全自动立体仓库模拟装置及控制系统设计
全自动立体仓库是伴随现代物流而快速发展起来的，它将传统的机械设备同计算机控制管理相结合，把完善物流系统、降低生产成本作为自己的使命。它对现代物流的发展起到尤为重要的作用。本课题，对全自动立体仓库模拟装置及控制系统进行了设计。整个设计过程分成了三部分。一是总体方案的设计，目的是选取合适可行的方案，通过确定包括机械部分。此外，介绍了本次设计的最主要的困难点及解决方案。二详细介绍了堆垛机的总体设计，并了解了有关单立柱有轨巷道堆垛机的特点。另外还具体介绍了载货台的工作原理。最后，货叉设计介绍了它的工作方式。三是设计控制系统，分别介绍了关于PLC的选型、伺服系统及电机的选型。最后结合人机界面触摸屏的设计，使整个设计方案更加生动、简洁。
目录
一、引言 5
（一）课题背景 5
（二）国内外自动化立体仓库发展及设计现状 5
（三）现状设计意义以及目的 5
（四）本设计的难点及解决方案 5
二、 总体方案设计 6
（一）机械机构方案 6
（二）控制方案 7
三、 机构设计 7
（一）总体设计 7
（二）载货台设计 8
（三）货叉设计 8
四、控制系统实现方案 8
（一） PLC选型 8
（二）伺服电机及伺服控制器的选型 8
（三）触摸屏及软件设计 10
附录 16
总结 20
参考文献 21
谢辞 22
一、引言
（一）课题背景
随着经济一体化和全球化的快速发展，现代物流也越来越成为企业重视的对象。为了对物流系统进一步改善和合理优化资源配置、降低生产成本、减少操作失误以及提升系统安全，全自动立体仓库系统也越来越收到青睐。近年来，生产制造、配送中心等众多行业开始广泛使用这种系统，取得了良好的经济效益和社会反馈，可以说立体仓库早已成为企业生产必备工具。自动化立体仓库发展至今，细细数来，已经经历了手工、机械式、自动化、集成化、智能系统这五代的转变[1]。在我国，对于这方面的研究起步较晚，但发展速度迅速且越来越受到国内人士重视。本设计本在深入了解全自动立体 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
仓库机械机构和控制管理技术。
（二）国内外自动化立体仓库发展及设计现状
自动化立体仓库首先在美国出现，在高架仓库中，使用计算机对自动化立体仓库进行了控制管理，这是人类文明史上的一次重大突破。此后，该技术在世界各主要工业国也快速发展起来，以欧美一些发达国家为代表，他们成立了专门的学科去专研该技术的发展，极力推动商品物流的自动化程度，在更多范围内建立各种实用的大型自动化立体仓库，从而为更多的行业服务[16]。随着世界快速发展的潮流，自动仓库中不断有新的技术被开发出来，信息自动收集、货物的自动分拣、输送、存取这些之前无法想象的技术早已被科技人才攻破。现如今，立体仓库向着更加智能化的目标前进，用最大化的效率来大大提高了存取效率，效率的提升促进生产成本的降低，也必将为企业带来更大的利益。
相对于那些发达国家，对于立体仓库的研究和发展我国的发展起步比较晚，上个世纪60年代我国才研制了第一台桥式堆垛起重机，计算机控制的自动化立体仓库知道上个世纪70年代才开始研发经过了十年时间才开始投入实际使用 [2]。而且我国的全自动立体仓库都是些简单的小型分离式仓库，这些主要为机械制造业服务，控制部分还以手动为主，可以说跟世界的智能化还相差甚远。但国内对这方面的研究并没有减少，而是加快研究步伐，向发达国家的水平看齐，争取有一天赶上它们并且设计出属于自己的高智能化的全自动立体仓库。
（三）现状设计意义以及目的
现代物流行业快速发展，智能化成为了大势所趋，如何让物流中的存储搬运工作更加简单明了成为了世界上共同的话题，在关于全自动立体仓库的需求中，如何在有限的区域内最大化提高效率，如何在保证存取效率的同时，减少人为的工作量和生产成本成为最为关键的思考方向。针对这些问题，各国众志成城，为实现全自动立体仓库更加智能化不断努力、奋斗。之所以如此，就是希望全自动立体仓库具有以下优点：（1）可以提升仓库面积的使用率，在有限的区域，合理运用仓库的长、宽、高。（2）大大减少了货物在存取过程中的误差，人为操作的错误率较机器相差还是挺大的。（3）提升了作业质量和劳动生产率，节省人工费用的同时控制成本，以及劳动的强度也有所降低。（4）便于仓库系统未来整体的优化升级，为企业带来持久的利益[3]。
（四）本设计的难点及解决方案
1.本次设计的机架采用单立柱机构，该机构的质量比较轻便，机构也比较简单明了，成本也不算高。但正因为此，和两立柱相比由于不对称的机架机构，货叉在工作期间更容易受到弯矩作用，严重可能会导致扭曲和变形的现象。对此，经过详细的思考，在使用单立柱机构的时候，需要确保立柱的材料必须具有高强度、高硬度的特点，只有这样，才能满足构件长期使用的基本要求。
2.全自动立体仓库属于大型机械，安全问题必须放在首位，硬件和软件都存在安全隐患。针对安全这方面，在堆垛机中安装了安全保护装置，控制系统也布置了大量的保护措施。其次通过触摸屏等都具有报警系统，一旦系统或者现场出现一些非正常现象，报警信号就将立即发出，并且终止一切作业行为，待值班人员确保警告消除后才能继续工作。
3.本设计最主要的难点就是如何实时处理不同托盘的进出库[12]。不同的货物如何准确放进特定的仓库中。对于这个问题，必须先了解三个指标，分别是库存量指标、出入库奋发效率指标以及分布指标。因为，对于立体仓库来说，不同的参数影响这不一样的指标，不一样的指标更会导致所选取的参数不同。这就需要遵循更优先原则。为了保证系统的高效率、高质量，必须合理综合考虑这三方面因素，得到最优解。
总体方案设计
本次设计的内容是全自动立体仓库模拟装置及控制系统。本章将详细介绍总体方案的实际过程，总共分成机械机构方案、控制方案以及人机界面方案三部分。其中，机械部分选取了单立柱有轨巷道堆垛机。控制部分选用PLC方案。人机界面采取了触摸屏，最后简单分析了本次设计的难点及解决方案。
目录
一、引言 5
（一）课题背景 5
（二）国内外自动化立体仓库发展及设计现状 5
（三）现状设计意义以及目的 5
（四）本设计的难点及解决方案 5
二、 总体方案设计 6
（一）机械机构方案 6
（二）控制方案 7
三、 机构设计 7
（一）总体设计 7
（二）载货台设计 8
（三）货叉设计 8
四、控制系统实现方案 8
（一） PLC选型 8
（二）伺服电机及伺服控制器的选型 8
（三）触摸屏及软件设计 10
附录 16
总结 20
参考文献 21
谢辞 22
一、引言
（一）课题背景
随着经济一体化和全球化的快速发展，现代物流也越来越成为企业重视的对象。为了对物流系统进一步改善和合理优化资源配置、降低生产成本、减少操作失误以及提升系统安全，全自动立体仓库系统也越来越收到青睐。近年来，生产制造、配送中心等众多行业开始广泛使用这种系统，取得了良好的经济效益和社会反馈，可以说立体仓库早已成为企业生产必备工具。自动化立体仓库发展至今，细细数来，已经经历了手工、机械式、自动化、集成化、智能系统这五代的转变[1]。在我国，对于这方面的研究起步较晚，但发展速度迅速且越来越受到国内人士重视。本设计本在深入了解全自动立体 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
仓库机械机构和控制管理技术。
（二）国内外自动化立体仓库发展及设计现状
自动化立体仓库首先在美国出现，在高架仓库中，使用计算机对自动化立体仓库进行了控制管理，这是人类文明史上的一次重大突破。此后，该技术在世界各主要工业国也快速发展起来，以欧美一些发达国家为代表，他们成立了专门的学科去专研该技术的发展，极力推动商品物流的自动化程度，在更多范围内建立各种实用的大型自动化立体仓库，从而为更多的行业服务[16]。随着世界快速发展的潮流，自动仓库中不断有新的技术被开发出来，信息自动收集、货物的自动分拣、输送、存取这些之前无法想象的技术早已被科技人才攻破。现如今，立体仓库向着更加智能化的目标前进，用最大化的效率来大大提高了存取效率，效率的提升促进生产成本的降低，也必将为企业带来更大的利益。
相对于那些发达国家，对于立体仓库的研究和发展我国的发展起步比较晚，上个世纪60年代我国才研制了第一台桥式堆垛起重机，计算机控制的自动化立体仓库知道上个世纪70年代才开始研发经过了十年时间才开始投入实际使用 [2]。而且我国的全自动立体仓库都是些简单的小型分离式仓库，这些主要为机械制造业服务，控制部分还以手动为主，可以说跟世界的智能化还相差甚远。但国内对这方面的研究并没有减少，而是加快研究步伐，向发达国家的水平看齐，争取有一天赶上它们并且设计出属于自己的高智能化的全自动立体仓库。
（三）现状设计意义以及目的
现代物流行业快速发展，智能化成为了大势所趋，如何让物流中的存储搬运工作更加简单明了成为了世界上共同的话题，在关于全自动立体仓库的需求中，如何在有限的区域内最大化提高效率，如何在保证存取效率的同时，减少人为的工作量和生产成本成为最为关键的思考方向。针对这些问题，各国众志成城，为实现全自动立体仓库更加智能化不断努力、奋斗。之所以如此，就是希望全自动立体仓库具有以下优点：（1）可以提升仓库面积的使用率，在有限的区域，合理运用仓库的长、宽、高。（2）大大减少了货物在存取过程中的误差，人为操作的错误率较机器相差还是挺大的。（3）提升了作业质量和劳动生产率，节省人工费用的同时控制成本，以及劳动的强度也有所降低。（4）便于仓库系统未来整体的优化升级，为企业带来持久的利益[3]。
（四）本设计的难点及解决方案
1.本次设计的机架采用单立柱机构，该机构的质量比较轻便，机构也比较简单明了，成本也不算高。但正因为此，和两立柱相比由于不对称的机架机构，货叉在工作期间更容易受到弯矩作用，严重可能会导致扭曲和变形的现象。对此，经过详细的思考，在使用单立柱机构的时候，需要确保立柱的材料必须具有高强度、高硬度的特点，只有这样，才能满足构件长期使用的基本要求。
2.全自动立体仓库属于大型机械，安全问题必须放在首位，硬件和软件都存在安全隐患。针对安全这方面，在堆垛机中安装了安全保护装置，控制系统也布置了大量的保护措施。其次通过触摸屏等都具有报警系统，一旦系统或者现场出现一些非正常现象，报警信号就将立即发出，并且终止一切作业行为，待值班人员确保警告消除后才能继续工作。
3.本设计最主要的难点就是如何实时处理不同托盘的进出库[12]。不同的货物如何准确放进特定的仓库中。对于这个问题，必须先了解三个指标，分别是库存量指标、出入库奋发效率指标以及分布指标。因为，对于立体仓库来说，不同的参数影响这不一样的指标，不一样的指标更会导致所选取的参数不同。这就需要遵循更优先原则。为了保证系统的高效率、高质量，必须合理综合考虑这三方面因素，得到最优解。
总体方案设计
本次设计的内容是全自动立体仓库模拟装置及控制系统。本章将详细介绍总体方案的实际过程，总共分成机械机构方案、控制方案以及人机界面方案三部分。其中，机械部分选取了单立柱有轨巷道堆垛机。控制部分选用PLC方案。人机界面采取了触摸屏，最后简单分析了本次设计的难点及解决方案。
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