plc控制的自动化立体仓库系统设计
摘 要由于经济全球化的加速发展，企业的运行模式也在不断的改朝换代。国内的工业也在不断的推陈出新，在尖端科技的加工制作也越来越被重视，加工产品的效率也比从前大幅提高。也正是因为这样，我们原先使用的物流方式和仓库的运行模式并不能解决现在面临的问题。要重新建立一个能够把物流、信息和资金融合在一起的自动化物流管理中心，来减少公司在货物运输和存储方面的成本，加强公司的综合效益成了如今最需要解决的问题。也正是在这种时代的大前提下，自动化立体仓库应运而生。本次设计就是使用可编程控制器（PLC）对自动化立体仓库的控制系统进行设计。最终选择用了西门子系列的PLC来进行系统设计。使用PLC来控制步进电机。设立不同仓位并且加入一个0号仓，对各个仓位进行定位。再通过PLC对每个仓位就行扫描，来确立不同仓位的位置和编号。PLC是通过发出不同的脉冲来改变步进电机的运动距离和方向。使用传感器来进行成准确定位。这就完成了自动化立体仓库的整个存取功能的设计。此次设计中，还加入了微动开关。加入微动开关的目的是确认每个货仓是否有货物，还有就是保护整个控制系统不在程序或运行出错时受到损坏。
Key words：threedimensional warehouse; programmable logic controller (PLC); logistics management 目 录
第一章 前言 1
1.1 国外立体仓库的发展情况 1
1.2 国内立体仓库的发展情况 2
1.3 物流管理 3
1.4 立体仓库的发展趋势 3
1.5 主要研究内容及关键问题 5
1.6 研究的目的及意义 5
第二章 系统结构与设计 6
2.1 系统的工作原理 6
2.2 系统控制方案 6
2.3 系统设计的基本步骤 7
第三章 硬件的选型与设计 8
3.1 PLC的选择 8
3.1.1 PLC的介绍 8
3.1.1 PLC的工作过程 8
3.1.2 PLC选型的确定 9
3.1.3 PLC的I/O端口分配表 9
3.2 步进电机的选择 10
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3.3 步进电机驱动器的选择 11
3.4 传感器的选择 12
3.5 微动开关的选择 12
3.6 电源的选择 13
3.7 电气原理图的设计 13
3.8主电路图的设计 13
第四章 系统软件设计 15
4.1 系统流程图 15
致 谢 18
参考文献 19
附录 20
第一章 前言
自动化立体仓库是物流仓储行业里出现的新名词。它能够合理完成高层的分布，自动进行存取，简化必要的操作，是当今社会先进新颖的仓储形式。这便是自动化立体仓库能够立足于当今这个高速发展时代的根本。货架一般使用水泥混泥土浇筑或者是钢材搭建而成，每个仓位的大小尺寸都是同样的标准。在货架与货架之间是一个个堆垛起重机，由他们进行货物的搬运工作。自动化立体仓库多是使用电脑来进行智能化操控。和普通仓库的区别：1、立体仓库的高度通常比较高。一般在5米以上，最高也有40米。一般的自动化立体仓库在7~25米左右。2、自动化立体仓库一定是高度机械自动化的仓库，因为货架本身就比较高，靠人工无法正常搬运货物，必须使用完整的机械设备来进行工作。3、有些立体仓库使用了多层货架，又被称为高层货架仓库。
经济的不断发展是的企业不能保守原先的步伐，必须适应潮流加快更新的力度，立体仓库成了新世界的产物。随着工业的不断发展，人们更加重视高科技的加工工艺。相比以前，现在的加工效率也有了显著的提高。也是因为这样，原先使用的物流和仓储手段无法满足与当今社会的需求。建立一个全新的物流管理系统成了迫在眉睫的问题。必须要将物流、信息和资金融合在一起运转，还要降低原先的成本，提交整个公司的综合效益。所以自动化立体仓库应运而生它不再需要人力来手动搬运货物，而是使用成套的机械设备去代替人工完成货物出入库。立体仓库是把高层立体货架作为主体。并且使用成套的机械设备来运作。可编程控制器（PLC）是新时代的产物多用于工业上的控制方面。它有多变的配置，结构能够模块化，数据的分析处理十分精确，同样处理的速度也是值得一提。PLC在网络技术运用和控制功能方面也是表现突出。还有一点就是它有良好的性价比。这使得它成为现在最为普遍使用的控制装置。也正是因为立体仓库向着自动化方向不断的发展，使得仓库不在是以前那种只能存储货物的地方，而变成了现在这种高效综合流通货物的中转枢纽。自动化立体仓库也变成了物流与仓储系统的关键因素，具有高度的自动化，高效的存储效率和快捷方便的出入库能力。维修简易快捷，强大的抗干扰能力，可靠性高等性能使得PLC能够完全适用于立体仓库的控制和工作。
1.1 国外立体仓库的发展情况
因为生产力的高度快速发展，自动化立体仓库在这种推动下也得到了进步和发展。在第二次世界大战以后，全球生产力在不断发展，材料和成品的数量也在断提高，所以对货物的保存和运输有了越来越高的要求。但是劳动力成本也在逐年提升，所以朝着自动化方向革新成了最为必要的手段。
20世纪中期，美国的一家公司首先提出并使用了高层货架。但是在使用和运行高层货架时存在新的难题，货架太高无法使用原来的方式搬运，叉车的起升高度有着一定的限制，而桥式或门式等起重机只能完成简单的垂直方向工作，并不能从货架的侧面进行工作。于是人们开始整合桥式起重机和叉车的优点。把桥式起重机按照叉车的运行模式来改变优化，装上和叉车一样的货叉，这样就能够从货架的一侧对货物进行搬送和存放。但是经过改良的桥式起重机占了整个库房的上空，空间被机器所浪费也限制了平时的工作效率，这对仓库的日常运行和效益是非常不利的。
二十世纪五六十年代，美国有家企业第一次使用了巷道式堆垛机。巷道式堆垛机的出现能够提高空间使用率，并且能够更加高效的完成工作。日本也在同一时间发展起了自动化立体仓库。由于本身可利用的土地资源有限，日本便大力推进立体仓库的使用。1962年，联邦德国第一次把电子计算机运用到立体仓库上去，也因此诞生了世界上第一个自动化立体仓库。在这之后，自动化立体仓库便被世界上各个发达国家所广泛使用。
1.2 国内立体仓库的发展情况
我国在自动化立体仓库的研究和建造上的起步并不晚。1963年成功完成了第一台桥式对堆垛机的研发和制作。十九世纪七八十年代，我国也开始发展自动化立体仓库。第一个我国自主完成设计建设的立体化高价仓库在1980年正式启动。据不完全统计我国现已拥有超过2600座高架仓库。高价仓库有着非常高的空间利用能力、同时也具备很强的出入库的能力，并且是通过计算机来控制和管理，这样能够更好更快的实现企业的现代化发展，提高企业的核心竞争力。所以立体仓库也越来越被企业重视。
近年来，在自动化立体仓库的研制与运用已经发生了翻天覆地的变化。最早的研制运用方式也被更新换代了。立体仓库真正对各行各业都起到了举足轻重的作用。无论是它的市场占比，还是本身的应用技术都得到了非常大的改进和提高。我国在自动化立体仓库的应用方面，已经融汇使用到各个行业的每个角落，而且在世界上获得不少成就。同时，也不难看出，医药、烟草、机场、大型超市的立体仓库市场占有量也很高。而且在其他行业的发展也十分快速，一定会让整个市场有更多的新鲜动力。
立体化仓库在我国的发展历史只有十几年而已。由于发展的时间不长，国内的经验也不足，在技术方面也没能达到世界一流水平，所以我国还处于发展的初期阶段。真正能够完全符合我们国情的自动化立体仓库的运用要领是：能够自主开发研究不同类别的自动化立体仓库以供不同地点的不同要求。跟着经济不断发展的脚步，体制和运行模式也会不断提高，从而制造研发水平也会不断上升，自动化立体仓库也将拥有更好的发展与运用。在不久的未来，自动化立体仓库一定会在我国的仓储业大众化、普及化。这成了不可阻挡的未来趋势。
Key words：threedimensional warehouse; programmable logic controller (PLC); logistics management 目 录
第一章 前言 1
1.1 国外立体仓库的发展情况 1
1.2 国内立体仓库的发展情况 2
1.3 物流管理 3
1.4 立体仓库的发展趋势 3
1.5 主要研究内容及关键问题 5
1.6 研究的目的及意义 5
第二章 系统结构与设计 6
2.1 系统的工作原理 6
2.2 系统控制方案 6
2.3 系统设计的基本步骤 7
第三章 硬件的选型与设计 8
3.1 PLC的选择 8
3.1.1 PLC的介绍 8
3.1.1 PLC的工作过程 8
3.1.2 PLC选型的确定 9
3.1.3 PLC的I/O端口分配表 9
3.2 步进电机的选择 10
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3.3 步进电机驱动器的选择 11
3.4 传感器的选择 12
3.5 微动开关的选择 12
3.6 电源的选择 13
3.7 电气原理图的设计 13
3.8主电路图的设计 13
第四章 系统软件设计 15
4.1 系统流程图 15
致 谢 18
参考文献 19
附录 20
第一章 前言
自动化立体仓库是物流仓储行业里出现的新名词。它能够合理完成高层的分布，自动进行存取，简化必要的操作，是当今社会先进新颖的仓储形式。这便是自动化立体仓库能够立足于当今这个高速发展时代的根本。货架一般使用水泥混泥土浇筑或者是钢材搭建而成，每个仓位的大小尺寸都是同样的标准。在货架与货架之间是一个个堆垛起重机，由他们进行货物的搬运工作。自动化立体仓库多是使用电脑来进行智能化操控。和普通仓库的区别：1、立体仓库的高度通常比较高。一般在5米以上，最高也有40米。一般的自动化立体仓库在7~25米左右。2、自动化立体仓库一定是高度机械自动化的仓库，因为货架本身就比较高，靠人工无法正常搬运货物，必须使用完整的机械设备来进行工作。3、有些立体仓库使用了多层货架，又被称为高层货架仓库。
经济的不断发展是的企业不能保守原先的步伐，必须适应潮流加快更新的力度，立体仓库成了新世界的产物。随着工业的不断发展，人们更加重视高科技的加工工艺。相比以前，现在的加工效率也有了显著的提高。也是因为这样，原先使用的物流和仓储手段无法满足与当今社会的需求。建立一个全新的物流管理系统成了迫在眉睫的问题。必须要将物流、信息和资金融合在一起运转，还要降低原先的成本，提交整个公司的综合效益。所以自动化立体仓库应运而生它不再需要人力来手动搬运货物，而是使用成套的机械设备去代替人工完成货物出入库。立体仓库是把高层立体货架作为主体。并且使用成套的机械设备来运作。可编程控制器（PLC）是新时代的产物多用于工业上的控制方面。它有多变的配置，结构能够模块化，数据的分析处理十分精确，同样处理的速度也是值得一提。PLC在网络技术运用和控制功能方面也是表现突出。还有一点就是它有良好的性价比。这使得它成为现在最为普遍使用的控制装置。也正是因为立体仓库向着自动化方向不断的发展，使得仓库不在是以前那种只能存储货物的地方，而变成了现在这种高效综合流通货物的中转枢纽。自动化立体仓库也变成了物流与仓储系统的关键因素，具有高度的自动化，高效的存储效率和快捷方便的出入库能力。维修简易快捷，强大的抗干扰能力，可靠性高等性能使得PLC能够完全适用于立体仓库的控制和工作。
1.1 国外立体仓库的发展情况
因为生产力的高度快速发展，自动化立体仓库在这种推动下也得到了进步和发展。在第二次世界大战以后，全球生产力在不断发展，材料和成品的数量也在断提高，所以对货物的保存和运输有了越来越高的要求。但是劳动力成本也在逐年提升，所以朝着自动化方向革新成了最为必要的手段。
20世纪中期，美国的一家公司首先提出并使用了高层货架。但是在使用和运行高层货架时存在新的难题，货架太高无法使用原来的方式搬运，叉车的起升高度有着一定的限制，而桥式或门式等起重机只能完成简单的垂直方向工作，并不能从货架的侧面进行工作。于是人们开始整合桥式起重机和叉车的优点。把桥式起重机按照叉车的运行模式来改变优化，装上和叉车一样的货叉，这样就能够从货架的一侧对货物进行搬送和存放。但是经过改良的桥式起重机占了整个库房的上空，空间被机器所浪费也限制了平时的工作效率，这对仓库的日常运行和效益是非常不利的。
二十世纪五六十年代，美国有家企业第一次使用了巷道式堆垛机。巷道式堆垛机的出现能够提高空间使用率，并且能够更加高效的完成工作。日本也在同一时间发展起了自动化立体仓库。由于本身可利用的土地资源有限，日本便大力推进立体仓库的使用。1962年，联邦德国第一次把电子计算机运用到立体仓库上去，也因此诞生了世界上第一个自动化立体仓库。在这之后，自动化立体仓库便被世界上各个发达国家所广泛使用。
1.2 国内立体仓库的发展情况
我国在自动化立体仓库的研究和建造上的起步并不晚。1963年成功完成了第一台桥式对堆垛机的研发和制作。十九世纪七八十年代，我国也开始发展自动化立体仓库。第一个我国自主完成设计建设的立体化高价仓库在1980年正式启动。据不完全统计我国现已拥有超过2600座高架仓库。高价仓库有着非常高的空间利用能力、同时也具备很强的出入库的能力，并且是通过计算机来控制和管理，这样能够更好更快的实现企业的现代化发展，提高企业的核心竞争力。所以立体仓库也越来越被企业重视。
近年来，在自动化立体仓库的研制与运用已经发生了翻天覆地的变化。最早的研制运用方式也被更新换代了。立体仓库真正对各行各业都起到了举足轻重的作用。无论是它的市场占比，还是本身的应用技术都得到了非常大的改进和提高。我国在自动化立体仓库的应用方面，已经融汇使用到各个行业的每个角落，而且在世界上获得不少成就。同时，也不难看出，医药、烟草、机场、大型超市的立体仓库市场占有量也很高。而且在其他行业的发展也十分快速，一定会让整个市场有更多的新鲜动力。
立体化仓库在我国的发展历史只有十几年而已。由于发展的时间不长，国内的经验也不足，在技术方面也没能达到世界一流水平，所以我国还处于发展的初期阶段。真正能够完全符合我们国情的自动化立体仓库的运用要领是：能够自主开发研究不同类别的自动化立体仓库以供不同地点的不同要求。跟着经济不断发展的脚步，体制和运行模式也会不断提高，从而制造研发水平也会不断上升，自动化立体仓库也将拥有更好的发展与运用。在不久的未来，自动化立体仓库一定会在我国的仓储业大众化、普及化。这成了不可阻挡的未来趋势。
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