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基于PLC的立体仓库堆垛机监控系统设计.docx
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基于PLC的立体仓库堆垛机监控系统设计.docx
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摘 要
在现代的物流仓储系统中,自动化立体仓库应用日益广泛。而堆垛机性能的优劣,
对整个立体库的正常运行起着重要的作用。在自动化立体仓库中设计出造价低廉、工
作可靠的堆垛机替代原有仓库的控制和管理,能更加适应某些中小企业要求投资少见
效快的目标。本论文就实现这一目标的堆垛机控制系统进行了设计。本文详细阐述了
本控制系统的设计思想,以及整个系统的硬件实现和软件设计。
本文所述系统采用先进的 PLC 控制器控制,变频器驱动的闭环交流伺服系统。
采用光电传感器检测堆垛机位置,分析了堆垛机的工作过程,并研究了堆垛机运动制、
认址检测方式,实现了堆垛机的定位方案。采用 S7-200 PLC 对堆垛机系统进行控制,
并给出关键部分的程序。为了监控和管理立体仓库的运行状态,利用组态王软件对立
体仓库的运行情况设计了一个实时监控系统。该系统能对现场数据进行采集处理,管
理人员只要通过运行监控系统就可以实时监控立体仓库的工作状态,保证了正常运作,
对出现的问题作出及时的判断和处理。
关键字:自动化立体仓库; 堆垛机; PLC ; 组态
Abstract
In modem logistics warehousing systems , automated storage is increasingly
widespread.Performance of the stacker plays an important role.New stacker which is low
cost and reliable replace the original control and management of the automated
storage.The new stacker can be better adapted to the requirements of low investment and
some small or medium-sized quick goals . This paper elaborated on the design of the
system of control,as well as the implementation of the system
,
s hardware and the design of
the software.
In this paper it is used that the modem closed-loop AC servo-system controlled by
PLC and transducer.Light-electricity sensors are used to measure displacement of the hay
stacker.They are analyzed,which include work process,the way of recognizing the site
and the running control in the hay stacker system.the S7-200 PLC is used to the
micro-controller in the automated storage,and gives a key part of the program. In order to
monitor and manage the operation of tridimensional warehouse status,with the input of
configuration software for the operation of tridimensional warehouse has a real . time
monitoring system.The system is capable of on-site data collection and processing,the
operator could launch the monitoring system to get areal-time updates of the working
status of the warehouse , to ensure a safe operation and immediate error shooting and
correction treatment.
Key Words: the automation stereoscopic warehouse; stacker; PLC; King view
目 录
摘 要..........................................................................................................................................................I
第 1 章 绪论.............................................................................................................................................1
1.1 研究背景....................................................................................................................................1
1.2 国内外研究现状和发展趋势....................................................................................................2
1.2.1 自动化立体仓库的发展.................................................................................................2
1.2.2 堆垛机的发展.................................................................................................................2
1.3 课题研究的意义........................................................................................................................2
1.4 研究的主要内容........................................................................................................................3
第 2 章 自动化立体仓库总体方案.........................................................................................................4
2.1 立体仓库的概况........................................................................................................................4
2.1.1 电控系统设计依据.........................................................................................................6
2.1.2 立体仓库的电控系统结构图.........................................................................................6
2.2 系统结构形式的选择................................................................................................................7
2.2.1 PLC 的选择.....................................................................................................................7
2.2.2 S7-200 系列 PLC 概述 ...................................................................................................8
2.2.3 CPU 型号选择 ................................................................................................................8
2.2.4 PLC 模块选型.................................................................................................................9
2.2.5 通信方案的确立...........................................................................................................11
2.3 堆垛机的位置控制..................................................................................................................11
2.3.1 定位控制.......................................................................................................................12
2.3.2 认址检测方式...............................................................................................................12
2.3.3 认址方式确认...............................................................................................................13
2.3.4 堆垛机速度曲线分析...................................................................................................15
2.3.5 安全传感器的选用.......................................................................................................15
2.3.6 安全保护.......................................................................................................................16
2.4 堆垛机闭环控制系统..............................................................................................................17
2.5 堆垛机变频调速系统..............................................................................................................17
2.5.1 变频器的概述...............................................................................................................18
2.5.2 变频调速技术的优点...................................................................................................18
2.5.3 变频器的基本结构.......................................................................................................18
2.6 元器件的选型..........................................................................................................................20
2.7 本章小结..................................................................................................................................21
第 3 章 仓库控制系统的软件设计.......................................................................................................22
3.1 可编程控制器 PLC..................................................................................................................22
3.1.1 PLC 的定义...................................................................................................................22
3.1.2 PLC 的发展...................................................................................................................22
3.1.3 PLC 的编程语言...........................................................................................................22
3.2 PLC 控制系统总体设计..........................................................................................................23
3.3 PLC 输入输出点分配.............................................................................................................23
3.4 堆垛机控制程序设计..............................................................................................................23
3.4.1 堆垛机运行控制.............................................................................................................26
3.4 本章小结..................................................................................................................................33
第 4 章 立体仓库组态监控系统设计...................................................................................................34
4.1 组态王软件的设概述..............................................................................................................34
4.1.1 组态和组态软件...........................................................................................................34
4.1.2 组态王 6.53 软件..........................................................................................................34
4.1.3 组态王的主要功能与实现...........................................................................................35
4.2 组态监控系统的设计................................................................................................................35
4.2.1 定义设备.......................................................................................................................36
4.2.2 建立工程.......................................................................................................................36
4.2.3 画面设计.......................................................................................................................38
4.2.4 构建数据库变量...........................................................................................................40
4.2.5 建立动画连接...............................................................................................................41
4.3 监控系统的完善......................................................................................................................42
4.4 本章小结..................................................................................................................................43
结论...........................................................................................................................................................44
致谢...........................................................................................................................................................45
主要参考文献...........................................................................................................................................46
第 1 章 绪论
1.1 研究背景
随着经济和现代科技的不断发展,物流已由最初概念的形成,发展和不断完善;
在全球迅速成长为具有无限潜力和发展的新型服务行业。现代物流业发展水平是衡量
一个国家综合国力的重要标志,正日益受到各国的重视。因此,加快发展现代物流业,
对拓展新的经济增长空间,提高城市经济国际化、信息化、市场水平具有十分重要的
意义
[1]
。
企业现代化生产规模的不断扩大和深化,使得仓库成为生产物流系统中的重要且
不可缺少的环节。自动化立体仓库因为它的六大优点:(1)储存量大,占地面积小;
(2)可迅速方便的进行货物的入、出库作业;(3)便于实现仓库的机械化、自动化,
已而可以节约劳动力,减轻劳动强度,提高入、出库的作业效率和仓库周转能力;
(4)提高了仓库管理的准确性和快速性,从而相对减少了货物库存量,减少了库存
占有资金;(5)缩短了交货时间,增加了操作的安全性,减少了货物的损坏率,提高
了服务质量;(6)提高了整个工厂管理和生产效率,正在逐步替代面积利用率极低且
陈旧落后的平面仓库,这种替代促使仓库物流业的水平提高[2]。自动化立体仓库无
论在运转,还是在管理上都显示出高效性、计划性和便利性,库容库貌也得到改善,
因此,自动化立体仓库目前正被越来越多的企业所重视。
自动化立体仓库自从五十年代首次出现以来,由于它所具有的无比优越性,因此
得到了迅速的推广、应用与发展,现在自动化立体仓库已经成为现代物资存取技术与
自动化技术相结合的高新技术产物,是物流自动化的显著标志之一;是现代化生产的
必然产物。自动化技术与计算机技术的迅速发展为仓库的自动化提供了可能和有利条
件。目前,美国、日本、德国和英国是世界上拥有自动仓库最多的国家。我国自动化
仓库起步比较晚,于七十年代后期开始建立自动化仓库;但在当时的发展却相当缓慢。
自八十年代我国进行改革开放过渡为市场经济以来,国民经济迅速增长,科学技术也
得到了突飞猛进的发展。与工业增长相应的自动化仓库的应用也取得了长足的发展,
但在数量和技术上同发达国家相比仍然有较大的差距。因此大力发展我国的自动化仓
库是提高企业生产能力,发展国民经济的一个重要方面。为满足现代生产与物流的需
要,就必须采用计算机控制技术为主要手段组成的自动化立体仓库。自动化立体仓库
制造业在国外已经发展成为一个新兴的高科技产业;取得了可观的经济效益。而我国
对该课题的研究起步比较晚,尤其缺少对物流信息论和仓库堆垛机监控系统的设计理
论研究;使目前的自动化仓库不能实现物流信息化,大大降低了操作效率,产品高投
入、低运行速度和低效率的状态。
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