某学院自动化专业毕业设计任务书36453.docx

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1、自动化专业毕业设计任务书 一一一一、设计题目设计题目设计题题目设计题目：基于基于基于基于PLC的立立体仓库堆垛垛机控制系统统设计的立体仓库堆垛垛机控制系统统设计的立体体仓库堆垛机机控制系统设设计的立体仓库堆垛垛机控制系统统设计二、毕业设计的的目的毕业设计的目的的毕业设计的的目的毕业设计的目的的 1设计计一个立体仓仓库堆垛机控控制系统； 2水平移移动、垂直移移动及伸叉机机机构分别由由220W 的三相交流流异步电动机机、200WW 的单相交流异步电电动机和二相相混合式步进进电机驱动；3上述电机由由西门子S77-226型型PLC控制制，其中水平平移动、垂直直移动由PLLC通过变频频器控制，步进电机机

2、由步进驱动动模块进行自自动控制。 三、主要设设计内容主要设计内容主主要设计内容容主要设计内容 1变频调调速系统设计计；2货叉伸缩控控制；3PLC控制制程序编写与与调试；四、重点研究问问题重点研究问题重重点研究问题题重点研究问题 PLC控制，确定设计计方案，完成成各功能单元元的结构设计计，参数计算算和元件选择择。 五、主主要技术指标标或主要设计计参数主要技术指标或或主要设计参参数主要技术术指标或主要要设计参数主要技术指标或或主要设计参参数 堆垛机机运行的速度度范围：水平方向：2mmmin-360mmin；垂直方向：2mmmin-80mmmin；货叉： 2mmin-660mmiin 六、设设计成果

3、要求求设计成果要求设设计成果要求求设计成果要求 1毕业设设计论文要求求字数为100000115000字字，论文格式式参照华北水水利水电学院关于本科毕业业设计论文格格式要求；2系统电气原原理图，要求求用0#图纸纸（按国标要要求绘制）；3各部分环节节的工作原理理及调试故障障分析及排除除方法；4毕业设计论论文内插图必必须用电脑制制作；I华北北水利水电学学院毕业设计计说明书I 基于基于基于基于PLC的立立体仓库堆垛垛机控制系统统设计的立体仓库堆垛垛机控制系统统设计的立体体仓库堆垛机机控制系统设设计的立体仓库堆垛垛机控制系统统设计 摘摘摘摘 要要要要 在现现代的物流仓仓储系统中，自自动化立体仓仓库应用日

4、益益广泛。而堆堆垛机是立体体仓库的关键组成部分，堆堆垛机性能的的优劣对整个个立体仓库的的运行起到至至关重要的作作用，所以设设计与开发自动化程度度较高的堆垛垛机控制系统统成为当前立立体仓库的发发展趋势，开开展与此有关关的研究具有重要的理理论和应用价价值。本文基基于现代物流流技术的应用用和发展要求求，介绍自动动化立体仓库的应用及及其功能和作作用，结合现现代科技的发发展，着重研研究自动化立立体仓库堆垛垛机控制系统的控制技技术。本文详详细阐述了本本控制系统的的设计思想，以以及整个系统统的硬件实现现和软件设计。论文依据立体仓仓库的有关设设计参数，对对堆垛机电气气控制的硬件件系统进行了了设计，为了了提高堆

5、垛机的性性能，本文采采用了转速、位位置反馈的双双闭环控制，以以满足系统的的调速要求。系统的水平认址址采用激光测测距传感器定定位，垂直认认址采用光电电开关和认址址片组合定位位。变频调速系统由SS7-2266PLC及其其扩展模块EEM235通通过变频器MMM440控控制交流电动动机，采用光电编码器反反馈转速信号号，实现转速速闭环控制。货货叉伸叉系统统由S7-2226PLCC通过步进电电动机驱动器SHH-204003控制二相相混合式步进进电动机。根根据系统的控控制要求进行行了PLC、变变频器、电机和电电机驱动器的的选型，并给给出了系统的的硬件接线图图，然后利用用西门子的编编程软件step7设设计了堆

6、垛机机控制程序。关键词关键词关键词关键词 自动动化立体仓库库，堆垛机， PPLCII华北水利水水电学院毕业业设计说明书书II Absttract In moodern logisstics warehhousinng sysstems, autoomatedd storrage iis inccreasiinglywidesprread. Hay sstackeers arre thee key equippmentss, Perrformaance oof thee staccker pplaysan impoortantt rolee. Dessign aand Deeveloppment

7、 of a higheer deggree oof auttomatiionStackerr Conttrol SSystemm becoome Waarehouuse trrend oof devvelopmment, Thereeforerelatedd reseearch has iimporttant ttheoryy and appliicatioon vallue. TThis ppaper introoducessapplicaation and pperforrmancee of aautomaated HHigh-rrise WWarehoouse bbasingg onap

8、plicaation and ddeveloopmentt requuiremeent off modeern loogistiics teechniqques. And pputsemphasiis on the rresearrchingg of ccontrool tecchniquues inn autoomatedd Highh-riseeWarehouuse sttackerr combbiningg modeern scciencee and technniquess. Thiis papperelaboraated oon thee desiign off the systee

9、m of contrrol, aas welll as the iimplemmentattion oofthe sysstemss harddware and tthe deesign of thhe sofftwaree.Based oon thee paraameterr relaated tto thee autoomatedd storrage, this paperr pressenteddthe harrdwaree systtem off staccker eelectrrical contrrol. SSpeed of thhe staacker was tthebasic.

10、 In orrder tto impprove the pperforrmancee of tthe sttackerr, thee systtem addopts thespeed, posittion, doublle feeedbackk conttrol. The hhorizoontal recoggnize addreesses ofsystem usingg laseer ranngefinnder ssensorr posiitioniing, aand veerticaal reccognittion uusingphotoellectriic swiitchess and

11、addreess piiece ccombinnationn addrressinng. Sppeed-aadjusttedsystem by S77-226PPLC annd itss exteensionn moduule EMM235 tthrouggh traansduccerMM440 ccontrool ac motorr. Gooods foork syystem is byy S7-2226PLCC binaary syystemthroughh steppping motorr drivver SHH - 200403 ccontrool twoo-phasse hybbri

12、d ssteppiingmotor. Accorrding to thhe reqquiremments of thhe conntrol systeem, thhis paaper ccompleetedthe sellectioon of PLC，ffrequeency cconverrter, the mmotor and iits coontrolller. Andpresentts thee systtem haardwarre hoookup. Then use tthe sooftwarre of Siemeens sttep7designss the stackker coon

13、troll proccedurees.Key Worrds: Autommated Storaage annd Rettrievaal Sysstem， Staccker， PLC1华北水利水电电学院毕业设设计说明书目目目目 录录录录 摘 要 . II Absttract . III 第一章章 绪论 . 11.1 自动化化立体仓库的的概述 . 11.1.1 自自动化立体仓仓库的组成 . 111.1.2 自自动化立体仓仓库的优点 . 221.1.3 自自动化立体仓仓库的发展 . 221.2 堆垛机机概述 . 31.2.1 堆堆垛机的发展展 . 31.2.2 堆堆垛机技术的的研究现状 . 331.

14、3 本文研研究的主要内内容 . 4 第二二章堆垛机控制系统统的硬件设计计 . 52.1 控制技技术要求和系系统总体设计计 . 552.2 堆垛机机位置控制 . 72.2.1 定定位控制 . 72.2.2 认认址检测方式式 . 82.2.3 认认址方式确认认 . 92.2.4 堆堆垛机速度曲曲线分析 . 102.3 PLCC及资源配置置 .112.3.1 SS7-2000系列PLCC概述 .1112.3.2 CCPU型号选选择 . 122.3.3 PLC模块块选型 . 1132.4 堆垛机机变频调速系系统设计 . 1442.4.1 变变频器的选型型 . 1142.4.2 水水平方向变频频调速系统

15、设设计 . 152.4.3 垂垂直方向变频频调速系统设设计 . 172.5 堆垛机机货叉控制系系统设计 . 199 2华北水水利水电学院院毕业设计说说明书2.6安全检测传感器器的应用 . 202.7 元器件件的选型 . 2112.8 通信方方案的确定 . 222.9 输入输输出点分配 . 232.10 本章章小节 . 244 第三章堆垛机控制程序序设计 . 2553.1 堆垛机机自检和复位位/归位程序序 . 273.1.1 堆堆垛机自检程程序 . 273.1.2 堆堆垛机复位/归位程序 . 283.2 自动方方式下的堆垛垛机运行控制制 . 293.2.1 列列向运行PLLC程序实现现 . 29

16、3.2.2 行行向运行PLLC程序实现现 . 313.2.3 货货叉伸缩控制制PLC程序序实现 . 323.3 手动方方式下的堆垛垛机运行控制制 . 343.4 本章小小节 . 335 总结. 36 参考文献 . 37 致致 谢 . 38 附录录一 外文文翻译 . 399附录二 堆垛垛机入库作业业流程图 . 481华北水利水电电学院毕业设设计说明书第1页 第第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 1.1 自动化立体体仓库的概述述自动化立体仓库库的概述自动动化立体仓库库的概述自动化立体仓库库的概述 在在现代物流系系统中，自动动化立体仓库库是一个重要要的组成部分分，它是一种种新型的仓储储技术。

17、自动化立体体仓库又称为为自动存储/检索系统（AAutomaated SStoragge &Reetrievval Syystem，AS/RS）。它它是物料搬运运和仓储科学学中的一门综综合科学技术术工程。它以以高层货架为为主要标志，配以成套的先进进搬运设备，以以先进的计算算机控制技术术为主要手段段，由此组成成高频率、大大容量的科学存储，以以适应现代化化生产、物资资交流和仓储储的需求。 1.1.1自动化立体仓库库的组成自动化立体仓库库的组成自动动化立体仓库库的组成自动化立体仓库库的组成 立立体仓库是指指：采用高层层货架储存货货物，用起重重、装卸、运运输机械设备备进行货物出出库和入库作业的仓仓库。这

18、类仓仓库主要通过过高层货架充充分利用空间间进行存取货货物，所以被被成为立体仓库。目前前，立体仓库库最大高度能能达到40多多米，最大库库存数可达数数万个货物单单位，可以实现按计划划入库和出库库的全自动化化控制，以及及无人操作的的计算机网络络化管理。其主要的组成部部分有高层货货架、仓储机机械设备、控控制及管理设设施。（1）货架仓储技术的发展展由平面转向向高层立体化化以后，高层层货架为仓库库的主体和标标志，货架越越高，存储量越大大。货架在物物流及仓储中中占有非常重重要的地位，目目前的货架具具有多种功能能，以满足机械化和和自动化的要要求。主要的的货架类型有有单元式货架架、贯通式货货架与旋转式式货架。为

19、了提高货物装装卸、存取效效率，自动化化立体仓库一一般使用货箱箱或托盘盛放放货物。货箱箱和托盘的基本功能是是盛放小件物物料，同时还还应便于运输输车和堆垛机机的插取和存存放。（2）仓储机械械设备自动化立体仓库库的主要搬运运设备是巷道道式堆垛机，其其主要用途是是在高层货架架的巷道内来回穿梭运行，将将位于巷道口口的货物存放放入货格中，或或者将货物取取出运送到巷巷道口。输送送系统必须是具有有高度的可靠靠性，在立体体仓库中一般般只有一套输输送系统，所所以应保证输输送系统各个环节上的的设备可靠、耐耐用、维修方方便，并且还还应该对输送送系统设置手手动控制做后后备。自动化立体仓库库中的货物输输送装置主要要有传送

20、带、各各种流动小车车及AGV等等，短距离的的传送还可以采用机机器人。2华北水利水电电学院毕业设设计说明书第2页 （3）控制及管理理设施控制管理系统采采用分布式控控制，即由管管理计算机、中中央控制计算算机和直接控控制堆垛机、入/出库输输送机等现场场设备的控制制器组成控制制系统。管理理计算机是立立体仓库的管管理中心，承担着入/出库库管理、盘库库管理、查询询、打印及显显示、经济技技术指标的计计算分析等功功能，包括在线管理和离离线管理；中中央控制计算算机是立体仓仓库的控制中中心，他沟通通并协调管理理计算机、堆垛机、入入/出输送机机等设备之间间的联系，控控制和监视着着整个立体仓仓库系统的运运行。 1.1

21、.2自动化立体自动化立体自动动化立体自动化立体仓库库的优点仓库的优点仓库库的优点仓库的优点 事事实证明采用用自动化立体体仓库能够产产生巨大的经经济效益和社社会效益，主主要表现在以以下几个方面：（1） 层货架架：立体仓库库由于使用了了高层货架存存储货物，存存储区可以大大幅度的向空空间发展，充分利用用了仓库的空空间，提高了了空间利用率率。（2） 自动存存取：自动化化立体仓库使使用机械和自自动化设备，运运行和处理速速度快，提高高了作业效率。（3） 计算机机控制与管理理：计算机能能够准确无误误的对仓库的的各种信息进进行存储和管管理，不仅降低了操作作人员的劳动动强度，还减减少了货单处处理和信息处处理过程

22、中的的差错，从而而提高了仓库的管理水水平。（4） 节约成成本：作业效效率的提高势势必会降低货货物储存的成成本费用，由由此也提高了了企业的现代化物流流意识。 11.1.3自动化立体仓库库的发展自动化立体仓库库的发展自动动化立体仓库库的发展自动化立体仓库库的发展 高高层货架仓库库的出现和发发展是第二次次世界大战以以后生产技术术发展的结果果。在生产发发张的实际需要和科科技水平发展展的现实可能能下，五十年年代初开始出出现了自动化化立体仓库。11950年美国首先产生生手动控制的的桥式堆垛机机起重机，与与此同时提出出了高层货架架的概念，被被认为是自动化仓库的的雏形。19960年以后后巷道式堆垛垛机逐渐代替

23、替了桥式堆垛垛机，此后堆堆垛机的使用范围和性能有有了很大的发发展，尤其是是在日本，自自动化立体仓仓库发展迅速速，目前日本本的自动化仓库技术和和自动化仓库库的拥有量都都位居世界前前列。自动化技术在仓仓储领域中的的发展分为五五个阶段：人人工仓储阶段段、自动化仓仓储阶段、集集成化仓储阶段和和智能化阶段段。其中智能能自动化仓储储在九十年代代后期以及二二十一世纪的的若干年内，是仓储自自动化技术的的主要发展方方向。 3华华北水利水电电学院毕业设设计说明书第3页 我我国对自动化化立体仓库及及其物料搬运运设备的研制制并不晚，11963年研研制成第一台台桥式堆垛起重机(机械械部北京起重重运输机械研研究所)，11

24、973年开开始研制我国国第一座由计计算机控制的的自动化立体仓库库(高巧米，机机械部起重所所负责)，该该库19800年投入运行行。 1.22堆垛机概述堆垛机概述堆垛垛机概述堆垛机概述 堆堆垛机是自动动化立体仓库库系统的重要要组成部分，它它是整个系统统的执行部件件，存货时将将货物从出入货台台准确的存放放到货位里，取取货时将货物物从货位中取取回到出入货货台。无论何何种类型的堆垛机，一一般都由水平平行走机构、起起升机构、载载货台及货叉叉机构、机架架和电气设备备等基本部分组成成。它是在所所谓高层、高高速、高密度度储藏的概念念下的产物。尽尽管各厂家各各有独创，结构形式式有些差异，但但可以说大同同小异，所有有的堆垛机都都不外乎由机机架、载货台台、伸缩货叉、轨道道和控制系统统等部分组成成。 1.22.1堆垛机的发展堆垛机的发展堆堆垛机的发展展堆垛机的发展 初期的立体体仓库使用的的堆垛机以桥桥式起重机为为基础，这种种堆垛机是从从起重机的大大梁上