第2頁/共2頁基于PLC的自動化立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要：自動化立體倉庫采用了PLC的全自動化立體倉庫,是現(xiàn)代一種高度自動化的倉庫管理系統(tǒng)。隨著物流的日益發(fā)展,倉儲管理必須升級換代,由此便發(fā)展出智能化立體倉庫系統(tǒng)。由于物流貨物及運輸設(shè)備不斷增加，導(dǎo)致現(xiàn)代倉儲帶來不方便，導(dǎo)致貨物的堆積不能更好的存儲，讓物流工作者的工作變得困難，導(dǎo)致倉儲工作時間變得很長，自動化的立體倉庫可以很大的減少物流工作者的工作時間，讓物流工作者工作任務(wù)更簡單，可以正確有效便捷的進(jìn)行倉儲工作。在2025中國智造的前景環(huán)境下，基于PLC的自動化的立體倉庫在現(xiàn)在背景下起到舉足輕重的作用，在很多的領(lǐng)域都能涉及到。本課題研究的基于PLC的自動化的立體倉庫的系統(tǒng)硬件系統(tǒng)是基于三菱FX3U的PLC的以堆垛機為動力核心，以伺服電機為輸出設(shè)備從而實現(xiàn)出庫和入庫的動作?；赑LC的自動化的立體倉庫由貨架部分、貨物箱部分、巷道堆垛機、輸送系統(tǒng)、AGV系統(tǒng)以及中央管理控制系統(tǒng)這些結(jié)構(gòu)組成。自動化立體倉庫作為現(xiàn)代物流系統(tǒng)的組成部分，本課題是以現(xiàn)代化倉儲機構(gòu)為設(shè)計依據(jù)，以智能化立體倉庫為基礎(chǔ)開發(fā)。最后的結(jié)果目的是可以讓該立體倉庫自動存儲物品，實現(xiàn)自動化通過堆垛機完成入庫出庫作業(yè)（實現(xiàn)堆垛機的升降橫移、垂直升降、上下循環(huán)、水平循環(huán)等動作）。自動化立體倉庫是現(xiàn)代社會物流系統(tǒng)中發(fā)展最為迅速的一個部分，它可以精確的進(jìn)行存儲，可以大大提高存儲的效率，減少工作人員的工作量，還可以節(jié)省空間資源，節(jié)省物流倉管工作者的很多時間，讓倉儲工作更方便。關(guān)鍵詞：自動化立體倉庫；PLC；堆垛機目錄第一章引言 61.1本課題來源以及它對于現(xiàn)代的研究意義 61.2調(diào)研自動化立體倉庫國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 71.3本文的主要研究內(nèi)容 8本章小結(jié) 9第二章基于PLC的自動化立體倉庫的總體結(jié)構(gòu) 102.1自動化立體倉庫倉儲系統(tǒng)整體方案設(shè)計思路 102.2自動化立體倉庫倉儲系統(tǒng)的原理框架結(jié)構(gòu) 112.2.1貨架部分 112.2.2存儲托盤部分 122.2.3巷道堆垛機 122.2.4輸送系統(tǒng) 132.3自動化立體倉庫控制系統(tǒng)的工作原理 142.3.1自動化立體倉庫的工藝流程 142.3.2自動化立體倉庫控制系統(tǒng)的組成框圖及工作原理 15本章小結(jié) 15第三章自動化立體倉庫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 163.1自動化立體倉庫控制系統(tǒng)的硬件選用 163.1.1PLC硬件選型 163.1.2電機的選型 193.1.3傳感器的選型 213.1.4變頻器 233.1.5氣動裝置 243.1.6輸送裝置 243.2I/O分配表設(shè)計 25本章小結(jié) 26第四章自動化立體倉庫系統(tǒng)堆垛機軟件設(shè)計 264.1編程軟件 264.1.1GXWorks2編譯軟件介紹 264.1.2GXWords2軟件的安裝 274.1.3GXWords2軟件簡單操作介紹 304.2PLC程序設(shè)計 324.2.1PLC主程序梯形圖的設(shè)計 32本章小結(jié) 39第五章自動化立體倉庫機械部分設(shè)計 405.1貨架部分鋼材的選用 405.2貨架外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計 40本章小結(jié) 41總結(jié) 42參考文獻(xiàn) 44附錄 45附錄一:（自動化立體倉庫結(jié)構(gòu)圖） 45附錄二：（立體倉庫堆垛機結(jié)構(gòu)圖） 45附錄三:(PLC控制組成框圖) 46附錄四：（I/O分配表） 47附錄五：（梯形圖） 48第一章引言1.1本課題來源以及它對于現(xiàn)代的研究意義本課題靈感來源現(xiàn)代的物流倉儲管理系統(tǒng)。自馬云創(chuàng)立阿里巴巴后，網(wǎng)上購物時代正式開啟，1688、淘寶、京東、拼多多等知名網(wǎng)購軟件相繼問世，網(wǎng)購的浪潮越來越大，現(xiàn)在大家買東西越來越方便，網(wǎng)上還可以買到各色各樣的大家認(rèn)為有用又實惠的東西，但是給民眾帶來便利的同時演化出各種相關(guān)的企業(yè)服務(wù)公司，比如物流公司等，以及給一些產(chǎn)業(yè)帶來或利或弊，就比如本課題的來源，現(xiàn)代化物流倉儲管理系統(tǒng)。早些年的物流管理倉儲是通過人工搬運、人工篩選、手記貨物位置甚至任意堆放貨物，這樣的弊端是耗時耗力，成本高效率低。而現(xiàn)代化的倉儲管理系統(tǒng)，通過采取現(xiàn)代的管理思想、體系體制、及管理方法和現(xiàn)代智能的電子計算機，對貨物倉儲進(jìn)行管理的一套成熟體系。該倉儲體系讓貨物倉儲變得更加低成本高效率。隨著網(wǎng)購、物流不斷發(fā)展，由于物流貨物及運輸設(shè)備不斷增加，導(dǎo)致現(xiàn)代倉儲帶來不方便，導(dǎo)致貨物的堆積不能更好的存儲，增大物流工作人員的工作量，導(dǎo)致倉儲工作效率大大降低，該倉儲管理也不斷的更新?lián)Q代，更方便更便捷，能更好的服務(wù)于各大網(wǎng)絡(luò)廠商，使得現(xiàn)在的網(wǎng)購越來越便捷，網(wǎng)購商家能更好的管理倉儲。自動化立體倉庫同時包含了機與電的相關(guān)知識，可以更好的考察機電專業(yè)的基礎(chǔ)知識。立體倉庫思想是在在工程設(shè)計的基礎(chǔ)上建立的，符合工程的設(shè)計基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。本課題的完成能更好的為現(xiàn)代化倉儲作出貢獻(xiàn)，提供有用的參考價值，設(shè)計該課題可以讓我們的動手和動腦能力得到提高。該課題的研究對現(xiàn)代化的倉儲系統(tǒng)有著非常重要的作用，隨著現(xiàn)在網(wǎng)上購物的發(fā)展，現(xiàn)代化立體倉庫對于商家起到了非常大作用，使得商家管理自家貨物非常的方便，發(fā)貨效率越來越高，顧客不用等很久就可以收到自己心意的網(wǎng)購物品。自動化立體倉庫物流生產(chǎn)的重要組成部分，自動化立體倉庫系統(tǒng)的研究升級，有助于實現(xiàn)物流效率的提高和可以大量的儲存，節(jié)省空間，可以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和貨物流通的需求。自動化立體倉庫的研究是未來發(fā)展之所趨，可以滿足物流生產(chǎn)的各種倉儲需求。1.2調(diào)研自動化立體倉庫國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)50年代的初期，立體倉庫思想就建立了，美國首先出現(xiàn)了提出使用高層的貨物架的物流公司，但是貨架太高而當(dāng)時又沒有堆垛機系統(tǒng)，這給出庫入庫工作帶來了很大的問題，當(dāng)時就有人想到了一個辦法，就是用叉車來進(jìn)行上下運貨，但這種方案有個非常大的弊端，就是太過笨重限制了空間，對空間的占用太大。時間來到了1959年，也是美國的一家企業(yè)，想到了一個非常好的辦法，就是做了一條軌道式的堆垛機，也就是早期的堆垛機系統(tǒng)，只不過它依舊靠工作人員駕駛軌道機器來完成出入庫的作業(yè)，但是這種軌道式的堆垛機使得兩高架貨架之間的距離大大減少，從而提高了空間的利用率，還提高了工作效率。處于亞洲的日本在20世紀(jì)的60年代中期，立體倉庫在這開始不斷地發(fā)展，從這個時間節(jié)點開始，立體倉庫開始不斷發(fā)展。處于歐洲的德國在1962年設(shè)計并建造了世界上第一個自動化的立體倉庫，他們首次將電子計算機與倉儲管理相結(jié)合，將計算機系統(tǒng)運用于倉庫系統(tǒng)中，在德國建成自動化的立體倉庫之后，自動化的立體倉庫在歐洲開始不斷傳播發(fā)展，而且發(fā)展越來越迅速?；剡^來看我國的自動化的立體倉庫的發(fā)展歷史，跟歐洲和美國等一些發(fā)達(dá)國家相比較，我國的自動化的立體倉庫起步晚比較發(fā)展比較慢，主要是受技術(shù)的限制，西方的一些國家的技術(shù)封鎖，導(dǎo)致一直攻破不了自動化立體倉庫的關(guān)鍵技術(shù)，使得發(fā)展受到制約。在1974年，我國的第一座自動化的立體倉庫建成了，是在鄭州的模具庫，是一個紡織機械企業(yè)，這是我國首次通過計算機與倉儲管理結(jié)合建立了智能化立體倉庫，且其的自動化程度較高，在此之后國內(nèi)的一些企業(yè)開始了對自動化立體倉庫的研究，從而推動其的快速發(fā)展。日前，我國現(xiàn)在的自動化立體倉庫還是一些簡單的中底層的小型倉庫，出庫入庫的方式差不多都是巷道機加堆垛機等一些輔助設(shè)備。在我國各色的行業(yè)中，都有自動化立體倉庫的身影，大多分布于機械生產(chǎn)和物流管理兩大產(chǎn)業(yè)之中。隨著技術(shù)的不斷成熟，自動化立體倉庫也越來越智能化。1.3本文的主要研究內(nèi)容本課題研究的是基于PLC的自動化立體倉庫控制系統(tǒng)，首先熟悉課題確定課題方案，調(diào)研該課題（自動化立體倉庫）的基本構(gòu)造，完成立體倉庫整體的系統(tǒng)架構(gòu)，對各零件進(jìn)行細(xì)節(jié)分析；完成立體倉庫的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)有條件或根據(jù)需求選取合適的PLC，再選擇合適的PLC編程軟件并進(jìn)行指令軟件編程。再對其性能指標(biāo)進(jìn)行分析，完成倉庫的機械部分，按照需求選取各機械零部件。最后完成立體倉庫的組裝，并仿真調(diào)試。自動化立體倉庫控制系統(tǒng)基本的簡單流程一般是入庫、出庫和揀貨：1.入庫作業(yè)物品貨物準(zhǔn)備入庫時，由傳送帶（輸送系統(tǒng)）傳送到識別區(qū)，在識別區(qū)進(jìn)行物品的識別掃描（現(xiàn)在常用的有條碼和二維碼兩種識別碼），在識別區(qū)進(jìn)行貨物識別后貨物的信息會被傳輸?shù)街醒敕?wù)器，中央控制終端會根據(jù)此信息來此貨物是否入庫和入庫的坐標(biāo)位置。當(dāng)系統(tǒng)確認(rèn)識別該物品能夠入庫后，系統(tǒng)將坐標(biāo)程序輸送到堆垛機，堆垛機收到指令后開始工作，開始執(zhí)行程序，將該貨物送到指定的位置坐標(biāo)，動作完成后，堆垛機回到初始位置等待下一個指令。2.出庫作業(yè)：當(dāng)倉庫管理人員收到客戶的訂單貨物后，在電腦上查詢該信息，查到貨物信息后，工作人員按要求將信息輸進(jìn)中央控制系統(tǒng)，系統(tǒng)會自動找到該貨物信息以及位置坐標(biāo)，再將該位置坐標(biāo)輸送到堆垛機，堆垛機收到指令后，開始執(zhí)行任務(wù)，將客戶需求的貨物帶到指定的位置至巷道出庫臺上，并反饋任務(wù)完成信息。3.揀選作業(yè)：貨物通過堆垛機出庫之后，AGV小車將出庫的貨物引導(dǎo)至一個分揀臺，由物流或者倉管工作者或者自動識別的傳感器識別揀選。自動化的立體倉庫通過高層的貨架以及一些設(shè)備讓倉儲空間得到更好的利用，在入庫出庫的存儲過程中更加的便捷智能。本章小結(jié)本章介紹了本課題的選取來源以及本課題研究對現(xiàn)代社會的影響，對相關(guān)行業(yè)的有利之處；并調(diào)研國內(nèi)外自動化立體倉庫的發(fā)展歷史以及發(fā)展現(xiàn)狀和國內(nèi)的發(fā)展。最后介紹了本次課題的主要的研究內(nèi)容如何設(shè)計本課題的簡單設(shè)計過程。第二章基于PLC的自動化立體倉庫的總體結(jié)構(gòu)2.1自動化立體倉庫倉儲系統(tǒng)整體方案設(shè)計思路自動化的立體倉庫這個大的系統(tǒng)可以分為很多小部分，可細(xì)分為貨倉部分、貨箱部分、巷道堆垛機部分及系統(tǒng)部分、輸送機系統(tǒng)等部分，自動化立體倉庫整體概念題如圖2-1所示。圖2-1自動化立體倉庫整體概念圖立體倉庫是集很多專業(yè)知識于一體的大型工程系統(tǒng)，集機械、電氣控制土建等專業(yè)知識于一體，在設(shè)計建造自動化立體倉庫各專業(yè)知識一定要相互兼顧、相互配合。貨架系統(tǒng)、輸送機系統(tǒng)、堆垛機系統(tǒng)等必須相互兼顧，分散又集中，自動化立體倉庫結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示。圖2-2自動化立體倉庫結(jié)構(gòu)圖設(shè)計一個自動化立體倉庫還需根據(jù)客戶需求，及倉庫建造地的環(huán)境空間大小，還有選取建造材料。大概的整體設(shè)計思路是先完成立體倉庫的貨架等機械系統(tǒng)部分，安裝好外部結(jié)構(gòu)。再選取硬件系統(tǒng)，最后進(jìn)行軟件編譯，進(jìn)行仿真調(diào)試，最終進(jìn)行立體倉庫裝配，聯(lián)機調(diào)試，并完善系統(tǒng)功能。2.2自動化立體倉庫倉儲系統(tǒng)的原理框架結(jié)構(gòu)自動化立體倉庫的結(jié)構(gòu)大致可分為貨架部分、存儲托盤部分、巷道堆垛機以及叉車、輸送帶系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)等。立體倉庫結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示。圖2-3立體倉庫結(jié)構(gòu)2.2.1貨架部分立體倉庫貨倉部分一般都是用鋼材料搭建的，穩(wěn)定牢靠，其最主要的作用就是存儲需要入庫同時已經(jīng)完成識別的物品貨物，倉庫的貨倉主要有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是拼接組成的貨倉，另一種是焊接組成的貨物。立體的高層貨倉可以儲存大量的貨物，使得倉庫的空間得到更好的利用。如圖2-4所示：圖2-4立體倉庫貨架2.2.2存儲托盤部分儲存托盤即立體倉庫貨箱部分，式用于存放貨物的箱子，底部還有一個托盤，方便堆垛機夾取或拖住貨箱進(jìn)行入庫出庫動作。是承載貨物的器具，是個輔助工具。2.2.3巷道堆垛機巷道堆垛機由上方的橫梁、下方的橫梁、用于支承的立柱、水平行走機構(gòu)巷道軌道、垂直升降的裝置、貨叉取貨裝置、安全保護裝置和電氣柜組成，用于完成入庫出庫作業(yè)的設(shè)備，即堆垛機是自動化立體倉庫的核心裝置。堆垛機可以有很多版本的硬件，比如單片機、PLC等硬件系統(tǒng)，本課題主要研究就是基于三菱FX3U的PCL的為硬件的巷道堆垛機該硬件系統(tǒng)會在文章后面章節(jié)介紹。堆垛機按它的結(jié)構(gòu)分可以分為單個立柱的堆垛機和雙個立柱的堆垛機，雙個立柱的堆垛機相較于單個立柱的堆垛機雙立柱的穩(wěn)定性要更強一點，對于一些大型的重貨物可以很輕松的完成入庫出庫指令。按軌道的形狀彎直又可以分為直道的堆垛機和彎道的堆垛機。堆垛機結(jié)構(gòu)圖如圖2-5所示。圖2-5立體倉庫堆垛機結(jié)構(gòu)圖堆垛機的工作原理：由帶動軌道輪水平移動的伺服電機帶動堆垛機水平移動，由帶動鏈條的升降電機來帶動載貨臺上下移動，通過載物臺上的貨叉來實現(xiàn)入庫出庫的動作，這三個動作的運行實現(xiàn)了堆垛機的出庫入庫的作業(yè)。實現(xiàn)了三維作業(yè)，活動靈活簡便，再加上一些輔助傳感器，使得堆垛機的出庫入庫作業(yè)更加的準(zhǔn)確化。2.2.4輸送系統(tǒng)立體倉庫的輸送系統(tǒng)是以帶式輸送機為基本的輸送設(shè)備，是該系統(tǒng)的一個基礎(chǔ)設(shè)備，主要是用來傳送貨物。輸送裝置主要是齒輪式的和鏈條式的，也可分為滾筒式輸送式和皮帶輸送式。滾筒式輸送機如圖2-7所示。圖2-7滾筒式輸送機輸送機對于立體倉庫的貨物的運輸起到了非常重要的作用，使得立體倉庫輸送貨物更省事省力。2.3自動化立體倉庫控制系統(tǒng)的工作原理2.3.1自動化立體倉庫的工藝流程自動化立體倉庫是一個集成化產(chǎn)業(yè)，最大的優(yōu)點就是智能化，便捷化，不需要花費大量的人力物力，只需要輸入程序讓機器人執(zhí)行指令完成貨物的入庫出庫的作業(yè)任務(wù)。自動化立體倉庫的流程簡單概述就是入庫、出庫、揀貨。即一貨物準(zhǔn)備入庫，先由輸送機（輸送系統(tǒng)）輸送到識別區(qū)，由機器人進(jìn)行識別掃描，將貨物信息打包成碼錄入中央信息控制系統(tǒng)，再由中央系統(tǒng)將貨物信息以及貨物位置坐標(biāo)發(fā)送到巷道堆垛機中，堆垛機收到指令后開始運行，將這個已識別的貨物送到指定的位置坐標(biāo)，完成指令后堆垛機的傳感器反饋信息，堆垛機復(fù)位。當(dāng)一貨物準(zhǔn)備出庫，工作人員將貨物信息輸送到中央系統(tǒng)中，系統(tǒng)在庫中找到該貨物的基本信息以及在倉庫的位置坐標(biāo)，再將該信息發(fā)送到堆垛機中，堆垛機收到指令后開始執(zhí)行，找到貨物位置并將該貨物送到輸送機（輸送系統(tǒng)）實現(xiàn)出庫。貨物立體倉庫工作原理流程圖如圖2-8所示。貨物信息出庫入庫輸送系統(tǒng)載物臺位置坐標(biāo)堆垛機中央服務(wù)器信息出庫入庫輸送系統(tǒng)載物臺位置坐標(biāo)堆垛機中央服務(wù)器輸送系統(tǒng)輸送系統(tǒng)信息識別區(qū)信息識別區(qū)中央服務(wù)器中央服務(wù)器位置坐標(biāo)堆垛機位置坐標(biāo)堆垛機指定貨格指定貨格完成出庫完成出庫完成入庫完成入庫圖2-8立體倉庫工作原理流程圖2.3.2自動化立體倉庫控制系統(tǒng)的組成框圖及工作原理該控制系統(tǒng)的組成框圖如圖2-9所示，該系統(tǒng)以三菱FX3UPLC為核心，通過控制面板來控制堆垛機的x軸y軸z軸的運行以及其他裝置的運行，控制面板輸入信號，PLC傳輸指令給伺服電機驅(qū)動x軸，x軸進(jìn)行水平移動，x軸上的光電傳感器識別是否有貨物，傳感器識別有貨物時將光信號轉(zhuǎn)換為電信號再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入PLC中，PLC輸出數(shù)字指令控制伺服電機抓取貨物，反饋信號后，PLC再輸出指令控制步進(jìn)電機驅(qū)動y軸并控制氣動裝置進(jìn)行垂直升降，y軸上光電傳感器識別貨物到指定貨倉，反饋信號到PLC，PLC再輸出指令z軸控制氣動抓手用于抓取貨物送入貨倉中，z軸上傳感器通過光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號反饋給PLC存儲作業(yè)結(jié)束，各軸復(fù)位。料倉信號同時反饋信號傳給PLC，PLC再輸出信號給顯示設(shè)備，顯示該貨倉已有貨物。圖2-9控制系統(tǒng)的組成框圖本章小結(jié)本章主要介紹了本課題的整體設(shè)計思路，以及立體倉庫的基本組成，即由貨架部分、貨框部分、輸送系統(tǒng)部分、巷道堆垛機系統(tǒng)、AGV系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)等組成，還分別介紹了各基本組成部分，以及個工作原理。最后介紹說明了設(shè)計的自動化立體倉庫的工作原理。第三章自動化立體倉庫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1自動化立體倉庫控制系統(tǒng)的硬件選用前面介紹完自動化立體倉庫的大致結(jié)構(gòu)組成，設(shè)計好結(jié)構(gòu)組成，本章開始設(shè)計立體倉庫的硬件部分，簡單介紹一下立體倉庫所需的硬件：電機、傳感器、PLC這三個主要硬件。立體倉庫這個大整體由各種元器件組成，一個系統(tǒng)設(shè)備的運行需要需要硬件跟軟件，二者缺一不可，設(shè)計本課題我們先選好設(shè)備的硬件，選擇合適的硬件，再根據(jù)硬件的選型來選擇軟件從而進(jìn)行軟件的編譯。3.1.1PLC硬件選型PLC在系統(tǒng)中起控制作用，主要在巷道堆垛機中，控制電機的轉(zhuǎn)動及轉(zhuǎn)速，控制電機按PLC發(fā)出的指令進(jìn)行轉(zhuǎn)動，使得堆垛機的各機械臂完成各種入庫出庫動作。即PLC控制電機控制堆垛機的貨叉的x軸方向、y軸方向和z軸的運動，總而實現(xiàn)精準(zhǔn)入庫（出庫），使得自動化立體倉庫更加智能化。常見的PLC有西門子PLC和三菱PLC。兩者各有各的優(yōu)點，也有很大的不同，一是西門子是歐洲的品牌代表西方的操作觀念，而三菱系列PLC的是日本的一個品牌，代表的是亞洲人的思想和操作觀念，所以我們國人會更容易適應(yīng)；二是兩者自帶的芯片不同，直觀的來說也就是兩者的運行速度不同；三是控制的強項不一樣，西門子PLC的優(yōu)勢是過程控制，而三菱PLC的優(yōu)勢在于運動控制，西門子PLC的程序更簡單，三菱的PLC程序更復(fù)雜。三菱的PLC學(xué)起來也相對容易，更容易讓人接受。所以我們要根據(jù)不同的設(shè)備不同的需求選擇合適的PLC。PLC的品牌有很多種類，其中比較有名的是西門子公司和三菱公司的兩家公司的PLC，他們分別代表了德國（西方歐洲）和日本的PLC，其中三菱的PLC相較于西門子公司的PLC的操作方式更能讓我們接受，學(xué)習(xí)起來更簡單更容易入門，因為都是亞洲人有者相似的思維，所以我們選擇三菱FX3U系列的PLC。三菱FX3U系列PLC如圖3-1所示。圖3-1三菱FX3U系列PLC三菱PLC跟西門子PLC，這兩個PLC的程序的編程的理念也不同，三菱PLC的最大好處就是它對離散控制和運動速度的控制比較精確，西門子PLC就不行，沒有專門的指令，精度不高，所以我們選擇三菱的PLC。電源規(guī)格如表3-2所示。表3-2三菱FX3U電源規(guī)格輸入規(guī)格如表3-3所示。表3-3三菱FX3U輸入規(guī)格輸入電路圖如圖3-4所示。圖3-4輸入電路圖輸出電路連接如圖3-5所示。圖3-5輸出電路連接圖3.1.2電機的選型電機即電動機，電機在立體倉庫這套整體設(shè)備中低為十分重要，起到的作用非常的大。在立體倉庫的核心設(shè)備堆垛機中電機的作用非常的大，它首先要帶動軌道輪進(jìn)行水平移動，其次還要帶動鏈條使得載物臺垂直升降，以及貨叉的伸縮，完成堆垛機的入庫出庫指令動作，可見電機作用之大。電動機可以分為直流電機,交流電機;交流電機又可以分為同步電機和異步電機，直流電機可以通過改變輸入的電壓的大小來改變轉(zhuǎn)速，直流電機還要便宜。而異步電機的結(jié)構(gòu)簡單、便宜，但是異步電機如果要大功率負(fù)載使用的話，需要配置一個功率補償裝置。相較于同步電機，同步電機通過勵磁裝置向電網(wǎng)提供功率，同步電機運行穩(wěn)定、過載能力強、運行效率高。我們選用的是伺服電機，主要用于控制系統(tǒng)中，是將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換為電軸機械能。電機用于驅(qū)動，即動力系統(tǒng)。因為前面我們選用的是三菱的FX3U系列的PLC，所以我們電機就選用三菱60系列伺服電機，一是他的性價比高，二是三菱的伺服電機可以通過我們選用的三菱系列的PLC控制，更容易上手，其接線也更為方便，伺服電機還可以精確控制電機轉(zhuǎn)動速度。三菱60系列伺服電機如圖3-6所示。圖3-6三菱60系列伺服電機伺服60系列電機基本參數(shù)如表3-6所示。表3-6三菱60系列伺服電機基本參數(shù)伺服電機連接線路如圖3-7所示。包括主電路和控制電路的界接線。主電路由R、S、T三相線，與電機的接線。PLC連接驅(qū)動器的CN1，編碼器與CN2連接。圖3-7三菱60系列伺服電機連接線路3.1.3傳感器的選型傳感器是一種檢測設(shè)備，可以將感受到的環(huán)境信息轉(zhuǎn)換為電信號，可以用于立體倉庫一些數(shù)據(jù)的收集，比如信息識別傳感器，識別貨物條碼信息，將信息輸送到中央控制器中。環(huán)境傳感器，用于倉庫中環(huán)境的檢測，比如溫度、濕度等是否利于貨物存儲。以及一些設(shè)備上的光電傳感器，用于反饋指令。傳感器使得立體倉庫更為智能化。本課題立體倉庫需要一些傳感器設(shè)備，用于收集數(shù)據(jù)，主要靠里面的光敏電阻通過光轉(zhuǎn)化為電信號，像一些光電傳感器，用于堆垛機上以及貨物的識別；這里我們選用SY671光電傳感器。SY671光電傳感器如圖3-3所示。圖3-8SY671光電傳感器傳感器的選擇要根據(jù)傳感器所要測量的物品以及測量的環(huán)境來確定該如何選型，還有傳感器的靈敏度，有些環(huán)境需要靈敏度高的，也可能需要靈敏度低的。以及頻率響應(yīng)特性，同時還要根據(jù)傳感器的線性范圍以及傳感器的穩(wěn)定性和精度。通過價格和性能的分析，我們選用EE-該型號傳感器默認(rèn)的輸出模式是受光輸出，一共有四個窗口，負(fù)極，out（輸出），L（輸入），正極。NPN輸出負(fù)載接在out和負(fù)極的之間，PNP輸出負(fù)載接在out和負(fù)極之間。技術(shù)參數(shù)如表3-9所示。表3-9SY671光電傳感器SY671光電傳感器的四種接線方式如圖3-10所示。圖3-10SY671光電傳感器四種接線方式3.1.4變頻器變頻器通過改變輸入的電源電壓的頻率來控制交流電機的轉(zhuǎn)速。變頻器可以根據(jù)交流電機的所需的電壓來對輸入的電壓進(jìn)行升壓或者降壓，可以起到節(jié)能的作用，也可以進(jìn)行電機的調(diào)速。變頻器由電子技術(shù)和變頻技術(shù)集合而成，用于改變輸入電壓的頻率和值。在工業(yè)越來越發(fā)達(dá)的現(xiàn)在，變頻器在工業(yè)中的作用越來越大。相較各個品牌的變頻器，考慮到性價比，我們選擇康沃G2變頻器如圖3-4所示。圖3-11康沃G2變頻器康沃變頻器是一家深圳公司的一款變頻器，該公司隸屬于一家德國品牌公司，康沃變頻器在機械領(lǐng)域等各個領(lǐng)域都有存在。變頻器一共有四個部分，整流器，中間電路，逆變器，控制電路四個部分。通俗來說變頻器的作用就是將電壓量不變的交流電變成可變的交流電。變頻器的接線方式如圖3-12所示。圖3-12康沃G2變頻器接線方式3.1.5氣動裝置氣動裝置主要作用是通過壓縮氣體讓機械臂完成伸縮動作，其氣體主要來源是大氣中的空氣進(jìn)行壓縮儲存到容器中，最后用于帶動機械臂。但是有一個缺點是氣壓產(chǎn)生的壓力要比液壓小，但是安全環(huán)保，所以我們選擇氣動，選擇科茂AW氣動執(zhí)行器如圖3-13所示。圖3-13科茂AW氣動裝置氣缸的動作速度一般為50-500mm/s，但是它的穩(wěn)定性不太行。該氣缸的最大的優(yōu)點就是環(huán)保，不容易污染環(huán)境，但是用電量特別大。該氣缸的結(jié)構(gòu)相較于比較簡單，安裝和后期的維護都比較方便，而且安全。3.1.6輸送裝置輸送裝置主要是傳送帶，用于貨物的輸送，輸送裝置主要是齒輪式的和鏈條式的,也可分為滾筒式輸送式和皮帶輸送式。輸送機對于立體倉庫的貨物的運輸起到了非常重要的作用,使得立體倉庫輸送貨物更省事省力，根據(jù)立體倉庫的需要，我們選擇皮帶式輸送帶如圖3-6所示:圖3-14皮帶式輸送帶輸送帶的設(shè)計，需要根據(jù)工作的環(huán)境條件，輸送線路以及貨物的材質(zhì)和運輸?shù)臄?shù)量。想立體倉庫這樣的室內(nèi)工作環(huán)境，對輸送機的皮帶沒有很大的要求；根據(jù)線路的布局，只需要直線型的輸送機就可以完成任務(wù)，輸送機的尺寸根據(jù)立體倉庫存儲貨物的類型來進(jìn)行選擇；再根據(jù)貨物的材質(zhì)，像普通的中小型貨物就選擇皮帶式輸送機。選擇皮帶輸送機還要考慮輸送機皮帶的摩擦系數(shù)，安裝好輸送機之后要特別檢查是否安裝準(zhǔn)確，防止卡帶。3.2I/O分配表設(shè)計I/O分配表如表3-15所示表3-15I/O分配表輸入（I）輸出（O）X0啟動Y2SHOM回原點X1停止Y3TRG內(nèi)部位置觸發(fā)X2復(fù)位Y12送料氣缸X3急停Y13卸料氣缸X4送料氣缸伸出Y15擺缸右擺X5送料氣缸回縮Y16氣手指X6貨叉伸出位Y17Z軸氣缸X7擺缸左位Y27燈塔黃燈X10擺缸右位X12Z軸氣缸回位X13氣手指夾緊位X14X軸原點X15Y軸原點X25工作臺有無物品X26X軸定位完成信號本章小結(jié)本章主要介紹了自動化立體倉庫的一些基本硬件，即電機、傳感器、PLC。分別介紹了這些硬件以及作用，根據(jù)我們所需要的條件進(jìn)行選型，即PLC選用三菱的FX3U系列PLC，根據(jù)PLC電機選用三菱的伺服電機，最后光電傳感器選用EE-SY672光電傳感器。選完硬件之后后面的內(nèi)容就開始進(jìn)行軟件的設(shè)計。第四章自動化立體倉庫系統(tǒng)堆垛機軟件設(shè)計4.1編程軟件三菱PLC有三個編程軟件，分別是GXWords2、GXWords3、GXDeveloper三種，經(jīng)過三菱公司產(chǎn)品的更新?lián)Q代，很多老的機型都淘汰了，現(xiàn)在很多的三菱PLC用的是GXWords2編程軟件，本課題立體倉庫選用的PLC硬件是三菱FX3U系列，所以我們應(yīng)該選擇三菱系列的編譯軟件。三菱PLC的編譯軟件是一種計算機軟件，用于PLC程序的開發(fā)和維修，以傳統(tǒng)的梯形圖為基本的編程語言。本課題設(shè)計的自動化立體倉庫堆垛機的PLC程序編譯軟件我們選用GXWorks2程序編譯軟件。4.1.1GXWorks2編譯軟件介紹GXWorks2PLC編譯軟件是三菱公司出的一款新的三菱PLC程序編程軟件。GXWords2軟件界面如圖4-1所示。傳統(tǒng)的三菱PLC編譯軟件用的是GXDeveloper編程軟件，相比之下，GXWords2的操作更便捷，也多了很多的功能，操作也簡單，給用戶提供了更多的操作空間。圖4-1GXWorks2軟件界面4.1.2GXWords2軟件的安裝去網(wǎng)上查詢?nèi)夤倬W(wǎng)并下載安裝包，下載安裝包后雙擊點開，點擊setup.exe并以管理員身份打開，然后開始安裝。GXWords2安裝包界面如圖4-2所示。圖4-2GXWords2安裝包界面出現(xiàn)安裝的界面，點擊“下一步”，安裝導(dǎo)向界面如圖4-3所示。圖4-3安裝導(dǎo)向界面點擊“下一步”后，輸入個人信息以及安裝的產(chǎn)品ID，用戶信息界面如圖4-4所示。圖4-4用戶信息界面填寫信息，點擊下一步，點擊“更改”，然后選擇合適的安裝位置，安裝位置更改界面如圖4-5所示。圖4-5安裝位置更改界面出現(xiàn)信息反映界面后，直接點擊“下一步”，信息反映界面如圖4-6所示。圖4-6信息反映界面出現(xiàn)下面界面，等待一段時間即可，此程序正在安裝中，安裝過程中界面如圖4-7所示。圖4-7安裝過程中界面安裝后會彈出兩個驅(qū)動的安裝，我們點擊“安裝”，安裝驅(qū)動界面如圖4-8所示。圖4-8安裝驅(qū)動界面然后根據(jù)提示一步一步操作，彈出安裝成功的界面，最后單擊完成即可。安裝完成界面如圖4-9所示。圖4-9安裝完成界面4.1.3GXWords2軟件簡單操作介紹第一步，打開GXWord2軟件，初始界面如圖4-10所示。圖4-10初始界面第二步，先新建一個新的文件，點擊工程然后點擊下面新建，新建工程界面如圖4-11所示。圖4-11新建工程界面第三步，選擇新建的內(nèi)容，選擇新建內(nèi)容如圖4-12所示。圖4-12選擇新建內(nèi)容第四步，使用上面的工具欄就可以開始編輯PLC梯形圖了，界面工作欄如圖4-13所示。圖4-13GXWords2界面工具欄4.2PLC程序設(shè)計4.2.1PLC主程序梯形圖的設(shè)計程序大概設(shè)計要求：1.入庫作業(yè)物品貨物準(zhǔn)備入庫時，由傳送帶（輸送系統(tǒng)）傳送到識別區(qū)，在識別區(qū)進(jìn)行物品的識別掃描，在識別區(qū)進(jìn)行貨物識別后貨物的信息會被傳輸?shù)街醒敕?wù)器，中央控制終端會根據(jù)此信息來此貨物是否入庫和入庫的坐標(biāo)位置。當(dāng)系統(tǒng)確認(rèn)識別該物品能夠入庫后，系統(tǒng)將坐標(biāo)程序輸送到堆垛機，堆垛機收到指令后開始工作，開始執(zhí)行程序，將該貨物送到指定的位置坐標(biāo)，動作完成后，堆垛機回到初始位置等待下一個指令。2.出庫作業(yè)：當(dāng)倉庫管理人員收到客戶的訂單貨物后，在電腦上查詢該信息，查到貨物信息后，工作人員按要求將信息輸進(jìn)中央控制系統(tǒng)，系統(tǒng)會自動找到該貨物信息以及位置坐標(biāo)，再將該位置坐標(biāo)輸送到堆垛機，堆垛機收到指令后，開始執(zhí)行任務(wù)，將客戶需求的貨物帶到指定的位置至巷道出庫臺上，并反饋任務(wù)完成信息。根據(jù)設(shè)計需要以及控制系統(tǒng)電氣圖設(shè)計PLC程序，PLC程序主要是控制各輸出設(shè)備即電機之間的協(xié)調(diào)運行。PLC梯形圖設(shè)計如下：（x軸代替堆垛機的水平前后移動，y軸代替堆垛機的水平左右移動，z軸代替堆垛機載物臺的垂直升降移動）1、啟動/停止程序：啟動：按下啟動按鈕X0，P啟動，M20復(fù)位完成，M10處于運行狀態(tài)；停止：按下停止按鈕X001，M20復(fù)位完成，M11處于停止?fàn)顟B(tài)；2.復(fù)位/回原點程序：復(fù)位：松開急停按鈕X3，全部復(fù)位完成，堆垛機準(zhǔn)備右擺；回原點：按下復(fù)位按鈕X2，程序復(fù)位，x軸y軸z軸分別回原點。3、送貨程序按下啟動按鈕，各電機啟動，貨叉氣缸伸出，進(jìn)入傳送系統(tǒng)。4.搬運系統(tǒng)堆垛機左擺到指定位置后，貨叉夾貨。再右擺，堆垛機貨叉夾貨物右擺到指定位置后，將貨物放在載物工作臺上，搬運完成。5.氣缸輸出程序6.堆垛機x軸定位程序7.升降氣缸伸縮程序本章小結(jié)本章主要介紹了PLC編程軟件GXWorks2，再介紹了如何安裝這個編程軟件，以及如何簡單的操作GXWords2編程軟件。然后匯出了PLC控制原理圖，最后通過GXWords2編程軟件進(jìn)行程序設(shè)計即梯形圖。第五章自動化立體倉庫機械部分設(shè)計5.1貨架部分鋼材的選用立體倉庫的貨架的材質(zhì)主要是以金屬為主，以鋼材為最佳，要想存放的貨物更穩(wěn)定更安全，制作貨架時就必須選用好的對的鋼材。貨架又分焊接式貨架和拼接式貨架，焊接式的貨架又比拼接式的貨架更扎實穩(wěn)定。選用鋼材要考慮該鋼材的工藝性能，工藝性能直接影響貨架的承重質(zhì)量和生產(chǎn)成本等。要考慮的工藝性能有：焊接性能，焊接性能好的材料可以在進(jìn)行焊接的時候產(chǎn)生沒有氣泡沒有裂紋的等缺陷的焊縫，使得焊縫的承載能力更強，且焊接頭可以具有更好的力學(xué)性能，貨架就可以承載更重的貨物；選用鋼材還要考慮該金屬材料的力學(xué)性能，即金屬材料的載荷能力、變形、內(nèi)力、應(yīng)力、剛度和強度。即我們可以選用一些合金鋼來作為制作貨架的材料。5.2貨架外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計貨架主要結(jié)構(gòu)可以設(shè)計為：立柱片、上端橫梁、上部斜位、單側(cè)承重架和雙側(cè)承重架。如下圖所示：圖5.2貨架結(jié)構(gòu)通過采取三角形穩(wěn)定性來固定貨架，使得貨架結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定牢固，使得貨架承載能力更強。本章小結(jié)本章主要介紹了立體倉庫貨架部分的鋼材選用，如何選選什么，需要通過金屬材料的工藝性能選擇也要通過金屬材料的力學(xué)性能選擇；然后設(shè)計出貨架主要結(jié)構(gòu)組成?？偨Y(jié)本課題設(shè)計的是基于PLC的自動化立體倉庫控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是現(xiàn)代化一種智能的倉儲管理系統(tǒng)。本控制系統(tǒng)設(shè)計的是以三菱FX3U的PLC的硬件設(shè)備的堆垛機為動力核心，以伺服電機和氣缸為輸出設(shè)備，以完成入庫和出庫動作。然后展開介紹設(shè)計，先介紹了本課題的來源和研究其的意義，以及國內(nèi)外發(fā)展歷史。再分析