PLC可编程控制器对立体仓库的控制
PLC可编程控制器对立体仓库的控制[20200419155440]
摘要
随着当今经济的飞速发展，商品流通日趋频繁，对物流配送系统提出了更高的要求，而立体仓库在现代化物流配送中发挥关键的作用。立体仓库加快了商品流通，节约了土地面积，提高了商品存放效率，简化了商品配送步骤。
本课题主要设计了一个智能的立体仓库系统，它主要由上位机和下位机构成，它不仅具有自动入库和出库的功能，还具有较为美观且操作方便的人机界面。根据立体仓库需要达到的功能编写PLC程序，通过下位机可编程控制器对每个执行机构进行有效控制。为了对立体仓库的运行状态进行有效的监控和管理，上位机使用组态王设计出一个友好的人机交互界面，立体仓库的运行状态实时的反馈在组态王画面上，同时也可以通过组态王对立体仓库进行相应的控制。
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关键字:仓库PLC组态王
目录
第1章立体仓库概述 1
1.1立体仓库的发展背景及趋势 1
1.2本课题研究的目的及意义 2
1.3本文的研究内容及结构 2
第2章立体仓库基本结构设计与论证 3
2.1立体仓库的基本构成 3
2.1.1立体仓库本体单元 3
2.1.2可编程控制器单元 4
2.1.3步进电机 4
2.1.4电机驱动模块 4
2.1.5人机交互界面 4
2.2立体仓库系统整体设计方案 4
第3章立体仓库系统的硬件设计 5
3.1立体仓库的控制结构 5
3.2可编程控制器PLC 5
3.2.1可编程控制器特点： 6
3.2.2可编程控制器型号的选择 6
3.3步进电机 7
3.3.1步进电机的工作原理 7
3.3.2步进电动机的选择 7
3.4步进电动机驱动器 9
3.4.1步进电机驱动器的基本组成 9
3.4.2驱动器控制信号输入电路 10
3.4.3驱动器控制信号说明 10
3.4.4驱动器选型原则 11
3.5伸缩式气缸 12
3.6微动开关 12
3.7 PLC输入输出分配表 12
3.8电气原理图设计 13
第4章立体仓库PLC控制程序设计 14
4.1PLC的编程语言及开发环境 14
4.2系统编程流程图 14
4.3主要程序设计 15
4.3.1.MAP库概述 15
4.3.2立体仓库的PLC程序介绍 17
第5章立体仓库系统的组态监控设计 22
5.1组态软件的概述 22
5.1.1组态软件的定义 22
5.1.2组态王实现控制系统基本步骤 22
5.2立体仓库系统的组态设计 22
5.2.1立体仓库项目实现 22
5.2.2设计立体仓库监控画面 24
5.2.3定义外部设备和数据库 25
5.2.4建立动画连接 26
第6章系统测试与功能实现 28
6.1测试说明 28
6.2功能测试 28
6.2.1入库功能测试 28
6.2.2出库功能测试 29
6.3组态监控系统调试 29
6.4运行结果分析 31
第7章结束语 32
参考文献 33
附录 34
附录 PLC梯形图主要程序 34
致谢 40
第1章 立体仓库概述
1.1立体仓库的发展背景及趋势
立体仓库又称自动仓储、高层货架仓库。它占地面积小，具有多层仓位，能够存储更多的货物，存储货物的方式也趋于智能化。现代立体仓库系统具备许多传统仓库缺少的特点和功能。随着商品流通不断加快，现代物流行业对货物的存储技术越来越重视。
自动化立体仓库的概念最早在欧美国家出现，立体仓库的产生是第二次世界大战之后生产技术发展的结果。1950年，美国诞生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。此后立体仓库在全球各个国家迅速发展。
20世纪80年代, 自动化立体仓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。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。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,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诞生。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。
目前我国在立体仓库系统的关键设备巷道堆垛机技术中取得突破, 其中的货叉调速技术、运行调速技术、柔性制造技术、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。最新研发的立体仓库系统中输送机设备采用了组合式结构、悬臂式升降台，其中机械执行部分运用托盘收集技术，分配车采用了双车避让技术，表面处理采用表面喷塑新工艺,控制系统采用了PROFIBUS现场总线控制技术。这些新技术的运用，加快了立体仓库系统在我国的发展与创新。
随着工业现代化的不断发展，计算机控制技术，激光测距技术、工厂自动化技术的应用对立体仓库系统提出更高的要求，自动化立体仓库运用的技术也不断更新，立体仓库在工业应用中的规模不断扩大。工业现代化水平与立体仓库技术的发展联系越来越紧密。
1.2本课题研究的目的及意义
自动立体仓库在现代化生产生活中的应用越来越广泛，立体仓库的设计有利于实现高效率的物流配送，节约土地资源，减少劳动力，降低生产成本，提高工业现代化生产水平。自动化立体仓库的研究具有很好的社会和经济效益。
1.3本文的研究内容及结构
本文基于西门子PLC可编程控制器设计了一个自动化立体仓库控制系统，该系统具备对货物入库，出库的控制功能，并且根据立体仓库的控制及应用设计出人机交互界面。
通过选型以S7-200PLC作为控制中枢，实现一个四层共十六仓位的立体仓库入库和出库的功能。它由支架、入料及出料口、四层共十六个仓位、步进电机、感应开关、伸插气缸、信号灯、电气控制柜、人机交互界面等组成。电控柜部分主要由开关电源、西门子S7-200 PLC、步进电机驱动器、以及多个继电器和其它低压元器件构成。人机交互界面由组态王软件实现。本文的主要内容如下：
第一章是立体仓库概述，主要介绍了立体仓库的发展背景和趋势，分析了立体仓库技术发展的目的和意义。
第二章论证了本课题的基本结构和总体控制方案，主要介绍了立体仓库本体单元、PLC、步进电机、步进电机驱动器等模块。
第三章介绍了立体仓库的硬件设计，主要论证了PLC、步进电机、电机驱动器的选型，介绍了立体仓库系统的I/O分配以及电气原理图设计。
第四章主要对立体仓库PLC程序进行设计，说明了MAP库文件的使用方法，介绍了使用PLC编程语言编写控制程序实现入库和出库的功能的方法。
第五章主要介绍了利用组态王软件设计立体仓库监控与管理系统，该系统能够实时监控与管理立体仓库的运行状态。
第六章主要对设计完成后的硬件和软件部分进行测试与分析，验证本系统是否符合任务要求。
第七章是结束语，主要对本课题的设计进行总结。
第2章 立体仓库基本结构设计与论证
2.1立体仓库的基本构成
本课题硬件主要由立体仓库本体、可编程控制器（PLC）、电机驱动模块、步进电机、机械执行部件、人机交互界面组成。各模块之间的联系如图2-1所示：
图2-1 立体仓库组成模块
摘要
随着当今经济的飞速发展，商品流通日趋频繁，对物流配送系统提出了更高的要求，而立体仓库在现代化物流配送中发挥关键的作用。立体仓库加快了商品流通，节约了土地面积，提高了商品存放效率，简化了商品配送步骤。
本课题主要设计了一个智能的立体仓库系统，它主要由上位机和下位机构成，它不仅具有自动入库和出库的功能，还具有较为美观且操作方便的人机界面。根据立体仓库需要达到的功能编写PLC程序，通过下位机可编程控制器对每个执行机构进行有效控制。为了对立体仓库的运行状态进行有效的监控和管理，上位机使用组态王设计出一个友好的人机交互界面，立体仓库的运行状态实时的反馈在组态王画面上，同时也可以通过组态王对立体仓库进行相应的控制。
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关键字:仓库PLC组态王
目录
第1章立体仓库概述 1
1.1立体仓库的发展背景及趋势 1
1.2本课题研究的目的及意义 2
1.3本文的研究内容及结构 2
第2章立体仓库基本结构设计与论证 3
2.1立体仓库的基本构成 3
2.1.1立体仓库本体单元 3
2.1.2可编程控制器单元 4
2.1.3步进电机 4
2.1.4电机驱动模块 4
2.1.5人机交互界面 4
2.2立体仓库系统整体设计方案 4
第3章立体仓库系统的硬件设计 5
3.1立体仓库的控制结构 5
3.2可编程控制器PLC 5
3.2.1可编程控制器特点： 6
3.2.2可编程控制器型号的选择 6
3.3步进电机 7
3.3.1步进电机的工作原理 7
3.3.2步进电动机的选择 7
3.4步进电动机驱动器 9
3.4.1步进电机驱动器的基本组成 9
3.4.2驱动器控制信号输入电路 10
3.4.3驱动器控制信号说明 10
3.4.4驱动器选型原则 11
3.5伸缩式气缸 12
3.6微动开关 12
3.7 PLC输入输出分配表 12
3.8电气原理图设计 13
第4章立体仓库PLC控制程序设计 14
4.1PLC的编程语言及开发环境 14
4.2系统编程流程图 14
4.3主要程序设计 15
4.3.1.MAP库概述 15
4.3.2立体仓库的PLC程序介绍 17
第5章立体仓库系统的组态监控设计 22
5.1组态软件的概述 22
5.1.1组态软件的定义 22
5.1.2组态王实现控制系统基本步骤 22
5.2立体仓库系统的组态设计 22
5.2.1立体仓库项目实现 22
5.2.2设计立体仓库监控画面 24
5.2.3定义外部设备和数据库 25
5.2.4建立动画连接 26
第6章系统测试与功能实现 28
6.1测试说明 28
6.2功能测试 28
6.2.1入库功能测试 28
6.2.2出库功能测试 29
6.3组态监控系统调试 29
6.4运行结果分析 31
第7章结束语 32
参考文献 33
附录 34
附录 PLC梯形图主要程序 34
致谢 40
第1章 立体仓库概述
1.1立体仓库的发展背景及趋势
立体仓库又称自动仓储、高层货架仓库。它占地面积小，具有多层仓位，能够存储更多的货物，存储货物的方式也趋于智能化。现代立体仓库系统具备许多传统仓库缺少的特点和功能。随着商品流通不断加快，现代物流行业对货物的存储技术越来越重视。
自动化立体仓库的概念最早在欧美国家出现，立体仓库的产生是第二次世界大战之后生产技术发展的结果。1950年，美国诞生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。此后立体仓库在全球各个国家迅速发展。
20世纪80年代, 自动化立体仓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。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。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,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诞生。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。
目前我国在立体仓库系统的关键设备巷道堆垛机技术中取得突破, 其中的货叉调速技术、运行调速技术、柔性制造技术、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。最新研发的立体仓库系统中输送机设备采用了组合式结构、悬臂式升降台，其中机械执行部分运用托盘收集技术，分配车采用了双车避让技术，表面处理采用表面喷塑新工艺,控制系统采用了PROFIBUS现场总线控制技术。这些新技术的运用，加快了立体仓库系统在我国的发展与创新。
随着工业现代化的不断发展，计算机控制技术，激光测距技术、工厂自动化技术的应用对立体仓库系统提出更高的要求，自动化立体仓库运用的技术也不断更新，立体仓库在工业应用中的规模不断扩大。工业现代化水平与立体仓库技术的发展联系越来越紧密。
1.2本课题研究的目的及意义
自动立体仓库在现代化生产生活中的应用越来越广泛，立体仓库的设计有利于实现高效率的物流配送，节约土地资源，减少劳动力，降低生产成本，提高工业现代化生产水平。自动化立体仓库的研究具有很好的社会和经济效益。
1.3本文的研究内容及结构
本文基于西门子PLC可编程控制器设计了一个自动化立体仓库控制系统，该系统具备对货物入库，出库的控制功能，并且根据立体仓库的控制及应用设计出人机交互界面。
通过选型以S7-200PLC作为控制中枢，实现一个四层共十六仓位的立体仓库入库和出库的功能。它由支架、入料及出料口、四层共十六个仓位、步进电机、感应开关、伸插气缸、信号灯、电气控制柜、人机交互界面等组成。电控柜部分主要由开关电源、西门子S7-200 PLC、步进电机驱动器、以及多个继电器和其它低压元器件构成。人机交互界面由组态王软件实现。本文的主要内容如下：
第一章是立体仓库概述，主要介绍了立体仓库的发展背景和趋势，分析了立体仓库技术发展的目的和意义。
第二章论证了本课题的基本结构和总体控制方案，主要介绍了立体仓库本体单元、PLC、步进电机、步进电机驱动器等模块。
第三章介绍了立体仓库的硬件设计，主要论证了PLC、步进电机、电机驱动器的选型，介绍了立体仓库系统的I/O分配以及电气原理图设计。
第四章主要对立体仓库PLC程序进行设计，说明了MAP库文件的使用方法，介绍了使用PLC编程语言编写控制程序实现入库和出库的功能的方法。
第五章主要介绍了利用组态王软件设计立体仓库监控与管理系统，该系统能够实时监控与管理立体仓库的运行状态。
第六章主要对设计完成后的硬件和软件部分进行测试与分析，验证本系统是否符合任务要求。
第七章是结束语，主要对本课题的设计进行总结。
第2章 立体仓库基本结构设计与论证
2.1立体仓库的基本构成
本课题硬件主要由立体仓库本体、可编程控制器（PLC）、电机驱动模块、步进电机、机械执行部件、人机交互界面组成。各模块之间的联系如图2-1所示：
图2-1 立体仓库组成模块
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