论文总字数：23715字

摘 要

当前立体仓库在国民经济发展中的应用已经非常普遍，尤其是自动化立体仓库。自动化立体仓库具有很好的便利性，高效率的管理成为了很多企业选用自动化立体仓库的一个重要的原因。本文所研究的自动化立体仓库主要由高层货架，堆垛机，电气控制系统及计算机程序控制系统等组成。

本课题首先对自动化立体仓库的定义、发展现状进行了介绍，并阐明了本课题的设计思路。本文介绍了PLC和MCGS，基于西门子S7-200作为主要硬件。通过完成其他辅助电气设计，立体仓库控制流程图的绘制，PLC程序的编写以及MCGS组态软件监视部分的设计综合实现了基于PLC的自动化立体仓库的研究。 

关键词：PLC 立体仓库 MCGS

Design of PLC-based Warehouse Control System

Abstract

With the development of national economy , the application of the warehouse has become more and more common now ,especially the use of the automated warehouse. As we all know that automated warehouse is very convenient. And the management with great efficiency of the automated warehouse is one of the most important reasons that many companies use it. In this paper, the automated warehouse that the author studies on is mainly composed of the high-rise shelf, stacker, electrical control system and the computer program control system, etc.

In this research, firstly, some aspects of the automated warehouse are introduced, including the definition and the development status. And the design idea of the research is also illustrated later. The PLC and MCGS are laid stress on in this paper. And the research is based on S7-200 , which is used as the main hardware. Through the other auxiliary electrical design, the drawing of warehouse control flow chart , the writing of the PLC program and the design of monitoring part by MCGS , the research that Design of PLC-based Warehouse Control System is comprehensively completed.

Key Words: PLC; Warehouse; MCGS

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 引言 1

1.1 自动化立体仓库的介绍 1

1.2 自动化立体仓库的发展状况 1

1.3 本课题设计的目的和意义 2

1.4 本课题的设计内容 3

第二章 系统控制方案 4

2.1 立体仓库所实现的目标 4

2.2 本次设计控制系统应具有的功能 4

2.3 立体仓库的结构 5

第三章 硬件设计 7

3.1 可编程逻辑控制器 7

3.1.1 PLC的含义与特点 7

3.1.2 PLC的组成 7

3.1.3 S7-200介绍 8

3.1.4 PLC 的选型 8

3.2 传感器的选型 9

3.2.1 对射式传感器 9

3.2.2 微动开关 11

3.3 步进电机的选型 12

3.3.1 步进电机工作原理及应用 12

3.3.2 本系统步进电机的控制 13

3.3.3 堆垛机位置定位 13

3.3.4 步进电机接线图 13

3.3.5 步进电机驱动系统基本组成 14

3.3.6 步进电机驱动器选型 14

3.4 控制电路图的设计 14

第四章 下位机设计 16

4.1 PLC的通信 16

4.2 I/O地址分配 17

4.3 PLC程序设计 18

4.3.1 开发环境 18

4.3.2 系统流程图 19

4.3.3 系统设计思路 20

4.3.4 程序编写 20

第五章 上位机设计 23

5.1 组态软件 23

5.1.1主要特点及功能 23

5.1.2 MCGS组态软件 23

5.2 立体仓库组态 24

5.2.1 工程建立 24

5.2.2 实时数据库与监视画面设定 26

5.2.3 MCGS与PLC设备通信设定 30

5.2.4 脚本程序编写 33

第六章 程序的仿真与调试 37

6.1 程序的仿真 37

6.2 程序的调试 38

总结 41

参考文献 42

致谢 43

附录：梯形图 44

第一章 引言

1.1 自动化立体仓库的介绍

货架自动化立体仓库简称立体仓库。自动化立体仓库利用相关设备实现仓库高层化、存取自动化，其一般有几层，甚至十几层，其用对应的货物搬运构建进行货物入库操作和出库操作。因为这种仓库能够很好的利用空间来储存物料，人们习惯称其为“立体仓库”^[1]。

自动化立体仓库主体由货架，堆垛起重机、工作台及操作控制系统组成，其中堆垛机是用于自动存取货物的设备。它是自动化立体仓库的核心设备，具有手动、半自动或全自动操作功能，实现货物的搬运^[1]。

1.2 自动化立体仓库的发展状况

自动化立体仓库在二战后得到迅猛发展。从50年代起，美国成为立体仓库发展最为迅速的国家^[2]。1950年以后，使用桥式堆垛起重机为代表的立体式仓库在美国试验成功；1963年前后，美国成功建造出了首个以使用计算机控制技术的在高架仓库中运用的计算机控制立体仓库。在亚洲，日本的近年来的高新技术革命促进了自动化立体仓库的发展，开始于60年代左右，日本大力发展立体仓库，到目前为止，日本的立体仓库数量居全球之首，目前已超过38000多个。西方国家中美国最多，达到20000多，其次是德国，立体仓库数量也已经超过10000多个。

日本等国立体仓库的快速发展对我国的相关产业带来了一定的影响。我国的相关建设工作起步晚，但是速度较快。在1963年，我国开始成功建成了桥式堆垛起重机，1973年，第一个以计算机技术控制实现的立体仓库在我国成功建造完成，并于1980年开始进入运行阶段。中国自动化立体仓库市场近些年得到了快速的发展，据相关统计显示，我国立体仓库中已经成功运营的达到300多个，包括30多个全自动立体仓库。2000年以前，我国自动化程度最高的立体仓库是1995年成功运行的仪征化纤联合公司涤纶长丝自动化立体仓库。随着越来越多企业追求高效率高规格管理，自动化立体仓库一方面满足了这一需求，另一方面也在更好的完善自身。随着近年来模糊控制、神经网络技术的发展，智能控制技术得到了很好的应用，不仅在智能手机等方面，在自动化立体仓库市场，智能型也越来越成为市场竞争的主要因素。近年来我国虽然相关技术发展很快，但由于创新能力的缺失，在已经实现了与其他信息决策系统集成的有利背景下，与国外发达国际相比，我国无论是从立体仓库的数量还是从建设的水平上都与其有着比较大的差距^[3]。

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