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1、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。但就我国现有生产力发展水平来看，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。在堆垛机控制系统（Storage and Retrieval Machine control system，以下简称SRMC系统）的开发应用中，将PLC技术和变频控制技术相结合，重点研究基于旋转编码器与光电开关的组合进行堆垛机定位系统的设计。本文主要的研究工作如下：(1)深入研究实际
2、生产过程中堆垛机的工作情况，指出其在运行、定位及故障指示等方面的不足之处，并从硬件改进和软件设计两个方面给出具体的实施方案；(2)针对自动化立体仓库的存取特点，对堆垛机的硬件部分进行设备选型与参数计算，设计出电气原理图，提出一套SRMC系统的硬件配备方案；(3)在三菱GX-Developer软件开发环境下，采用流程图的设计方法，设计SRMC系统的PLC控制程序，随时改进控制思路和控制程序系统。关键词: 堆垛机；PLC技术；自动化控制；速度控制AbstractIn logistic warehouses system, automatic high- rise warehouse was wid
3、ely applied. The features of stacker crane were the key Point to the function of the high- rise warehouse . According to the national existing current economic condition, to study one kind of great tonnage stacker control system which cost inexpensive and moved stable was useful to some small or med
4、ium enterprises whose aim was investing less while profiting lots. This paper introduced the design of stacker crane control system, unified the PLC technology and the frequency conversion control technology, the key research based on the transformation on S shape running rate curve of frequency cha
5、nger, as well as combined the revolves encoder and the photo electricity switch to constructs the Storage and Retrieval Machines accurate positioning system.The papers main research work is as follows:(1)Researching the Storage and Retrieval Machines working condition in the actual production proces
6、s, The paper pointed out the deficiency in the movement, localization and failure indication, and put forward the concrete implementation plan from two aspects on the hardware improvement and software design；(2)In view of the store and fetch characteristic in the Automated High-rise air conditioning
7、 Storage, The paper has carried on the equipment shaping and the parameter computation on the hardware of Storage and Retrieval Machine, has drawn the electrical principle diagram, and reasonably installed them together, composed the hardware system. Put forward the hardware allocated plan which is
8、quite feasible on the Storage and Retrieval Machine in the current；(3)Under the Mitsubishi GX-Developer software development environment, for the realization of this design, we has established the Storage and Retrieval Machine control system procedure on PLC, by monitoring and practicing, found the
9、problem, improved the control mentality and the control procedure as necessary.Keywords Storage and Retrieval Machine PLC technology Automated control Speed control目 录1 绪论11.1自动化立体仓库系统概述11.1.1自动化技术在仓储领域的发展11.1.2自动化仓库的分类21.2堆垛机简介31.2.1堆垛机的发展31.2.2巷道式堆垛机的技术现状31.2.3单立柱巷道式堆垛机结构41.2.4堆垛机的发展趋势61.3课题研究意义及主
10、要研究内容62 SRMC系统的方案设计72.1 SRMC系统72.2 SRMC系统的功能要求82.3堆垛机的速度控制方案92.3.1变频调速技术的优点92.3.2变频器的基本结构102.4系统主控制器的选择方案设计102.4.1可编程控制器概述112.4.2 PLC的基本组成112.4.3 PLC各部分的功能112.4.4 PLC的主要特点132.4.5 PLC控制系统的类型选择132.5堆垛机的定位控制方案142.6本章小结163 SRMC系统硬件设计173.1 SRMC系统总体结构173.2电动机的选型183.3变频器的选型193.3.1变频器的特点193.3.2 变频器型号以及PG速度控
11、制卡的选择193.4 PLC型号选择203.4.1 FX-2N系列PLC的特点203.4.2机型的配置及I/O点数的分配203.5 SRMC系统其它主要硬件的选取223.5.1旋转编码器223.5.2光电开关233.5.3电磁闸233.5.4断路器、接触器233.6本章小结234 SRMC系统软件设计244.1堆垛机速度曲线模型的设计244.1.1现有速度曲线的分析254.1.2速度曲线改进的函数分析过程254.1.3改进的速度曲线特点284.2主控制器PLC的程序设计284.2.1 PLC控制系统程序设计的主要工作284.2.2本程序设计使用软件284.2.3程序设计方法选择294.2.4程
12、序设计过程314.3本章小结35结论36致谢37参考文献38附录40附录140附录2501 绪论自动化立体仓库又称立体库、高层货架仓库、自动仓储AS/RS(Automatic Storage & Retrieval System)。它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控制堆垛运输车进行存取作业的仓库。自动化仓库是生产物流的重要组成部分，担负着物资的接受、分类、计量、包装、分拣配送、存档等多种功能。是实现高效率物流和大容量储藏，适应现代化生产和商品流通的有效手段。有轨巷道堆垛起重机是随着立体仓库的出现而发展起来的专用起重机，通常简称为堆垛机。堆垛机是立体仓库中
13、最重要的起重运输设备，主要用途是在高层货架仓库的巷道内沿轨道运行，将位于巷道口的货物存入货格或取出货格内的货物运送到巷道口，完成出入库作业。立体库的优势是通过它体现出来的12。1.1自动化立体仓库系统概述1.1.1自动化技术在仓储领域的发展1959年美国开发了世界上最早的自动化立体仓库，并在1963年最早使用计算机进行自动化立体仓库的控制管理。后来德国和日本也相继开发了自动化立体仓库。进入20世纪80年代，自动化立体仓库在世界各国发展迅速，使用范围涉及几乎所有行业。1974年在郑州纺织机械厂建成我国第一座自动化立体仓库，但我国在这一领域发展速度比较缓慢。自动化技术在仓储领域的发展可分为五个阶段
14、:人工仓储阶段、机械化仓储阶段、自动化仓储阶段、集成化仓储阶段和智能自动化仓储阶段。第一阶段人工仓储阶段:物资的运送、存储、管理及控制主要是靠人工实现，具有初期设备投资经济性好、控制的实时性和直观性等优势。第二阶段机械化仓储阶段:物料可以通过各种各样的传送带、工业输送车、机械手、吊车、堆垛机和升降机来移动和搬运，用货架托盘和可移动货架存储物料，通过人工操作机械存取设备，用限位开关、螺旋机械制动和机械监视器等控制设备运行。机械化满足了人们对速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等要求。第三阶段自动化仓储技术阶段:50年代末和60年代，采用自动导引小车(AGV)、自动货架、自动存取机器人、自动识别
15、和自动分拣等系统。70年代和80年代，旋转式货架、移动式货架、巷道式堆垛机和其他搬运设备也加入了自动控制的行列。但此时的自动化是各个设备的局部并各自独立应用，被称为“自动化孤岛”。随着计算机技术的发展，对物料控制和管理的实时化、协调一体化逐渐成为仓储自动化技术的核心。计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及它们与主计算机之间的通讯可以及时汇总信息，管理人员通过仓库计算机及时记录订货和到货时间，显示库存量，以便随时掌握货源及需求。信息技术的应用己成为仓储技术的重要支柱。第四阶段集成自动化仓储阶段:70年代末和80年代，随着现代工业生产的发展，柔性制造系统 (Flexible Manufacturing System)、计算机集成制造系统 (Computer Integrated Manufacturing System)和工厂自动化 (Factory Automation)对自动化仓库提出更高的要求，搬运仓储技术要具有更可靠、更实时的信息，工厂和仓库中的物流必须伴随着并行的信息流。“自动化孤岛”需要集成化，使整个系统有机协作，这样的总体效益
