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b392
基于
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立体仓库
设计
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B392基于PLC的立体仓库设计,b392,基于,plc,立体仓库,设计
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毕 业 设 计（论 文） 设计题目： 基于 立体仓库的设计 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 起讫日期 年 月 日 年 月 日 I 摘 要 为一种工业控制计算机 ,具有模块化结构、配置灵活、高速的处理速度、精确的数据处理能力、多种控制功能、网络技术和优越的性价比等性能 ,是目前广泛应用的控制装置之一。自动化立体仓库的出现 ,实现了仓库功能从单纯保管型向综合流通型的转变 ，而且自动化立体仓库是现代物流与仓储系统的重要组成部分，具有货物存取效率高和自动化程度高、很强的入出库能力等优点。而靠性高，抗干扰能力强，维修方便，易于实现机电一体化。完全满足立体仓库工作环境和控制系统的要求。但是由于立体仓库前期投入大，需要专业人才从事维护，维持费用高， 只有资本雄厚的企业才会重视立体仓库，成本成为立体仓库发展的限制因素，因此如何降低立体仓库的成本或者设计中小型立体仓库自然成为重中之重更利于推广与普及。 本文 采用 三菱 计 立体仓库 的 控制系统， 因为 采用 体仓库 的操控很 简单，抗干扰能力强，输入和输出接口，运行速度快，稳定可靠，维护和维修方便，此外，该 立体仓库 控制系统 具有 高可靠性，低功耗，长寿命，良好的环境适应性，适用于 立体仓库 的开发，以及 立体仓库 利润也很高，从而使 得到更好的发展， 因此，本次的基于 有重大的经济和社会意义 。 关键词： 立体仓库 资源 意义 of of is a to do to a to or It in to in to in of is to is a It is as an to as lc of we by lc, 录 摘 要 . 错误 !未定义书签。 目 录 . 绪 论 . 1 . 1 . 2 . 5 . 7 2 制系统 简介 . 9 . 12 . 14 . 15 3 基于 立体仓库控制系统硬件的设计 . 16 进电机的选择 . 18 进电机的原理 . 19 进电机的选择 . 21 . 22 . 23 入输出分配表 . 24 . 24 4 基于 立体仓库控制系统软 件的设计 . 25 . 26 . 27 结 论 . 28 致 谢 . 29 参考文献 . 30 1 1 绪 论 随着现代 生产 工业的发展，计算机集成制造系统 ( 工厂自动化 (柔性制造系统(自动化 的 仓库提出更高的要求。条形码技术、扫描技术 、 数据采集和射频数据通信 等技术很大程度上 地应用于自动导引车 、仓库堆垛机和 皮式 传送带等 传送 运输设备上，实现 工业生产 系统的柔性化，灵活的 传动 传输设备是实现 产品 物流和仓储自动化的 发展 趋势。移动式机器人 等设备也作为柔性物流工具在柔性 化 生产、仓储 管理 和产品发送 等工业生产 中日益发挥重要的作用。 著名 学者 美国的科学家 将 未来的 自动化 生产的 立体 仓库的发展分为五个 发展 阶段：人工 加工 仓储 发展 阶段、机械化 加工 仓储 发展 阶段、自动化 加工 仓储 发展 阶段、集成化 交工 仓储 发展 阶段和智能自动化 加工 仓储 发展 阶段。目前，智能自动化仓储 式储存物品 技术虽然还处于初级 生产 发展 的 阶段，但 未来 它将是 仓储技术 主要的发展方向。 现在 对于 立体仓库及其物料搬运设备的研制 的发展来说 ，自动化 工作 物流技术和成套 物流 设备的研发已经发展成了一个 相当 庞大的产业。 就现在国际 国外 的自动化 工作的 立体仓库 很大程度上都是 采用扫描技术， 这样子很大程度上 提高 了信息的准确性 和 传输速度：采用 先进的 射频数据通信 技术， 可以很快的实现 数据的采集、处理和交换 ，可以 能够在搬运工具与计算机之间快速进行 信息的传送交换 ，使物品存取和发送信息做到快速 、 可靠和准确。 最近几年 迅猛发展的多媒体技术也在自动化 加工 立体仓库中得到 非常 广泛的应用， 这些应用 普遍应用于操作指导、人员培训、异地故障分析 、 远程现场监视诊断 和 防火防盗 安全 等 各个 方面。 现在咱们 国内的 许多 自动化立体仓库系统 大都 具有 部分 的局限性， 它们很大程度上 主要以单机 加工 为主，自动化立体仓库系统整体 全部 的集成水平和集成能力低； 很多 自动化立体仓库系统 的研发由于 资金不足， 资金链短缺， 许多外围设备 因此 无法应用于自动化立体仓库物流系统， 这些技术很大程度上由 根本限制了这些 许多 自动化立体仓库设备的研制和发展； 许 自动化立体仓库 的 仓储作业的计算机管理水平 大都 较低。因此 我们 不论从自动化物流系统的设备品种及技术 加工水平，还是 我们 在应用的深度上与国际 国外的 自动化立体仓库 转换 水平都还存在 2 着相当大的 距离 。 动化立体仓库未来的发展趋势 随着自动化 生产的 立体仓库技术和信息传输控制技术在自动化立体仓库广泛运用，自动化立体仓库的发展将会出现以下许多趋势： (1)自动化立体仓库仓储作 业管理自动化水平将会逐步提高。 (2)自动化立体仓库智能技术将会获得应用。 (3)自动化立体仓库仓库作业向柔性化方向发展。 (4)自动化立体仓库建设自动化立体仓库方面未来将更加注重安全性和实用性 用 制系统的优点 自动化立体仓库 是 指 有 几层 或多 层高度的自动化立体仓库货架储存货物单元，用相对应的自动化货物 的 搬运 运输 设备进行 储蓄 货物的出入库 的加工 作业的仓库。自动化仓库的出现是对原有的传统仓储方式的一种颠覆，它是由高层货架，堆垛机，输送机构，下位控制系统以及计算机管理系统等部件组成，可以在上位机控制系统和下位机的控制下完成货物的自动存取作业 。 自动化仓库在我国 被非常广泛的应用到实际 ， 大多数 的行业 大 都会 使 用到自动化立体仓库。 大多数 主要应用行业有机械行业，化工行业，航天医药行业，食品加工行业，机场 建设生产加工运输 ，港口 建设生产加工 等。自动化立体仓库的研究和应用 到实际 在我国经 历 了 几 个主要 的发展 阶段：（ 1) 上世纪 70年代 初 ，我 国 过立体自动化仓库的研究 和应用还 处于初级阶段，系统 性 的研究和 运 用 进本已经完成，但是 这是由于 受迫于当时 实际 的经济条件，所以立体自动化仓库应用十分有限。 (2) 20 世纪 80代，属于中级应用阶段，通过对国外技术的吸收以及和国内技术的融合，完成了第二代的技术研发，主要是基于 （ 3） 20 世纪末至 21 世纪前 5 年，我国处于高速发展阶段，以联想公司为代表的自动化物流系统为起点，基于第三代检测技术得到全面的应用。使这一时期的立体仓库得到了更加广泛的应用，使其发展速度有了质飞跃，每年有 40 左右的 3 增长。 （ 4） 21世纪 初期 ，立体自动化仓库进过了成熟应用阶段 。 我国的仓储自动化技术已经 大致 基本 上 成熟了，已经进入 社会实际的 应用阶段。 但是 与国外的先进 制造 技术的差距 主要 还 是速率 、 可靠性和工艺等方面。仓储自动化技术与传统的立体仓库仓储自动化技术控制系统相比， 体仓库仓储自动化技术控制系统有以下几个方面： （ 1）仓储自动化技术可靠性高，仓储自动化技术抗干扰能力强， 用现代化的 大规模集成电路技术，内部 技 的抗干扰技术， 大大提高了 很高的可靠性。 （ 2）配套齐全的仓储自动化技术功能 。 仓储自动化技术除了 强大的 逻辑处理功能，最 先进 的 具有 非常 完美的数据 控制 计算 能力 ， 很大程度上使用 在许多 数字控制区域。 （ 3）仓储自动化技术 简单实用 ， 很受 工程技 术人员 的喜爱，当今 为通用工业控制 的先进 计算机，是工业控制 计算 设备的工矿 控制 企业。 课题的研究内容 这个 课题主要 是来 研究自动化立体仓库的自动控制系统，具有 很好 专 业使 用的人机信息 控制 交流 的 控制面板 系统 ，可以 很大程度上 实现手动和 半 自动 、全自动 货物存取 等自动化 功能。 具体完成的任务如下： （ 1） 命令键盘的设计。 （ 2） 熟练掌握 序设计方法。 （ 3） 应用 （ 4） 设计出仓储自动化技术相应的 加工 程序，并且通过 快速 调试 使用到实际 。 （ 5） 在立体仓储 自动化技术仓库模型上进行物品 实际的 装卸 加工使用 试验。 通过对自动化立体仓库模型控制系统的设计研究，能够 很大程度上 对自动化立体仓库设计的基本工作原理有 进一步深刻 的认识，并且对 我们 大学阶段 学习的专业理论 知识能够 更好的 进一步的深化，对 所学到的专业 理论知识和实际应用之间的相互转化有更具体 更深刻 的理解，特别是对 我们所学习的 机电一体化技术、数字电路、 刻 的 了解 认识。以及 对于 程序设计有了更 加深刻 认真地学习和运用。 4 课题的研究意义及研究目的 自动存取系统 S(是一种用高层立体货架 进行 储存物资，用 电脑 控制管理 、 用自动 化 控制堆垛运输 机器 车进行存取 工作 作业的仓库。 当今 使用自动化立体仓库可以 很大程度上 产生巨大的经济效益和社会效益。自动化立体仓库它通过高层货架存储，使自动化立体仓库存储区大幅度地向高空高层多元化 发展， 很大程度上 提高了自动化立体仓库 的 空间利用率；自动化立体仓库 一般 采用层积式存放， 然后 结合计算机 的计算 管理，可以很容易 的 实现先入先出，防止 物流 货物的自然老化、变质和损坏；通过自动化立 体仓库自动存取系统 ,加快了自动存取系统运行和处理速度，提高了自动化立体仓库劳动生产率，很大程度上 降低操作人员的劳动强度；采用自动化立体仓库自动化技术后， 可以很大程度上 较好地适应易爆、有毒、污染、低温和黑暗等特殊场合的 物流仓储 物品存储需要；计算机自动存取系统控制能够始终 保证 准确无误地对 物流仓储 物品存储各种信息进行存储和管理，减少了 仓储 货物处理和信息处理过程中的 不足与差错； 于此 同时 我们可以 借助于计算机管理还能有效地利用仓库存储能力，便于清点和盘 理 库 存 ，合理 有效的 减少库存，加快 我们的 资金周转， 很大程度上 节约流动资 金，从而提高自动化立体仓库的管理水平。自动化仓库的信息系统可以与各种各个 企业的生产信息系统集成，实现企业信息管理的自动化 全面化 。 于此 同时，由于 企业开始 使用自动化仓库， 很大程度上 促进企业的科学管理，减少了 企业 浪费，保证 利用 仓储自动化技术均衡 企业 生产， 大大的 也提高了操作人员素质和管理人员水平。 自动化物流控制系统具有信息处理、系统管理、系统监视、系统控制等多种功能，集信息流和物流于一体，是现代化企业仓储自动化技术 自动化 物流和信息流 控制转换 管理的 非常 重要组成部分。 自动化控制系统将自动化技术作业完成情况和设备状 况实时上报调度管理层，使自动化技术 控制 系统实现对设备运行状况、物流位置和物流数据的管理与监控。自动化控制系统作为自动化物流系统中的一个重要组成部分，对于提高物流系统的物流控制功能和作业效率，具有关键的作用。 自动化立体仓库自动化技术是一个复杂的综合自动化系统是现代自动化技 5 术物流技术领域中出现的一种新型自动化技术仓储方式。自动化立体仓库自动化技术其优越性 表现在许多实践 方面的，对于 现代先进的 企业 ,我们可以从几个大的 方面 来谈 ： 1 自动化立体仓库自动化技术提高 了仓库的 空间利用 使用 率 ， 以前我们对 于 立体仓库的构想 想法 ，其基本构想 想法的 出发点是 大大的 提高 仓库的 空间利用率，充分节约 使用现有的 有限 的 宝贵的土地 资源 。 许多先进的企业和厂家 甚至把 仓储 空间的 实际 利用率作为自动化立体仓库自动化技术系统合理性和先进性考核的重要指标来对待。 立体库的空间 实际 利用率 和 其自动化立体仓库自动规划 非常的 紧密相连。 2 便于形成先进的物流系统，提高企业生产管理水平 ， 传统 设计的 仓库 大都是仓库 货物储存的场 地 ，保存 仓储 货物的功能 单一 ，是一种“静态 不变的 储存”。自动化立体仓库自动化技术采用先进的自动化 技术控制的 物料搬运 先进 设备，企业外 购 自动化立体仓库自动化技件和自制 的先进 生产件进入自动化仓库储存是整个生产的一个 重要生产加工 环节，短时 间的 储存是为了 方便 在指定的时间 内可以 自动 生产 输出到下一道自动 生产 工序进行生产 加工 ，从而形成一个 循环的 自动生产 自动化的 仓储 物流系统，这是一种“动态 循环的 储存”，也是当今自动化仓库发展的一个 显著 的技术 发展 趋势。 本 项目的 研究 是 ，随着立体仓库自动化技术系统 自动化控制技术的蓬勃发展，探索立体仓库自动化新的 先进的 控制技术，结合现代自动化控制技术科技的发展水平，用技术创新的思想，在实现自动化立体仓库的 息化 )、能化 )、 成化 )方面进行研究。 很大程度上为了 提高立体仓库自动化可靠性、先进性，提高立体仓库自动化技术其经济效益和社会效益， 大大的 提高我国的物流 先进 技术水平做出我们 自己 的贡献。堆垛机 机器人在 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。 2 制系统 简介 6 介 以 电子 计算机 控制 技术为新的工业控制 新型 设备的基础 装备 。这是编程序控制器） 文名称可编程逻辑控制器，中国人的名字是一个可编程逻辑控制器，定义是：电子 数字 系统，在工业 生产 环境设计的数字 应用 运算操作 中 应 用 设计。它使用了一种可编程 的数字 存储器，用于其内部存储的程序，顺序控制 ， 逻辑操作的实现，计数，定时和诸如面向 各个 用户的指令的算术运算 过程 ，并通过模拟输入 /输出或数字控制 各种类型的机械 装备或 机械 生产过程的。 字 编程逻辑控制 的先进 电路，而且硬件和硬件 的使用 语言的组合，在 晶体，电子产品 有非常重要的应用，它可以说是有 电子芯片 用 生产 发展 中的， 许多 的顺序开关控制，它是按照 思维 逻辑 考虑 的动作序列，并根据该链保护动作控制之间的逻辑 思维 关系，并有 许多 变量 根据集合。在传统上，这些功能是由电气控制系统 或 气动 液压 来实现的。 最基本 最广泛使用的，在逻辑控制开关的，它取代了传统的 各种 继电器 使用的 电路，实现了顺序控制，逻辑控制，用于机器 自动化 控制 和自动化生产线 ， 它 也 可以用于 各个 单个 生产 设备的控制。如注塑机，印刷机，装订器，智能窗帘，粉碎，包装等。目前， 材，机械制造，钢铁，石油，化工，环保，交通，汽车，纺织等 各个 行业广泛使用。随着该领域的应用越来越普遍， 要表现在以下几个方面。现今，随着大规模集成电路技术的发展 ,简单的一位机发展到现在的 16位和 32位机的专用化 现了多 通道处理数据。 术发展到现在已经非常的成熟了，不但控制能力 高 ，成本 费用 低，可靠 性能 强，功耗 控制底， 占地使用 体积小，且编程 方便操作使用 方便。使其在工业控制方面得到了广泛的应用，并成为了控制技术中的大支柱行业。 目前，世界上有 200 多家 商， 400 多种各类型的 中，主要分为三大类，分别是美系，日系，欧系。他们占到了 成左右。而我国 业经过多年的发展，也有了 30 多家的生产厂家。 未来的发展趋势； (1)体积大小在产品的研发中有着两极分化的趋势。一方面是向更小，性价比更高的方面发展；另一方面是向大型机，高速化，多 容量发展。 7 (2)向通讯网络化发 展 ,分布式的协同合作。 间的网络通讯， 上位机的联网通信已经得到了广泛的应用。各 构成更大的网络系统。 程语言和工具的多样化及其标准化，多种编程语言的并存、互补与发展是 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 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 积小巧，适合于控制单台设备，开发机电一体化产品。 中型 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/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、控制和调节的功能，还具有网络结构和通讯联网能力。这类机型点数都在 100点以上，内存容量 64型机适用于设备自动化控制，过程自动化控制和过程监控系统中。 可编程序控制器，英文称 称 由于 淆，故人们仍习惯地用 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。 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 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 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 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（ 先后于 布了可编程序控制器标准草案的第一，二，三稿。 在第三稿中，对 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。 16位 /字）为单位来表示存储容量。 注意：系统程序直接关系到 性能，不能由用户直接存取，所以，通常及容量，是指用户程序存储器而言。 输入输出接口是 工业现场控制或检测元件和执行元件连接的接口电路。 流输入、交直流输入等类型；输出接口有晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出等类型。晶体管和晶闸管输出为无触点输出型电路，晶体管输出型用于高频小功率负载、晶闸管输出型用于高频大功率负载；继电器输出为有触点输出型电路，用于低频负载。 现场控制或检测元件输入给 限位开关、操作按钮、选择开关以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量等，通过输入接口电路将这些信 号转换成 出接口电路将 驱动电磁阀、接触器等被控设备的执行元 9 件。 1)输入接口 输入接口用于接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、转换开关、行程开关、继电器触头等开关量输入信号；另一类是由电位器、测速发电机和各种变换器提供的连续变化的模拟量输入信号。 以图 2 所示的直流输入接口电路为例， 限流与分压电阻， C 构成滤波电路，滤波后的输入信号经光耦合器 T 与内部电路耦合。当输入端的按钮耦合器 流输入 信号被转换成 简称 同时 示信号接通。微电脑输入接口电路一般由寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路组成，这些电路集成在一个芯片上。交流输入与交直流输入接口电路与直流输入接口电路类似。 图 2直流输入接口电路 滤波电路用以消除输入触头的抖动，光电耦合电路可防止现场的强电干扰进入 于输入电信号与 以两者在电气上完全隔离，使输入接口具有抗干扰能力。现场的输入信号通过光电耦合后转换为 5经数 据总线传送给 2)输出接口 输出接口电路向被控对象的各种执行元件输出控制信号。常用执行元件有接触器、电磁阀、调节阀 (模拟量 )、调速装置 (模拟量 )、指示灯、数字显示装置和报警装置等。输出接口电路一般由微电脑输出接口电路和功率放大电路组成，与输入接口电路类似，内部电路与输出接口电路之间采用光电耦合器进行抗干扰电隔离。 微电脑输出接口电路一般由输出数据寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路集成在芯片上， 过数据总线将输出信号送到输出数据寄存器中，功率放大电路是为了适应工业控制要求，将微电脑的输出信号放大 。 3)其它接口 若主机单元的 I/通过 I/(不带 接进行扩充。 通过电缆实现 10 串行通信、 编程器作用是将用户编写的程序下载至 利用编程器检查、修改和调试用户程序，监视用户程序的执行过程，显示 态、内部器件及系统的参数等。 编程器有简易编程器和图形编程器两种。简易编程器体积小，携带方便，但只能用语句形式进行联机编程，适合小型 编程及现场调试。图形编程 器既可用语句形式编程，又可用梯形图编程，同时还能进行脱机编程。 目前 个人计算机安装了 用作图形编程器，进行用户程序的编辑、修改，并通过个人计算机和 间的通信接口实现用户程序的双向传送、监控 电源将外部供给的交流电转换成供 储器等所需的直流电，是整个 干扰能力强的开关稳压电源，许多 4 于向输入接口上的接入电气元件供电，从而简化外围配置。 菱 三菱公司的 列 比较具有代表性的微型 具有基本指令表编程以外，还可以采用梯形图编程及对应机械动作流程进行顺序设计的 序功能图编程，而且这些程序可以相互转换。在 种应用指令及模块，大大的扩大 展了本系列 功能和应用领域。 控制过程 可编程控制器执行程序的过程有三个阶段。 (1) 输入采样 阶段 过扫描把输入端口的输入状态按顺序保存在输入映像寄存器中，然后控制器对采集的信息进行处理，因为输入信号存在输入映像寄存器中，即使程序在执行过程中输入状态发生了变化，对程序的执行和处理也无任何影响。当一次扫描结束，映像寄存器被刷新，输入端信号才再次被采集进 11 入输入映像寄存器中，进行程序执行。再次扫面刷新，再次执行处理。 (2) 程序执行阶段 上到下的步骤顺序执行。所谓用户程序的执行，并非是系统将 入端每次采集数据都会寄存在输入端映像数据存储区内， 用户程序管理程序后，程序执行一次扫描周期后进行刷新，所有的输出映像都被依次刷新，系统进入下一输出刷新阶段。 (3) 输出刷新阶段 当所有的指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态在输出刷新阶段存到输出锁存器中，通过输出端子和外部电源，驱动外部设备。其中输出锁存器一直将状态保持到下一个循环扫描周期的开始，所以输出映像寄存器的状态在程序执行阶段是动态的。 1 接通电源，将选择开关置于手动位置，分别按下 、后观察各方向运动情况，小车在高强度丝杠上运行平稳，在接近极限位置时，执行限位保护。 2 将选择开关置于自动位置，通电状态下，各机构复位，即返回零位。立体仓库坐标定位以零位开始。 3 当送货的时候，选择欲送货物的仓位号，按动仓位号对应的按钮，控制面板数码管显示仓位号。按送货按钮后，货物自动送入指定的仓位号对应的仓库位里。若被指定的仓位号里有货物，则送货命令不被执行。送货完成后，小车自动返回原来的位置。 4 当取货的时候，选择欲取货物的仓位号后，在控制面板的数码管里显示出来，按动取货按钮后，可以自动 将货物取出。如果小车里有货物，则取货命令不被执行。取货与送货装有互锁开关，防止发生故障。 5 取货和送货指令完成后，机构自动返回原来位置。 6 当小车内有货物时，若无外部操作，就绪指示灯亮，十秒后程序把最大仓位号里的货物转运至没有放货物的比它小的仓位号所对应的仓位里。上述自动优化放货只对 1 6号仓库适用。 7 需用手动取货时，必须在断电状态下进行。 8 通过控制面板可以控制步进电机，正反转和加减速。可提高送货效率。 了保护人身、设备和货物的安全，堆垛机必须具有完 12 善的安全保护措施： 1 ) 堆垛机在行 走、载货台升降和货又伸缩终端处都设有 机械和电气限位装置。 2 ) 货物检测载货台上设有货物超高、超长和超宽检测装 置。在货物进入载货台时，当检测到货物超过设定高度、长 度或宽度时， 堆垛机便停止运行并报警。 一般允许误差为 3 0 4 0 m m，检测元件采用对射或反射式光电传感器。 3 ) 载货台上还设有检测货又是否回位、货叉上有无货物 和货位中有无货物的装置。如货叉没有回位，堆垛机不能水 平运行；如货叉上已有货物，则不能再取货；入库时，必须 检测货位中有无货物，以避免发生 事故。 4 ) 断电保护 如载货台升降过程中忽然断电， 则通过提升 电动机制动使载货台停在当前位置，不会掉下来。 该立体仓库结构示意图如下图所示： 13 14 3 基于 立体仓库控制系统硬件的设计 进电机的选择 进电机的原理 步进电机是数字控制系统中的执行电动机，当系统将一个电脉冲信号加到步进电机定子绕组时，转子就转一步，当电脉冲按某一相序加到电动机时，转子沿某一方向转动的步数等于电脉冲个数。因此，改变 输入脉冲的数目就能控制步进电动机转子机械位移的大小；改变输入脉冲的通电相序，就能控制步进电动机转子机械位移的方向，实现位置的控制。当电脉冲按某一相序连续加到步进电动机时，转子以正比于电脉冲频率的转速沿某一方向旋转。因此，改变电脉冲的频率大小和通电相序，就能控制步进电动机的转速和转向，实现宽广范围内速度的无级平滑控制。步进电动机的这种控制功能，是其它电动机无法替代的。步进电动机可分为磁阻式、永磁式和混合式，步进电动机的相数可分为：单相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多种。增加相数能提高步进电动机的性能， 但动机的结构和驱动电源就会复杂，成本就会增加，应按需要合理选用。不管是那一种类型的步进电机，其运动控制系统都是相似的。均属于开环控制系统，一般主要由步进电机运动控制器（本设计中步进电机运动控制器为 步进电机驱动器和步进电机三部分组成。 本设计步进电机驱动器主要包括环形分配器和功率放大器两部分。其中环形分配器又称脉冲分配器，它根据运行指令按一定的逻辑关系分配脉冲，通过功率放大器加到步进电机的各相绕组，使步进电机按一定的方式运行；并实现正、反转控制和定位控制。由于输出的功率极小，所以脉冲分配器不能直 接驱动步进电机工作，必须通过功率放大器进行放大，才能给步进电机各相绕组提供足够的电流。 步进电机运动控制器则是控制系统的核心部分，它根据控制要求提供给步进电机驱动控制信号，该控制信号包括脉冲信号、脉冲方向信号、控制方式信号。运动控制器提供给步进电机的驱动信号是标准的信号，不论哪种驱动器都接受这样的标准信号，从而为开放式的控制提供了标准接口。这样为步进电机设计的运动控制器就可根据不同的需要与不同的驱动器连接使用 21。 为了控制的方便，步进电机一般可以有两种不同的控制模式可供选择。控制模式就是由控制方式 信号来设置的。一种是方向 /脉冲模式，在这种控制模式下，脉冲信号控制的是步进电机的运动，脉冲方向信号控制的是步进电机的运动方向 15 (即正、反转 )；另一种是脉冲模式，此时步进电动机这两路信号分别控制的正转和反转运动，这样对于步进电动机某些只需要一个方向运动的应用场合，可以省去一路信号，简化 不必要的 设计。步进电动机系统通过最终 的设计 调试表明步进电动机控制系统能够较为准确地完成对货物的存取功能，而且步进电动机运行比较 快捷 灵敏、 使用 可靠 性能高 。但同时也暴露出了 许多的使用 问题，步进电动机在具体 实际 应用中可以 使 用半闭环控制， 步进电动机传感器采用旋转编码器，步进电动机旋转编码器安装在传动丝杠轴端， 这样子 既 可以 判定步进电动机速度，又能确定步进电动机位置，比较精确可靠 使用 。步进电动机驱动采用步进电机驱动，转速可以 调节 提高，灵敏度也高，力矩也较大，更接近与 实际 实用。 步进电动机在工作台上安装机械自锁，以 保证自身 提高安全。在智能化 自动化 上可以提高，步进电动机在工作台上安装接近传感器，防止存放货物工作台与仓库等相撞。逻辑判定、自动存放、增加记忆、自动提取、采用条形码识别自动执行等方式。利用步进电动机上位机编程组态软件，来 有效的 提 高步进电动机控制方式增加数据分析等工作能力。 进电机的选择 （ 1） 、步进电动机的特点 、步进电动机是一种作为控制用的特种电机，它的旋转是以固定的角度 (称为“步距角” )一步一步运行的，其特点是没有积累误差 (精度为 100 )，所以广泛应用于各种开环控制。 、步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比 、步进电动机步距值不容易因为电气、负载、环境条件的变化而改变 ,使用开环控制 (或半闭环控制 )就能进行良好的定位控制。 、步进电动机起制动、正反转、变速等控制方便。 、步进电动机价格 合理 便宜 ,可靠性 能 高。 、步进电动机的主要缺点是 使用 效率较低 ,并且 必须 需要配上适当的步进电动机驱动电源。 、步进电动机带负载惯性的能力不强 ,在使用时既要注意步进电动机负载转矩 16 的大小 ,又要注意步进电动机负载转动惯量的大小 ,只有当步进电动机两者选取在合适的范围时 ,步进电动机电机才能获的满 意的运行性能。 、步进电动机由于存在失步和共振，因此步进电机的加减速的方法根据利用状态的不同而复杂多变。 （ 2） 、步进电机驱动系统的基本组成 与交直流电动机不同，仅仅接上供电电源，步进电机不会运行的。为了驱动步进电动机，必须由一个决定电动机速度和旋 转角度的脉冲发生器（在该立体仓库控制系统中采用 一个使电动机绕组电流按规定次序通断的脉冲分配器、一个保证电动机正常运行的功率放大器，以及一个直流功率电源等组成一个驱动系统，如图 3 （ 3）、步进电动机的选择计算 在选择步进电动机时首先考虑的是步进电动机的类型选择，其次才是具体的品种选择，在该立体仓库控制系统中要求步进电动机电压低、电流小、有定位转矩和使用螺栓机构的定位装置，确定步进电动机采用 2相 8拍混合式步进电机；在进行步进电动机的品种选择时，要综合考虑速比 i、轴向力 F、负载转矩 额定转矩 确定步进电机的具体规格和控制装置。 由于我们使用螺栓机构的定位装置，已知条件和要求条件为：移动部分总重M=25a=磨擦系数 =螺栓机构的效率 =螺栓轴径 螺栓长 2螺距 P=3辨率 L=动距离 =速度 V=2m 算：设拟选用 2 相、 距角的 设使用直接驱动方式 ) i=m b/(360 L)=2 (360 1 轴向力 F=4+25= 17 负载转矩 P (2)+(0 0F P)/2 =5 (2 ( (2 =螺栓的惯量 4（ 310 42 2)2/(P=25 2)载 的计算 惯量为 J+上述的 计算可以 先 选定 电动机为 步进电动机，其 步进电动机的 惯量为 步进电动机 空载 的 起动频率 000H。 步进电动机设定 要求的 实际 速度 可以算 出 其 运行的频率 为 ： f=V L=2000 (60 3333计算结果可以确定我们 需要 使用 加减速的驱动方式 来驱动 。 各个 齿轮比： G=360 / 360 / ( 150 换算到电机轴的负载转矩为 T=G L()/ 2 =150 ()/(= 本个项目 设计的装置 设计 来 说的话 ， 这次对 所选用的电动机通常要保 留有 2 3 倍的 工作 余量，所以 该 电机 的实际 转矩 是 T=3 .2 进电机驱动器的选择 步进电机 的 驱动器的选择步进电机的运行 时必须 要有一电子装置 来 进行 实际的 驱动，这种 驱动的电子 装置就是 我们所设计的 步进电机 的 驱动器，步进电机的 驱动器是 将 步进电机 的 驱动器 的 控制系统发出的脉冲信号转化 成 为 它 的 实际的 角位 移， 换句话来 说： 就是 步进电机 的 驱动器控制系统 的 每发一个脉冲 的 信号，通过步进电机 的 驱动器 的 驱动器就 会 使 驱动 电机旋转一步 的实际 距角。 因此 电机步进的转速与脉冲 的 信号频率 正好可以达 成正比。 步进电机所有型号 的 驱动器的输入信号 都一定 相同， 他们 共有三路 输入 信号是：步进电机方向电平信号 步进电机脱机信号 步进电机步进脉冲信号 此端为低电平 才会 有效，这时 步进 电机 将 处于无力矩 的使用 状态； 若 此端为高电平或悬空不接 的 时 候 ， 该此功能 将会 无效， 步进电机可正常运行。步进电机 的 驱动器在驱动器内部的接口电路都 一定 相 同， 如图所示，我们可以看出， 为三路信号 输入的 的公 18 共端，三路输入信号在 步进电机驱动器内部 已经 接成共阳 的 方式， 因此 果 步进电机 +5V 则可直接接入；如果 步进电机 的 5V， 则须外部另加限流电阻 R，保证给 步进电机驱动器内部光耦提供 8驱动电流，参见图 3图 3该立体仓库中由于 步进电机 供的电平为 24V，而 步进电机输入部分的电平为 5V，。 感器的选择 在该立体仓库中采用欧 姆龙 槽型、反射型接插件式传感器作货物检测，它是日本欧姆龙公司的产品，采用能抗周围外来光干扰的变调光式；采用变调光式，与直流光式比，不易受外来光干扰的影响；电源电压为 有容易调整的光轴标识；带有便于调整，动作确认的入光显示灯；反射式传感器的时间图和输出回路图如图 3 它有三根连接 的接 线 (蓝、黑 、 红 )，蓝色为输出信号，黑色 必须 接电源的负极 ， 红色 必须 接电源的正极、当 垫圈 与挡块接近时 ， 输出为低电平，否则为高电平。需要 特别的 注意 ： 检测 的实际 距离 不要 距 离 各个 传感器太 接 近，否则 会造成传感器不能 正常的 动作； 各个构件之间的 连接是采用接插件 的连接 方式，千万不可以 对端子进行焊接 连接 。它有三根连接 的接 线 (蓝、黑 、 红 )，蓝色为输出信号，黑色 必须 接电源的负极 ， 红色 必须 接电源的正极、当 垫圈 与挡块接近时 ， 输出为低电平，否则为高电平。需要 特别的 注意 ： 检测 的实际 距离不要 距 离 各个 传感器太 接 近，否则 会造成 传感器不能 正常的 动作； 各个构件之间的 连接是采用接插件的连接 方式，千万不 可以 对端子进行焊接 连接 。 19 入输出分配表 根据本课题 入输出的控制 要求，得出 入输出 I/O 分配，如表3 20 气原理图的设计 根据立体仓库的课题设计要求，得出如下图 3 21 4 基于 中央空调控制系统软件的设计 形图程序的设计 本系统运用 程软件进行梯形图顺控程序编写，在编写 22 梯形图的过程中 必须 遵 守各个 编程 的 规 定 ： 1梯形图每一行 各个 继电器的 使用 线圈和它的继电器触点均 使 用 相 同一 的 编号，每个继电器 的 元件的继电器触点使用时没有数量 上的 限制。 2梯形图每一行 必须 从左边开始 毕 业 设 计（论 文） 设计题目： 基于 立体仓库的设计 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 起讫日期 年 月 日 年 月 日 I 摘 要 现在 工业 企业 控制 的电子 计算机 ,有很多机械加工功能 配置灵活、模块化 机械 结构、 快 速的 机械加工 处理速度、精确的 机械加工 数据处理能力、多种 机械加工 控制功能和优越的 机械加工 性价比等性能 ,很大程度上被 应用的 机械 控制 加工 装置之一。自动化立 体仓库的出现 ,实现了 传统的 仓库 使用的 功能从单 一是用来 保管型向 自动化 综合型的转变，而且自动化立体仓库是现代自动化 控制的 立体仓库物流与自动化立体 控制的 仓库仓储系统的重要组成部分，具有货物存取效率高和自动化程度高、很强的入出库能力等优点。 体仓库 投资成本大 ， 维修 维护 后期保养的产生的 费用高， 所以可以设计怎样来 降低 自动化 立体仓库的 自动化的设计的 立体仓库自然成为重中之重更利于推广与普及。 该项目的设计我们 采用 三菱 设计 自动化的立体仓库 的 控制的自动化 系统， 因为 采用 体 自动化仓库 的操控很 简单，抗干扰能力强，输入和输出接口，运行速度快，稳定可靠，维护和维修方便，此外，该立体仓库 控制系统 具有 高可靠性，低功耗，长寿命，良好的环境适应性，适用于立体仓库 的开发，以及 立体仓库 利润也很高，从而使 得到更好的发展， 因此，本次的基于 有重大的经济和社会意义 。 关键词： 立体仓库 资源 意义 of of is a to do to a to or It in to in to in of is to is a It is as an to as lc of we by lc, 录 摘 要 . 错误 !未定义书签。 目 录 . 绪 论 . 1 . 1 . 2 . 5 . 7 2 制系统 简介 . 9 . 12 . 14 . 15 3 基于 立体仓库控制系统硬件的设计 . 16 进电机的选择 . 18 进电机的原理 . 19 进电机的选择 . 21 . 22 . 23 入输出分配表 . 24 . 24 4 基于 立体仓库控制系统软件的设计 . 25 . 26 . 27 结 论 . 28 致 谢 . 29 参考文献 . 30 1 1 绪 论 随着现代 生产 工业的发展，计算机集成制造系统 、 工厂自动化和柔性制造系统对自动化 的 仓库提出更高的要求。条形码 自动化 技术、扫描 自动化 技术 、 数据自动化 采集和射频 自动化 数据通信 等技术很大程度上 地应用于自动导引车 等场合， 移动式 自动化的 机器人 等自动化设施 也作为柔性 自动化 物流工具在柔性 化自动化 生产、产品 自动化 发送 、 仓储 自动化管理等工业生产 中日益发挥重要的作用。 科学家 将 未来的 自动化 先进的制造生产的 立体 自动化 仓库的发展分为 几个未来的发展趋势 ：机械化 加工 仓储 自动化发展 、人工 加工 仓储 自动化发展 、集成化 交工 仓储 自动化发展、 自动化 加工 仓储 自动化发展 和 先进的 自动化 加工生产的立体 仓储 发展 。目前，智能 先进的 自动化 加工工作 仓储 式储存物品 技术虽然还处于初级 生产 发展 的 阶段， 未来发展将不可限量。 自动化 立体 的工作 仓库及其物料搬运设备的研制 的发展来说 ，自动化 工作物流技术和 自动化 立体 的工作 仓库已 不是一个新型技术 。 就现在国际 国外 的 自动化 工作的 立体仓库 很大程度上都是 采用扫描技术， 这样子很大程度上 提高 了 信息的准确性 和 传输速度：采用 先进的 射频数据通信技术， 可以很快的实现 数据的采集、处理和交换 ，可以 能够在搬运工具与计算机之间快速进行 信息的传送交换 ，使物品存取和发送信息做到快速 、 可靠和准确。 最近几年 迅猛发展的多媒体技术也在自动化 加工 立体仓库中得到 非常 广泛的应用， 这些应用 普遍应用于操作 指导、人员培训、异地故障分析 、 远程现场监视诊断 和 防火防盗 安全 等 各个 方面。 现在咱们 国内的 许多 自动化立体仓库系统 大都 具有 部分 的局限性， 它们很大程度上 主要以单机 加工 为主，自动化立体仓库系统整体 全部 的集成水平和集成能力低； 很多 自动化立体仓库系统 的研发由于 资金不足， 资金链短缺， 许多外围设备 因此 无法应用于自动化立体仓库物流系统， 这些技术很大程度上由 根本限制了这些 许多 自动化立体仓库设备的研制和发展； 许 自动化立体仓库 的 仓储作业的计算机管理水平 大都 较低。 2 体自动化仓库未来的变化 随着自 动存取系统自动化 生产的 立体自动化 生产 仓库技术和信息传输控制技术在自动化立体仓库自动存取自动化 生产 系统应用，自动化自动化 生产 立体仓库自动存取系统的发展将会出现以下许多趋势： (1)自动化立体仓库管理自动化水平自动存取系统提高。 (2)自动化立体仓库智能技术自动存取系统将会获得应用。 (3)自动化立体仓库仓库作业自动存取系统向柔性化方向发展。 (4)自动化立体仓库建设自动化立体仓库自动存取系统方面未来的变化将更加发达 用 制系统的优点 自动化立体仓库自动存取系统 是 指 多层 高度的自动化立体仓 库货储存货物单元，用相对应的自动化货物 的 搬运 运输 设备进行 储蓄 货物的出入库 的加工 作业的仓库自动存取系统。自动化仓库自动存取系统的出现是对原有的传统仓储方式的一种颠覆，它是自动存取系统由高层货架，下位控制系统以及计算机管理系统等部件组成，可以在上位机控制系统和下位机的控制下完成货物的自动 运送转移。 自动化仓库在我国 被非常广泛的应用到实际 ， 大多数 的行业 大 都会 使 用到自动化立体仓库。 大多数 主要应用行业有机械行业，化工行业，航天医药行业，食品加工行业，机场 建设生产加工运输 ，港口 建设生产加工 等。自动化立体仓库的 研究和应用 到实际 在我国经 历 了 几 个 重要的发展时期 ：（ 1) 解放后 自动化过立体仓库的 设计和应用还 处于初级阶段，系统 性 的研究和 运 用 进本 已经完成，但是 这是由于 受迫于当时 实际 的经济条件，所以立体自动化仓库应用十分有限。 (2) 20 世纪 80代，属于中级应用阶段，通过对国外技术的吸收以及和国内技术的融合，完成了第二代的技术研发，主要是基于 （ 3） 20 世纪末至 21 世纪前 5 年，我国处于高速发展阶段，以联想公司为代表的自动化物流系统为起点，基于第三代检测技术得到全面的应用。 3 （ 4） 21世纪 初期 ，立体自动化仓库进过了成熟应用阶段 。 我国的仓储自动化 加工设计 技术已经 大致 基本 上 成熟了，已经进入 社会实际的 应用阶段。 但是 与国外的先进 制造 技术的差距主要 还 是速率 、 可靠性和工艺等方面。仓储自动化技术与传统的立体仓库仓储自动化技术控制系统相比， （ 1）仓储自动化 使用性能 高，仓储自动化技术抗 外来的 干扰能力强，内部 技 的抗干扰技术， 大大提高了 很高的可靠性。 （ 2）配套齐全的仓储自动化技术功能 。 仓储自动化技术除了 强大的 逻辑 设计加工 处理 的使用 功能 ，最 先进 的 具有 非常 完美的数据 控制 计算 能力 ， 很大程度上使用 在 许多 数字控制区域。 （ 3）仓储自动化技术 简单实用 ， 很受 工程技术人员 的喜爱，当今 为通用工业控制 的先进 计算机，是工业控制 计算 设备的工矿 控制 企业。 课题的研究内容 这个项目 课题 设计 主要 自动存取系统 是来 研究自动化立体仓库的 自动存取系统自动控制系统，具有 很好 专 业使 用的 自动存取系统人机信息 控制 交流 的控制面板 系统 ，可以 很大程度上 实现手动 全自动 货物存取 等自动化 功能 的 自动存取系统 设计 。 具体完成的任务如下： （ 1） 自动存 取系统命令键盘的设计。 （ 2） 熟练掌握 动存取系统程序设计方法。 （ 3） 应用 自动存取系统硬件电路的设计。 （ 4） 设计出 自动存取系统仓储自动化技术相应的 加工 程序，并且通过 快速 自动存取系统调试 使用到实际 。 （ 5） 在立体仓储 自动存取系统自动化技术仓库模型上进行物品 实际的 装卸 加工使用 试验。 通过对自动化立体仓库 自动存取系统模型控制系统的设计研究，能够 很大程度上 对自动化立体仓库 自动存取系统设计的基本工作原理有 进一步深刻 的认识，并且对 我们 大学阶段 学习的 自动存取系 统 专业理论 知识能够 更好的 进一步的深化，对 所学到的 自动 化专业 理论知识和实际应用之间的相互转化有更具体更深刻 的理解，特别是对 我们所学习的自动化知识点 更进一步 深刻 的 了解 认识。 4 以及 对于 程序设计 自动存取系统有了更 加深刻 认真地学习。 课题的研究意义及研究目的 自动存取系统 S，自动化立体仓库自动存取系统是一种用立体 自动化仓库进行物品的移动 ，自动存取系统用 电脑 控制管理 、 用自动 化 控制 机器 车进行存取 工作的 仓库。 自动存取系统自动化立体仓库可以 很大程度上 产生巨大的 利益。 自动存取系统自动化 立体仓库它通过高层货架存储，使自动存取系统自动化立体仓库存储区大幅度地向高空 高层多元化 发展， 很大程度上 提高了自动存取系统自动化立体仓库 的仓库的 利用率；自动存取系统自动化立体仓库 一般 采用层积式存放自动化立体仓库，防止自动化立体仓库 物流 货物的 产生 自然老化 等不足 ；通过自动化立体仓库自动存取系统 ,加快了自动存取系统运行和处理速度，采用 自动存取系统自动化立体仓库自动化技术后， 可以很大程度上 较好地适应 一些 特殊场合的 物流仓储的使用 需要；计算机 系统可以 自动存取系统控制能够始终 保证 对 自动存取系统自动化立体仓库 物流仓储 物品 存储进行存储和管理，便于 清理盘查 ， 很大程度上 节约流动资金，从而提高自动化 系统 自动化立体仓库的管理水平。自动化 系统自动化仓库的信息系统可以与 各种各个 企业的生产信息系统 自动化的 集成，实现企业信息管理的自动化 全面化 。自动化物流控制系统自动化仓库具有信息处理、系统管理、系统监视、系统控制等多种功能，集信息流和物流于一体，自动化仓库仓储自动化技术 自动化 物流和自动化仓库信息流 控制转换 管理的 非常 重要组成部分。 自动化控制系统作为自动化物流系统中的一个重要组成部分，对于提高物流系统的物流控制功能和 工作 效率，具有关键的作用 。 自动化立体仓库自动化技术是一个复杂的综合自动化系统是现代自动化技术物流技术领域中出现 的先进技术， 自动化立体仓库自动化技术其优越性 表现在许多实践 方面的，对于 现代先进的公司 ,我们从以下的 方面 来谈 ： 1 自动化立体仓库自动化技术自动化系统提高 了仓库的 空间 使用 率 ， 我们对于 立体仓库自动化系统的构想 想法 ，其 自动化仓储系统 基本 想法的 出发点是大大的 提高 仓库 自动化系统 的地方的 利用 效 率，充分 利用 立体仓库自动化节约 使用现有的 有限 的资源 。 许多先进的企业和厂家 甚至把自动化系统 仓储 空间的 实际 5 利用率作为自动化立体 仓库自动化系统自动化技术系统合理性和先进性考核的重要指标来对待。立体仓库自动化立体库的空间 实际 利用率 和 其自动化立体仓库自动化技术自动化系统自动规划相连。 2 自动化立体仓库自动化技术自动化系统便于形成 自动化的 的物流 自动化的 系统，提高企业生产管理水平 ， 自动化立体仓库自动化技术自动化系统 与相对， 传统 设计的企业使用 仓库 大都是仓库 货物储存的场 地 ， 设计的企业使用 仓库保存 仓储 货物的功能 单一 ， 设计的企业使用 仓库是一种“静态 不变的 储存”。自动化立体仓库自动化技术 设计的企业使用 仓库采用先进的自动化 技术控制的 物料搬运 先进 设备，企业外购 自动化立体仓库自动化技件和自制 的先进 生产件进入自动化仓库储存是整个生产的一个 重要生产加工 环节，从而 设计的企业使用 仓库形成一个 循环的 自动 生产 自动化的 仓储 物流系统，这是一种“动态 循环的加工储存”，也是当今自动化仓库自动化系统发展的一个 显著 的技术 设计的企业使用仓库 进步的方向 。 本 项目的 研究 设计的是 ，随着 设计的企业使用上午 立体仓库自动化技术系统 自动化 先进制造的 控制技术， 进步是企业快速使用 仓库立体仓库自动化自动化系统新的 先进的 控制技术，结合现代 企业使用 仓库自动化系统自动化控制技术科技的发展水平，用 自动化系统新的 先进的 控制技术技术创新的思想，在实现自动化立体仓库的信息化、自动化立体仓库的智能化、自动化立体仓库的集成化方面进行研究。 很大程度上为了 自动化系统新的 先进的 控制技术提高立体仓库自动化可靠性、自动化立体仓库的先进性，提高立体仓库自动化技术其经济效益和社会效益， 大大的 提高我国的自动化立体仓库的物流 先进 技术自动化系统新的 先进的 控制技术水平做出我们 自己 的贡献。自动化立体仓库的自动化系统新的 先进的控制技术 装夹机器人在 自动化立体仓库的控制系统和自动化立体仓库的货位的优化分配研究 设计 已经取得了 先进的技术并有进 步的 ， 搬着先进制造的 自动化 生产的 系统新的 先进的 控制技术现代物流的发展，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自动化立体仓库的物流的控制要求，需要发展更为高效自动化立体仓库的的优化方案。 2 制系统 简介 6 介 子 计算机 控制 技术为新的 新型 设备的基础 装备 。这是 编程序控制器） 文名称可编程 逻辑控制器，中国人的名字是一个可编程逻辑控制器，定义是：电子 数字 系统，在 现代 工业 加工生产情况下研究 的数字 应用 运算操作 中 应 用 设计。 一个可 数字 编程逻辑控制 的先进 电路，而且硬件和硬件 的使用 语言的组合，在 晶体，电子产品 有非常重要的应用，它可以说是有 电子芯片 工业 应用 生产 发展 中的， 许多 的顺序开关控制，它是按照 思维 逻辑 考虑 的动作序列，并根据该链保护动作控制之间的逻辑 思维 关系，并有 许多 变量 根据集合。在传统上，这些功能是由电气控制系统 或 气动 液压 来实现的。 遍的加工 使用的，在逻 辑控制开关的，用于机器 自动先进化 控制和自动化生产线 ， 它 也 可以用于 各个 单个 生产 设备的控制。如注塑机，印刷机，装订器，智能窗帘，粉碎，包装等。目前， 被使用在 于，环保，交通，汽车，纺织等 许多制造 行业广泛使用。随着该领域的应用越来越普遍， 要表现在以下几个方面。现今，随着大规模集成电路技术的发展 ,简单的一位机 至今变化为 的机的专用化 术发展到现在已经非常的成熟了，不但控制能力 高 ，成本费用 低，可靠 性能 强，功耗 控制 底， 占地使用 体积小，且编程 方便操作使用 方便。使其在工业控制方面得到了广泛的应用，并成为了控制技术中的大支柱行业。 目前，世界上有 600多家 商， 800多种各类型的 产品 。其中，主要分为三大类，分别是美系，日系，欧系。他们占到了 成左右。而我国 业经过多年的发展，也有了 30 多家的生产厂家。 未来的发展趋势； (1)便使用， 大容量发展。 (2)向通讯网络化发展 ,分布式的协同合作。 间的网络通讯， 上位机的联网通信已 经得到了广泛的应用 ， 以构成更大的网络系统。编程语言和工具的多样化及其标准化，多种编程语言的并存、 和变化 是 未来 件进步的一种 方向 。 7 分类 自动化立体仓库通常有以下几种分类方式，按建筑形式自动化立体仓库可以分为自动化立体仓库整体式和分离式自动化立体仓库；按自动化仓库与生产连接的紧密程度自动化立体仓库可分为独立型自动化立体仓库、半紧密型自动化立体仓库和紧密型仓库自动化立体仓库；按 物品 存取 的流动 形式自动化立体仓库可以分为自动化立体仓库单元货架式、自动化立体仓库拣选货架式；按照在生产流 通中的作用自动化立体仓库可以分为生产 方便 性自动化立体仓库和流通 方便 性自动化立体仓库；按货架 变化 的结构形式自动化立体仓库可以分为自动化立体仓库单元货 变化 格式、贯通式自动化立体仓库、水平循环式自动化立体仓库和自动化立体仓库垂直循环式 。 小型 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。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/型机指令也比小型机丰富。大型机已经于工业控制计算机相近，它具有计算、控制和调节的功能，还具有网络结构 和通讯联网能力。这类机型点数都在 100点以上，内存容量 64型机适用于设备自动化控制，过程自动化控制和过程 可视 系统 制作 中。 可编程序控制器，英文称 称 由于 看 ， 大家用 为自动化立体仓库可编程序自动化立体仓库控制器的 简写。自动化立体仓库电子 活动 系统装置，专为自动化立体仓库在工业现场自动化立体仓库应用 发明产生 ，它采用可编程序的 控制加工 存储器 。 可编程序控制器自动化立体仓库一直在发展中，自动化立体仓库对其下自动化立体仓库 的设计 。电工国际 学 术研究设计院 （ 依次 发布了可编程序控制器标准草案的 研究方案 在 研究方案中 中，对 述 ：可编程序控制器自动化立体仓库是一种自动化立体仓库数字运算操作自动化立体仓库 的 电子系统，在自动化立体仓库 当今的 环境下 发明而生 。 自动化立体仓库用户存储器 的 自动化立体仓库通常以字为单位来表示自动化立体仓库存储 的使用空间 。 注意：系统程序直接关系到 性能，不能由自动化立体仓库直接 使用 ，所以，通常 品资料中所指的存储器形式或存储方式及容量，是指用户程序存储器而言。 8 输入输出接口是 工业现 场控制或检测元件和执行元件连接的接口电路。 流输入、交直流输入等类型；输出接口有晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出等类型。晶体管和晶闸管输出为无触点输出型电路，晶体管输出型用于高频小功率负载、晶闸管输出型用于高频大功率负载；继电器输出为有触点输出型电路，用于低频负载。 现场控制或检测元件输入给 限位开关、操作按钮、选择开关以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量等，通过输入接口电路将这些信号转换成 1)输入接口 以图 2 所示的直流输入接 口电路为例， 限流与分压输入接口电阻， 构成滤波输入接口电路，滤波后的输入信号经光耦合器输入接口 入输出接口是 流输入、交直流输入等类型；输出接口有晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出等类型。晶体管和晶闸管输出为无触点输出型电路，晶体管输出型用于高频小功率负载、晶闸管输出型用于高频大功率负载；继电器输出为有触点输出型电路，用于低频负载。 图 2直流输入接口电路 现场控制或检测元件输入给 ，如限位开关、操作按钮、选择开关以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量等，通过输入接口电路将这些信号转换成 现场直流输入接口电路的输入 的电波的 信号通过光电耦合后转换为 5V 的经数据总线直流输入接口电路给 2)输出接口 输出接口电路向被控对象的各种执行元件输出控制信号。常用执行元件有接触器、电磁阀、调节阀 (模拟量 )、调速装置 (模拟量 )、指示灯、数字显示装置和报警装置等。系统程序直接关系到 能由自动化立体仓库直接 使用 ，所以，通常 品 资料中所指的存储器形式或存储方式及容量，是指用户程序存储器而言。 9 3)其它接口 若主机其它接口单元的 I/通过 I/接口电缆其它接口与 I/O 其它接口 的 扩展单元 (不带 接其它接口进行 变化 。 外围 输出输入 设备的接口，可通过电缆其它接口实现串行 接口的实时信息显示变化情况通知等先进的技术能力。 图形编程器既可用图形编程器语句形式编程，又可用图形编程器梯形图编程，同时还能进行图形编程器 的 脱机编程 工作 。 现在许多设 计的 源还可向 部 需要 直流 24使用电源， 许多设计的 使用 电源用于向输入接口上的接入 气元件 实际使用 ，从而 方便外围设备。 菱 三菱公司的 列 比较具有代表性的微型 具有基本指令表编程以外，还可以采用梯形图编程及对应机械动作流程进行顺序设计的 序功能图编程，而且这些程序可以相互转换。 控制过程 可编程控制器执行程序的过程有三个阶段 。 (1) 输入采样阶段 入采样阶段通过扫描输入采样阶段把输入端口的输入状态按 相应的次序 保存在输入映像寄存器中，然后控制器对输入采样阶段采集的输入采样信息进行 分级 处理，因为输入信号存在输入映像寄存器中，即使程序输入采样阶段在执行过程中输入状态输入采样阶段发生了变化，对输入采样阶段程序的执行和输入采样阶段 的 处理也 没有 影响。当输入采样阶段一次扫描结束，输入采样阶段映像寄存器被刷新，输入采样阶段输入端信号才再次被采集进入输入映像寄存器中，输入采样阶段进行程序执行。再次扫面刷新，输入采样阶段再次执行处理。 (2) 程序执行阶段 形图程序扫描遵循 程序执行阶段 顺序 步骤顺序执行。所谓用户程序的执行，并非是系统将 工作交由用户程序管理， 程序执行阶段输入端每次 程序执行采集 程序执行 10 阶段 的 数据都会寄存在端映像 设备的 数据存储 设备 区内， 程序执行阶段 行时将 程序执行阶段存储区内的信号 产生的信息 进行处理。当用户程序管理程序后，程序执行一次扫描周期后进行刷新，所有的输出映像都被依次刷新，系统进入下一输出刷新阶段。 (3) 输出刷新阶段 输出刷新阶段其中输出锁存器一直 将状态保持到下一个循环扫描周期的开始，所以输出刷新阶段输出映像寄存器的状态在程序执行阶段是动态的。 1 自动化 立体仓库 系统 接通电源，将选择开关置于手动位置，分别按下、后观察各方向运动情况，小车在高强度丝杠上运行平稳，在接近极限位置时，执行限位保护。 2 自动化 立体仓库 系统 将选择开关置于自动位置， 自动化 立体仓库坐标定位以零位开始。 自动化 立体仓库坐标 暂时不会发生任何变化，不会引起任何的动静，有一定的安全性能。 3 自动化 立体仓库 系统 当送货的时候，选择欲送货物的仓位号，按动 自动化立体仓库仓位号对应的按 钮， 自动化 立体仓库控制面板数码管显示 自动化 立体仓库仓位号。按送 自动化 立体仓库货按钮后， 自动化 立体仓库货物自动送入指定的仓位号对应的 自动化 立体仓库仓库位里。若被指定的 自动化 立体仓库仓位号里有货物，则 自动化 立体仓库 系统 送货命令不被执行。 自动化 立体仓库 系统 送货完成后， 自动化 立体仓库 系统会使 小车自动返回原来的位置。 4 自动化 立体仓库 系统 当取货的时候，选择欲取货物的仓位号后，在控制面板的数码管里显示出来，按动取货按钮后，可以自动将货物取出。如果 自动化 立体仓库小车里有 未被提出的 货物，则 自动化 立体仓库 系统 取货命令不被执 行。 自动化 立体仓库 系统 取货与送货装有互锁开关，防止 自动化 立体仓库 系统 发生故障 ，引起不必要的事故 。 5 自动化 立体仓库 系统 取货和送货指令完成后，机构自动返回原来位置。 6 自动化 立体仓库 系统 当小车内有货物时，若 自动化 立体仓库 系统 无外部操作， 自动化 立体仓库 系统 就绪指示灯亮，十秒后程序把最大仓位号里的货物转运至没有放货物的比它小的仓位号所对应的仓位里。上述自动优化放货只对 1 6号仓库适用。 11 7 自动化 立体仓库 系统 需用手动取货时，必须在断电状态下进行。 8 自动化 立体仓库 系统 通过控制面板可以控制步进电机，正反转和加 减速。可提高送货效率。 自动化 立体仓库 系统机器人 具有 非常好的 的安全保护措施： 1 ) 自动化 立体仓库 系统机器人 在行走、载货台升降和货又 自动化 立体仓库系统 伸缩终端处 考虑设计到了 机械和电气限位装置。 2 )自动化 立体仓库 系统的 货物检测载货台上设有货物 实时安全 检测装 设备 。 自动化 立体仓库 系统 在货物进入载货台时， 自动化 立体仓库 系统实时安全 检测装 设备 当检测到货物超过设定高度、长 度或宽度时， 机器人 便停止运行并报警。 一般 设计的产生的 误差为 20 50 m m， 自动化 立体仓库 系统的 货物检测载货台上 设有货物 实时安全 检测装 检测元件采用对射或反射式光电传感器。 3 ) 自动化 立体仓库 系统的 载货台上还设有检测货又是否 回来 、货 物支架 上有无货物 和货位中有无货物的装置。如货 物支架 没有回位， 自动化 立体仓库 系统机器人 不能水 平运行；如 自动化 立体仓库 系统 货叉上已有货物，则 自动化 立体仓库 系统机器人 不能再取货；入库时， 自动化 立体仓库 系统 必须 检测货位中有无货物，以避免发生事故。 4 ) 断电保护 自动化 立体仓库 系统 如载货台升降过程中忽然断电， 则 自动化 立体仓库 系统 通过提升 电动机制动使载货台停在当前位置 ， 自动化 立体仓库 系统 不会 使他们 掉下来。 该立体仓库结构示意图如下图所示： 12 13 3 基于 立体仓库控制系统硬件的设计 进电机的选择 进电机的原理 进电机是 字控制系统中的执行电动机，改变 进电机输入脉冲的步进电机数目就能控制 立体自动化仓库 步进电动机转子机械位移的大小；改变入脉冲的通电 顺序 ，就能控制 立体自动化仓库 步进电动机转子机械位移的方向，实现 立体自动化仓库 位置的控制。当 脉冲按某一相序连续加到 计的 电动机时， 子以正比于电脉冲频率的转速 转动 。 进电动机的这种控制功能，是其它电动机无法替代的。步进电动机可分为磁阻式、永磁式和混合式，步进电动机的相数可分为： 好几相，如 四相、五相、六相和八相等多种 。现在各个种类 的 进电机，其运动控制系统都是相似的。 本设计 立 体自动化仓库 步进 使用的 电机驱动器主要包括环形分配器和功率放大器两部分。其中环形分配器又称脉冲分配器。由于输出的功率极小，所以脉冲分配器不能直接驱动步进电机工作，必须通过功率放大器进行放大，才能给步进电机各相绕组提供足够的电流。 步进电机运动控制器则是控制系统的核心部分，它根据控制要求提供给步进电机驱动控制信号，该控制信号包括脉冲信号、脉冲方向信号、控制方式信号。运动控制器提供给步进电机的驱动信号是标准的信号，不论哪种驱动器都接受这样的标准信号，从而为开放式的控制提供了标准接口。由于 设计的 输出的功率小 设计的 工作时 功率 经过设计的 放大器进行放大， 可以使 给步进电机各相绕组提供足够的电流。 为了计 进 使用的 电机控制的 使用的便捷 ，步进电机一般可以有两种不同的控制模式可供选择。控制模式就是由控制方式信号来设置的。一种是计 立体自动化仓库 步进 使用的 电机方向 /脉冲模式，在这种控制模式下，脉冲信号控制的是步进电机的运动，脉冲方向信号控制的是步进电机的运动方向；另一种是计 立体自动化仓库 步进 使用的 电机脉冲模式，此时计立体自动化仓库 步进 使用的 步进电动机这两路信号分别控制的正转和反 14 转运动， 这样对于步进电动机某些只需要一个方向运动的应用场合，可以省去一路信号，简化 不必要的 设计。步进电动机系统通过最终 的设计 调试表明步进电动机控制系统能够较为准确地完成对货物的存取功能，而且步进电动机运行比较 快捷 灵敏、 使用 可靠 性能高 。但同时也暴露出了 许多的使用 问题，步进电动机在具体 实际 应用中可以 使 用半闭环控制，步进电动机传感器采用旋转编码器，步进电动机旋转编码器安装在传动丝杠轴端， 这样子 既 可以 判定步进电动机速度，又能确定步进电动机位置，比较精确可靠 使用 。步进电动机驱动采用步进电机驱动，转速可以 调节 提高，灵敏度也高， 力矩也较大，更接近与 实际 实用。 步进电动机在工作台上安装 自我保护措施设备 ，以 保证自身 提高安全。在智能化 自动化 上可以提高，步进电动机在工作台上安装接近传感器，防止存放货物工作台与仓库等相撞。计 进 使用的 电机据分析等工作能力。 进电机的选择 （ 1） 、步进电动机的特点 、计 进 使用的 步进电动机是一种作为控制用的特种电机，它的旋转是以固定的角度其特点是没有积累误差被应用于各个先进的制造设计研究领域， 、 进 使用的 电机步进电机的 转速与设计 进 使用的 电机脉冲信号的频率成正比 、 进 使用的 电
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