基于PLC的立体仓库堆垛机控制系统的设计开题报告

1、课题名称基于 PLC的立体仓库堆垛机控制系统的设计院系名称机电工程学院专业机械设计制造及其自动化班级机设 074 班学生姓名陈真武汉纺织大学毕业设计（论文）开题报告课题研究背景，研究意义，研究现状和发展趋势堆垛机是整个自动化立体仓库的核心设备，通过手动操作、半自动操作或全自 动操作实现把货物从一处搬运到另一处。它由机架（上横梁、下横梁、立柱） 、水平 行走机构、提升机构、载货台、货叉及电气控制系统构成。它能够在自动化立体的 巷道中来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格；也可以取出货格内的货物运 送到巷道口，以方便将物品在仓库中存放和取出，减少人力成本，提高工作效率。PLC 立体仓库的历史沿革

2、，六十年代在美国首次出现了立体库的雏型，那时 的立体仓库，严格说只能算是古板的立体仓库，还远谈不上PLC控制设计。其后，在英、法等国也相继出现了类似的立体仓库。 PLC立体仓库真正成为高效率的自动化设施，还是 70 年代以后的事情。随着经济的起飞，为提高物流的效率和充分利用仓 储空间，日本自 1965 年从欧美引入 PLC立体仓库，并于 70 年代以后使其获得飞速 的发展。现在，PLC立体库技术已趋成熟， 并随着科学技术尤其是计算机技术的发展， 而不断向前发展。 80 年代中期起，我国先后在无锡、湖北和大连等地出现多座利用 微机控制巷道堆垛机的 PLC立体仓库。 但是，这些普通微机对环境和电源

3、要求较高， 不适合在工业现场和堆垛机上直接使用。可编程控制器 PLC 的引进和广泛使用，使 国产 PLC立体仓库的性能日趋完善。 PLC是带有微处理器的通用工业控制器； 其可靠 性大大高于普通微机装置，适合在条件恶劣的现场使用，可直接在控制电器柜内与 接触器由同一电网供电，采用 PLC作为实时控制装置已成为当前各先进国家一致的 发展方向。美国学者 J.A.White 将自动化技术在仓储领域（包括立体仓库）中的发 展分为五个阶段：人工仓储阶段，机械化仓储阶段，自动化仓储阶段，集成化仓储 阶段和智能化仓储阶段五个阶段：第一阶段是人工仓储技术阶段，在这一阶段物资的输送、存储、管理和控制主要依靠人工实

4、现，至今国内外生产和服务行业中的许多环节都是这一技术的实例， 它具有直观、便于联系、减少了过程衔接之间问题等优点。第二阶段是机械化仓储阶段，它包括通过各种各样的传送带工业输送车机械手 吊车堆垛机和升降机来移动和搬运物料，用货架托盘和可移动式货架存储物料，通 过人工操作机械来存取设备，用限位开关、螺旋机械制动和机械监控器等来控制设 备的运行。这一阶段经历的时间比较长。第三阶段是自动化仓储技术阶段，上世纪五十年代末、六十年代初，相继研制 和采用了自动导引小车（ AGV）、自动货架、自动识别和自动分拣系统。到了七、八 十年代，寻砖石货架、移动式货架、巷道式堆垛机和其他搬运设备都加入了自动控 制的行列

5、，但这时只是各个设备的局部自动化并各自独立应用，被称为“自动化孤 岛”。随着计算机技术的发展，工作的重点专线物资的控制和管理要求实时、协调 和一体化。信息自动化技术逐渐成为仓储自动化技术的核心。计算机之间，数据采 集点之间，机械设备的控制器之间以及它们与计算机之间的通信可以及时地汇总信 息，仓库计算机及时地记录到货和出货时间，先是库存量，管路人员随时掌握货物 信息和库存信息。信息技术的应用已经成为仓储技术的重要支柱。第四阶段是集成自动化阶段，在七十年代末和八十年代，自动化即被越来越多地应用到生产和分配领域，“自动化孤岛”被集成，在集成化系统中，整个系统的 有机协作，使总体效益和生产的应变能力大

6、大超过了个部分独立效益的总和。上个世纪 70年代初期，我国开始研究巷道式堆垛机的立体仓库， 1980年由北京机械工业自动化研究所等单位研制成的我国第一座自动化立体仓库在北京汽车制造 厂投产。从此以后，立体仓库在我国得到迅速发展。据不完全统计，目前我国已建 成的立体仓库近三百座，其中全自动的立体仓库有三十多个。我国自动化仓库技术 已实现了与其他信息决策系统的集成，正在做智能控制和模糊控制的研究工作。第五阶段是智能自动化仓储技术阶段，人工智能技术的发展推动了自动化向更 高级的方向 - 智能自动化方向发展。现在，智能自动化仓储技术还处于初级阶段，随 着仓储技术的发展，仓储技术的智能化将有更广阔的前景

7、。 巷道堆垛机的高效能化， 使自动化立体仓库系统的用途扩大到出货场的缓冲设备、拣选场的辅助设备等崭新 的领域，与此同时，也使设备的台数减少，降低了投入成本。构成与过去的想象完 全不同的系统，并一步步走向新的市场。二课题的研究内容，可能会遇到的困难以及解决问题的方法和措施本课题的研究内容：堆垛机的控制程序的设计确定，确定之后根据对应所有元件的数量和位置绘制I/O 图。1.现场进行考察，对各器件和元件的布置有一定的了解。2.深入了解分析立体仓库堆垛机的工艺条件和控制要求。设计过程中可能遇到的困难：1.堆垛机的定位布置2.研究堆垛机的运行过程记录与分解3.堆垛机的速度的划分以及不同速度下运行的距离的

8、确定4.编码器和变频器型号的确定5.根据堆垛机运行分解的动作过程编写相应的 PLC程序6. I/O 点的统计以及分布图解决方法和措施：1.收集、研究用户的原始资料，明确用户所要达到的目标，进行安排堆垛机的定位。2.观察堆垛机的运行情形全过程，根据对应要求记录堆垛机的运行状况。3.堆垛机运行的运行速度分为微速， 低速，中速，高速四种情况。根据激光测距仪反馈给 PLC的数据来给定当前堆垛机运行的速度， 即节省了时间， 又加 快了运作效率。4.根据堆垛机的升降、 左右行驶，以及货叉的运行情况来确定控制相应电机的编码器和变频器的数量。5.堆垛机运行全过程的分解包括： 起始过程， 停止过程，微速行驶过程

9、，低速行驶过程，中速行驶过程，高速行驶过程，加速过程，减速过程，左行，右 行，上升，下降，伸叉，缩叉。6.实现输送线以及堆垛机的运行都需要由光电信号， 急停开关，变频器的具体位置来控制。各元件的具体数目要根据现场输送线的长短和堆垛机的数量来三.研究手段和研究步骤3.4.根据 I/O 点数选择合适的 PLC。5.6.将程序输入电脑中进行测试，查找错误并修改。根据立体仓库库系统设计的功能要求，确定需要的 I/O 设备。设计梯形程序图，根据设计需求设计出完整的梯形图程序。四.参考资料12 D.R.3虞和谦. 高层货架仓库讲座 物流技术， 1997 伍德利 . 物料搬运 机械工业出版社， 1975：151-167王永华 现代电气及可编程控制技术 北京：北京航空航天大学出版社， 200245张培志 电气控制与可编程序控制器 北京：化学工业出版社， 2007史国生 电气控制与可编程控制器技术，化学工业出版社， 20076郑萍 现代电气控制技术7重庆：重庆大学出版社， 2001徐世许 可编程序控制器原理应用网络 合肥：中国科学技术大学出版社，82001郁汉琪机床电气及可编程序控制器实验、课程设计指导书北京：高等教 育出版社， 2