立体仓库PLC控制系统设计

目 录 一、立体仓库一、立体仓库 PLCPLC 控制系统控制系统 1、前言 2、立体仓库 PLC 控制系统发展现状以及趋势 1、现状 2、趋势 3、自动化立体仓库的功能 4、系统设计的基本步骤 5、元器件计算选型 1、PLC 机型的选择 2、步进电机的选择 3、步进电动机驱动器的选择 4、传感器的选择 5、微动开关的选择 6、并联型开关稳压电源 6、PLC 输入输出分配表 二、系统硬件设计二、系统硬件设计 1、电气原理图的设计 2、主电路图的设计 三、系统软件设计三、系统软件设计 1、系统流程图 2、PLC 软件梯形图 一、立体仓库 PLC 控制系统 1、前言 随着企业的持续稳定发展， 经济全球化步伐也迅速，我国的工业也出现了翻 天覆地的变化， 一方面高科技的加工工艺越来越得到推广，加工效率也得到了大 大的提高。与此同时原有的物流和仓储系统已不能满足新形势的要求 ,建立一个 集物流、信息流和资金流于一身的自动化物流管理中心 ,从而降低企业综合物流 成本,提高企业综合效益便成为目前亟待解决的问题。自动化立体仓库是指在不 直接进行人工处理的情况下, 自动地完成物品仓储和取出的系统, 它以高层立体 货架为主体, 以成套搬运设备为基础, 是集自动控制技术、通信技术、机电技术 于一体的高效率、大容量存储机构。 PLC 作为一种工业控制计算机, 具有模块化 结构、配置灵活、高速的处理速度、精确的数据处理能力、多种控制功能、网络 技术和优越的性价比等性能, 是目前广泛应用的控制装置之一。自动化立体仓库 的出现, 实现了仓库功能从单纯保管型向综合流通型的转变，而且自动化立体仓 库是现代物流与仓储系统的重要组成部分，具有货物存取效率高和自动化程度 高、很强的入出库能力等优点。而 PLC 功能强大，可靠性高，抗干扰能力强， 维修方便， 易于实现机电一体化。 完全满足立体仓库工作环境和控制系统的要求。 2、立体仓库 PLC 控制系统发展现状以及趋势 （1） 、现状 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，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 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 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。现在，自 动化物流技术和成套设备的研发已经发展成了一个庞大的产业。目前，国外自动 化立体仓库采用扫描技术， 提高信息的传输速度和准确性采用射频数据通信 技术，数据的采集、处理和交换能够在搬运工具与中央计算机之间快速进行，使 物品的存取和发送信息做到快速、实时、可靠和准确。另外，近年来迅猛发展的 多媒体技术也在自动化立体仓库中得到越来越广泛的应用，普遍应用于人员培 训、操作指导、远程现场监视、异地故障分析和诊断及防火防盗等方面。 但是国内的自动化立体仓库系统具有一定的局限性， 主要以单机为主，系统 整体的集成能力和集成水平低；因为资金不足，许多外围设备如 AGV 系统、码 垛和拆垛等无法应用于物流系统，从根本上限制了这些设备的研制和发展；仓储 作业的计算机管理水平较低。因此不论从自动化物流系统的设备品种及技术水 平，还是在应用的广度和深度上与国际水平都还存在着相当大的差距。 （2） 、趋势 随着自动化技术和信息技术在自动化立体仓库广泛运用， 自动化立体仓库的 发展将呈现以下趋势 a仓储作业管理自动化水平将会逐步提高 b智能技术将会获得应用。 c仓库作业向柔性化方向发展 d建设自动化立体仓库方面更加注重实用性和安全性 3、自动化立体仓库的功能 1 2 3 4 5 6 堆垛机要有三个自由度，即水平、垂直、前后 堆垛机的运动由步进电机驱动 堆垛机水平运动和垂直运动可同时进行 堆垛机前进、后退和垂直运动时必须有超限位保护 每个仓位必须有检测装置（微动开关） ，当操作有误时发出错误报警信号 当按完仓位号后，没按入或取前，可以按取消键进行取消该操作。 7整个电气控制系统必须设置急停按钮，以防发生意外。 本课题设计的具体控制功能如下 （1）将选择开关置于自动位置，通电状态下，各机构复位，即返回零位。立体 仓库坐标定位以零位开始。 （2）当送货的时候，选择欲送货物的仓位号，按动仓位号对应的按钮，再按送 货按钮后， 货物自动送入指定的仓位号对应的仓库位里。若被指定的仓位号里有 货物，则送货命令不被执行。送货完成后，小车自动返回原来的位置。 （3）当取货的时候，选择欲取货物的仓位号后，按动取货按钮后，堆垛机可以 自动将货物取出。如果小车里有货物，则取货命令不被执行。 （4）取货和送货指令完成后，机构自动返回原来位置。 （5） 整个电气控制系统必须设置急停按钮，以防发生意外。 以 6 号仓库的送货、取货为例说明 （1） 、送货状态 当启动电源选择送货时，按作用下 6 号仓库按键（I1.3） ，微动开关检测 0 号仓库 有货物时（I2.2） ，微动开关检测6 号仓库无货物时（I3.0） ，小车由提供水平方向 动力的步进电机的作用下，和传感器对小车的前进限制（I3.7）作用下小车向右 移动 2 个货位位置； 再由提供垂直方向的动力的步进电机的作用下，和传感器对 小车的向上限制（I4.2）作用下小车向上移动 1 个货位，移动到 6 号仓库。最后 由提供前后方向动力的步进电机的作用下，和传感器对小车的送进限制（I4.5） 作用下小车将货物送进到 6 号货仓。小车从原路返回，与上述步骤相反，小车复 位。 （2） 、取货状态 当启动电源选择取货时，按作用下 6 号仓库按键（I1.3） ，微动开关检测 0 号仓库 无货物时（I2.2） ，微动开关检测6 号仓库有货物时（I1.3） ，小车由提供水平方向 动力的步进电机的作用下，和传感器对小车的前进限制（I3.7）作用下小车向右 移动 2 个货位位置； 再由提供垂直方向的动力的步进电机的作用下，和传感器对 小车的向上限制（I4.2）作用下小车向上移动 1 个货位，移动到 6 号仓库。然后 由提供前后方向动力的步进电机的作用下，和传感器对小车的取出限制（I4.6） 作用下小车将货物从 6 号货仓取出。小车从原路返回，与上述步骤相反，小车复 位。 4、系统设计的基本步骤 在立体仓库控制系统的设计过程中主要要考虑以下几点 （1）深入了解和分析立体仓库的工艺条件和控制要求。 （2）确定 I/O 设备。根据立体仓库控制系统的功能要求，确定系统所需的 用户输入、输出设备。 （3）根据 I/O 点数选择合适的 PLC 类型。