论文总字数：22475字

摘 要

在最近的几年里，中国经济的发展速度全世界有目共睹，其制造业的技术也有很大的进步。人们的生活品质也随着技术的进步而得到了很大的提高，但是仅仅只有这些是远远不够的。所以我们一定要积极推动工业自动化的发展，将工业生产的自动化程度极大提高。但是相应的，工业生产过程自动化程度的提高，就会使商品的生产速度加快，那么传统的存储系统就无法满足现有的生产速度。所以大力发展高效快速的存储系统是时代所需的，那么柔性化立体仓库的设计就显得很必要，而发展自动化仓库的好处也有很多，不仅能在很大程度上降低存储的损耗，还能减少流动资金的积压。

所谓的自动化立体仓库，是现代智能化物流系统不可或缺的部分，它是由PLC、行走电机、升降电机、货叉电机、货架和上位机监控系统组成，能实现货物的自动入库和自动出库功能，它运用的知识有自动控制原理、PLC可编程控制器。

本课题运用的工具由西门子公司的s7-300、步进电机、各种传感器等辅助原件组成。本文首先对本次的设计做了一个简单的介绍，介绍内容有研究的背景、目的与意义、国内外的研究现状等；在者对立体仓库系统的硬件配置、结构、原理、功能、作用都进行了一定的分析与研究；第三步对这次设计所用到的器件进行详细的介绍，其中重点介绍PLC程序的编写以及组态上位机监控的实现；最后，对这次设计课题的总结与归纳，包括有这次设计学习到的知识，以及课题带来的疑问与感想。

关键字：立体仓库 柔性 可编程控制器 MCGS

Flexible stereoscopic warehouse design based on PLC

Abstract

In recent years, Chinese economic development is seen all over the world. its manufacturing technology have great progress, also with the progress of technology and people's quality of life has been greatly improved. but it is far but only these, so we must vigorously develop industrial automation, it will greatly improve the degree of automation of industrial production. But the corresponding, the improvement of industrial production process’ automation degree can accelerate the speed of goods’ production, traditional storage system can't satisfy with the existing production speed. to improve the efficient, storage system which is faster is needed for the time, the design of flexible stereoscopic warehouse is very necessary. The development of automated warehouse has a lot of benefits, it not only can reduce the wastage of the storage largely, but also reduce the backlog of money.

The automated stereoscopic warehouse, is an integral part of modern intelligent logistics system, it is working by PLC and motor, lift motor, cargo fork, shelves and PC monitoring system, it can realize storage and retrieve of the goods automatically, it uses the knowledge with automatic control principle, PLC programmable controller.

This topic designed by using the main electrical control of Siemens s7-300, stepper motor, various sensors and other auxiliary of the original. Firstly, this paper describes the design by a simple introduction, It has content background, purpose and significance status at home and abroad of the research, etc; Secondly, we introduced the hardware configuration, structure, principle, function and role; The third step of the design introduced the tool in detail, in specially, The preparation of the PLC program and implementation of monitoring. At the end, it was Summary and conclusion of the design task which include the knowledge and feeling of the topic.

Key words: flexible; stereoscopic warehouse; MCGS; PLC

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 立体仓库概述 1

1.1 立体仓库的研究背景 1

1.2 立体仓库的设计内容 1

1.3 立体仓库设计的目的与意义 2

1.4 系统设计方案 2

第二章 立体仓库的简介 4

2.1 自动化立体仓库的组成 4

2.2 柔性的涵义 5

2.3 柔性化的体现与实现 6

2.4 柔性化立体仓库的功能 7

第三章 自动化立体仓库的设计 8

3.1 控制系统的结构设计 8

3.1.1 立体仓库的部件介绍 8

3.1.2 系统的结构图 8

3.2 可编程控制器的选型 9

3.2.1 可编程器的基本结构 9

3.2.2可编程控制器（PLC）的特点 10

3.2.3 PLC选型 10

3.3 步进电机的选择 12

3.3.1 电机工作原理 12

3.3.2 电机选型 12

3.4 传感器的选择 13

第四章 下位机设计 14

4.1 I/O口的分配 14

4.2 主电路电气原理图 15

4.3 控制电路原理图 16

4.4 编程设计 17

4.4.1 PLC硬件组态 17

4.4.2 控制流程图 17

4.4.3 部分程序介绍 21

第五章 监控界面的设计 24

5.1 监控软件的介绍 24

5.2 PLC与MCGS的连接 24

5.3 监控界面的设计 25

第六章 立体仓库的优化 28

6.1 优化的意义 28

6.2 优化的介绍 28

6.3 仓库的优化设计方案 29

6.3.1 粒子群算法的介绍 29

6.3.2 优化模型的建立 29

6.3.3 仓库的优化原则 31

6.3.4 优化程序的设计 32

6.4 结果分析 33

总结与展望 34

参考文献 35

附录 37

第一章 立体仓库概述

1.1 立体仓库的研究背景

第二次世界大战涉及的国家和地区的范围极广，而且牺牲的人有很多，那就造成了劳动力的大量缺失，那么在这种情况下，就迫切的需要实现生产的高度自动化，当然存储系统的自动化程度也不能落后。可以说，自动化立体仓库的产生与进步在一定程上归功于这次战争。功能简单的立体仓库50年代初就已经在美国产生了，它采用的堆垛机是桥式堆垛起重机；经过几年的发展，后来又有由人工司机操作的巷道式起重机；这两种立体仓库的自动化程度并不是很高，逐渐无法满足越来越大的存储要求。于是，在1963年，美国建立了第一个由计算机控制的立体仓库。在后面的几年里，欧洲的一些国家(如德国)和美国都在大力发展自动化立体仓库，以求最大化的节省人力与存储空间。60年代中期，日本也开始加入研究自动化立体仓库的行列中，并在自己的国家建立了大量的仓库。

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