少库存，加快资金周转，节约劳动资金，从而提高仓库管理水平，自动化仓库的信息系统可以与企业的生产信息系统集成，实现了企业信息管理的自动化。同时，由于使用自动化仓库，促进企业的科学管理，减少浪费，保证均衡生产，也提高了操作人员素质和管理人员的水平。
第二章 立体仓库控制系统设计
2.1设计思想
本文主要研究的是PLC在立体仓库模拟装置的控制系统中的应用。系统设计有物流工作站、四自由度机械手、堆垛机、辊道传输带、多层货架等，操作方便，输入对应的仓库号，便可自动存/取货物（见图一 典型构成及控制）。
图一 典型构成及控制
2.1.1系统功能及运行方式
立体仓库具有车间的物流管理以及作业调度和堆垛机的自动控制系统功能。在立体仓库中物流工作站主机采用PIII计算机，多任务实时操作系统，QRACLE数据库，TCP/IP网络等支持软件，C语言编程，实现了对立体仓库的动态管理和作业监控，堆垛机控制系统采用可编程序控制器，使用梯形图言语编程，控制系统与管理监控系统之间实现联机通讯，堆垛机控制系统具有多种功能，可满足该物流系统的要求
2.1.2多种控制及作业方式
为了实现立体仓库的自动存取，就必须开发堆垛机控制器，这套具有三种不同技能的控制器：（1）在线自动运行；（2）离线自运行；（3）人工手动运行。而实际运行中已在线自动运行为主，其他2种方式为调试和维修的辅助手电，按照本控制器的设计，可在物流工作站的调度系统中结合成各种可能的堆垛机作业方式
2.1.3多种检测及保护功能
本控制系统中既有水平和垂直方向的认址检测，左右的货位探测，两种货物高度的检
测，货物不正的检测记忆，载货台占位/空位情况的检测，机电故障检测，水平及垂直终点附近的限速及停车检测等，以保证堆垛机作业的正常运行。以上检测大部分是光电检测，提高了可靠性和反应速度。
2.2立体仓库控制系统总体结构 2.2.1立体仓库总体结构
立体仓库系统由三条辊道传输带、三个出入货站台、一个四自由度机械手，一个全自动堆垛机以及两排货架组成（见图二 立体仓库总体结构）。将系统中的传感器、执行器和可编程控制器连接，通过编制相应的程序，就可以用可编程序控器来控制物流工序。
图二 立体仓库总体结构
2.2.1立体仓库控制系统
立体仓库控制系统分为三个部分：辊道控制、堆垛机控制、机械手控制。在设计该控制系统时，采用两台三菱FX系列PLC作为立体仓库的控制装置。其中#1PLC主要用来控制辊道部分和堆垛机部分，#2PLC主要用来控制四自由度机械手，2台PLC通过CC—Link网络连通，通过在两台PLC间的数据交换实现三个被控部分之间的协调动作，实现综合控制。控制系统中配置了一台上位机，通过RS—232与PLC相连，上位机一方面用于两台PLC控制程序的编辑，下载以及调试，另一方面，上位机用来监视、管理自动化立体仓库系统（见图三 立体仓库控制系统）。
图三 立体仓库控制系统
在此系统中使用三个变频器分别来控制三个辊道传送带的运转。辊道可以在正、反两个方向运转，可以根据进货和出货的需要来使用辊道，进行自由组态。变频器有很高的运行可靠性和功能多样性，降低了电动机运行噪声 ，全面而完善的保护功能为电动机提供了良好的保护性能。这里使用的是三菱公司的A500系列的变频器。
对四自由度机械手的控制时，执行部件使用的是北京斯达特机电科技发展有限公司生产的2相8拍混合式步进电机42BYGH101，X轴伸缩，Z轴升降、底盘回转和机械手腕回转分别使用四个步进电动机。使用两个步进电动机分别控制堆垛机的升降和行走，而货叉控制使用直流电动机执行元件。对这六个步进电动机的控制实际上是对它们对应驱动器的控
制。本系统中使用SH—2H057型号的步进电机驱动来驱动步进电动机的运行。
2.3主要器件简介
2.3.1可编程控制器（PLC）
可编程控制器（PLC）是近年来发展极为迅速这、应用极为广泛的工业控制装置。它将传统的继电器控制技术、自动化技术、计算机控制技术和通信技术融为一体专门为工业控制而设计、具有可靠性高、功能强、编程简单、使用方便、环境适应性好以及体积小、功耗低等特点；具有基本控制功能，模拟控制功能、定位控制功能、网络通信功能、自诊断功能、显示监控功能等，可以满足对工业生产进行监视和控制的绝大多数场合的需要。PLC最常用的语言是面向控制的梯形图语言，它采用了与实际电器原理图非常接近的图形编程方式，易学易用。
2.3.2传感器
信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方而有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。
2.3.3堆垛机
堆垛机是整个自动化立体仓库的核心设备，通过手动操作、半自动操作或全自动操作实现把货物从一处搬运到另一处。它由机架（上横梁、下横梁、立柱）、水平行走机构、提升机构、载货台、货叉及电气控制系统构成。 2.3.3.1堆垛机形成的确定
堆垛机形成多种多样，包括单轨巷道式堆垛机、双轨巷道式堆垛机、轨巷道式堆株机、单立柱型堆垛机、双立柱型堆垛机等等。 2.3.3.2堆垛速度的确定
根据仓库的流量要求，计算出堆垛机的水平速度、提升速度及货叉速度。 2.3.3.3其它参数及配置
据仓库现场情况及用户的要求选这定堆垛机的定位方式、通讯方式等。堆垛机的配置可高可低，视具体情况而定。
2.3.4输送系统
根据物流图，合理选择输送机的类型，包括：辊道输送机、链条输送机、皮带输送机、提升机等。同时，还要根据仓库的瞬时流量合理确定输送系统的速度。
2.3.5其它辅助设备
根据仓库的工艺流程及用户的一些特殊要求，可适当增加一些辅助设备，包括：手持终端、叉车、平衡吊等。
2.3.6初步设计控制系统及仓库管理系统（WMS）的各功能模块
根据仓库的工艺流程及用户的要求，合理设计控制系统及仓库管理系统（WMS），控制系统及仓库管理系统一般采用模块化设计，便于升级和维护。
2.3.7仿真模拟整套系统
在有条件的情况下，对整套系统进行仿真模拟，可以对立体仓库的贮运工作进行较为直观的描述，发现其中的一 些问题和不足，并作出相应的更正，以优化整个AS/RS系统。
2.4自动化仓库系统的关键技术 2.4.1自动化仓库的自动寻址
立体仓库的自动寻址训是自动寻找存入/提取货物的位置，计算机控制的自动化仓库都具有自动寻址的功能。在同一巷道内的货位地址由三个参数组成：第几排货架；第几层货格；左侧或右侧。当自动化仓库接收到上级管理机的存取地址后，即向指定货位的方向
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