基于plc的巷道式堆垛機定位控制系統的設計畢業論文(已修改)

　

【正文】 河北化工醫藥職業技術學院畢業論文 1 基于 PLC 的巷道式堆垛機定位控制系統的設計 第 1 章、緒 論 當今社會倉儲、物流等概念已經逐漸為廣大公眾所了解，其相應的管理技術也在許多大、中型企業中付諸實施。計算機自控技術的飛速發展，為現代企業的物流管理提供了重要的技術支持。自動化立體倉庫就是自控技術在物流管理上的一個很好的應用。自動化立體倉庫不僅具有節省用地、減輕勞動強度、提高物流效率、降低儲運損耗、減少流動資金積壓等功能，而且在溝通物流信息、銜接產需、保證生產均衡、合理利用資源、進行科學儲備與生產經營決策等方面發揮著獨特的作用，使人們真正享受到現代計算 機技術應用于企業物流管理的益處。 自動化立體倉庫是融計算機網絡數據庫管理技術、自動控制技術、通訊技術、機電技術為一體的綜合系統，科技含量高，并具有一定的復雜性。本文的研究對象堆垛機，或稱巷道車是自動化立體倉庫的主要存取設備，直接執行出、入庫等任務的操作，因此其控制系統的靈活性、穩定性直接彰響著整個系統的運行狀況 [15]。 自動化立體倉庫定義 在現代物流系統中，自動化立體倉庫是一個重要的組成部分，它是一種新型的倉儲技術，自動化立體倉庫又稱為自動存儲 /檢索系統 (Automated Storage/Retrieval System，即 AS/RS)，它是物料搬運和倉儲科學中的一門綜合科學技術工程。它以高層貨架為主要標志，以成套先進搬運設備為基礎，以先進的計算機控制技術為主要手段，由此組成高效率的物流、大容量的科學的存儲，以適應現代化生產的需求。 立體倉庫的歷史沿革 高層貨架倉庫的出現和發展是第二次世界大戰以后生產和技術發展的結果。在生產發展的實際需要和科學技術發展的現實可能情況下，上世紀五十年代初開始出現了自動化立體倉庫，并在實踐中顯示出了其優越性，隨即得到迅速的推廣和發展。 1950 年美國首先產生了手 動控制的橋式堆垛起重機，這種起重機的大梁上懸掛一個門架 (立柱 )，利用門架的上下和旋轉運動來搬運貨物，與此同時也提出了高層貨架的新概念，被認為是自動化倉庫的雛形。 1960 年左右在美國開始出現了沒有大梁的由人工操作的巷道式堆垛機。隨著立體倉庫的發展，巷道式堆垛機逐漸代替了橋式堆垛機。 1963 年美國的一個食品廠在倉庫工作中采用電子計算機，成為世界上最早的全自動化倉庫。此后，從 1963年開始，在歐洲各國，由于用地緊張，開始計劃建造 2530 米的高層自動化倉庫。從 1967年開始，相繼完成了一些計算機管理和計算機控制的全 自動化倉庫。 1970 年安裝了由貨架支承式改變為地面支承式的高度達 40 米的堆垛機。上世紀 70 年代還提出了采用 50米高堆垛機的可能性，進入 90 年代后，堆垛機在使用范圍和性能上有了很大的發展。 河北化工醫藥職業技術學院畢業論文 2 在日本，從 1967 年開始安裝了高度為 2025 米的高層堆垛機， 1969 年出現了聯機全自動化倉庫。此后，日本的自動化倉庫技術和設備的臺數都有了突飛猛進的發展，在各個部門都安裝了各種各樣的堆垛機。特別是 1973 年建成了一座貯藏生鮮食品的自動化冷藏庫。這是世界上第一座溫度在零下 40 攝氏度的極低溫倉庫，解決了低溫條件下堆垛機工作的可 靠性和技術方面的問題，取得了引人注目的成果。日本的自動化倉庫技術和自動化倉庫的擁有量位居世界前茅。 美國學者 將自動化技術在倉儲領域（包括立體倉庫）中的發展分為五個階段：人工倉儲階段，機械化倉儲階段，自動化倉儲階段，集成化倉儲階段和智能化倉儲階段五個階段： 第一階段是人工倉儲技術階段，在這一階段物資的輸送、存儲、管理和控制主要依靠人工實現，至今國內外生產和服務行業中的許多環節都是這一技術的實例，它具有直觀、便于聯系、減少了過程銜接之間問題等優點。 第二階段是機械化倉儲階段，它包括通過各種各樣 的傳送帶工業輸送車機械手吊車堆垛機和升降機來移動和搬運物料，用貨架托盤和可移動式貨架存儲物料，通過人工操作機械來存取設備，用限位開關、螺旋機械制動和機械監控器等來控制設備的運行。這一階段經歷的時間比較長。 第三階段是自動化倉儲技術階段，上世紀五十年代末、六十年代初，相繼研制和采用了自動導引小車（ AGV）、自動貨架、自動識別和自動分揀系統。到了七、八十年代，尋磚石貨架、移動式貨架、巷道式堆垛機和其他搬運設備都加入了自動控制的行列，但這時只是各個設備的局部自動化并各自獨立應用，被稱為“自動化孤島”。隨著計算機技 術的發展，工作的重點專線物資的控制和管理要求實時、協調和一體化。信息自動化技術逐漸成為倉儲自動化技術的核心。計算機之間，數據采集點之間，機械設備的控制器之間以及它們與計算機之間的通信可以及時地匯總信息，倉庫計算機及時地記錄到貨和出貨時間，先是庫存量，管路人員隨時掌握貨物信息和庫存信息。信息技術的應用已經成為倉儲技術的重要支柱。 第四階段是集成自動化階段，在七十年代末和八十年代，自動化即被越來越多地應用到生產和分配領域，“自動化孤島”被集成，在集成化系統中，整個系統的有機協作，使總體效益和生產的應變能力大大超 過了個部分獨立效益的總和。 上個世紀 70 年代初期，我國開始研究巷道式堆垛機的立體倉庫， 1980 年由北京機械工業自動化研究所等單位研制成的我國第一座自動化立體倉庫在北京汽車制造廠投產。從此以后，立體倉庫在我國得到迅速發展。據不完全統計，目前我國已建成的立體倉庫近三百座，其中全自動的立體倉庫有三十多個。我國自動化倉庫技術已實現了與其他信息決策系統的集成，正在做智能控制和模糊控制的研究工作。 第五階段是智能自動化倉儲技術階段，人工智能技術的發展推動了自動化向更高級 河北化工醫藥職業技術學院畢業論文 3 的方向 智能自動化方向發展。現在，智能自動化倉儲技 術還處于初級階段，隨著倉儲技術的發展，倉儲技術的智能化將有更廣闊的前景 [1][2]。 國內外自動化立體倉庫的發展現狀 目前，自動化立體倉庫在發達國家已相當普遍，日本是自動化倉庫發展最快，建造數量最多的國家。此外美國、德國、瑞士、意大利、英國和法國等國家也建造了許多自動化倉庫。發展至今，自動化倉庫在設計、制造、自動化控制和計算機管理方面的技術也日趨成熟。 在總體設計方面，國外己有采用計算機輔助設計的 (CAD)，即根據約束條件來確定最佳的貨架高度、巷道數量、貨架尺寸和堆垛機數量以及出入庫運行系統的參數， 并用計算機模擬技術來考核倉庫的功能。貨架在國外己系列化、標準化，對貨架的承載能力(包括抗震 )進行了很多實驗研究 (包括破壞性實驗 )，貨架計算采用計算機程序。堆垛機產品己經走入系列化，運行噪聲低，備有各種安全保護裝置，調速性能好。一般都具有完善的貨物位置檢測和貨物尺寸檢測。國外立體倉庫普遍采用抗干擾能力強、工作可靠的可編程控制器來控制巷道堆垛機和出入庫系統，并且用計算機進行貨位管理和庫存管理，倉庫管理計算機與上級管理機聯網并能與控制系統相接，實現在線控制。例如，日本名古屋附近的三菱汽車裝配總廠的自動化立體倉庫， 其自動化程度就非常高。這座裝配廠每天 (16 小時 )生產 11520 輛汽車，在長達兩公里的巨大輸送帶上，能同時裝配 5 種完全不同車型的汽車，半成品裝配件 (除車體在生產線上進行焊接外 )完全來自于立體倉庫，倉庫的庫存量只能維持兩天的生產，需要不斷的進庫補充，這樣大的進、出庫量及名目繁多的部件是人工無法勝任的。在采用了計算機控制的進出庫情報資料和庫存情報處理技術和先進的智能控制技術后，這一切得到了很好的解決 [13][14]。 現在國外各發達國家在自動化倉庫技術中投入大量資金，在倉庫自動化過程各個環節即輸入、儲運、輸出上采 用新技術。這些新技術集中有以下幾種 [3]: .自動導向小車系統 (Automated Guided Vehicle ) .磁性導軌裝置 .激光掃描儀 (Laser Scanner) .條形碼識別 (Barcode Labels) .命令揀選系統 (OrderPicking System ) .儲運機器人 .機械手 .智能卡車 本文主要研究內容 本文主要研究的是 PLC 在巷道式堆剁機定位控制系統中的應用。其中堆剁機設計 河北化工醫藥職業技術學院畢業論文 4 成 3 自由度的系統 ,貨物放在升降臺的貨叉（機械手）上能實現上下、左右及前后的運動。 輸入對應 的倉庫號，就可以自動存 /取貨物。 河北化工醫藥職業技術學院畢業論文 5 第 2 章 巷道式堆垛機定位控制的總體設計 巷道式堆垛機概況 堆垛機是自動化立體倉庫中的主要設備 ,倉庫中所有貨物的入庫、出庫等作業都必須通過堆垛機完成。自動化立體倉庫在機場碼頭、造紙、設備維修、輪胎制造、制藥、啤酒廠等幾乎所有行業（只要需要倉儲） ,有著十分廣泛的應用。自動化立體倉庫具有占地面積小、自動化程度高、可以由上位機管理系統對整座倉庫進行統一調度及控制。堆垛機控制系統的工作效率、可靠性及穩定性等的優劣在自 動化立體倉庫系統中起著至關重要的作用。 堆垛機的研究現狀 堆垛機的機械部分由運行機構、起升機構、伸叉機構及載貨臺和機架組成。它是在所謂高層、高速、高密度儲藏的概念下的產物。盡管各廠家各有獨創，結構形式有些差異，但可以說大同小異，所有的堆垛機都不外乎由機架、載貨臺、伸縮貨叉、軌道和控制系統等部分組成。 隨著微電子技術的應用和發展，計算機控制的堆垛機日益增加，最新的開發包括提高電子和控制技術，在使堆垛機具有更高定位精度的同時，提高搜索能力和運行速度。而且，堆垛機的結構也有了較大的