基于PLC的双轴立体仓库控制系统设计电气自动化专业.rtf

基于 PLC 的双轴立体仓库控制系统设计基于 PLC 的双轴立体仓库控制系统设计摘要:随着我国经济的快速发展和城市建设的不断加强，多技术集成的机械立体仓库已成为解决城市停车问题的必然途径。本文以立体仓库为研究对象，从仓库的机械结构、控制系统和车辆进出调度优化等方面对立体仓库进行了研究。首先，阐述了机械立体仓库的总体结构。介绍了立体仓库主钢架、起升机构、横向机构和转盘的结构和工作原理。分析了步行车的类型，步行车是仓库的关键部件。在分析了以往步行车的结构和运行特点的基础上，设计了两种液压步行车。它们各自的结构特点、运动过程和工作原理。对立体仓库技术的研究具有一定的参考意义。其次，基于分布式控制系统的理论，分析了仓库的运动特性和功能需求，确定了控制系统的总体方案。系统总体方案以集散控制系统的思想为基础，以集中控制和分散管理为指导原则，选用工控机和 PLC作为上位机和下位机的结构形式，以实现系统的控制目标。主机硬件采用 1PC 作为主机，完成主机的用户界面和通信程序的编程。通信硬件采用基于 RS232/RS485 的点对多点串行通信网络，并设置通信协议，保证上下位机之间的通信畅通。下位机的功能主要是完成各运动机构的定位控制。首先，完成下位机 ALC 的总体布局、1/0点分配和电路设计。然后对硬件组件进行了选择。最后，实现了硬件电路的连接和软件程序的编制。对控制系统进行了整体调试，实现了控制功能。最后，由于道路堆垛仓库车辆出入口数量相对较少，用户平均等待时间较长，堆垛机工作量较大。在分析调度策略的基础上，利用改进的遗传算法建立了以总访问时间为目标函数的数学模型。利用改进的 OX 交叉算子对三维仓库进行混合编码调整。学位战略的优化。通过对仿真实验的分析和比较，得到了一个较好的访问顺序，使总访问时间最小化。改进道路立体仓库的进入策略具有一定的意义。关键词关键词：机械式三维；立体仓库；行走小车；集散控制系统；存取调度优化Design of Control System for Two-axis Stereo Warehouse Based on PLCAbstract:With the devel opment of economy and urban construction in China,the m echanicaltri lim ensional garage integrated a variety of techmologies has become an inevitableway to soltion the city parking.In this paper,it studie s the me chanic a1 structure,thecontro1 system and vehicle scheduing optimization of the tri dim ensi onal gar age.First of al1,expatiated the overall structure of garage,and introduced the structureand operati on principl e about the steel fr am e,1ifting mechari sm,sliding m echani smand turntab1e in detail.After analysis of the structure and oper ati on chara cteristics ofthe handlig device,it is desi gned tw o hydr aulic handling devices,and focused on thestructur a1 char acteristic s and oper ating principle respectively.It is si gnifcant to studythe gar age technology.Secondly,ba sed on the di stributed contro1 system theory,and analysis themovem ent char acteristic s and functi on dlem and of the garage,the overal1 project ofcont o1 system is determ ined.B ased.on the ide a of centralized contro1 anddecentralized m anagem ent as a gui ding princip1e,constitute the form of IPC and PLCin order to a chieve the contro1 goal.PC har dware chooses the IPC as a host computer, plete man-m achine inteiface an com municati on procedures.B ased on.point-to-m ultipoint comm uni cati on netw ork,comm unic ati ons system selects theRS232/RS485 com municati ons har dw are,set up a com muni cati on protocol to ensuresum ooth comm uni cation betwe en up and down position.The di stributed devicecomplete the movem ent position of m echani sm s,it is de signed the over al1 1ayout ofPLC,di stribution I 10 point,and cir cuit di agram,and selected the har dw are theothers com ponents,and finally realized the connecti on har dware,softw are procedure s.The over all contro1 system w as dlebugged to the contr o1 function.Key words:Mechanical three-dimensional;three-dimensional garage;walking car;distributed control system;access scheduling optimization目录第一章 引言.51.1 研究的背景.51.2 仓库控制系统的现状.7(1)零部件加工质量低.7(2)控制系统主要元器件性能还不过关.7(3)立体仓库效率低.71.3 设计任务与要求.91.4 课题研究主要内容.10第二章 PLC 的概述.102.1PLC 的简介.102.2PLC 的基本结构.112.3PLC 的工作原理.112.4PLC 的特点.122.5PLC 的应用.13第三章 立体仓库的结构设计.133.1 立体仓库的主要功能.133.2 立体仓库的分类.133.3 立体仓库的制作方法:.143.4 立体仓库结构设计.153.5 执行单元的确定.16第五章 立体仓库机械结构设计.175.1 仓库机械结构的总体设计.175.1.1 各类仓库结构特点比较.175.1.2 仓库的选型.18第六章结论.18参考文献.21第一章 引言第一章 引言1.1 研究的背景所谓立体仓库，就是把控制系统集成的东西再一个个单元化，将一件件的物料按照一定的模式堆码成垛，以便实现物料的存储、搬运、装卸运输等物流活动。人类在很久以前就以人工立体仓库的形式完成立体仓库作业了，最简单的例子莫过于小孩搬砖问题:三块砖要从甲地搬往乙地，如果每次只搬运一块，那就要往返三次，但是如果把三块砖叠在一起搬运，那就只需要一次即可。在现代生产中，人工立体仓库常常存在。搬运东西方便，场子比较小的时候，采用人工立体仓库方案，算是一个比较好的方式，特别是我们国际的人力资源比较雄厚，这些应用场合基本上都是采用人工立体仓库的。然而，在工作量恒定的情况下，长时间的这种人工劳动是会非常累的，从我们现在比较先进的人机工程学的角度来考虑，需要增加一些符合人工和机器相结合方面的设施，纯机械化的运作等。作为物流自动化领域的一门新兴技术，最近这几年，立体仓库技术获得了飞速的发展。一方面，随着企业的集团化，生产能力越来越规范，就是对我们这种机械化的程度要求是越来越高了，使传统的线上操控模式立体仓库机发展的非常迅速，另一方面，由于企业产品由卖方市场进入了买方市场，企业生产正在向着多品种少批量的方向发展，生产企业不能够承担一条生产线只生产单-产品的代价，往往需要一线多产品的生产线，这就要求作为厂里面人工智能方面的的立体仓库机，必须具有处理多种产品的能力，另外，配送大型物资的厂房的出现，需要为成千上万的用户按定单配送产品，这就要求我们这个立体仓库需要有储存多种东西的能力，所有这些，都为自动立体仓库机的发展提供了机会，再 70 年代末的时候，日本引进了人工机器，自动立体仓库机的研究开发获得了迅速的发展，立体仓库的内部质量越来越高，发展速度也越来越快，价格不断下降。我们中国的钢材行业，就钢材外包装这一块对比国外的外包装来说是差很多的，一般都是人工堆起来的那种。存在诸多缺点:一、生产效率低，使轧制生产与包装产生脱节，造成中间库存大。二、劳动强度大，人工费用高。三、包装质量差，很难达到咬合堆垛。2003 年 10 月，一些企业开始强强联手，准备对仓库的控制系统的内部进行改善。改造后该设备将满足人工智能堆钢材，这样就减少了人工的使用量,大大节约了 成本，还提高了包装的质量，这是一举两得啊，又增强市场的竞争力，还提高了经济效益和社会效益创造了良好的条件。1.2 仓库控制系统的现状从 60 年代开始,在工业发达的德国、意大利、日本等国家，已相继研制出半自动、全自动立体仓库机，再后来对这个立体式的仓库的结构方面也是投入巨大的心血的，使其发展的越来越完善。国产立体仓库机从 80 年代开始研制开发到现在，已经历了20 年左右的时间。到目前为止，我国生产的立体仓库机，机型、品种规格、设备性能和产品质量等各方面，有很大的发展和提高，并在很多方面已逐步接近或达到国外同类型立体仓库机的技术性能及各项参数，大体上能够应对大中型企业对钢材外包装的要求，但与国外先进水平相比，还存在一一定的差距，其主要问题是:(1)零部件加工质量低我们国家自己产的一些零部件的规格要求还未达到国外的那种标准，目前还处于单件生产阶段，一-般加工精度和质量与国外同类型产品相比，还有一定的差距。因此投产后维修工作量较多，使用寿命较短，特别是对动作频繁的关键零部件，还缺少专用设备进行批量加工生产的条件。如气垫盘的加工制造，目前仍采用较简易的加工手段和方法，因此投产后有的气垫盘的气密性不够，有漏气现象，有的液压机构还有漏油等现象，因此，维修工作量较大。(2)控制系统主要元器件性能还不过关目前立体仓库机选用的国产控制系统元器件，与国外先进的元器件相比，其性能和使用寿命还有一定的差距。有的定位不准，造成操作失灵;因此，在生产过程中的维修、更换工作量较多。(3)立体仓库效率低 国产型钢立体仓库机的立体仓库能力，-般保持在 12-15 捆/小时左右，尚能保证正常稳定生产的要求;如要达到 30 捆/小时以上的生产能力，还需用作进一步的改进和提高。纵观国内立体仓库机的设计、制造和生产使用情况，其发展前景是很光明的。特别是目前国内已拥有一批专门从事立体仓库机研究的单位，积累了一定的生产使用经验，为发展、完善和提高立体