自动立体仓库的控制系统设计

摘要绪论1.1研究背景及意义控制作业是仓库货物运输的关键环节，指从仓库或其他区域快速、准确地拣货，按一定的方法集中存放、分类，根据货物的信息和属性安排装卸的过程。在实际操作中，控制是配送中心系统中最重要的部分，其控制步骤比较复杂，工作量也不小。目前，随着货物经济的逐步深化，社会产品趋势逐渐向多品种、小批量发展。随着越来越多的货物需要配送，控制环节变得越来越重要。在当今电子技术发展良好的时代，仓库货物控制越来越依赖电子设备和计算机辅助控制来实现高效率运行；基于PLC的自动立体仓库控制系统具有稳定性强、效率高、网络结构丰富等特点，越来越受到人们的欢迎。自动化立体仓库是现代物流系统的重要组成部分。它主要指的是货物存储的智能多层货架系统，主要由以下结构组成：自动控制管理系统，高层货架，装载机，自动存储，计算机化管理系统和辅助设备。通过计算机，数据点，硬件驱动程序实现与主机之间的通信，可以及时收集数据。车载计算机可以处理订单信息，显示库存，使设计人员可以轻松地做出生产安排计划，从而确保良好高效的交货时间。自动化仓库管理系统能够实现库存数据存储，运输和管理，是提高工作效率和财务效率的重要方法。其理论和技术突破对公司物流系统的实际应用具有重要价值。自动化立体仓库的优点是占地面积小，存储容量高和周转率高。它是集数据，存储和管理于一体的密集型高科技机电产品。与传统仓库相比，自动化仓库具有许多出色的功能。传统仓库管理主要依靠人工处理，尤其是对于某些大型物料而言，不仅很难实现货物的储存，而且浪费了大量的人力和物力，具有很大的生产隐患。同时，它也占用了大量的存储空间，仓库空间利用率不高，自动化立体仓库解决了这个问题，完善了以前的传统仓库系统。自动化立体仓库是现代工业社会开发的高科技产品，对于提高生产效率和降低成本具有重要意义。自动化立体仓库控制系统的设计反映了自动化仓库的高效可控特点。自动化立体仓库采用先进的集成物流概念，并使用控制、总线、通信和信息技术。根据用户需求，在高层货架，堆垛机，自动控制系统和IT管理系统上进行控制，完成各种设备的协调动作，实现企业目标。快速、精确和高效地自动访问指定货物的信息，并进行现代化管理。自动化立体仓库可以显著提高社会和经济效益。立体仓库的存储区域可以在连续开发，并且可以有效利用空间。自动化智能存储主要采用多层存储，结合IT管理，可以轻松实现商品的有序移动，并有效防止自然老化，氧化，变质，风化和存储损坏长期材料。借助自动访问功能，提高了操作的处理速度，提高了工作效率，减轻了人员的工作强度；货物在某些易燃易爆，高温和低温，有毒物质以及在辐射等特殊场合的存放以及使用计算机控制的情况下，也可以提高自动控制技术的有效使用率实施信息存储和各种物料的精确管理，有效地协调生产和库存关系，减少物料加工信息出现重复问题。使用IT管理不仅可以清楚地了解仓库的存储内容量，还可以便利仓库的库存管理，加快物料周转，合理地减少库存数量，降低成本，节省成本营运资金，振兴资金链，提升仓储管理水平。发展了物流仓储公司的科学管理，减少了很多浪费，保证了生产的平衡，经营者和管理者的水平也有了长足的进步。如果将存储信息系统与公司的生产信息系统集成在一起，则可以执行公司信息的自动化管理。自动化立体仓库的出现和使用大大扩展了仓库的功能，并将其从简单的存储型仓库转变为全流通仓库，即“静态仓库”变成“动态仓库”。随着存储技术的提高，智能存储将广泛应用于各个行业。1.2自动立体仓库控制系统概述自动立体仓库控制系统的建设非常复杂。从规划设计的开始到系统的最终实现，需要考虑很多因素。控制系统与上游存储系统和下游装卸系统密切相关，因此，应考虑它们之间的联系，以解决接口问题。要创建控制系统，需要了解控制操作过程和设计系统操作。从包装系统的实际过程来看，控制系统基本上由四个基本环节组成：控制信息的生成、行走或搬运、拣货、分拣和集中。其中：控制信息是通常由客户订单或交货通知处理的分类订单，以生成控制订单或电子信号，其中分类器或机器人选择并装载货物。实现的主要形式有三种：一种是步行或运输到达货物存放处；另一种是在人面前自动将货物放在货架上；第三种是机械自动化完全完成自动控制系统；货物控制是一个抓取和确认的过程。根据仪器检验货物。描述控制信息，这是控制操作的核心，根据货物的体积、重量和交货频率的差异可分为手动、机械和自动化设备。分类集中是连接装运和装载操作的必要条件。在实践中，也有人力、机械辅助和自动化。排序过程是排序系统业务过程的基础。合理使用机器、自动装置和新技术，可以节省时间，减少控制误差。初步控制系统设计的核心基本上是一个人工操作系统，它是一个手工搜索、搜索和处理货物的过程，最终以提取货物结束。在以前设计的系统中，手工处理是一项非常耗时的工作。同时，对于基础信息文档的制作和检索，也需要大量的时间，使工作效率低下，无法满足现代物流配送的准确性和速度要求。伴随着我国科学技术的发展与进步，各种自动化机械设备正被广泛应用于物流配送中。计算机信息技术和控制技术已成为信息处理和传输的主要手段。因此，在一些控制系统中，有些环节仍然需要人工操作，但与以前的方式相比，工作强度逐渐降低，因此智能化、自动化、机械化的控制系统是物流配送中心的发展趋势和重要特点。目前，仓储货物控制系统和现代控制系统技术为提高工作质量和效率提供了重要保障，它也已成为一个行政组织系统、一个物流机械化系统和一个形成有机结合的信息系统。管理组织体系用于组织人员和设备的调度，以及控制系统的整体运行模式。对于物流机械化系统而言，其主要是不同物流设备的配置和有效组合。信息系统是控制信息和分类信息的载体。离子技术、计算机控制技术和物流自动化机械是目前控制系统的主要组成部分。1.3PLC控制立体仓库的优点PLC代表可编程逻辑控制器，其结合了自动控制技术，信息技术和通信技术的新型多功能工业控制单元。它具有功能齐全，灵活性强，计算机通用性强，继电器控制系统简单，实用和廉价的优点，构成了适用于工业环境的通用控制设备。另外，简化了PLC编程方法和程序输入方法，即使不熟悉计算机的人也可以快速了解其使用方法。其功能主要应用于以下领域：（1）数据处理：PLC是配有智能微处理器的电子产品。它具有诸如数字计算，数据比较，数字系统转换，数据传输和通信之类的功能。（2）逻辑控制：PLC具有逻辑操作功能，可以执行各种开关控制。（3）同步控制：由于控制器为用户提供了许多计时器，因此可以通过用户程序更改时间设置值，从而具有强大的同步功能。（4）计数功能：同时，控制器为用户提供了大量的计数器，计数值也可以通过软件设置。（5）顺序控制：根据生产过程，对定位输出和顺序开始进行控制。（6）通信网络：可以对调节器和逆变器进行远程控制。它还可以与其他PLC或计算机进行通信，以形成用于集中管理和分散控制的分布式控制系统。控制器使用的可编程存储器执行用于存储逻辑功能，顺序控制，同步，计算和算术功能的指令，并且可以使用数字和模拟信号作为输入和输出信号来控制生产机器的各种功能。可编程逻辑控制器（PLC）在工业中已经使用了很多年。PLC是基于微控制器的产品。经过数十年的实际应用测试，具有可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，通用性强，设备易扩展等特点。所有I/O端口都经过光学隔离，以有效隔离内部电路与外部电路。每个单元将部署装甲，部署高性能电源，具有出色的自我诊断功能，形成使用双处理器或三个大型PLC的表决系统，从而进一步提高可靠性。丰富的I/O模块具有模块化设计，易于组装，易于设计和安装，维护成本低，易于学习的PLC编程，形状非常类似于继电器图的设计方法，无需掌握计算机专业知识，开发周期短即可理解；安装简单，维护实用；强大的驾驶能力。缺点是成本比微控制器高。PLC广泛应用于大型管道和大功率领域，具有较高的适应性和抗干扰能力远远优于单片机。PLC控制的自动化仓库控制简单，可靠性高，稳定性好，抗干扰能力强，通用性强，传输质量快，结构灵活，成本低，设计，制造实际安装，低维护工作量和开发周期。短期和高成功率。因此，基于PLC控制的立体仓库系统的设计，在自动化控制领域，不仅可以促进机械的发展，而且对扩展机器的应用具有一定的经济和理论价值。1.4国内外研究现状国内外针对自动立体仓库做了比较都多研究，其中国外主要是针对自动立体仓库控制过程中的行走路线研究比较深；国内针对立体仓库的研究主要从系统硬件配置和软件设计等方面进行。1.4.1国外研究现状Maneshgar（2017）等利用存储策略和路径搜索对货位拣选问题进行研究，并进行了仿真分析[1]。Bruland（2017）等人对其出/入库拣选作业进行分析，以拣选路程最短为目标，将该问题归结为旅行商问题，应用一种改进启发式算法进行求解，为解决此类问题进行了探索[2]。Krebs（2017）等人针对方形立体仓库，利用启发式算法求解最优出/入库拣选路径[3]。Maas（2017）等人对多巷道货物拣选作业调度优化进行深入研究，建立以货物拣选时间最小的目标函数，采用遗传算法进行求解[4]。Pratama（2018）等人以交货期延误时间最短为目标，采用模拟退火的混合算法对仓库调度问题进行了研究[5]。1.4.2国内研究现状在不考虑周转箱容积的出/入库调度优化研究方面，苏晓峰（2016）等人建立最小拣选时间的目标函数，通过引入神经网络以改善遗传算法的局部寻优能力，解决了出/入库调度优化问题[6]。程玉凯（2017）对旋转货架式立体仓库调度问题进行了数学建模，将旋转货架式立体仓库货物拣选路径规划问题抽象为旅行商问题，在执行每一个货单任务时又将其等效为单巷道货物拣选作业，利用改进的蚁群算法进行求解，提高了最优解质量和寻优速度[7]。石树正（2016）等人均寄该问题归结为旅行商问题，通过构造新型初始种群方法，并在遗传算法中引入自适应变异方法，该方法在出/入库调度优化中起到了较好作用[8]。白婷婷（2019）等人以单亲遗传算法为基础，并引入免疫抗体，建立以最小时间为目标函数的数学模型，并应用其解决不考虑周转箱容积的出/入库作业调度优化问题，在一定程度上克服了早熟收敛问题[9]。在考虑周转箱容积的出/入库调度优化研究方面，李林（2018）通过对多巷道单堆垛机固定货架立体仓库进行研究，建立了含周转箱容量的出入库调度路径优化数学模型，并提出了一种带选择算子、自适应调整算法参数的改进蚁群算法，一定程度上提高了算法精度和计算效率[10]。彭太刚（2016）等人对考虑周转箱容积的出/入库作业调度优化问题进行了研究，建立了包含最短路径、最小时间和最少作业次数的多目标函数，采用遗传算法进行优化，并取得了一定效果[11]。李建军（2017）等人利用遗传禁忌混合算法优化作业方式，使得货物拣选工作效率有了进一步提高[12]。与以上研究不同，部分相关学者在调度问题建模方面提出了其它思路，张荣辉（2015）将货物进行编码，采用节点路径图对多巷道货物拣选作业调度进行建模，设计了改进狼群算法，进行求解计算[13]。芦光荣（2017）等人将寄着色标识引入Petri网理论，并结合消息队列建立了立体仓库调度模型，为立体仓库调度优化提供了一种思路[14]。1.5本文的章节安排本文主要是设计自动立体仓库控制系统，在设计的过程中，主要包含以下五个方面的内容：第一部分：设计的绪论部分，介绍立体仓库的研究背景及意义、国内外研究现状，为课题设计提供理论支持。第二部分：立体仓库控制系统的总体方案设计，包括有：总体方案设计，设计的基本原则，设计的主要内容以及系统的控制要求。第三部分：立体仓库控制系统的硬件设计，包括有：PLC选型、电机选型以及传感器选型等。第四部分：立体仓库控制系统的软件设计，包括有系统软件、系统主流程图以及控制系统子程序设计。第五部分：设计的总结，总结本次设计内容。2自动立体仓库控制系统总体方案设计一般自动立体仓库控制系统的方案设计，核心包含：硬件、软件跟调试等几个部分内容的设计。控制过程主要是借用电气设备完成机械加工过程控制，通过传送带实现货物的传送过程。2.1控制系统总体设计本文以地面支承、直线作业和堆垛机为研究对象。其控制系统由调度计算机、监控计算机、触摸屏（HMI）、控制器（S7-200PLC）、变频器和执行机构组成。自动立体仓库控制系统的结构框图如图2-1所示。图2-1自动立体仓库控制系统总体框图自动立体仓库控制系统的功能是完成货物进出的过程。进出货物的过程包括提货和交货的过程。操作员将货物信息发送到调度计算机，形成仓库收据，然后发送到监控计算机。在接收到计算机的任务后，PLC控制器控制堆垛机完成收发货指令。本文采用一台S7-200PLC控制三台变频器，分别是行走变频器、升降变频器和货叉变频器。分别控制堆垛机的水平操作机构、升降操作机构和叉式伸缩机构。计算机、触摸屏、S7-200PLC、变频器、开关均采用现场总线连接，可实时传输数据，实现堆垛机运行中的实时监控。2.2控制系统设计的基本原则（1）最大限度的满足被控对象提出的各项性能指标相关的设计人员在进行设计之前，应该充分的了解实际情况，对现场进行勘察，研究，提前准备好相关的资料，跟负责机械部分以及实际操作部分的人员要密切配合，一起拟定电气控制的方案设计，以此清楚确定控制任务跟控制系统应该有的相关功能，方便在设计的过程当中一起来解决出现的对应问题。（2）确保控制系统的安全可靠电气控制系统设计中要重视其系统的可靠性，如果系统控制不能满足电气控制系统的安全稳定工作，那么设计出的系统，是很难进行投入使用的。实际的施工过程当中，肯定是需要把可靠性放在第一位，组成冗余控制系统，以此以保证生产安全为目标，去提升产品的质量以及数量。（3）力求控制系统简单控制系统的构成应当需要简单些，当然，是需要建立在可以保证工作的可靠以及控制的要求能够被满足的前提之下。因为构成简单的控制系统有着实用性以及经济性，不但使用的时候可以方便些，后期进行维护的时候也能够容易些。（4）留有适当的裕量为了改进生产的工艺、增加控制任务、方便维护以及扩大生产规模，如果想充分利用易于扩展的可编程管理功能，在选择可编程逻辑控制器容量（存储容量、机架插槽数、I/O点等）时应留有一定的裕量空间。2.3控制系统设计的主要内容（1）明确设计任务和技术条件设计任务和规格通常以设计工作订单的形式提供。在设计任务书中，有必要明确定义每个项目的基本要求，限制和管理方法。在整个设计系统中，设计任务书是整体设计的基础。（2）确定用户输入设备和输出设备用户输入输出设备是PLC控制系统的硬件设备，PLC本身作为控制器，构成了机器选择和软件开发的基础。因此，输出设备（例如电磁阀和电动机）和相应的输入设备（例如控制器，换档开关，控制开关，传感器，安全装置，传感器等）致动器（例如继电器）。信号和接触器类型）。根据输出设备控制的负载执行分类。（3）选择可编程控制器的机型可编程控制器是整个控制系统的关键组成部分。为了整个系统创建技术和经济绩效指标，需要明智而准确地选择机型。（4）分配Ｉ／Ｏ地址，绘制Ｉ／Ｏ接线图为了分配相应的I/O地址，需要对用户的输入输出设备进行分析、分类、整理，绘制I/O接线图。本设计的I/O分配表见表2-1。表2-1自动立体仓库控制系统的I/O分配表（5）设计控制程序系统中的控制程序通常基于控制任务，通过系统I/O连接图以梯形图的形式进行控制。设计管理程序的主要部分是应用软件的开发。合理性管理计划是确保系统安全可靠运行的先决条件。因此，必须重复调试，直到满足控制要求。（6）必要时设计非标准设备选择设备时，尽可能使用标准设备。如果没有标准设备，可能需要非标准设备，如控制台，控制柜和模拟显示器。（7）编制控制系统的技术文件设计任务完成后，应编制有关技术文件。技术文件一般应包括设计说明、操作说明、I/O接线图和控制程序。2.4自动立体仓库的控制要求2.4.1主要技术指标以S7-200为基础，对立体仓库系统进行控制，并将西门子组态的WinCC软件进行组装，以完成仿真操作的设计和必要的监控工作。2.4.2工作过程分析货物自动控制系统由检查货物、货物分析、货物运输、货物控制、机械臂拾取装置、堆垛储存和报警功能组成。（1）检录货物：货物经仓库传送入库的传感器检测到时，取货机械手将执行取货命令，将货物送往下级传送带。（2）货物分析：在输送带入口处对货物进行检查，然后在输送带上，通过相关传感器检查货物的体积和材料等固有特性后，将检查信息传送给控制单元。（3）货物输送：位于上源端的货物通过主传送带进行运输，在经检测后开始进行货物的控制，按照不同的标准要求，执行货物的存储或出仓。（4）货物控制：在主输送带侧面设置若干控制槽，供货物通过时分析。气动回路由电磁阀控制，使分离推杆前后移动。货物根据大小和材料等不同属性进行分类，并运输到每个缓冲区存储位置。为了避免漏检，在主输送带的末端安装应急储存装置。一般情况下，仓库会设置接近开关，检查每个仓库是否有货物。（5）机械手取货装置：为气动控制，可在X和Y两个方向运动，从不同的缓存储位取得货物后送往仓库出口传送带。（6）堆垛存储：如果要存储包，则将包裹存储在单独的仓库中并提升堆栈。从仓库中取出包裹时，避免发生混乱。堆垛机有两种操作模式来进行控制，分为手动和自动操作。（7）报警功能：当出现货物一处以及传送带停止的类似系统故障时，传感器把对应的信号传输到控制单元之后，系统就会做出响应，并及时的进行处理，上位机操作界面中的故障等就会进行工作，信号灯开始闪烁，提醒故障。而把故障进行排除，并且将故障复位按钮按下，那么系统则会继续运作。货物自动控制系统的一般流程如下：货物临时存放在仓库中，货物由机械手抓取，发出存放指令后送至主输送带。主输送机将配备用于货物检测的检测传感器。PLC接收到信号后，对传感器发送的信号进行处理，输出相应的信号驱动执行机构。下发入库单、出库单时，入库流程如图2-2所示。仓库放行机械手可通过输送带将货物提、分或送至仓库。图2-2自动立体仓库控制系统的总体流程2.4.3编程规范S7-200的PLC使用STEP7Microwinv4.0编程软件创建满足自动编解码器监控系统要求的梯形图程序。2.4.4系统演示利用西门子组态软件里的Wincc将画面组态好，上位机Wincc的数据需要通过PLC来进行交换，以使得自动仓库的控制系统，在工作运行的时候能够实现运行模拟、监控跟报警等等功能，方便实验。2.5本章小结本章节主要是介绍了自动立体仓库控制系统的总体设计，具体包括有控制系统的总体设计、控制系统的设计原则、控制系统的主要内容以及自动立体仓库的控制要求。3自动立体仓库控制系统的硬件设计3.1PLC选型本次自动立体仓库控制系统主要采用西门子S7-200的PLC控制器，与常规控制器相比，具有操作简单、编程容易、抗干扰能力强等优点。在整个运行中，能够达到自动化的要求，同时与上位机进行通信，实现货物的出、入库控制过程。3.1.1西门子S7-200PLC简介西门子S7-200可编程控制器可以控制不同的设备和可编程逻辑控制器，以满足自动化控制的需要。西门子S7-200PLC应用程序包括智能模块通信、数学运算、定时器、计数器和位模式控制，同时PLC也能够监控输入状态是否正确，如果不正确，其输出状态也会发生变化。与其他控件不同，S7-200在灵活的配置、强大的指令集和紧凑的结构方面具有优势。微型PLC集成了完整的微处理器，内置电源和数字I/O点，以实现全部功能。用户下载应用程序后，需要保留逻辑，以便更好地监控应用程序的输入和输入。图3-1S7-200的中央处理单元西门子可以提供许多不同的CPU来匹配不同的应用。具有不同特性的CPU如表3-1所示。表3-1S7-200系列PLC的技术指标3.1.2西门子S7-200PLC工作原理输入采样阶段、程序执行以及输出刷新阶段是PLC运作的主要核心。图3-2PLC工作过程（1）输入采样阶段PLC通过读取输入的信号，并将整个信号以写入输入图像区域以存储，也被称为采样过程。在操作过程中，不会影响采样结果的内容。如果程序指令由PLC执行，则可以调用先前的采样结果。（2）程序执行阶段PLC从左到右、从上到下扫描每条指令，分别计算输出图像区和输入图像区之间所需的数据，然后将程序执行结果读写到输出图像区，并记录执行结果。当程序执行时，这个结果可能会改变，但在执行期间它不会到达输出端口。（3）输出刷新阶段在驱动用户设备之前，必须等待用户执行所有程序，然后将存储在输出图像区域中的内容传输到警察输出状态的输出锁存器。完成这些步骤后，设备将开始运行。PLC扫描周期是指每次重复上述三个阶段的时间。在工作时间内，PLC的输出刷新和输入采样时间以毫秒为单位，程序执行的响应时间受程序长度的影响。实际CPU模块的运行速度会影响PLC的扫描周期，两者之间的差异也很大。PLC正式运行后，将重复上述三个阶段，因此，这是一个循环扫描的过程，在这个过程中，输入输出采样、程序执行和输出刷新是PLC操作的关键特性，这不仅提高了PLC的速度，这也是PLC系统反应迅速、可靠的原因。但是，它也会导致输出和输入之间的时间延迟。3.2电机选型堆垛机在运行的过程中会受到阻力，根据物理学受力分析，主要有堆垛机自身的质量，额定起重等，根据相关公式，可以查出，其阻力为：式中，Ff表示运行阻力，G0表示堆垛机自身的质量，Gn表示堆垛机额定起重，D表示堆垛机车轮直径，K表示滚动摩擦系数，U表示轴承系数，d轴承内径，表示摩擦系数。根据实际堆垛机的型号，可以计算出Ff=1683.8N假设堆垛机运行速度为120m/min，则可以计算出电机功率P=5.1KW。根据电机型号参数，调速电机选择DRS132S4型号的电机，额定功率为5.5kw，输出扭矩为1445N.m。同理，升降电机选择11kw型号，货叉电机选择0.75kw型号。3.3传感器选型自动立体仓库控制系统需要知道货物是储存在货架上还是储存在货架上，避免机器故障和损坏。在仓储操作中，当堆垛机到达目标时，首先检查是否有货物在储存中，如果没有货物，应进行分机操作，否则应发出停止堆垛机操作的信号；当堆垛机离开时，仓库应检测到货物已卸下，并发出信号，本文采用反射式光电传感器检测货架上货物的存在和位置。反射式光电传感器是一种光电传感器。反射板设置在发射机和接收机的前面，位于相同装置内。光电传感器使用反射原理来完成光电控制功能。它可以用来检测地面亮度和颜色的变化，以及地面物体的变化。3.4本章小结本章节主要是针对自动立体仓库系统的硬件进行设计，主要选取了西门子S7—200PLC进行控制，之后针对系统中用到的电机以及传感器进行了选型设计。4自动立体仓库控制系统的软件设计4.1系统软件4.1.1STEP7MicroWINV4.0编程软件西门子可用于SIMATICS7-200和Windows。浏览并创建STEP7-Micro/Win32。可以将专用计算机用作图形编辑器。在开发自定义模式下，您可以开发自己的程序并实时监视用户定义程序的实现。STEP7-Micro/WIN32软件的主界面包括：主菜单、工具栏、浏览栏、指令树、用户窗口、输出窗口和状态栏。除了菜单栏之外，用户还可以根据自己习惯的窗口菜单和视图菜单调整其他窗口的选择和样式设置。图4-1编程软件主画面4.1.2OPC服务器（1）产生背景在OPC出现之前，硬件驱动程序与硬件驱动程序所连接的应用程序之间的接口没有单一标准。例如，在生产自动化中，PLC、SCADA/HMI软件等控制设备对自动化生产系统的配置要求不同，研究表明，为不同机器开发应用程序的成本是开发管理系统成本的70%，开发机器接口成本的百分之三十。如果共享控制系统（DCS）的所有过程要转换为过程自动化（PA）部门的生产管理系统，它们必须符合每个供应商的模型，使用动态链接c（DLL）或文件传输协议（FTP）连接到应用程序。例如，当使用四个控制设备和监控系统时，需要花费大量的时间来为相应的设备A、B、C和D开发监控，并将趋势图和三个应用程序的报告连接到它们上。趋势图和表格共有12个应用程序接口软件驱动程序。同时，系统中各种驱动因素的共存，使得环境的稳定性和可靠性更加难以维护。OPC的目标是协调和简化不同制造商的设备和应用程序之间的信息交换，以期为用户提供无需软件即可自由组装和使用的软件组件，而不用依赖于特定的语言和环境。OPC系统由提供数据收集服务的OPC服务器、OPC接口以及根据应用程序需求（客户端应用程序）接收OPC应用程序的服务组成。OPC服务器是根据每个制造商的硬件开发的。可以通过吸收来自不同制造商的设备和系统之间的差异来实现与硬件无关的系统配置。同时，使用数据类型被称为一个选项，允许根据应用程序的要求提交数据类型，而不管是哪种硬件数据类型。（2）应用领域1.工控解决方案用户2.楼控解决方案用户3.工控解决方案厂商4.楼控解决方案厂商5.工控解决方案集成商6.楼控解决方案集成商7.AllAutomationFields如图4-2所示为OPC的现场总线应用模式：图4-2现场总线应用模式4.1.3以太网处理器的设置（1）配置PC站的硬件机架需要的软件：1）SIMATICNCMPCV5.4SP1；2）MicroWINV4.0编程软件。在安装了SIMATICNET软件（SIMATICNCMPCV5.4SP1）之后，点击“StationConfiguration”，，弹出如图4-3所示对话框。选择插槽1，右键单击以选择“Add”。依次为槽内添加OPSever和IEGeneral，添加“IEGeneral”完毕，弹出相应对话栏，对话栏显示MAC地址，和IP地址，此IP地址是PC的IP地址，如图4-4所示，点击OK并在“StationName”处单击鼠标，为此工作站点修改名字为“LZ”，如图4-5所示。图4-3PC站点的工作画面图4-4PC站点的IE组件添加图4-5PC站点的名字更改（2）以太网模块向导的设置双击“Step7Microwinv4.0”打开编程软件，在编程窗口的菜单栏中查找“工具”，在下拉菜单中查找“以太网向导”（参见图4-6）。选择驱动器位置后，配置控制器IP地址，如图4-7所示。指定命令和字节链接的数量。如果要为此目的配置连接请求，请接受全部或为此创建唯一的IP连接请求，并将远程属性TSAP设置为“10.11”，这需要配置CRC安全性，最后，数据块允许驱动程序调整CRC安全性，以便完成驱动程序安装。可以找到此驱动程序子程序并将其添加到编程窗口，如图4-8所示。图4-6配置以太网向导图4-7以太网向导IP的配置图4-8添加以太网向导子程序4.1.4STEP7与OPC硬件组态Wincc与S7-200PLC通讯的手段是利用OPC服务，而OPC站点的设置是建立在“STEP7”软件的硬件设置里，或者说“STEP7”起到建立OPC服务，使得Wincc上位机与PLC通讯的“桥梁”。双击桌面名为“STEP7”的编程软件，创建一个新文件。在编程软件的空白部分的左半部，右键单击鼠标，单击弹出列表中的“插入新对象”，并在扩展栏中选择“SIMAICPC站”。为这个项目添加一个PC站点，如图4-9所示。图4-9添加PC站点添加完成后，在“MPI(1)”的右侧窗口的空白区域添加“PCStation”。右键单击鼠标并重命名。当PC站的硬件架设在前面时，名称是“LZ”。双击进入名称已更改的PC站，输入PC站的硬件配置接口“硬件配置”。接着，在PC站的时隙中插入“OPCServer”和“IEGeneral”。，与前面的PC站的硬件架结构相同，插入一般IE后，弹出“属性”对话框。要执行此操作，将建立新的以太网连接，并设置IP地址(这个IP地址与网络邻居的IP地址相同)，如图4-10所示。硬件设置完成后，单击“”要组装的图标。转换器完成后，单击“”图标加载硬件设置。下载完成后，单击“配置网络”按钮。用右键单击OPC服务器或“添加新连接”以添加新连接，并将新连接添加到第一行的附件表中。此后，弹出“插入新连接”对话框，单击“确定”完成连接。如4-11图与4-12图所示。图4-10网络硬件组态图4-11添加链接图4-12添加好的连接4.2系统主流程图具体工作过程如图4-13、4-14所示：首先由机械手将货物抓取至主传送带上，然后随着传动带进行搬运，待达到指定区域后，由堆垛机进行抓取，并放置于立体仓库中，最后再由机械手将获取从立体仓库中取出，经由传送带送出。图4-13自动立体仓库控制系统总体工作流程图4-14自动立体仓库控制系统工作流程4.3控制系统子程序4.3.1入库作业流程在堆垛机开始执行仓储操作之前，它首先读取仓库上的货物信息。主机收到目标地址后，将入库指令发送到堆垛机，堆垛机开始工作。堆垛机先到储物台取货，然后开到储物单元的目的地，准确定位，直到堆垛机停止水平运行并提升。调用放置动作模块，展开叉子，完成放置货物的过程，判断叉子的位置。正常到货在入库过程中完成，无预警。自动立体仓库控制系统入库流程图如4-15所示。图4-15自动立体仓库控制系统入库流程图4.3.2出库作业流程自动立体仓库控制系统出库操作流程如图4-16所示。图4-16自动立体仓库控制系统出库流程图4.4本章小结本章节主要是介绍自动立体仓库控制系统的软件设计，包括有系统软件设计、系统的主流程图控制以及控制系统的子程序等。5总结基于PLC的自动货物控制系统不仅实现了准确控制，还能提高系统效率，实现货物的质量控制。本次模拟设计，与SiemensS7-200系列plc结合，进行网络构建，选择简单的控制方法，结合传感信号，在时间序列逻辑控制过程与自动货物控制系统的各个功能结合在一起。通过Siemens组态软件WinCC，实现了简洁、易操作的图像配置、配置报警、报表等信息，给综合运营商和整个自动货物控制业务带来了便利。与此同时完成了以下设计：（1）根据实际的生产要求，在程序设计中设计手动及自动工作模式，程序由SiemensStep7MicroWINV4.0编程软件编译，对传统的继电器控制回路进行编译。采用梯形图结构，这使程序容易理解，缩短扫描周期，提高系统的执行效率。（2）模拟实际生产中的货物管理系统，选择可执行的方式，同时选择控制软件和必要的系统硬件设备，根据系统控制过程决定系统整体的结构。最后，确定系统和中间变量程序的输入和输出；明确地确定控制单元；通过通信处理器的组合，SiemensOPC服务器与SiemensCP243-1工业以太网，完成了计算机WINC在以太网通信模式下控制位SiemensS7-200PLC，实现变量和数据的传输。在硬件方面，西门子PLC和工业以太网通信处理器与功能强大的高级计算机配置软件相结合，可以基本满足此设计的要求，但是该系统的某些方面需要改进。需要一种监视系统，以赶上主计算机模拟的堆垛机并提高操作的位置精度。致谢致谢通过本次毕业论文的创作和知识的进一步深化，我学到了很多课本上难以吸收的知识，理论联系实际，对我个人来讲，受益匪浅。非常的感谢在这个过程中指导老师的耐心教导，让我可以顺利的完成本次毕业设计，想对老师说，您辛苦了！在本次论文中，除了老师的指导外，能顺利的完成本次论文，也离不开同学的帮助，在论文设计期间，我和同学之间互相给予参考意见，互相鼓励，才完成了本次论文，在此对同学们表示感谢！最后，要感谢我的父母，因为你们的辛勤付出，我才能接受良好的教育，才能够养成分析问题和解决问题的能力，在此，想对父母亲表示感谢！时光流逝一去不复返，转眼就到了毕业季，人生没有毕业，出了校门，还有一系列的学习待我去践行，加油吧！参考文献参考文献ManeshgarB,SujirL,MudurS,etal.AutomaticAdjustmentofStereoscopicContentforLong-RangeProjectionsinOutdoorAreas[C]//ACMMultimedia.ACM,2017.BrulandP,DoodsJ,StorckM,etal.WhatInformationDoesYour