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I河北化工医药职业技术学院毕业论文基于PLC的巷道式堆垛机定位控制系统的设计作者姓名:专业班级机电G30803学号指导教师耿惊涛杨辉静陈冬成绩2010年11月II摘要立体仓库的产生和发展是现代物流体系发展的要求和信息技术进步的结果。自上世纪60年代以来,美、日、欧等国家和地区设计和投入使用的立体仓库越来越多,立体仓储技术已成为一门新兴的学科。堆垛机是自动化立体仓库的主要作业机械,担负着出库、进库、盘库等任务,是自动化立体仓库的核心部件,自动化立体仓库的发展就是以堆垛机的发展为主要标志的。巷道堆垛机是实现整个仓库系统“自动”功能的关键设备，对其控制系统的研究具有广阔的应用前景。本文以西门子公司S7-200系列PLC机型为例，研究了巷道式堆垛机的定位控制系统。关键词：立体仓库；PLC；巷道式堆垛机；定位方法IIIDesignofPositionControlSystemofLanedTypeofStackeronPLCAbstractThecreationanddevelopmentofstereoscopicwarehouseistherequestofmodernlogisticssystemdevelopmentandtheresultofinformationtechniqueprogress.Fromlastcentury60's,moreandmorenationsandregionssuchastheUnitedStates,Japan,Europebegantodesignanddevotiontheusageofstereoscopicwarehouse,whichhavebecomeanewlyarisenacademics.Stackeristhecorepartofautomationstereoscopicwarehouse,whichcarriesonmanymainmissionsfortheautomationstereoscopicwarehouse.Thedevelopmentofautomationstereoscopicwarehousetakethestacker’sdevelopmentasit’smainmarking.Themostimportantpartofthewholewarehousesystemislanedtypeofstacker.Thereserchofit’scontrollingsystemhaswildlyapplicationforeground.ThispapertooktheexampleofSiemenscompany’sS7-200seriesPLC,itreserchedthepositioncontrolsystemoflanedtypeofstacker.Keywords:Stereoscopicwarehouse;PLC;Lanedtypeofstacker;Posotioningmethod目录摘要………………………………………………………………………………………..…..IAbstract………………………………………………………………………………………II第一章绪论……………………………………………………………………………...…11.1自动化立体仓库定义……………………………………………………………….….11.2立体仓库的历史沿革………………………………………………………………......11.3国内外自动化立体仓库的发展………………………………………………………..31.4本文主要研究内容……………………………………………………………………..4第二章巷道式堆垛机定位控制的总体设计………………………………………..52.1巷道式堆垛机概况………………………………………………………………….….52.1.1堆垛机的研究现状……………………………………………………………….…....52.1.2堆垛机控制系统的功能……………………………………………………………..…62.1.3巷道堆垛机机械结构………………………………………………………..………...62.2定位自控系统总体设计………………………………………………………………..72.3系统硬件设计方案…………………………………………………………………..…82.3.1控制核心单元的选择…………………………….……………………………..…..…82.3.2PLC的特点…………………………………………………………………...……….92.4系统软件设计方案……………………………………………………………...….....10第三章定位控制系统的硬件设计……………………………………………….…..113.1PLC的选型和资源配置………………………………………………………………..113.1.1S7-200系列PLC概述…………………………………………………………..……...113.1.2CPU型号的选择………………………………………………………………..….….123.1.3其他功能模块的配置………………….……………………………………....……..133.1.4PLC的I/O资源配置…………………………………………………………..…….…143.2位置的定位方法…………………………………………………………………..…..153.3电气接线图及元器件的选择…………………………………………………….…...163.3.1电气接线图……………………………………………………………….………....163.3.2元器件的选择……………………………………………….………..……….…..…19第四章定位控制系统的软件设计………………….…………………….…….…..214.1程序流程图…………………………………………………………………………..214.2编程软件简介……………………………………………………………………......224.3程序设计……………………………………………………………………………..23第五章总结与展望…………………………………………………………………….29参考文献………………………………………………….……………………………….30致谢……………………………………………………………………………….…..…....31河北化工医药职业技术学院毕业设计1第一章绪论当今社会仓储、物流等概念已经逐渐为广大公众所了解，其相应的管理技术也在许多大、中型企业中付诸实施。计算机自控技术的飞速发展，为现代企业的物流管理提供了重要的技术支持。自动化立体仓库就是自控技术在物流管理上的一个很好的应用。自动化立体仓库不仅具有节省用地、减轻劳动强度、提高物流效率、降低储运损耗、减少流动资金积压等功能，而且在沟通物流信息、衔接产需、保证生产均衡、合理利用资源、进行科学储备与生产经营决策等方面发挥着独特的作用，使人们真正享受到现代计算机技术应用于企业物流管理的益处。自动化立体仓库是融计算机网络数据库管理技术、自动控制技术、通讯技术、机电技术为一体的综合系统，科技含量高，并具有一定的复杂性。本文的研究对象堆垛机，或称巷道车是自动化立体仓库的主要存取设备，直接执行出、入库等任务的操作，因此其控制系统的灵活性、稳定性直接彰响着整个系统的运行状况[15]。1.1自动化立体仓库定义在现代物流系统中，自动化立体仓库是一个重要的组成部分，它是一种新型的仓储技术，自动化立体仓库又称为自动存储/检索系统(AutomatedStorage/RetrievalSystem，即AS/RS)，它是物料搬运和仓储科学中的一门综合科学技术工程。它以高层货架为主要标志，以成套先进搬运设备为基础，以先进的计算机控制技术为主要手段，由此组成高效率的物流、大容量的科学的存储，以适应现代化生产的需求。1.2立体仓库的历史沿革高层货架仓库的出现和发展是第二次世界大战以后生产和技术发展的结果。在生产发展的实际需要和科学技术发展的现实可能情况下，上世纪五十年代初开始出现了自动化立体仓库，并在实践中显示出了其优越性，随即得到迅速的推广和发展。1950年美国首先产生了手动控制的桥式堆垛起重机，这种起重机的大梁上悬挂一个门架(立柱)，利用门架的上下和旋转运动来搬运货物，与此同时也提出了高层货架的新概念，被认为是自动化仓库的雏形。1960年左右在美国开始出现了没有大梁的由人工操作的巷道式堆垛机。随着立体仓库的发展，巷道式堆垛机逐渐代替了桥式堆垛机。1963年美国的一个食品厂在仓库工作中采用电子计算机，成为世界上最早的全自动化仓库。此后，从1963年开始，在欧洲各国，由于用地紧张，开始计划建造2530米的高层自动化仓库。从1967年河北化工医药职业技术学院毕业设计2开始，相继完成了一些计算机管理和计算机控制的全自动化仓库。1970年安装了由货架支承式改变为地面支承式的高度达40米的堆垛机。上世纪70年代还提出了采用50米高堆垛机的可能性，进入90年代后，堆垛机在使用范围和性能上有了很大的发展。在日本，从1967年开始安装了高度为2025米的高层堆垛机，1969年出现了联机全自动化仓库。此后，日本的自动化仓库技术和设备的台数都有了突飞猛进的发展，在各个部门都安装了各种各样的堆垛机。特别是1973年建成了一座贮藏生鲜食品的自动化冷藏库。这是世界上第一座温度在零下40摄氏度的极低温仓库，解决了低温条件下堆垛机工作的可靠性和技术方面的问题，取得了引人注目的成果。日本的自动化仓库技术和自动化仓库的拥有量位居世界前茅。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，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大超过了个部分独立效益的总和。河北化工医药职业技术学院毕业设计3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