件与工作原理.........................124立体仓库控制系统设计...................................234.1系统硬件概述...........................................234.2系统软件设计...........................................305监控系统的设计..........................................415.1组态软件简介...........................................415.2监控系统设计...........................................45总结........................................................54参考文献....................................................55致谢........................................................56附录：翻译.................................................57山东科技大学学士学位论文绪论11绪论1.1本课题研究的主要意义自动化立体仓库系统是指在不需要人工干预的情况下，运输设备能自动存储和取出货物的多层仓库存储系统。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。与厂级计算机管理信息系统联网以及与生产线紧密相连的自动化立体仓库更是当今CIMS(计算机集成制造系统)及FMS(柔性制造系统)必不可少的关键环节。本次课题所设计的立体仓库主要是用来存放车辆。随着社会、经济、交通的发展以及人们生活水平的不断提高，车辆无处停放的问题日趋突出。立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30~40年的历史，无论在理论还是在技术上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十多年的历程。采用立体仓库进行存放车辆与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，立体仓库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用多层立体仓库，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，仓库可以大幅度地向高空发展，充分利用仓库地面和空间，因此，节省了库存占地面积，提高了空间利用率。这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土地开发成山东科技大学学士学位论文绪论2本。立体仓库存放车辆与传统地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，立体仓库从管理上可以做到彻底的人车分流。在立体仓库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。立体仓库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。因此，对这个课题的研究是具有重大意义的。1.2本课题的主要任务本课题的主要任务是利用现有的立体仓库教学模型，通过PLC编程控制实现简单的取车或送车动作，并利用亚控组态软件设计监控系统，实现上位机对机构的动作的跟踪监控。山东科技大学学士学位论文立体仓库概述32立体仓库概述2.1立体仓库的发展与前景立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。50年代初，美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；其目的是实现军事上自动化搬运弹药。自动化立体仓库以其占地面积少,差错少,节省人力等优点,大大提升了航空母舰战斗机群轮番战斗能力。50年代末60年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。自动化立体仓库以其可靠性高,节省劳动力,零件容易维修更换,操作简单方便,降低工业生产中的生产物流成本,有效节约建设费用和土地资源等优势，在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科。60年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚，1963年研制成第一台桥式堆垛起重机（机械部北京起重运输机械研究所），1973年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库（高15米，机械部起重所负责），该库1980年投入运行。立体仓库由于具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，越来越受到企业的重视。但截至目前，国内使用立体化仓库的企业还不是十分的普及。究其原因,其一、国内建造普通仓库投入每平方米大约是1000元,而建造自动化立体仓山东科技大学学士学位论文立体车库概述4库投入每平方米高达10000元,价格相差整整10倍。其二、自动化立体仓库的运行成本,如自动叉车、电脑集成、信息控制系统等成本也相当高。最后是成本与效益问题,我国劳动力资源丰富而廉价，因此,国内企业与国外企业对物流投入的迫切感不一样,国内企业可能比较实际,如果要花几十万上这个设备,而且以后还要不断地在维修、燃料、零部件更换中不断投入,还不如干脆多请几个人来操作。当然也不能以此就断定自动化立体仓库就不适合中国的国情。在国内也有在自动化立体仓库方面做的很不错的企业。比如:昆明船舶设备有限公司和北京自动化研究所,他们一方面习吸收国外先进技术,另一方面立足自身发展,获得了相当完整的自动化立体仓库技术体系。在十五期间包揽了国家主要自动化立体仓库的设计和建造任务,创造了巨大的社会效益和经济效益。村田机械、大福(上海)及冈村物流等在国内的自动化仓库制造方面也都有着不俗的业绩。回望2006年自动化立体仓库市场总体发展是稳健快速的,虽然总体利润下降,但各厂家生产订单饱满,销售结果好于预期。预计2007年形势会更好,全年自动化立体库建设数量将接近100座。今后,随着中国企业规模的扩大和数量的增加,以及重视与合理利用土地这一稀缺资源的意识不断增强,具有节约土地资源优势、提高企业管理水平的自动化立体库必将得到更广泛使用。2.2立体仓库简介2.2.1立体仓库自动化立体仓库一般是指采用几层、十几层乃至几十层高的货架储存单元货物，用相应的物料搬运设备进行货物入库和出库作业的仓库。由于这类仓库能充分利用空间储存货物，故常形象地将其称为“立体仓库”。自动化立体仓库不是单一设备堆积而成的仓库，它是一个仓库系统。自动化立体仓库中所有设备在控制软件的管理下统一高效地运行。山东科技大学学士学位论文立体车库概述5因为自动化立体仓库不单纯是一个仓库，所以它的建设也是一个复杂的系统工程。包括地基的勘探、工程的设计、建设等。自动化立体仓库系统的设计建设必须与企业的物流规划、企业的发展联系起来综合考虑，使其成为物流链中重要的节点。自动化立体仓库，是当前技术水平较高的形式。自动化立体仓库的主体由货架，巷道式堆垛起重机、入（出）库工作台和自动运进（出）及操作控制系统组成。货架是钢结构或钢筋混凝土结构的建筑物或结构体，货架内是标准尺寸的货位空间，巷道堆垛起重机穿行于货架之间的巷道中，完成存、取货的工作。管理上采用计算机及条形码技术。自动化立体仓库大大提高了仓储管理、物资调动和作业的准确率，同时提高了物流速度。大量的管理信息由计算机数据库系统存储，计算机控制自动设备连续作业，并由计算机的逻辑判断进行合理的货位选择，保证了仓储管理的高效率。2.2.2立体仓库的基本组成自动化立体仓库一般由高层货架、起重运输设备、土建公用设施以及控制和管理设施等部分组成。1．货架。构铸货架的材料一般选用钢材或钢筋混凝土，钢货架的优点是构件尺寸小，制作方便，安装建设周期短，而且可以提高仓库的库容利用率。钢筋混凝土货架的优点在于其防火性能较好，抗腐蚀能力较强，维护保养也相对简单。自动化立体仓库的货架一般都分隔成一个个的单元格，单元格是用于存放托盘或直接存放货物的。2．货箱与托盘。货箱和托盘的基本功能是装小件的货物，以便于叉车和堆垛机的叉取和存放。采用货箱和托盘存放货物可以提高货物装卸和存取的效率。3．巷道机。巷道机是自动化立体仓库中最重要的设备，它是随自动化立体仓库的出现而发展起来的专用起重机。巷道机可在高层货架间的巷道内山东科技大学学士学位论文立体车库概述6来回运动，其升降平台可作上下运动，升降平台上的货物存取装置可将货物存入货格或从货格中取出。4．周边搬运