simaticwincc的智能仓储控制系统设计(附件)【字数：15433】
摘 要摘 要智能仓储作为物流流程的关键，它的运用保证了货物仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，以确保企业及时精确地掌握库存的实时数据，并合理保持和控制企业库存。本文在参考并分析多种仓储系统后，论证并设计了一种使用穿梭车立体仓库的智能仓储控制系统。该系统采用模块化的设计思想，主要包含仓库系统、控制系统和监控系统三部分。仓库系统主要包含货架单元和穿梭车，使用步进电机和直流减速电机作为运动部件；控制系统以PLC为控制器核心；监控系统选用SIMATIC WINCC作为上位机软件。系统目标实现货物的存放和取出，并通过上位机实时监控。 通过调试，系统实现了存、取货物的基本功能，并且可以通过WINCC进行上位机监控和控制。关键词智能仓储；PLC；穿梭车；自动化立体仓库；组态监控
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景和意义 1
1.2国内外发展现状 1
1.3本文主要研究内容 3
1.4论文结构 3
第二章 系统整体设计 5
2.1系统的功能要求 5
2.1.1仓库模型的设计 5
2.1.2控制系统的要求 5
2.2系统的方案的论证 5
2.2.1仓库货架设计的论证 5
2.2.2穿梭小车设计的论证 7
2.3系统总体结构设计 7
第三章 硬件系统设计 9
3.1系统硬件组成 9
3.2系统机械结构设计 9
3.2.1货架图纸设计 9
3.2.2穿梭车图纸设计 11
3.2.3尺寸要求 12
3.3电气控制系统的设计 13
3.3.1元器件的选型 13
3.3.2 PLC选型 17
3.3.3 PLC的I/O地址分配 17
3.3.4电气控制系统原理图 17
3.3.5电器元件布置图 20
第四章 软件系统设计 22
4.1系统运行流程图 22
4.2系统控制程序设计 24
4.2.1程序通信设置 24
4.2.2步进电机控制程序设计 2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
4
4.2.3直流减速电机控制程序设计 30
4.3安全性程序设计 32
第五章 组态监控系统设计 35
5.1 通讯介绍 35
5.2 PLC和PC ACCESS的连接 36
5.3 PC ACCESS和WINCC的连接 38
5.4监控画面绘制 40
第六章 安装与调试 42
6.1系统硬件的安装 42
6.1.1货架的组装 42
6.1.2穿梭小车的组装 42
6.2系统调试 43
6.2.1硬件的调试 43
6.2.2系统软件的调试 43
6.3系统使用注意事项 44
结 语 46
致 谢 48
参考文献 49
绪论
1.1研究背景和意义
如今中国经济的飞速发展，使得现代物流也随之得到了突飞猛进的发展。在当代中国经济转型，供给侧改革的大背景下，现代物流发挥着越来越重要的作用，可以毫不夸张地说是物流撑起了中国经济的半边天。发达的物流将商品运送到世界各地，加大了经济的联系，使得社会分工深化，反过来促进了经济的增长[]。特别是近几年，随着中国互联网的飞速发展，运用互联网技术的网络电商已然兴起，形成了庞大的产业链，它为厂家、经销商提供了源源不断的订单需求的同时，也对现代物流提出了更高的要求：更快、更准确的物流运输；更加有效的仓储；更加高效率且精准的分拣、分配作业；更少的人力成本。因此各种生产工具、生产原材料以及产品的搬运和存储就变得越发引人注目，拥有一套完整且高效的仓储系统显得尤为重要。
当今经济飞速发展与物流行业迅速崛起环境下，现代的“仓储”已经发展延伸为更加具有现代化元素的仓储，它更加强调仓储系统在仓储设备自动化程度和仓储密度及效率上的提高。公司和企业的物资流动速度的提高，在很大程度上取决于是否建有高效安全的仓储系统。采用高效的仓储系统不仅可以降低生产成本，保障生产安全，还能够对资源能源进行有效地配置[]。
密集化仓储系统近年在国内受到了比较多的关注，一方面因为用户越发重视有限空间的利用率，另一方面是国内出现了一些新兴的密集化仓储形式。所谓密集化仓储系统，一般是指利用特殊的存取方式或货架结构，实现货架深度上货物的连续存储的系统[]，也就是使固定土地面积下的仓储密度获得提高，这种提高势必要利用到立体式的仓库以及穿梭车一类的先进物流设备。
1.2国内外发展现状
目前国内电商巨头京东商城采用的先进的物流分拣系统中，仓储方面使用AVG小车，在由货架构成的聪明矩阵中穿行取货。
/
图11 京东物流分拣中的AGV
当小车运动至相应货架位置下方时，小车升举机构动作，将货架轻轻顶起，通过路径规划算法，选择合适的路径将整个货架运送至人员装配窗口，由人工取下需要的商品，小车再将货架送回。这样，省去了员工在货架之间行走、寻找货架位置的时间，并且极大程度上缩短了搬运的相对时间[]。由于AVG小车的设计限制和整个系统的应用范围，使得它局限于小型、轻型的货架和商品，主要应对小而繁杂的需求。
除此之外，瑞士的Swisslog公司推出了一种基于立方体形式的立体仓储系统：Autostore。储存空间可以变为两倍、三倍甚至四倍，所有立方体结构内的空间都可以利用起来。
/
图12 Autostore解决方案
立方体顶部设计有导轨，无线电小车机器人在上面移动，通过小车机器人上的抓取部件将货物箱柜取出再送至工作站，由工作站人员操作取出或者放入指定的货物，而此时的小车可以不在原地等待而是接收并执行下一条命令，工作站处理完的箱柜将通过升降机运送到仓库中去。无线电小车机器人将常用的箱柜放在上方，使用率较低的箱柜就被放置在下方，提高空间使用率，也符合人们的日常使用习惯。如果想要提高效率，只需要投入更多的小车机器人，每一个小车都能接触到仓库中的任意一个箱柜。立方体结构的仓库由于采用了简单的网格式结构，所以可以在不影响当前仓库运行的情况下实现扩展，也不受房间形状的局限，所有奇形怪状的空间都能够利用起来。整体设计采用模块化设计，根据不同的用户需要设计不同的解决方案，能够与其他系统形成兼容，还能够与其他仓储环节实现互动[]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景和意义 1
1.2国内外发展现状 1
1.3本文主要研究内容 3
1.4论文结构 3
第二章 系统整体设计 5
2.1系统的功能要求 5
2.1.1仓库模型的设计 5
2.1.2控制系统的要求 5
2.2系统的方案的论证 5
2.2.1仓库货架设计的论证 5
2.2.2穿梭小车设计的论证 7
2.3系统总体结构设计 7
第三章 硬件系统设计 9
3.1系统硬件组成 9
3.2系统机械结构设计 9
3.2.1货架图纸设计 9
3.2.2穿梭车图纸设计 11
3.2.3尺寸要求 12
3.3电气控制系统的设计 13
3.3.1元器件的选型 13
3.3.2 PLC选型 17
3.3.3 PLC的I/O地址分配 17
3.3.4电气控制系统原理图 17
3.3.5电器元件布置图 20
第四章 软件系统设计 22
4.1系统运行流程图 22
4.2系统控制程序设计 24
4.2.1程序通信设置 24
4.2.2步进电机控制程序设计 2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
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4.2.3直流减速电机控制程序设计 30
4.3安全性程序设计 32
第五章 组态监控系统设计 35
5.1 通讯介绍 35
5.2 PLC和PC ACCESS的连接 36
5.3 PC ACCESS和WINCC的连接 38
5.4监控画面绘制 40
第六章 安装与调试 42
6.1系统硬件的安装 42
6.1.1货架的组装 42
6.1.2穿梭小车的组装 42
6.2系统调试 43
6.2.1硬件的调试 43
6.2.2系统软件的调试 43
6.3系统使用注意事项 44
结 语 46
致 谢 48
参考文献 49
绪论
1.1研究背景和意义
如今中国经济的飞速发展，使得现代物流也随之得到了突飞猛进的发展。在当代中国经济转型，供给侧改革的大背景下，现代物流发挥着越来越重要的作用，可以毫不夸张地说是物流撑起了中国经济的半边天。发达的物流将商品运送到世界各地，加大了经济的联系，使得社会分工深化，反过来促进了经济的增长[]。特别是近几年，随着中国互联网的飞速发展，运用互联网技术的网络电商已然兴起，形成了庞大的产业链，它为厂家、经销商提供了源源不断的订单需求的同时，也对现代物流提出了更高的要求：更快、更准确的物流运输；更加有效的仓储；更加高效率且精准的分拣、分配作业；更少的人力成本。因此各种生产工具、生产原材料以及产品的搬运和存储就变得越发引人注目，拥有一套完整且高效的仓储系统显得尤为重要。
当今经济飞速发展与物流行业迅速崛起环境下，现代的“仓储”已经发展延伸为更加具有现代化元素的仓储，它更加强调仓储系统在仓储设备自动化程度和仓储密度及效率上的提高。公司和企业的物资流动速度的提高，在很大程度上取决于是否建有高效安全的仓储系统。采用高效的仓储系统不仅可以降低生产成本，保障生产安全，还能够对资源能源进行有效地配置[]。
密集化仓储系统近年在国内受到了比较多的关注，一方面因为用户越发重视有限空间的利用率，另一方面是国内出现了一些新兴的密集化仓储形式。所谓密集化仓储系统，一般是指利用特殊的存取方式或货架结构，实现货架深度上货物的连续存储的系统[]，也就是使固定土地面积下的仓储密度获得提高，这种提高势必要利用到立体式的仓库以及穿梭车一类的先进物流设备。
1.2国内外发展现状
目前国内电商巨头京东商城采用的先进的物流分拣系统中，仓储方面使用AVG小车，在由货架构成的聪明矩阵中穿行取货。
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图11 京东物流分拣中的AGV
当小车运动至相应货架位置下方时，小车升举机构动作，将货架轻轻顶起，通过路径规划算法，选择合适的路径将整个货架运送至人员装配窗口，由人工取下需要的商品，小车再将货架送回。这样，省去了员工在货架之间行走、寻找货架位置的时间，并且极大程度上缩短了搬运的相对时间[]。由于AVG小车的设计限制和整个系统的应用范围，使得它局限于小型、轻型的货架和商品，主要应对小而繁杂的需求。
除此之外，瑞士的Swisslog公司推出了一种基于立方体形式的立体仓储系统：Autostore。储存空间可以变为两倍、三倍甚至四倍，所有立方体结构内的空间都可以利用起来。
/
图12 Autostore解决方案
立方体顶部设计有导轨，无线电小车机器人在上面移动，通过小车机器人上的抓取部件将货物箱柜取出再送至工作站，由工作站人员操作取出或者放入指定的货物，而此时的小车可以不在原地等待而是接收并执行下一条命令，工作站处理完的箱柜将通过升降机运送到仓库中去。无线电小车机器人将常用的箱柜放在上方，使用率较低的箱柜就被放置在下方，提高空间使用率，也符合人们的日常使用习惯。如果想要提高效率，只需要投入更多的小车机器人，每一个小车都能接触到仓库中的任意一个箱柜。立方体结构的仓库由于采用了简单的网格式结构，所以可以在不影响当前仓库运行的情况下实现扩展，也不受房间形状的局限，所有奇形怪状的空间都能够利用起来。整体设计采用模块化设计，根据不同的用户需要设计不同的解决方案，能够与其他系统形成兼容，还能够与其他仓储环节实现互动[]。
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