摘 要

在当前电子商务以及各行各业迅速发展的背景下，物流成本作为第三成本受到更多的重视，因此物流行业对自动化立体仓库的要求越来越高，其发展的高速度、高效率趋势越来越明显，这就要求自动化立体仓库的核心——堆垛机软硬件设计方面愈发严格，所实现的功能能够满足当前各行各业对物流行业的需求。本文针对堆垛机走行与货叉电气控制线路的设计进行研究探讨。

本文以西门子公司的S7-300PLC为核心，根据工艺要求，对堆垛机认址方式、调速方式以及控制方式进行了设计。其中认址方式选用精度较高的激光认址方式，对堆垛机进行实时定位。而调速方式则选用较为稳定的S型曲线方式结合变频器进行调速。控制方式则交给PLC进行编程控制，通过程序的逻辑关系，配合传感器或者光电开关等输出信号给变频器，利用变频器控制电机的启动与停止。

本文除利用PLC对控制程序进行编程之外，也对堆垛机走行和货叉的电气控制部分进行了电气原理图的绘制，从更直观的角度上，表现出程序与硬件设施之间相互的连接关系。

关键词：堆垛机，走行，货叉，电气控制

Abstract

In the context of the rapid development of electronic commerce and all walks of life, logistics as the third cost is more attention. Therefore the logistics industry of the three-dimensional warehouse of automation increasingly high demand, the development of high speed and high efficiency trend more and more obvious, which requires the core of automation stereoscopic warehouse stacking machine, hardware and software design of increasingly stringent, achieve the function to meet the current demand of the logistics industry in various industries. In this paper, the design of the electric control line of the stacking crane and cargo fork is discussed in this paper.

In this paper, the SIEMENS company's S7-300 PLC as the core, according to the process requirements, the stacking machine access mode, speed control and control methods were designed. Among them, recognize addressing mode selected high precision laser recognize addressing mode, real-time location of the stacker.And the speed control method is used to select a more stable S curve mode combined with the frequency converter for speed regulation. Control mode is given to the PLC programming control, through the logic of the program, with sensors or photoelectric switches and other output signal to the inverter, the use of inverter control motor start and stop.

The in addition to the use of PLC to control program, the stacker go and fork of the electrical control part of the electrical principle diagram rendering, from the point of view of the more intuitive showed program and hardware facilities between mutual connection.

Key words: stacking machine, walk, fork, electric control

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外现状 1

1.3主要研究内容 3

第2章 堆垛机电气控制系统组成 4

2.1 PLC选型 5

2.2变频器选型 6

2.3电气控制系统的通信 7

2.4安全装置与联锁装置 8

第3章 堆垛机认址方式分析与选择 10

3.1认址方案比较 10

3.2认址方案选择 12

第4章 调速技术的实现 14

4.1传统堆垛机速度曲线 14

4.2 S型曲线简介 15

4.3 S型曲线的设计实现 16

第5章 走行与货叉控制程序设计 17

5.1 STEP-7软件简介 17

5.2整体工作流程 18

5.3走行程序控制 19

5.3.1走行部分电气原理图 19

5.3.2走行向前/向后 21

5.3.3走行电机停止 22

5.4货叉程序控制 23

5.4.1货叉部分电气原理图 23

5.4.2取货/卸货伸叉 25

5.4.3回叉 28

第6章 结论 29

6.1总结 29

6.2经济性分析 29

6.3展望分析 30

参考文献 31

致 谢 32

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

伴随着我国经济的高速发展，电子商务行业异军突起，带来了物流行业的兴荣。各大行业企业成本预算中物流成本、仓储设备成本日益增加，可以展望到的是，今后将会有更多的行业对物流、仓储方面有所需求。为了响应这一市场需求，提高自动化立体仓库物流相关设施的性价比，需要更多的人来为自动化立体仓库的自动化程度、信息化程度、智能化程度等方面做出改进。

其中，堆垛机作为自动化立体仓库的核心设备，承担着整个自动化仓储系统的搬运、运输和存储功能，决定着整个自动化立体仓库的工作能力。它的速度控制平稳性、认址方式准确性、运行机构控制高效性决定着堆垛机自动化程度的高低，而这也影响整个自动化立体仓库的自动化水平。由于我国物流行业对于堆垛机等物流自动化设施的研究开始得较晚，一开始的物流成本投入基本是劳动力投入，因此在自动化立体仓库堆垛机方面的经验较少，更为重要的是，我国的工业化水平与国外顶尖技术相比还有不小的差距，在物流设备自动化领域方面，还需要更深入的研究^[1]。

而导致国内对堆垛机性能研究进程加快的另一重要原因是劳动力日益不足，且劳动力成本日益提高。第三产业的迅速崛起让更多的企业决策者更希望采用自动化设备来替代劳动力，减少这一方面的成本。较之以往采用人力搬运货物的效率低下且成本较高，现在的仓储领域更偏向于采用自动化的堆垛机完成这些工作流程，自动化程度越高，工作效率越高，越能降低劳动力成本给仓储成本预算带来的负担，但完成的工作任务量不降反增。

堆垛机在自动化进程上越走越快，在最高运行速度、最高加速度、最高负载、更小的定位精度、出入库能力方面有了接二连三的技术突破。然而我们要正视自己在这一方面的发展与国外顶尖水平相比还有不小的差距，这些差距需要我们利用现有的知识不断地去改进，提高堆垛机的综合性能水平，所以研究分析堆垛机的相关电气控制系统，有着一定程度上的重要意义^[2]。

1.2国内外现状