摘 要

本文借助西门子PLC s7-200 CPU226 DCDCDC和s7-200 CPU224xp DCDCD以及若干数字量扩展模块EM223，采取了先进的可编程控制器PLC对立体仓库的控制系统进行设计。该系统共控制两个仓库,每个仓库2层,每层有3个存放位置。每个仓库配一台堆垛机，该堆垛机有3个方向的控制运行，其行走机构和提升机构分别由2台变频器控制，堆垛机的机械手由步进电机控制。所获得的设计成果对仓库自动化具有重要的指导意义。

论文主要确定了立体化自动仓库系统的功能、功能及模块之间的联系以及模块的组成，针对手动和自动两种不同的控制方式进行了设计，通过自控系统对货物进行准确的送取，实现了自动化仓库的功能。

本文的特色：针对不同的PLC元件作出了详细的研究说明，并对不同的模块进行了设计以及仿真。

关键词：立体仓库；自动化；西门子PLC；模块

Abstract

This paper is dedicated to design an automatic stereoscopic warehouse control system,with the tool of advanced PLC controller,as well as SIEMENS S7-200 CPU 226 DCDCDC and 224 XP DCDCDC.This system controls two barns,each barn with 2 layers,and each layer with 3 storage space.Each barn contains one piler which controls the movement of 3 directions.The motion mechanism and lifting mechanism are controlled separately by two frequency converter.The manipulator of the piler is controlled by the stepping motor.The result form the design is of great importance to the warehouse automation industry.

The paper mainly determines the combination of system modules,the functions and the link between each modules.Taken into consideration the different control methods,namely manual and automatic,the design helps to deliver and fetch the product accurately,with the assistance of autonomous system consisting of stockers,motors and etc.

The characteristic of this paper:It has detailed studies and introductions according to various elements.It also includes designs and simulations targeting at different modules.

Key Words：stereoscopic warehouse；automation；SIEMENS PLC；modules

目 录

第1章 绪论 1

1.1 自动化立体仓库研究背景 1

1.2 国内自动化立体仓库发展历史及现状 1

1.3 研究目的及意义 2

第2章 基于PLC的立体化自动仓库整体设计方案 3

2.1 自动化立体仓库的结构以及工作流程 3

2.1.1 入库 3

2.1.2 出库 6

2.2 自动化立体仓库的设计方案选择 6

2.2.1 方案一 6

2.2.2 方案二 6

第3章 基于PLC的自动化立体仓库电气设计 7

3.1 PLC元件的研究 7

3.1.1 PLC的定义以及功能介绍 7

3.1.2 PLC的工作原理 8

3.2 PLC的选型 10

3.2.1 PLC的基本结构 10

3.2.2 PLC控制功能的选择 10

3.2.3 PLC机型的选择 11

3.3 基于PLC的自动化立体仓库电气设计 15

3.3.1 设计思路 15

3.3.2 主电路电气设计 17

3.3.3 主站PLC控制电路电气设计 18

3.3.4 从站仓库控制电路电气设计 20

3.3.5 仓库电机控制电路电气设计 21

3.3.6 步进电机控制电路电气设计 22

第4章 PLC软件设计及仿真 26

4.1 PLC软件设计 26

4.2组态仿真 39

附录 46

参考文献 48

致谢 49

第1章 绪论

1.1 自动化立体仓库研究背景

[1]随着社会的进步，信息技术的不断发展，自动化产业也在蓬勃发展，生产中所需原材料、半成品、成品以及流通环节中各种物料的来料收货、搬运、储存、配送及相应的信息链甚至供应链已经不是一个孤立的事物，物流的各个环节已完成集成化的过程。自动化仓储、物流及信息流已经成为组织生产、连接生产、销售、管理这整个供应链的关键节点，并且作为降低物流费用的重要手段在国民经济中起着越来越重要的作用。

立体仓库的出产和成长对于自动化产业来说尤为重要。50年代初，美国出现了基于桥式堆垛起重机的立体仓库；60年代初，出现了由司机来操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年，美国首先将计算机控制技术运用于高架仓库，创立了第一座由计算机控制的立体仓库，自此，自动化立体仓库在美国和欧洲飞速发展，形成了专门的学科；60年代中期，日本开始兴建立体仓库，而且发展势头越来越好，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的地区之一。

立体仓库由于空间利用率很高，出入库能力很强，易于控制管理从而利于企业实施现代化管理等特点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，因而越来越受到企业的重视。

1.2 国内自动化立体仓库发展历史及现状

我国对于自动化立体仓库设备的研制开始并不晚：1963年研制成第一台桥式堆垛起重机（机械部北京起重运输机械研究所），1973年开始我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库的研制（高15米，机械部起重所负责），该库于1980年投入运行。到2003年为止，我国自动化立体仓库数量已超过200座。

20世纪80年代，自动化立体库在我国得到应用后，在20世纪90年代得到迅速发展和广泛应用。二十多年来，北京起重所设计制造了各种形式的自动化立体仓库100余套，产品广泛应用于机械、冶金、化工、医药、军工、食品、运输和电子等行业，领导和推进了我国物流技术的发展和应用。2000年，北京起重所又完成了我国迄今国产规模最大、技术水平最高的大型全自动化立体库仓库──联想电脑公司集成化物流系统。[1]联想公司物流系统集成了当前国际上最新的立体仓库技术，全系统采用了约30余项新技术。巷道堆垛机是立体仓库系统的关键设备之一，其中的运行调速技术、激光测距技术、货叉调速技术、起升机构的认址技术, 变截面立柱技术等10余种新技术均为我国的最新研究应用成果或国际先进技术。分配车在运行调整、认址等方面均采用了最新的研究成果。双车避让技术的采用使分配车达到了比设计要求更高的能力。货架结构采用有限元分析。输送机设备采用了组合式结构、悬臂式升降台等多项新技术和托盘自动收集技术。表面处理采用表面喷塑新工艺, 美观耐用。[4]控制系统采用了PROFIBUS现场总线控制技术, 与R/3系统的高度集成体现了该立体仓库系统在与大型信息系统集成方面取得的突破成绩。