1、摘 要自動化立體倉庫是物流中的重要組成部分，它是在不直接進行人工干預的情況下自動地存儲和取出物流的系統。它是現代工業社會發展的高科技產物，對提高生產率、降低成本有著重要意義。它具有占地面積小、儲存量大、周轉快的優點，是集信息、存儲、管理于一體的高技術密集型機電一體化產物。       近年來，隨著企業生產與管理的不斷提高，越來越多的企業認識到物流系統的改善與合理性對企業的發展非常重要。堆垛機是自動化立體倉庫中最重要的起重堆垛設備，它能夠在自動化立體的巷道中來回穿梭運行，將位于巷道口的貨物存入貨格；或者相反取出貨格內的貨物運送

2、到巷道口。上世紀50年代末開始，相繼研制和采用了自動導引小車（AVG ）、自動貨架、自動存取機器人、自動識別和自動分揀等系統。到上世紀70年代，旋轉體式貨架、移動式貨架、巷道式堆垛機和其他搬運設備都加入了自動控制行列，但只是各個設備的局部自動化并各自獨立應用，被稱為“自動化孤島”。 隨著計算機技術的發展，工作重點轉向物資的控制和管理，要求實時、協調和一體化。計算機之間、數據采集點之間、機械設備的控制器之間以及它們與主計算機之間的通信可以及時的匯總信息，倉庫計算機及時地記錄訂貨和到貨時間，顯示庫存量，計劃人員可以方便地作出供貨決策，管理人員隨時掌握貨源及需求。 信息技術的應用已成為倉儲

3、技術的重要支柱。到上世紀70年代末，自動化技術被越來越多地應用到生產和分配領域。 “自動化孤島”需要集成化，于是便形成了“集成系統”的概念。在集成化系統中，整個系統的有機協作，使總體效益和生產的應變能力大大超過各部分獨立效益的總和。集成化倉庫技術作為計算機集成制造系統中物資存儲的中心受到人們的重視，在集成化系統里包括了人、設備和控制系統。 關鍵詞： 自動化立體倉庫；堆垛機；計算機與PLC的通信。目錄摘要：6關鍵詞：6前言：8第一章 FP0系列PLC的規格及系統的構成911 概述12 FP0的內部寄存器及I/O配置9第二章用微型PLCFP0實現小型立體倉庫控制122. 1 電氣元件的設

4、備選用.122. 2 小型立體倉庫及其控制系統16第三章立體倉庫的軟件設計203. 1 控制系統的梯形圖.20第四章計算機與PLC通信.364. 1 計算機與PLC的連接364.2 立體倉庫控制系統的通信36第五章 總結.37參考文獻.39前言企業現代化生產規模的不斷擴大和深化,使得倉庫成為生產物流系統成為生產物流系統中的一個重要而且不呆缺少的環節.立體倉庫正以它最小的占地面積和最佳的空間利用率,逐步代替促使倉庫物流的水平提高.自動化立體倉庫作為現代物流中的一個重要組成部分,它是一種集信息,存儲管理于一體的高技術密集型機電一體化產品,是一種多層次存放貨物的高架倉庫系統.它是把計算機,與信息管理

5、和設備控制集起來,能探按控制指令要求自動化完成貨物的存取作業,并能對庫存的貨物進行自動管理,達到存儲技術的全面自動化,因此,自動化立體倉庫是企業管理的重要手段之一.通過對立體倉庫自動控制系統的硬件的設計,基本上達到采用計算機自動控制技術提高立體倉庫的管理水平,提高立體倉庫的可靠性可維修性,從而提高企業生產率和經濟效益的目的.本畢業實訓正是詳細介紹PLC如何在微型機立體倉庫中得到應用的.總結一下本設計的軟硬件系統,有如下特點:1自動存取,收發準確迅速,提高入出庫效率;2 機械自動化作業,解放人力,減小勞動強度;3靈活的增減模塊,不需對系統作較大的改動;第一章FP0系列PLC的規格及系統

6、構成1.1概述立體倉庫主體由底盤、四層十二倉位庫體、運動機械及電氣控制等四部分模型的機械部分采用滾珠絲杠、滑杠、普通絲杠等機械元件組成，采用步進電機直流電機作為拖動元件。隨著科學技術和工業生產的飛速發展，現代物流技術領域內出現了一種新型倉儲方式自動化立體倉庫.它是以高層貨架為主體，以成套搬運設備為基礎，以計算機控制技術為手段的高效率物流、大容量存儲的機電一體化高科技集成系統。它集機械、電子、計算機、通信、網絡、傳感器和自動控制等多種技術于一體，以搬運機械化、控制自動化、管理微機化、信息網絡化為特征，成為現代化物流設計中產品生產與存儲的樞紐。自動化立體倉庫又稱自動化倉庫、現代智能庫、高層貨架倉庫

7、等，是近年來國際上迅速發展起來的一種新型倉儲設施，是在不直接進行人工干預的情況下能自動存儲和取出物料的系統。自動化立體倉庫在現代物流系統中的作用是顯而易見的，將自動化倉庫技術應用到物流領域中，充分利用自動化倉庫的優勢和特點，實現倉庫信息管理自動化和物品入出庫作業的自動化，為提高貨物的流通效率發揮重要的作用。國內外各個行業采用自動化倉庫的情況己經充分證明，使用自動化立體倉庫能夠產生巨大的社會效益和經濟效益。在貨物流通領域中采用自動化倉庫技術，也將獲得巨大的經濟效益。PLC-FP0這是松下電工最新推出的一種袖珍式微型PLC產品，該產品保留了其小型機原有的性能，雙增加了許多極有用的特殊性能。而其體積

8、只有原FP1的三分之一左右組成.本章結合具體機型松下電工FP0系列PLC進行介紹.為適應工業控制領域日益靈活多變的市場要求，各PLC廠家面臨著激勵的市場競爭，不斷更新其產品，小型PLC產品發展趨勢是體積越來越小而且性能越來越高，其松下電工的微型PLC-FP0在設計上亦獨具匠心，頗有物特點，其主控單元外型尺寸只有25*90*60（mm）寬。可放入胸前的不口袋內，休積如此之小性能卻堪稱一流，其指令執行速度這0。9us,程序容量為500步數據寄存器可達6144字，除此之外它還具有如下特點：1 具有兩路獨立的高速脈沖輸出，最高計數率可達10KHZ。2 具有雙向通道高速計數器（HS0），最高計數器頻率可

9、達10KHZ。3 可直接輸出頻率可調制（PWM）脈沖序列，脈沖頻率可在0。15到38HZ之間可調，占空比可在0。1%99。9%之間可調節。4 可經RS2322C電纜與PC直接相連無須另加適配器。1.2FP0的內部寄存器及I/0配置在使用PLC之前最重要的是先了解PLC的內部寄存器及I/0配置情況。 H：是16進制常數 WY：是外部輸出 WX：是內部寄存器 IX：是索引寄存器0 WR：是內部寄存器 IY：是索引寄存器1 X4:Z軸回復零位 Y7：軸反轉取出 X5：Z軸到達限位 Y20：系統就緒顯示 X6：小車有無物品 Y21：系統取出顯示 X7：手動自動選擇 Y22：系統送入顯示 X25：X軸回

10、復零位 R9013：系統初始化 X27：Y軸回復零位 R0：暫存零位標志 X40X4C：n號倉庫選中 R1：X軸回復零位 Y6：Z軸正轉送入 R2：Y軸回復零位 R3：初始回零標志 R9：系統回復標志 R4：Z軸回零標志 R121R12C,號倉庫選中標志 R5：Z軸調用標志 R120：取出物品標志 R6:對應倉庫標志 R13E物品標志 R7：中轉位置標志 R130：倉庫選中標志 R8：意外情況標志 R131：系統零位標志 名稱助記符說 明 步 數開始邏輯ST通過常開觸點開始邏輯運算1開始邏輯非ST/通過常閉觸點開始邏輯運算1輸出OT輸出運算結果1邏輯非/將在其之前的運算結果求反1邏輯與AN直接

11、連續連接常開觸點1邏輯與非AN/直接連續連接常閉觸點1邏輯或OR并聯連接常開觸點1邏輯或非OR/并聯連接常閉觸點1組邏輯與ANS復數個邏輯快直接連續連接1組邏輯或ORS復數個邏輯快并聯連續連接1壓入堆棧PSHS存儲記憶到此為止的運算結果1讀取堆棧RDS讀取由PSHS所記憶的運算結果1彈出堆棧POPS讀取由PSHS所記憶的運算結果，并且在讀出后清除記憶值1上升沿微分DF僅在檢測信號上升沿的一個掃描周期內將觸點置為ON1下降沿微分DF/僅在檢測信號下降沿的一個掃描周期內將觸點置為ON1置位SET將輸出置為ON并且保持該狀態1復位RST 將輸出置為OFF并且保持該狀態1空操作NOP不進行任何操作處理

12、1基本功能指令。有定時器指令，如表1-1所示表1-1 基本功能指令名 稱助記符 說 明步 數01秒延時定時器TMX設置以0。1秒為單位的秒延時動定時器（03276。7S）31秒秒延時定時器TMY設置以1秒為單位的秒延時動定時器（032767S）4控制指令。決定程序執行的順序和流程，如表1-2所示表1-2 主控指令表名 稱助記說 明步數主控繼電器MC主控序區開始2主控繼電器結束MCE主控程序結束2結束END結束程序的運算1有條件結束CNDE當執行條件為ON時，中止程序的運算1子程序調用CALL轉移到子程序并且開始執行。返回主程序后，子程序內的輸出任保持2子程序進入SUB子程序N的起始1子程序的返

13、回RET子程序的終端1第二章用微型PLCFP0實現小型立體倉庫控制21電氣元件設備的選用小型倉庫裝置的電氣結構采用步進電機 驅動模快 傳感器 開關電源電磁閥等電子器件組成。下面將對這些電氣器件作一個簡單介紹。一 步進電機采用二相八拍混合式步進電機，主要特點：體積小，具有較高的起動運行頻率，有定位轉矩等特點。型號：42BYGH101。電氣原理圖 如圖一快接線插頭：紅色表示A相：藍色表示B相：二 步進電機驅動模快采用中美合資SH系列步進電機驅動器，主要由電源輸入部分 信號輸入輸出部分等。電源輸入部分由電源模快提供，用兩根線連接，注意極性。信號輸入部分：信號源由FP0主機提供。由于FP0提供的電平2

14、4V，而輸入部分的電平為5V，中間加了保護電路。輸入部分：與步進電機連接，注意相序。三 傳感器微動開關：當擋快碰到微動開關四 FP0模快#在這個畢業設計中，我們將用到的松下電工微機型號是 FP0-C16CT，FP0-E16RS，FP0-E16X。其中FP0-C16CT是控制單元，晶體管輸出型，輸入8點，輸出8點NPN輸出型。FP0-E16RS 是擴展單元。繼電器輸出型，輸入8點，NPN輸出型。輸出8點，終點型FP0-E16X是輸入16點。#FP0D 速度位置控制指令該指令可以指定以下端口和寄存器作為位置控制專用，其功能分配如下表1脈沖輸出口方向輸出口脈沖輸入口控制標志經過值區目標值區Y0Y2X

15、0R903ADT9044DT9034DT9046DT9047T1Y3X1R903BDT9048DT9049DT9050DT9051其中Y0。Y1作為高速脈沖輸出，Y2。Y3分別為Y0。Y1的方向控制端子，X0，X1則指定為高速計數器的輸入端子，可分別接收來自。Y0，Y1的高速脈沖，表中經過值控制還是絕對數值控制，是否需要原點返回等。# 由松下FP0系列PLC晶體管輸出的主機，具有高速運算能力，PID調節功能，同時可以輸出兩路脈沖控制兩臺電機的優點。輸出兩路脈沖梯形圖。表一：演示程序PLC的I/0地址分配表：輸入X0橫軸正限位輸出Y0橫軸脈沖輸入X1豎軸正限位輸出Y1豎軸脈沖輸入X2橫軸反限位輸

16、出Y2橫軸方向輸入X3堅軸反限位輸出Y3豎軸方向輸入X4旋轉脈沖輸出Y4手正轉輸入X5手正轉限位輸出Y5手反轉輸入X6手反轉限位輸出Y6底座正轉輸入X7底座正限位輸出Y7底座反轉輸入X8底座反限位輸出Y8電磁閥動作注：Out1Out5為傳感器輸出。五直流電動機：輸入電壓為1224V，兩根導線輸入紅色為直流電機正極，蘭色為負極。六直流電機控制板：機如圖由輸入信號。輸入電源。輸出等組成，輸入信號由FP0模塊提供；輸入電源由輸入模塊提供；輸出驅動直流電七電源模塊：輸入交流電壓：110V220V/50Hz 60Hz;輸出直流電壓：24V/6。5A；最大功率：156W；22小型立體倉庫及其控制系統我們在

17、一個小型倉庫的控制系統中以FP0作為主控制器，下面簡要介紹一下系統的構成及原理。一控制系統的流程圖該系統需要三維位控制，而FP0只有兩路脈沖輸出，故在編程時采用分時分工的辦法，即當堆垛機運行到指定位置時（此時因無取貸，送貸動作，故無伸叉運動，只要兩路脈沖即可），再用旋轉電機控制伸叉運動，分時分工的方法是以不同的時間來控制不同的電機來達到三維控制的，其主要的工作原理本同一維位控制。按鍵號功能選擇定義1自動選擇一號倉庫1手動機構水平向左移動2自動選擇二號倉庫2手動機構垂直向下移動3自動選擇三號倉庫3手動機構水平向右移動4自動選擇四號倉庫4手動機構水平向后移動5自動選擇五號倉庫5手動機構垂直向上移動

18、6自動選擇六號倉庫6手動機構水平向前移動7自動選擇七號倉庫7手動無意義8自動選擇八號倉庫8手動無意義9自動選擇九號倉庫9手動無意義10自動選擇十號倉庫10手動無意義11自動選擇十一號倉庫11手動無意義12自動選擇十二號倉庫12手動無意1 接通電源。2 將選擇開關置于手動位置（此時16號有效）3 分別點動按鍵1，2，3，4，5，6，觀察水平（X軸），垂直（Y軸），前后（Z軸）各絲桿運動的情況，運行應平穩，在接近限（位置軸），時，應執行限位保護（運行自動停止）。4 用機算機或手持編程器（需加購）編寫程序并下裝至PLC。（出廠前已經演示程序，詳見光碟，以下描述為演示程序運算情況）。5 將選擇開關置于

19、自動位置（通電狀況下，各機構復位，即返回零點）。6 將帶托盤汽車模型零號倉位，放下模型時，人位要準確，并注意到倉位底部檢測開關已動作。7 執行送指令（1） 選擇預送倉位號，按動倉位號對應按鈕，控制面板上的數碼管顯示倉位號。（2） 按動送指令按鈕，觀察送入動作（若被選擇倉位內已有汽車，則該指令不被執行）。（3） 指令完成后，機械自動返回。（4） 零號倉位已無汽車，則下一個送指令（誤操作）將不被執行。8 執行取指令（1） 選擇欲倉位號對應按鈕，控制面板上的數碼管顯示倉位（2） 按動取指令按紐，觀察取出動作（若被選擇倉位內內汔車，則該指令不被執行）。（3） 指令完成后，機械自動復位。（4） 零號倉位

20、已無汔車，則下一個取指令（誤操作）將不被執行。9 演示程序中其它內容（1）當零號倉位上有貸物時，若無外部操作指令，“就緒”等亮，延時10秒后。自動將貸物放在倉位號最小的空位上，依次類推。如1#，2#，3#，4#都已有貸物，程序延時10秒。10秒內若無外部操作指令，自動將貸物放在2#倉庫。在延時10秒內，若按下數字5#，然后按下“送”鍵。此時，則運行機構將貸物放在5#庫，若按下5#鍵后，想取消此操作，可按下“放棄”鍵，此時，程序又處在待命狀態，“就緒”燈亮，又可進行其它操作。（2）當零號倉位上無貸物時，若無人操作，“就緒”燈亮10秒后，程序將把數值最大倉庫號里的物品轉運至沒有放貸物的倉號比其它的

21、倉庫里。1#，2#，5#有物，該程序將自動把5#物品轉至3#倉庫。若需從5#取回物品，放入4#庫，操作步驟如下：“就緒”燈亮時，按下“5”，再“取”鍵，運行機構執行程序要求取回貸物后，停在起初位置。此時按按鍵4#，在按送鍵運行機構將把貸物放在4#庫，然后停在起初位置，“就緒”燈亮10秒后，若去外部操作指令，程序又將4#庫貸物轉至3#庫。 裝置中已實施的硬件保護1 X軸極限保護（SQ0，SQ1）2 Y軸極限保護（SO2，SO3）3 Z軸極限保護（SO4，SO5）4 X軸，Y軸，Z軸協調保護（SQ6，SO7硬件聯鎖）以上各種保護開關，確保學員在編程實驗中，立體倉庫在程序出錯時，并不損壞該裝置。一、

22、 裝置中已實施的硬件保護1、 X軸極限位保護（SQ0、SQ1）2、 Y軸極限位保護（SQ2、SQ3）3、 Z軸極限位保護（SQ4、SQ5）4、 X軸、Y軸、Z軸協調保護（SQ6、SQ7硬件聯鎖）以上各種保護開關，確保學員在編程實驗中、立體倉庫在程序出錯時，并不損壞該裝置。10監控系統在win98系統中，把光盤放入光驅中，自動運行MCGS組態軟件。此時出現對話框，安裝MCGS組態軟件通用版，直至安裝完畢，桌面快捷方式出現兩個新圖標，即MCGS組態環境和MCGS運行環境。進行監控。第三章立體倉庫的軟件設計3.1控制系統的梯形圖第四章計算機與PLC通信41計算機的連接有以下3種。1 使用計算機的RS

23、2322C端口與PLC的編程口直接相連。2 能過網絡，與其它站點的PLC進行通信。3 通過調制解調器，與遠程的PLC進行通信。本設計是使用計算機的RS2322C端口與PLC的編程口直接相連的情況 設置PLC的通信條件。關于PLC通信條件設置的內容，請參照和PLC的相關硬件手冊。請預先將PLC與計算機的通信條件相符合。 利用計算機的RS2322C端口，與PLC的編程口1：1連接。連接方法根據各PLC而不同。計算機與FP0相連時計算機RS2322C 電纜PLCRS2322C電纜型號：3MAFP851342 立體倉庫控制系統的通信通信協議包括兩個方面的內容：一是通信接口；二是通信方式。PLC與上位機

24、一般采用RS232接口的異步串行通信方式。系統的通信該系統是一種主從事總線型工業局域網。采用RS232總線上位連接系統。以上位機作為工業局域網通信的主站，其它3臺PLC作為從站。主站采用輪詢的方式，按一定的順序，逐個與各PLC通信，所有數據通信都只在上位機與PLC之間進行，各PLC之間沒有數據交換。如各PLC要進行交換數據，也只能經過上位機中轉。PLC向上位機發回的信處包抱堆垛機當前的位置及狀態，操作命令的完成，取消等。經過通信再在屏幕上顯示堆垛機位置及狀態。以便操作員了解現場有關情況。實訓總結經過二個多月的畢業實訓，是對學習的總結過程，更是進一步學習探索的過程，在這個過程中，我們對可編程控制

25、器進行了設計和開發有了深刻的認識，對立體倉庫的工作原理有了進一步的掌握，對控制系統的分析與設計工程有了切身的體會，并在學習和實踐過程中增長了知識，豐富了經驗，控制系統的開了設計是一項復雜的系統工程，必須嚴格的按照系統分析，系統設計，過程來進行。系統的分析與設計過程是一項辛苦的工作，同時也是一個充滿樂趣的過程。在設計過程中，特別體會到理論必須和實際相結合。雖然收集了大量的資料，但是實際用中卻有很多的差異，出現了許多意想不到問題我國，立體倉庫的發展是從70年代初期開始的，是在消化吸收德國西馬克特蘭斯普蘭股份公司專有技術的基礎上開發出來的。我國進人80年代以來，一些交通運輸部門，物資儲存部門以及現代

26、大中型企業對老式倉庫進行了技術改造，開始采用自動化立體倉庫，據不完全統計，目前我國擁有立體倉庫500余座，在15米以上的大型立體倉庫100多座，其中全自動化的立體倉庫有30多個 1980年由北京機械工業自動化研究所等單位研制建成我國第一座自動化立體倉庫，并在北京汽車制造廠投產。從此以后，立體倉庫在我國得到了迅速的發展。1995年建成的儀征化纖工業聯合公司滌綸長絲自動化立體倉庫是日前由國內獨立設計和制造的綜合自動化程度最高的立體倉庫高度。這些立體倉庫廣泛使用在機器制造業、電器制造業、航空港、輕工和化工企業、商儲業、軍需部門等各行各業。目前我國有能力承接立體倉庫設計任務的單位已達數十家.近些年我國

27、自動化倉庫技術發展很快，已實現了與其它信息決策系統的集成，并正在做智能控制和模糊控制的研究工作。盡管如此，至今在我國己建成的集成化倉儲系統還不多，我國的自動化立體倉庫與國外發達國家相比，無論是從數量上還是從建設水平上都有著比較大的差距未來的發展趨勢自動化程度不斷提高，近年來采用可編程控制器(PLC)和微機控制搬運設備的倉庫和采用計算機管理與PLC聯網控制的全自動化倉庫在全部立體倉庫中的比重不斷增加大型自動化倉庫系統己不再是發展方向。為了適應工業發展的新形勢，出現了規模更小，反應速度更快，用途更廣的自動化倉庫系統。在堆垛機方面，不斷推出具有新的物理外形和更高性能的設備。最新的開發包括提高電子和控

28、制技術，在使堆垛機具有更高定位精度的同時，提高搜索能力和運行速度，以期獲得更短的操作周期和更大的生產能力。應用領域日趨廣泛，從制造工廠、商場、機場、港口、軍需部門到地下室冷庫等各行各業均有采用。倉庫存儲貨物品種也日益多樣化，除了大多數仍是制成品外，儲存品種越來越多。提高倉庫運轉的可靠性與安全性。在倉庫自動控制與信息傳輸中采用高可靠性的硬、軟件，增強抗干擾能力。國外自動化倉庫這方面發展的一個方向是普遍采用掃描技術，使貨物的存取和發送信息做到快速、實時、可靠和準確。在揀選作業自動化方面，各國正加緊研究開發可供實用的揀選自動化設備和系統，但尚未真正達到能可靠實用階段。在一些生產企業，立體倉庫己不僅僅

29、簡單地作為物料的儲存的倉庫，而且與生產企業的工藝流程緊密結合，成為生產物流的一個組成部分。如柔性加工系統(FIMS)中的自動化倉庫就是一個典型例子。隨著計算機技術的不斷發展，人工智能技術，特別專家系統在自動化倉庫中的應用日益增多。射頻數據通信、條形碼技術、掃描技術和數據采集越來越多的應用于倉庫堆垛機、自動導引車和傳送帶等運輸設備上，移動式機器人也作為柔性物流工具在柔性生產中、倉儲和產品發送中日益發揮重要作用。實現系統柔性化，采用靈活的傳輸設備和物流線路是實現物流和倉儲自動化的趨勢。 人工智能技術的發展必將推動自動化倉庫技術向更高階段即智能自動化方向發展，在智能自動化物流階段，生產計劃作出后，自

30、動生成物料和人力需求，查看存貨單和購貨單，規劃并完成物流。如果物料不夠，無法滿足生產要求，系統會自動推薦修改計劃以便生產出等值產品。這種系統是將人工智能集成到物流系統中。在本文中，首先是對于自動化立體倉庫歷史背景、發展現狀的介紹，主要介紹了從立體倉庫出現到現在的發展情況，各個時期的主要特點，的情況進行介紹,介紹了從立體倉庫出現到現在的發展情況，還介紹了現代立體倉庫的控制系統，整個設計進行了倉庫概述，主要對電氣元件，設備的選定，如PLC機型的選擇，電源模塊，步進電機，驅動模塊等。控制系統的梯形圖設計，還有計算機與PLC的通信。在設計過程中其中電器元件設立的選擇是本文中的重點，進行PLC選形時首先根據控制系統的功能要求，同時兼顧設備維修的通用性，本設備控制對象是一個開關量控制系統，同時利用脈沖控制步進電動機的運轉，故應采用晶體管形式的輸出。松下FP0系列小型PLC具有性價比高、功能完善、指令豐富等優點，能滿足各項性能要求和控制要求，因此，本系統采用松下FP0系列-16CT，作為基本模快，能輸出兩路脈沖信號進行步進電機的控制。步進電機采用二