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1、 毕业设计(论文)开题报告题 目： 自动化立体仓库 PLC 控制系统设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械电子工程 学生姓名： 付鹏远 学 号： 201002170322 指导老师： 伍新 2014 年 03 月 15 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述” ）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3 “文
2、献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10 篇（不包括辞典、手册） ，其中至少应包括 1 篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。4统一用 A4 纸，并装订单独成册，随毕业设计（论文）说明书等资料装入文件袋中。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2500 字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。文 献 综 述0 引言随着企业的持续稳定发展，经济全球化步伐也迅速，我国的工业也出现了翻天覆地的变化，一方面高科技的加
3、工工艺越来越得到推广，加工效率也得到了大大的提高。与此同时原有的物流和仓储系统已不能满足新形势的要求,建立一个集物流、信息流和资金流于一身的自动化物流管理中心,从而降低企业综合物流成本 ,提高企业综合效益便成为目前亟待解决的问题。自动化立体仓库是指在不直接进行人工处理的情况下, 自动地完成物品仓储和取出的系统, 它以高层立体货架为主体, 以成套搬运设备为基础, 是集自动控制技术、通信技术、机电技术于一体的高效率、大容量存储机构。PLC 作为一种工业控制计算机, 具有模块化结构、配置灵活、高速的处理速度、精确的数据处理能力、多种控制功能、网络技术和优越的性价比等性能, 是目前广泛应用的控制装置之
4、一。自动化立体仓库的出现, 实现了仓库功能从单纯保管型向综合流通型的转变， 而且自动化立体仓库是现代物流与仓储系统的重要组成部分，具有货物存取效率高和自动化程度高、很强的入出库能力等优点。而 PLC 功能强大，可靠性高，抗干扰能力强，维修方便，易于实现机电一体化。完全满足立体仓库工作环境和控制系统的要求。但是由于立体仓库前期投入大，需要专业人才从事维护，维持费用高，成本成为立体仓库发展的限制因素，因此如何降低立体仓库的成本或者设计中小型立体仓库自然成为重中之重。本设计就是针对那些中小型企业而设计的采用 PLC 作为核心控制元件的中小型字体仓库。采用专用键盘作为人机接口部件，可根据用户需求人机之
5、间进行信息交换，作控制步进电机来驱动一个有三自由度的小车在高强度导轨上做三维运动来完成一系列动。 11 立体仓库概述 自动化立体仓库是一种用高层立体货架(托盘系统)储存物资，用电子计算机控制管理和用自动的自 控制堆垛运输车进行存取作业的仓库，是现代物流系统的一个重要组成部分 。与平库相比，可节约 70的占地面积和 70的劳动力具有很高的空间利用率和出人库能力，在仓储和制造业中能极大地加快货物的出人库存储节奏，减轻工作人员的劳动强度，增强作业的安全性，提高货物流通效率。 堆垛机是自动化立体仓库的心脏部分，自动化立体仓库的优越性必须依靠堆垛机才能充分体现出来。可编程控制器 PLC 作为一种工业控制
6、计算机，兼具控制功能强、处理速度快、结构模块化、配置灵活、性价比高等突出优点，是目前广泛应用的控制装置之一，应用于堆垛机控制具有明显的优势。22 立体仓库发展 高层货架仓库简称高架仓库。一般是指采用几层、十几层乃至几十层高的货架储存单元货物，用相应的物料搬运设备进行货物入库和出库作业的仓库。由于这类仓库能充分利用空间储存货物，故常形象地将其称为“立体仓库” 。 立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。50 年代初，美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50 年代末 60 年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建
7、立了第一座计算机控制的立体仓库。此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科。60 年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。 3 我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚，1963 年研制成第一台桥式堆垛起重机，1973 年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库，该库 1980 年投入运行。到 2003 年为止，我国自动化立体仓库数量已超过 200 座。立体仓库由于具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术
8、，越来越受到企业的重视。4我国先后建成了第二汽车制造厂立体库、天水长城开关厂 FMS 板材立体库、上海宝钢总厂备件立体库、国家 863 计划中 CIMS 实验工程立体库、济南第一机床厂中央立体库、株洲南方航空动力机械有限公司物流系统、仪征化纤股份公司涤纶长丝立体库、广东震德塑料机械厂有限公司零部件自动化立体库、浙江正泰电器集团立体仓库、伊利液态奶自动化立体仓库、蒙牛乳业自动化立体仓库和中国人民解放军军需、器材立体仓库等，这些自动化仓库都达到了国际先进水平自动化立体仓库是由立体货架、有轨巷道堆垛机、出入库托盘输送机系统、尺寸检测条码阅读系统、通讯系统、自动控制系统、计算机监控系统、计算机管理系统
9、以及其他如电线电缆桥架配电柜、托盘、调节平台、钢结构平台等辅助设备组成的复杂的自动化系统。按照用户的需要完成指定货物的自动有序、快速准确、高效的入库出库作业。 53 立体仓库控制系统构成 3.1控制网络 自动化立体仓库控制网络一般有以下 3 层结构构成 （1）管理层仓储管理计算机 （2）监控层现场监控计算机 （3）执行层PLC 3.2立体仓库硬件构成 货架 货架的设计是立体仓库设计的一项重要内容，它直接影响到立体仓库面积和空间的利用率。 货架形式：货架的形式有很多，而用在自动化立体仓库的货架一般有：横梁式货架、牛腿式货架、流动式货架等。设计时，可根据货物单元的外形尺寸、重量及其它相关因素来合理
10、选取。 货格的尺寸：货格的尺寸取决于货物单元与货架立柱、横梁（牛腿)之间的间隙大小，同对，在一定程度上也受到货架结构型式及其它因素的影响。 6 堆垛机 堆垛机是整个自动化立体仓库的核心设备，通过手动操作、半自动操作或全自动操作实现把货物从一处搬运到另一处。它由机架（上横梁、下 横梁、立柱） 、水平行走机构、提升机构、载货台、货叉及电气控制系统构成。 堆垛机形式的确定：堆垛机形式多种多样，包括单轨巷道式堆垛机、双轨巷道式堆垛机、转巷道式堆株机、单立柱型堆垛机、双立柱型堆垛机等等。 堆垛机速度的确定：根据仓库的流量要求，计算出堆垛机的水平速度、提升速度及货叉速度。 其它参数及配置：据仓库现场情况及
11、用户的要求选定堆垛机的定位方式、通讯方式等。堆垛机的配置可高可低，视具体情况而定。 7 输送系统 根据物流图，合理选择输送机的类型，包括：辊道输送机、链条输送机、皮带输送机、升降移载机、提升机等。同时，还要根据仓库的瞬时流量合理确定输送系统的速度。 其它辅助设备 根据仓库的工艺流程及用户的一些特殊要求，可适当增加一些辅助设备，包括：手持终端、叉车、平衡吊等。 4 可编程控制器（PLC）概述 PLC 即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在 1987 年国际电工委员会（International Electrical
12、 Committee）颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义： PLC 英文全称 Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而 设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC 是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有 PLC。 19PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的
13、电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。8其特点如下： （1）编程简单 采用梯形图编程，类似于继电器控制原理图，易于理解和掌握。 (2）控制系统构成简单，通用性强 在 I/O 组件的端子上连接输入输出线，无需继电器之类的硬接线，所以在改变控制对象时，只需改变输入输出组件及控制程序。 （3）抗干扰能力强，可靠性高 能够适应工业现场的电磁干扰、电源波动、机械振动、温度和
14、湿度的变化。由于PLC 是专为工业控制设计的，所以它的抗干扰能力优于微机系统，平均无故障时间可以达到 2000 小时以上。 （4）体积小、维护方便 用模块化结构，有故障时，只需更换模块，维护方便。 (5）缩短了设计、施工和投产调试的周期 设计和施工可以同时进行，与继电接触器控制系统相比，安装接线大大减少 (6)功能强大 PLC 可以采用开关量和模拟量两种方式进行输入和输出。它的内部中间继电器几乎不受限制，拥有定时器和计数器，能够进行逻辑控制、顺序控制、数据运算处理。同时它还具有强大的网络功能，拥有智能模块。 9-15 5 堆垛机自动寻址控制原理 在立体仓库硬件系统当中，堆垛机是仓库中最重要的搬
15、运设备.而随着立体仓库的产生之后,出现了巷道式堆垛机.它的主要用途是在高层货架的巷道内来回穿梭运行，将位于巷道口的货物放入库位；或者取出库位内的货物运送到巷道口；或者将货物从一个库位放入另一个库位。堆垛机的运行路径只能采用水平直线运行和竖直直线运行。所以采用导轨来代替普通的轮轨驱动.在该立体仓库系统中堆垛机的寻址方式采用的是相对数字认址系统。即采用计数的方式来表示堆垛机实际运行的路程。在硬件部分已经提到该在立体仓库中堆垛机的水平方向和竖直方向滑块上均装有光电传感器，同时在每个库位的进出叉口都装有遮光片，由光电传感器的原理可以知道，当遮光片遮住光电传感器时 该电路会产生一个约为 24V 的高平电压信号，将其作为 PLC 的输入之后 PLC 内部计数器会对其进行计数统计，PLC 通过接受信号的个数来判断堆垛机移动的距离，从而实现对目的库位的寻址定位。相对数字认址系统的检测装置和地址运算程序都比较简单，所以得到了广泛的应用。 在对堆垛机运行定位时可以分别采用列定位和层定位方式。 16 6 自动化立体仓库的特点6.1提高空间利用率早期立体仓库构想的基本出发点是提高空间利用率，充分节约有限且昂贵的场地，在西方有些发达国家提高空间利用率的观点已有更广泛、深刻的含义，节约土地已与节约能源、保护环境等更多方面联系起来。有些甚至把空间利用率
