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1、上海工程技术大学毕业设计（论文） 自动堆垛机人机界面设计摘 要自动化立体仓库系统是在不直接进行人工处理的情况下自动地存储或取出物料的系统。它功能强大、存取效率高、准确率高，广泛地运用于机械制造、食品、服装、化工、制药、冶金和其他行业的物流系统中5。本次设计要求分析和研究自动堆垛机的硬件系统和软件系统。其中硬件系统包括仓储货架、驱动器、控制卡和现场通讯总线等，软件系统包括主程序、通讯程序、各轴运动程序、控制程序和保护程序等。在此基础上合理地对自动堆垛机的人机控制界面进行设计和布局，主要是利用C语言编程进行汉字的显示驱动和库位状态显示区、设备状态和工作状态显示区以及系统时间显示区等的设计。从而得到
2、一个能直观反映自动堆垛机的库位状态、设备状态和工作状态等的友好界面，以方便工作人员控制操作。并通过初步调试实现了相应的要求。关键词：立体仓库,人机界面，控制。The design of the Automatic stacker man-machine interfaceABSTRACTAS/RS(Automated Storage and Retrieval system shorted for AS/RS) is a system that can automatically store or remove the material without directly manual proc
3、essing. It has powerful function , high efficiency of storage and retrieval, high accuracy, and widely used in the logistics system of machinery manufacturing, food, clothing, chemicals, pharmaceuticals, metallurgy and other industries5 . The design requires analysis and study the hardware system an
4、d software system of the automatic stacker 。And the hardware system consists of storage shelves, drive, controller card and on-site communication bus, the software system consists of main program, the communication program, movement program of each axis, control program and protection program. One t
5、he basis of that, this design using the C programming language to design the man-machine interface for automatic stacker reasonably ,and the design includes Chinese characters display, the design of library-bit status display area、the design of device situation area and working conditions area, and
6、the design of system time display area .And the final Result is a friendly interface witch directly reflect the automatic stacking machine library status, device situation and working conditions, and witch will make operators easer to control the machine. After the initial debugging realize the corr
7、esponding requirements.Keywords：ASRS；Man-machine interface；Control；自动堆垛机人机界面设计0 引言自动化立体仓库的出现是物流技术目的一个划时代的革新。它不仅彻底改变了仓储行业劳动密集、效率低下的落后面貌，而且大大拓展了仓库功能，使之从单纯的保管型向综台的流通型方向发展。堆垛机是自动化立体仓库中的一种自动装运设备，是实现自动化立体仓库高效、安全、可靠运行的关键设备6。自动化立体仓库是自动化生产的重要组成部分,用于存储配件、半成品、产品、工具、夹具和模具等。在CIMS 中,对原材料、设备及半成品的存储及运输占产品整个生产周期的大部分
8、时间,对自动化立体仓库相关技术的研究,将会极大地提高CIMS 系统的生产效率和自动化水平。自动化立体仓库是集机械、电子、计算机、通信网络、传感器和自动控制等多种技术为一体,以搬运机械化、控制自动化、管理微机化、信息网络化为特征的现代化物流系统中产品生产与储存的枢纽。自动化立体仓库主要由高层货架、巷道堆垛机、出入库系统等硬件设备以及计算机管理与控制系统等软件设备组成。自动堆垛机是仓储自动化的核心设备之一，它对于提高空间利用率、提高工作效率、降低劳动成本、促进物流自动化等方面具有重要意义。本次设计开发新的人机界面，提高原来系统的人机交互性能。自动化立体仓库中最重要设备就是巷道堆垛机,巷道堆垛机是实
9、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。1 绪论11 现代物流与自动化立体仓库现代物流是以现代化物流信息技术为基础，整合运输、包装、装卸、搬运、发货、仓储、加工、配送及信息处理等各种功能而形成的综合性物流活动，其发展速度非常迅猛，引起了人们的高度重视。现代物流的主要特点包括：(1)电子商务与物流的紧密结合；(2)现代物流是物流、信息流、资金流和人才流的统一；(3)电子商务物流是信息化、自动化、网络化、智能化、柔性化的结合；(4)物流设施、商品包装的标准化，物流的社会化、共同化。目前一些大型企业和一些专业的第三方现代物流企业的仓库都以自动化立体仓库为主，采用自
10、动存储、输送设备，常用的包括：输送机、堆垛机、自动导引车、升降式移载输送机等输送设备，机器人也作为一种用于码盘、拆垛的柔性物流应用在自动化立体仓库中，并且发挥着重要作用。自动化立体仓库系统是在不直接进行人工处理的情况下能自动存储和取出物料的系统。自动化立体仓库按照不同的分类原则可以有如下几种不同的分类：(1)按货架形式分类可分为单元式货架仓库，贯通式货架仓库和循环货架仓库。(2)按建筑形式可以分为整体式和分离式。整体式指货架除了存储货物之外，还可以作为建筑物的支撑结构，库房与货架形成一体化结构。分离式是指储存货物的货架独立存在，建在建筑物内部。(3)按照作业方式分可以分为单元货架式、移动货架式
11、和拣选货架式三种立体仓库。单元货架式是货物先放在托盘或者集装箱内，再装入单元货架的货格中移动货架式的货架可以在轨道上行走，由控制装置控制货架的合拢和分离。分拣机构是拣选货架式仓库的核心组成部分。它有巷道内分拣和巷道外分拣两种方式。自动化立体仓库的优点体现在：(1)占地面积小、仓储容量大；(2)采用立体货架存储方式提高保管质量；(3)可方便、迅速地进行货物的入/出库作业，提高入/出库作业率和仓库周转能力；(4)能提高存储的经济效益。自动化立体仓库的含意包括仓库管理自动化和出入库作业自动化。仓库管理自动化，包括对货箱、账目、货格及其他信息管理的自动化。入库出库的作业自动化，包括货箱零件的自动识别、
12、自动认址、自动定位、货格状态的自动检测以及堆垛机各种动作的自动控制9。12 自动化立体仓库的国内外发展状况1959年世界上第一座立体仓库在美国阿尔巴尔州建成。之后，美国于1963年建成了世界上第一座计算机控制的自动化立体仓库。自动化立体仓库发展到现在大致经历了以下四个阶段，并逐步向第五阶段过渡。第一阶段：机械式立体仓库系统。20世纪60年代在美国首先产生了机械式立体仓库系统(Mechanical High-rise Warehouse System)，在该仓库系统中，操作人员可通过一些电器按钮和开关来控制一些机械设备进行入出库作业，实现了搬运的机械化。第二阶段：自动化立体仓库系统。到20世纪7
13、0年代末，随着可编程控制器PLC、自动存取ASRS(Automatic Storage and Retrieval System)、自动导引小车AGVS(Automatic Guided Vehicles)、条形码阅读器(Bar-Code Scanner)等设备在立体仓库中的应用，出现了自动化立体仓库系统(Automated High-rise Warehouse System)，实现了控制自动化。第三阶段：集成化立体仓库系统。到本世纪80年代末，计算机技术的异军突起及其在自动化仓库系统中的成功应用，导致了第三代集成化立体仓库系统的诞生，实现管理微机化。第四阶段：智能型立体仓库系统。进入90年
14、代，出现了智能型立体仓库系统(Intelligent High-rise Warehouse System)，该仓库系统不仅实现了对入，出库作业和仓库信息的全自动处理，而且还可根据生产计划报表分析、制定出所需材料与劳动力，并依据物资的现有库存量提出外购建议。第五阶段：3I立体仓库系统。目前随着电子数据交换EDI技术的发展及应用，自动化立体仓库系统逐步3I(Intelligent, Integrated，Information)仓库系统过渡。目前，自动化立体仓库应用最多、发展速度最快的国家是日本，近年来每年约有上千个各种类型的自动化物流系统投入使用。例如，日本名古屋附近的三菱汽车装配总厂的自动化
15、立体仓库，其自动化程度非常高，这座装配厂每天生产11520辆汽车，在长达两公里的巨大输送带上，能同时装配5种完全不同车型的汽车，除车体在生产线上进行焊接外，半成品装配件完全来自于立体仓库。在定位系统方面，德国乐易电子于2005年推出了一项具有创新性的新技术条形码定位系统(BPS)。这种新型条形码定位系统(BPS)通过读取行进路线上的条形码确定准确方位，可有效实现曲线定位并且测距范围可达到10000米，为用户实现全自动化管理提供了必要前提。另一个优势是内置了速度控制功能，帮助客户对传送系统的运动进行控制，提高了系统效率并进一步降低了成本。这套系统采用符合国际标准的Profibus与SSI接口，可
16、以很容易的被集成到相应的总线上，具有很好的兼容性。此外，BPS所用的条形码带具有极强的抗腐蚀性，可以抗紫外线、化学溶剂和工业清洗剂，因此可适应各种工业场合，提高了系统的兼容性。该技术不但填补了现存定位系统在曲线定位技术上的空白，而且为自动化立体仓库、汽车生产线、全自动工业生产线、医药物流中心等行业提供了一套精确率高、稳定性强、成本可控的全面解决方案。我国自动化立体仓库的研究与应用经历了4个主要阶段: 19731985年，属于起步阶段，已经完成系统的研制与应用，但限于经济发展的限制，应用非常有限。 19861998年，属于初步发展阶段，通过引进吸收，研制了属于第二代技术、基于PLC控制的立体仓库系统。应用领域逐步扩展到
