开题报告-基于西门子PLC的自动化立体仓库堆垛机电气控制系统设计

成都工业学院本科毕业设计(论文)开题报告题目基于PLC的自动化立体仓库堆垛机电气控制系统设计题目来源1.科研项目;2.生产（社会）实际;3.教学（含实验）;√4.其它成果形式√1.软件+论文;2.硬件;3.硬件+软件;4.软件;5.设计图+说明书;6.纯论文;7.论文+硬件;8.论文+实物;9.论文+硬件+软件;10.其它一、选题的目的及意义、本课题研究的基本内容、拟解决的主要问题：（一）目的及意义（含国内外的研究现状分析）自动化立体仓库是机械和电子、电气控制相结合的产物，是由计算机系统控制的机电一体化货运仓库，操作快速、运料准确，节省了大量的生产资源。它用于实现物料的自动排序、分类、存取等功能；目前在国内和国际的物流领域得到了广泛的应用。随着我国现代化进程的不断加快，在全球经济一体化的大环境下，货物的储存和搬运变得越来越重要，自动化立体仓储系统对于运行效率、信息准确性等方面的要求也越来越高。[1]堆垛机作为自动化立体仓储系统中的核心设备，其运行效率决定着整个仓储中心的运行效率，因此对堆垛机的响应时间、运行速度、停位精度以及自动化程度等方面的要求也会越来越高，所以在有限的储存空间内，如何最大程度的提高使用效率，提高单位时间的工作效率并有效提高立体仓库的空间利用程度，成为了设计过程中需要考虑的关键性问题。根据市场预测，传统的储存技术和搬运手段将在二十一世纪末到二十二世纪初逐步被淘汰，而高性能、高技术含量的新型立体仓库及其堆垛机将成为物料储仓市场中的主要载体，因此堆垛机各种技术参数指标的提升对于这一领域具有重大的经济效益和社会使命。[2]（二）研究的基本内容研究自动化立体仓库系统的运作体系以及其中各仓储设备的工作原理及工艺流程，选取了自动化立体仓库中的主体设备，即立体货架和堆垛机设备，通过对它们的研究摘取出了堆垛机取送货的作业过程，作为虚拟仿真系统运动状态的分析，并给出简化后的自动化立体仓库系统的作业模型。再基于立体仓库发展的要求，立足于工作循环周期短、换速平稳、停准精确，结合现代计算机技术、通信技术、自动控制等技术，着重研究立体仓库堆垛机行走系统的自动寻址、精确定位、速度调节及控制。基于组态软件的监控系统开发，配合使用PLC-S71500，使整个堆垛机的控制在性能上满足设计要求。[3]（三）拟解决的主要问题和最终目标通过对西门子S7-1500PLC硬件系统及其专用的TIA博途编程软件的学习，按照堆垛机的工作原理，设计适用于仿真系统的PLC程序流程图和程序中各模块的功能，并按照程序设计流程用梯形图语言在博途中完成堆垛机的逻辑控制程序设计。堆垛机是立体仓库的主要输送设备，同时也是提高整个仓库运行效率的关键所在。本系统将设计堆垛机的电气控制系统，通过传感器采集信号，PLC控制程序，实现对堆垛机较复杂的速度与位置控制规模；并针对堆垛机运行速度与认址精度的要求，围绕堆垛机运行系统的性能提升展开一系列的工作。二、研究方法、论文特色或创新点、设计方案或论文撰写提纲：研究方法：文献调研法、仿真实验法论文特色或创新点：基于PLC的立体仓库控制系统已经成为生产物流建设发展的潮流，因此本系统的堆垛机的控制单元采用可编程控制器(PLC)，该控制系统是基于西门子PLC1500系列进行堆垛机的动作控制，监控机对堆垛机的控制通过与PLC通信实现。PLC具有操作与维护简单，程序直观，设计周期短与电路简单的特点，抗干扰性强，对环境的要求不高，对操作人员以及维护人员的要求不高，安装、调试相对简单且设备数量少，适合堆剁机的控制。[4]-[5]本文主要基于西门子PLC1500系列作为主控制器设计一款自动化立体仓库，该仓库可以通过触摸屏实现手动作业和自动化作业两种方式实现仓储货物出入库，通过上位机检测系统保障立体仓库的安全运输。采用激光测距传感器在水平方向认址，提高了堆垛机的认址精度及运行系统的可靠性，为以后运行速度的提升奠定了基础。同时采用闭环控制方式，实现高速运行、换速平稳、低速停准的控制要求。并设置了相应的安全保护措施。设计方案或论文撰写提纲：设计方案：本系统以西门子公司的S7-1500PLC为核心。首先，对自动化立体仓库系统与PLC控制原理进行研究，选取自动化立体仓库中的堆垛机控制设备作为研究重点，分析其工艺流程并设计出自动化立体仓库系统中主要控制设备的PLC逻辑控制程序。其次，根据轨道堆垛机的特点，对其技术指标以及控制方式进行设计，着重研究堆垛机的定位技术，通过对现有定位技术以及认址方式的比较，选用激光测距传感器与绝对认址方式相结合的方案对轨道堆垛机进行实时位置控制，介绍堆垛机的电机选型方案，以及激光测距技术的原理包括传感器的选型，参数以及安放方式；探讨堆垛机停准技术，即对运行速度的调速控制；介绍相关的变频调速技术，根据系统要求采用位置与速度闭环控制，使用测距传感器的距离反馈数据，实时调节运行速度，达到实时控制的目的，并在系统中加入模糊控制器，应用模糊控制算法提高速度控制的精准性，保证系统稳定运行的前提下具有较好的动态响应性能。提纲：1.绪论1.1自动化立体仓库概述1.2堆垛机概述1.3国内外研究现状1.4研究的意义和内容2.立体仓库堆垛机总体方案2.1立体仓库组成2.2仓库工作流程2.3堆垛机工作流程2.4堆垛机设备选型2.5电气控制系统原理2.6控制系统设计总体思路及原则2.7控制系统方案比较3.堆垛机控制系统设计3.1控制结构分析3.2控制电机选型3.3堆垛机动作控制3.4堆垛机位置定位3.5堆垛机速度设计3.6堆垛机闭环控制系统4.控制系统软件设计及实现4.1PLC模块的选择4.2通信方案4.3I/O分配4.4流程图及程序设计5.仓库监控系统设计5.1博图WINCC概述5.2监控系统的功能5.2监控系统画面绘制5.3变量定义三、课题研究工作进度：起止时间主要工作内容2021-12-06至2021-12-29阅读文献、查找资料，完成开题报告2021-12-30至2022-01-29整体设计和详细设计2022-01-30至2022-02-20调试测试，达到基本要求2022-02-21至2022-03-13完善优化系统设计，达到拓展要2022-03-14至2021-04-11求论文撰写、初稿形成，进行初次查重，上交资料2022-04-12至2022-05-10论文修改，进行第二次查重2022-05-11至2022-05-27修订稿完成，准备答辩四、主要参考文献：[1]王霄.堆垛机双电机同步控制方法的研究[D].太原科技大学,2019.[2]李宏哲.立体仓库双轨式堆垛机电气控制系统设计[D].哈尔滨理工大学,2012.[3]陈欣.基于PLC的自动化立体仓库堆垛机运行及监控系统的研究[D].哈尔滨理工大学,2009.[4]巢一飞.基于可控编程器的立体仓库堆垛机电气控制系统设计[J].江苏船舶,2012,29(03)[5]宋家昌.自动化立体仓库的电气控制系统[J].产业科技创新,2020,2[6]王龙.基于PLC控制自动化立体仓储系统设计[J].电子技术与软件工程,2021,(01)[7]朱奎百.基于三菱PLC的立体仓储系统设计[D].华南理工大学,2020.[8]陈红灿.自动化立体仓库三维虚拟仿真平台设计[D].河北大学,2020.[9]焦红运.基于PLC的自动化立体仓库半实物仿真系统设计[D].河北大学,2020.[10]张融森.基于小波理论的堆垛机模态参数识别及其结构优化[D].西安理工大学,2019.[11]赵雨.单立柱重载堆垛机性能分析与轻量化设计[D].湘潭大学,2019.[12]渠广磊.高速移载堆垛机监控系统设计及可靠性分析[D].宁夏大学,2019.[13]王霄.堆垛机双电机同步控制方法的研究[D].太原科技大学,2019.[14]孟祥如.小型堆垛机断链保护机构与控制系统的研究[D].山东科技大学,2018.[15]尹国明.自动化立体仓库实验台堆垛机结构及控制系统设计研究[D].山东大学,2006.五、指导教师意见（研究的意义、创新点、前期基础工作、存在的难点和困难、建议等）：【指导教师第一次评阅意见】同意【指导教师第二次评阅意见】内容进一步补充完善【指导教师第三次评阅通过