1、本 科 毕 业 设 计（论 文）题目 立体仓库巷道堆垛机的控制系统设计 学生姓名 韦忠爽 学 号 09B06070207 指导教师 孙建华 学 院 机电学院 专 业 机械设计制造及其自动化 交稿日期 2013 年 5 月 10 日 学术诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） ，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。中文题目：英文题目：作者签名： 日期： 年 月 日版权使用
2、授权书本毕业设计（论文）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海建桥学院可以将本毕业设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业设计（论文） 。保 密 ，在 年解密后适用本授权书。本论文属于不保密 。（请在以上方框内打“” ，如作者未做出选择的情况下，按不保密处理。 ）作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日上 海 建 桥 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）I立体仓库巷道堆垛机的控制系统设计摘 要集物流、信息流、和资金流于一身的物流配送中心，在
3、全球化和市场化的时代里，促进了世界经济与贸易的大发展。物流配送最核心的系统设备就是自动化立体仓库。而堆垛机又是自动化立体仓库的关键设备。本文设计的是一两排四层三列式 立体仓库巷道式堆垛机的电气控制系统，并实现货物存取的模拟控制。主要工作包括：分析对比各类立体仓库的控制技术，确定实现方案；进行堆垛机的机械结构分析；进行堆垛机的控制系统设计；用组态软件设计人机界面，对货物存取过程进行仿真控制。本文所述的系统是采用先进的西门子 PLC 控制器控制，用变频器驱动的半闭环交流伺服系统。设计时分析了堆垛机的工作过程（主要运动有行走、升降和叉伸运动） ，利用了光电传感器检测堆垛机位置，并研究了堆垛机运动控制
4、、认址检测方式，实现了堆垛机的运动和定位方案。为了提升工作效率，使用了变频调速控制技术。本文通过西门子 S7-200 SMART 系统手册编写了 PLC 程序，通过上位机系统对 PLC 的运行进行监控，并对货位信息进行处理。实现了本文设计的堆垛机系统的自动、手动 2 种控制方式。机系统运行平稳，定位准确，安全可靠达到设计要求。本文的软件设计分别采用 STEP7 编程软件实现堆垛机的出入库控制；采用组态王6.53 设计监控系统，其包含设备及货位状态显示、故障报警、入库(库存)信息的报表等接口。通过理论推导、实验研究，表明本文所研究的自动化立体仓库技术具有一定的先进性，实现方法切实可行，具有一定的
5、实用价值和应用前景。关键词:自动化立体仓库，堆垛机，PLC，监控系统立 体 仓 库 巷 道 堆 垛 机 的 控 制 系 统 设 计IIThe design of control system for stereoscopic warehouse stacker machineAbstractIn an age of globalization and marketization, a logistics distribution center ,which includes logistics, information flow and capital flow , promotes the
6、great development of the world economy and trade. Automation stereoscopic warehouse is the core of system equipment in Logistics distribution.The stacker is the key equipment of automation stereoscopic warehouse.This paper is aimed at designing roadway stacker electrical control system of a two rows
7、 of four layer three column type stereoscopic warehouse, and it can realize the simulation control access to the goods. The main work includes four items: this article compares all kinds of the stereoscopic warehouse control technology to determine the implementation plan , analysises stacking machi
8、ne mechanical structure , designs the stacker control system and uses configuration software to design man-machine interface in order to control access to goods process simulation.The system described in this article uses the advanced Siemens PLC controller and the inverter . It is half closed loop
9、ac servo system. In Designing , this text has analyzed the working process of the stacker (main motion contains walking, fork lifting and stretching),has used photoelectric sensors to detect position of stacker, has studied the stacker to recognize address detection mode and motion control, and has
10、realized the stacker movement and positioning schemes. In order to improve work efficiency, this paper uses the technology of frequency control of motor speed control. Based on Siemens S7-200 SMART system manual, this article writes the PLC program. The upper machine system monitors the operation of
11、 the PLC, and processes the position information. This paper has designed two kinds of control mode: stacker system of automatic and manual. Machine system runs smoothly, accurately, safely and reliably.It can meet the design requirements.In this text, the software design of stacker is realized resp
12、ectively by using STEP7 programming software and monitoring system is designed by adopting King view 6.53, which includes a state of equipment and goods display, fault alarm, warehousing (inventory) information reporting interface.Through theoretical derivation and experimental research, this paper
13、proves that the research of the automatic solid warehouse technology is advanced. The implementation method is feasible. This system has certain practical value and application prospect.Key Words：Automated multi-layered storehouse, Stacking machine, PLC, Monitoring and control system上 海 建 桥 学 院 本 科
14、毕 业 设 计 （ 论 文 ）III目 录摘 要 .IAbstract .II1 绪论 .11.1 堆垛机简介 .11.2 堆垛机的分类 .11.3 巷道式单立柱堆垛机的结构组成 .31.4 堆垛机在国内外的发展现状 .41.5 本文研究的主要内容 .42 仓储堆垛机的控制 .52.1 堆垛机主要运动及控制方式 .52.1.1 堆垛机的主要运动 .52.1.2 堆垛机的控制方式. .52.2 堆垛机认址方式 .52.2.1 认址方式的介绍 .52.2.2 认址方式的确定 .62.3 堆垛机速度控制 .72.3.1 变频调速的工作原理. .72.3.2 速度曲线的设计 .82.3.3 半闭环控制
15、 .93 控制系统硬件部分设计 .103.1 核心元件简介 .103.1.1 可编程控制器简介 .103.1.2 变频器简介. .103.2 电气设计一般原则 .103.2.1 电器元件的选用 .113.2.2 堆垛机的配套传感器系统 .113.3 系统电路设计 .123.3.1 电气原理图设计的基本步骤 .123.3.2 电气原理图的设计方法 .123.3.3 主电路设计 .14立 体 仓 库 巷 道 堆 垛 机 的 控 制 系 统 设 计IV3.3.4 控制电路设计 .144 控制系统软件部分设计 .164.1 I/O 分配 .174.2 PLC 主程序设计 .184.2.1 程序初始化
16、.184.2.2 运行方式的选择 .184.3 PLC 子程序设计 .184.3.1 堆垛机出、入库的主要运动 .184.3.2 堆垛机手动运行 .194.3.3 堆垛机自动运行 .204.4 堆垛机 PLC 程序 .215 监控系统设计 .225.1 组态王 6.53 介绍 .225.2 制作监控系统的步骤 .225.2.1 创建工程路径 .225.2.2 创建组态画面 .235.2.3 定义 I/O 设备 .235.2.4 构建数据库 .245.2.5 建立动画连接 .255.2.6 运行和调试. .26结 论 .27参 考 文 献 .28附录 A 堆垛机 PLC 程序 .28附录 B 组
17、态王 6.53 应用命令语言程序 .40致 谢 .48上 海 建 桥 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）11 绪论1.1 堆垛机简介近年来，中国的电子商务有了翻天覆地的变化，就在 2012 年双十一促销的前一天，马云对采访记者说，电子商务会在传统商业领域掀起一次革命性的颠覆， “就像狮子吃掉森林里的羊一样” ，接着 2012 年 11 月 11 日，支付宝当天的交易额达到令人震惊的191 亿。然而紧随其后的一周内，消费者纷纷抱怨电商的糟糕的配货、出货速度。究其原因无疑和物流配送相关。经济的迅速发展、科学的飞跃进步和已经到来的信息革命，使世界经济开始全球化和市场化，我们进入了一个前所
18、未有的崭新时代。集资金流、信息流、和物流于一身的物流配送中心，在这个效率至上的时代里，又进一步推动了全球贸易与经济的大发展。物流配送最核心的系统设备就是自动化立体仓库。可以说，没有自动化立体仓库就没有现代化的物流系统。随着立体仓库的出现，在其中起到重要作用的巷道式堆垛机（常常称作堆垛机）获得到了迅猛发展， 。它是自动化立体仓库的核心作业机械，担负着存货、取货等任务,是自动化立体仓库的关键设备，堆垛机的发展是衡量自动化立体仓库发展的主要标志，因此自动化立体仓库领域的热点就成了对堆垛机的研究 。11.2 堆垛机的分类1. 按有无人搭乘分类（1）人、货升降式堆垛机。这种堆垛机的货台和操作室为一体，操
19、作者与货物一起上下。（2）货升降式堆垛机。2. 按支持形式分类（1）悬垂式堆垛机。所谓悬垂式即是堆垛机悬挂在上导轨上。（2）地面式堆垛机。即是堆垛机在地面导轨上行走。（3）台车移载式堆垛机。它是通过台车移动来实现货物的移载作业的堆垛机。（4）输送机移载式堆垛机。它是利用输送机来实现货物的移载作业的堆垛机。3. 按控制方式分类（1）手动式堆垛机。它是操作者在操作室或操作台上，实行手动操作以控制行走、升降和叉伸等运动的堆垛机。（2）半自动堆垛机。它是在手动式堆垛机的基础上增加自动控制实现对行走、升立 体 仓 库 巷 道 堆 垛 机 的 控 制 系 统 设 计2降和货叉运动的控制。（3）自动堆垛机。
20、它是在自动堆垛机的基体上安装有设定器，操作者只要利用计算机进行出入库设定，便可实现货物自动存取。（4）远程控制堆垛机。它是使用远程控制便可实现自动运转的堆垛机。4. 按移载方式分类（1）选货式堆垛机。它是操作者直接进行手工操作以实现对货架中的货物的存取作业。（2）货叉移载式堆垛机。它是通过货叉移动来实现存取货物的堆垛机。其中又分单叉、双叉和多叉几种。5. 按轨道配置分类（1）直线导轨式堆垛机。这是在直线导轨上往复运动的堆垛机。（2）曲线导轨式堆垛机。这是在直线和曲线导轨上往复运动的堆垛机。（3）在移动台车导轨上行走的堆垛机。随着移动台车的移动，堆垛机可以进入其它巷道动作。这样可以节约堆垛机数量，减少投资。6. 按主构件形成分类（1）单柱式（桅杆式）堆垛机。如图 1.1 所示。（2）双柱式堆垛机 。如图 1.2 所示。2图 1.1 单立柱堆垛机 图 1.2 双立柱堆垛机
