毕业论文自动化立体仓库

1.绪论本课题设计背景本课题设计的内容本课题设计的目的和意义32.系统控制方案的确定自动化立体仓库的概述采用PLC控制立体仓库的优点系统设计的基本步骤系统控制方案立体仓库技术参数的确定73.系统硬件设计控制系统结构设计可编程控制器(PLC)的选型概述的选型步进电机的选择步进电机的原理步进电机的选择步进电机驱动器的选择传感器的选择微动开关的选择输入输出分配表电气原理图的设计194系统控制软件设计梯形图概述三菱编程软件的特点系统流程图梯形图的设计235.系统调试及结论梯形图程序的下载（传送）结论25附录IPLC设计的梯形图26参考文献37致谢37

中国立体仓库的前进一、背景介绍 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，afe59b9ee7ad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。 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（机械部北京起重运输机械研究所），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（高15米，机械部起重所负责），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，越来越受到企业的重视。随着科学技术、信息技术、自动化生产技术及商品化经济的迅速发展, 生产中所需原材料、半成品、成品及流通环节中的各种物料的搬运、储存、配送及相应的信息已经不是一个孤立的事物。事实上, 从制造资源计划(MRPⅡ)到企业资源计划(ERP)的发展过程中, 物流的各个环节已完成其集成化过程。自动化仓储、物流及信息流已成为组织生产、连接生产、销售、管理各网络中的关键节点, 并且作为降低物流费用的重要手段在国民经济中起着越来越重要的作用。我国第一座全自动化立体仓库──北京汽车制造厂自动化立体库, 是北京起重运输机械研究所研制生产的。20世纪80年代, 自动化立体库在我国得到应用后, 在20世纪90年代得到迅速发展和广泛应用。二十多年来, 北京起重所设计制造了各种形式的自动化立体仓库100余套, 产品广泛应用于机械、冶金、化工、医药、军工、食品、运输和电子等行业, 领导和推进了我国物流技术的发展和应用。2000年,北京起重所又完成了我国迄今国产规模最大、技术水平最高的大型全自动化立体库仑库──联想电脑公司集成化物流系统。联想公司物流系统集成了当前国际上最新的立体仓库技术, 全系统采用了约30余项新技术。巷道堆垛机是立体仓库系统的关键设备之一, 其中的运行调速技术、激光测距技术、货叉调速技术、起升机构的认址技术, 变截面立柱技术等10余种新技术均为我国的最新研究应用成果或国际先进技术。输送机设备采用了组合式结构、悬臂式升降台等多项新技术和托盘自动收集技术。分配车在运行调整、认址等方面均采用了最新的研究成果。双车避让技术的采用使分配车达到了比设计要求更高的能力。货架结构采用有限元分析。表面处理采用表面喷塑新工艺, 美观耐用。控制系统采用了PROFIBUS现场总线控制技术, 与R/3系统的高度集成体现了该立体仓库系统在与大型信息系统集成方面取得的突破成绩。联想公司自动化物流系统是我国自行研制的具有国际先进水平的物, 该系统的成功运行标志着我国物流自动化技术水平又上一个新台阶。 二、技术现状 一个比较完善的自动化立体仓库系统主要包括: (1)货物的存放、周转—高层货架及托盘、货箱; (2)入、出库作业—堆垛起重机; (3)入、出库分配系统—辊式、链式输送机、分配车、升降机等; (4)自控系统—包括由计算机控制的入、出库设备、分配系统以及各种检测、保险机构的全部电控装置; (5)计算机管理系统—仓库的账目管理、数据分析、合理管理货位、设备运行又库存情况的状态显示等。管理系统与控制系统联网。 (6)入、出库频率不高的立体库几个巷道可共用一台堆垛机，此时应配备堆垛机转轨设备(如转轨车)。 我国自动化立体仓库各主要设备的技术现状大致如下: 1.高层货架及托盘、货箱 高层货架是自动化立体仓库的主体结构部分。一般是钢结构采用焊接或组装而成。每排货架分若干列、层单元货格，每货格中一般存放1－－3个托盘(货箱)。目前国内制造的高层货架一般在20米以下，以10－－15米居多。货架所用型钢，焊接式货架多采用热轧型钢。组装式货架多采用薄型冷轧型钢。焊接式结构牢固、耐用，但笨重。组装式外形美观，拆装性能好，运输方便。因冷轧薄壁钢截面力学性能好，因此重量轻省钢材，降低成本，潜力很大。如接插部件设十分合理亦很牢固.是高层货架的发展方向。货架结构型式设计一般是当托盘(货箱对泛寸较大时采用牛腿式结构，每货格存放一个托盘(货箱)。托盘尺寸较小时采用横梁式结构。每货格可存放1-3个托盘(货箱)单元。目前横梁式货架结构的使用用户多于牛腿式.并有进一步增加趋势。托盘(货箱)目前使用较多的是钢结构或钢木结构，但随着轻型塑料工业和注塑技术的发展.塑料托盘(货箱)以其美观、耐腐蚀、重量轻等优点，在较小尺寸及重量的托盘(货箱)中将占重要地位。 2.堆垛起重机 堆垛机是自动化立体仓库中存、取货物作业的主要执行设备。它在货架的巷道中可承载货物水平运行、升降、左右伸叉，完成入库、出库、倒库等各种作业功能。为使堆垛机认址准确。水平、垂直、伸叉运动均设置正常运行速度和慢速两种以上速度(或用变频无级调速).以减少停车时冲击.并能准确到位，达到水平运行士lOmm、垂直升降士lOmm，左右伸叉士5mm的停准精度要求。堆垛机设置货位和载货台虚实检测装置，防止由于控制(或管理)失误，在货位已被占用的情况下重复入库造成事故。堆垛机设置原位及停准指示.如因惯性或其它原因未停准，堆垛机将按照PC;程序控制自动“纠偏’。此外，堆垛机还设置运行、起止的终端限速、限位开关，并在最终端设机械车挡.防止堆垛机各机构运行超过极限位置。为确保带司机室的堆垛机司机和货物的安全，载货台设断绳保护装置或限速防坠装置。堆垛机电器系统还设有常规的电器互锁，失压保护、零位保护、过载保护等功能目前堆垛机各机构运行速度为:水平运行80m/min:升降10-16m/min:货叉8-15m/min。 3.人出库分配系统 在自动控制的立体仓库中。入、出库分配系统按照计算机指令将入库货物分配至某一巷道口，再由该巷道堆垛机按照指令送到指定的排、列、层货位。出库时按照相反方向输出。在货物的入口处可设置称重装置。超高、超宽尺寸检测装置使进入库区的货物不会出现超载超重或超尺寸引发事故。 目前输送货物大多根据货物、托盘或货箱的结构、重量确定用辊式或链式输送机。输送货物的交叉路口处往往使用升降机解决高差问题。另外，应设一个输送通道，使重量、尺寸不合格的货物(托盘)输送到指定点整理后再进入库区。也可用于拣选入、出库时(散件入、出库)，将单元货物送入该处，拣选后返回。 当入、出库频率要求不高时，可考虑几个巷道共用一台堆垛机。此时应配备转轨车或其它转轨设备。以便使堆垛机转入另一巷道。 4.自控系统 库区全部可运行设备，如堆垛机、输送机、升降机、分配车、转轨车等，以及这些设备的运行保障系统，均应由计算机统一程序控制。控制系统有对机、电及其它故障的报警及诊断显示功能。并对某些报警可自行处理。各设备运行实现自动衔接，动作可靠。一般选用高质量的可编程控制器(PC)。为确保各机构运行平稳可靠、认址准确，亦应选用高质量的变频器、光电元件及其它优质控制元件。 5.计算机管理系统 计算机管理系统应能对全部货位和全部库存货物完成以下主要管理功能: (1)按照要求实现货物的先进先出、某巷道优先、均匀分布等管理功能，进行入、出库货位管理; (2)按照货位和货物品种盘库、查询; (3)打印各种统计报表; (4)库存情况分析; (5)修改数据文件各项内容。 管理机可选用486,586各档微机，能与下级监控、控制机实现联机通信。通信方式可采用电缆或封闭型安全滑线，最好采用红外线信号传输系统。安装简便，传输可靠寿命长。根据需要可在库区显要位置和机房内设置设备运行和作业目标的数字、文字或图形模拟显示装置以便监控全部作业过程。 综上所述我国立体仓库行业已形成一定规模和开发能力日前立库市场的主流是:单机自动控制、变频调速运行机构(因水平运行和货又伸缩不能同时动作。可使用同一变频器)、封闭滑触线供电、载重量600公斤以下，高度10-15米的堆垛机.配以冷轧薄壁型钢组合式货架，入、出库输送机或手推车。可配备一个管理机负责库房账目管理的立体仓库。但与发达国家相比还有很大差距目前，美、日等发达国家立库高度已达几十米。建库数均达数千座。堆垛机运行速度超过100m/min，具有形式繁多的入、出库物流分配系统和安全保障系统。立库设备的形式根据用途多种多样。重力式货架已在成功使用，而国内基本上还是空白。 三、发展好于预期 1.市场发展情况 据不完全统计，截止到2006年底，全国自动化立体库的保有量已超过500座。2006年建设的自动化立体库在80座以上，主要集中在机械制造、汽车、烟草、食品加工、服装生产、医药生产及流通等行业，与2005年相比，整个市场有了很大发展。主要表现在: (1) 烟草行业建设的自动化立体库数量有所下降，新建立体库约10座。目前，烟草制造行业还有上一轮全面技改项目中部分尚未完成的项目。烟草销售企业多采用简易平库或叉车立体库，基本不采用自动化立体库。如希望烟草行业出现大的市场需求，则要等待烟草制造、经销企业的进一步升级改造和设备更新换代; (2)医药行业:医药生产企业对自动化立体库的需求依然稳定，2006年建设的自动化立体库为1020座，像三九制药、扬子江制药等企业随着生产规模的扩大都建设了自动化立体库。在GSP认证的推动下，医药经销企业对自动化立体库的需求依然很大，2006年新建自动化立体仓库超过10座; (3)机械行业中的一些标准件、紧固件生产企业、阀门、水泵制造企业纷纷建设自动化立体库; (4)汽车生产企业虽然在车身及配套件存储方面均采用了自动化立体库，但基本采用国外产品，每年汽车行业新建自动化立体库在10-20座之间; (5)伊利、蒙牛等大型乳品企业建设自动化立体库的热情高涨，2006年该行业建设的自动化立体库超过15座，而且普遍规模较大，2007年规划建设的项目还很多，其中包含一定数量的冷冻库; (6)虽然家电制造业对自动化立体库的需求依然不旺，但家电销售企业如苏宁等企业纷纷建设自动化物流配送中心，扩大了自动化立体库的市场; (7)2006年服装行业巨头雅戈尔公司率先建设了服饰自动化物流中心，其中包含1座自动化立体库。随着使用效果的凸显和企业间的传播，其他企业必然效仿，该行业孕育着巨大的市场; (8)军队自动化立体仓库建设速度加快，近两年全军列入建设计划的自动化立体库有几十座，各供应厂商格外重视该市场领域，今后的竞争将日趋激烈。 2.技术和产品发展情况 面向冷饮生产企业、工作温度在一20℃以下的自动化立体库在国内有一定需求，目前国内供应商还不能提供完全符合要求的解决方案和相关产品，只是简单置换为适用于低温条件的元器件，或者采取一些局部加热保温措施，勉强满足用户使用要求，但效果不理想，急需供应商攻关研究，从总体设计和设备研制上全面着手，提供适合行业需要的整体解决方案。 3.供应商发展情况 行业企业总体数量变化不大，除有个别企业经营不善淡出市场外，也有几家国外厂家加入国内市场竞争，同时出现了国外企业并购国内企业的现象2007年市场需求看好。 2006年自动化立体仓库市场总体发展是稳健快速虽然总体利润下降，但各厂家均生产订单饱满售结果好于预期。预计2007年形势会更好，全年自动化立体库建设规模将接近100座。今后 ，随着中国企业规模的扩大和数量的增加，以及重视与合理应用土地这一稀缺资源的意识不断增强，具有节约土地资源优势、提高企业管理水平的自动化立体库必将得到更广泛使用。应用领域的进一步扩大，将对相应设备和技术提出新的、更高的要求，中国企业必须进行全面技术创新和产品升级，才能抓住时代赋予的机遇。 四、适应国情，适度发展 目前我国已基本确立市场经济。技术的发展无疑受市场的促进或制约。但由于市场还不十分完善和规范，它又往往不只取决于是否需求。尤其对于立体库这样的较大项目(少则几十万，多则几百万或更多)。资金往往成为关键。 但随着各行各业的发展，我国的立体仓库事业也必将获得长足进步。今后几年，管理机与堆垛机及入、出库分配系统联网实现全自控的立体仓库将日益增多.成为立体仓库市场的主流。随着市场的扩大，新型式、更高档次管理、控制系统的立体仓库将不断出现，设计、制造适用于各种货物的专用堆垛机和物流输送系统将成为立体仓库生产厂家的重要任务之一。更加轻型、组装性能更好、稳定性更好的货架生产工艺和货架型材轧制工艺也将得到开发和完善。总之，我国自动化仓库技术将随着国内市场变化而不断更新发展.同时.立体仓库设计制造单位的专业经验亦将引导促进我国立体仓库事业的进步。 五、引进先进技术，迈上新台阶 从立体仓库设计、制造和使用的现状来看。发达国家走在我们的前面。引进、消化、吸收国外先进产品与技术，最终国产化成为自己的产品，这无疑是一条捷径。先决条件是要引进先进的、并适合国内市场的项目。决非盲目引进。目前针对立体库主要设备进行全套技术引进的在国内很少，某种意义上讲，谁先走一步。谁将有可能领先一步，占领市场。引进应掌握以下几点: (1) 要引进先进的实用产品的全面技术，即不仅引进产品、还应引设计、工艺技术。新颖的设计与先进的工艺手段同样重要，而工艺技术的提高往往更为耗资费力。 (2)消化吸收要快.尽快掌握成为自己的技术。 (3)尽快国产化.不能长期靠进口配件维持。但要掌握一个原则.即国产替代配套件的质量不应低于进口配件.否则又部分地失去了引进的意义。 (4)引进技术不仅要看到当前市场需求，还要看到未来市场的发展。消化吸收后，产品应是当前市场的先进产品。确立一个较高起点，在此基础上培养出自己的开发能力。市场变化后，仍处于领先地位。如能达到以上几点，引进就是成功的。