PLC控制的自动化立体仓库系统设计
摘要：自动化仓库也称为三维仓库，高架仓库和自动化仓库系统（自动仓储和检索系统）。可以实现自动化更高更合理存取货物，等一系列存取优势。
自动化立体库对比普通仓库有很大的优势，可以较好储存医药行业药品及原材料。许多需要特殊环境的企业也都需要拥有个智能化的仓储设备，有的甚至对立体库应用需要更高要求定制专门的方案，这些都推动了自动化立体仓库的发展。自动化立体仓库的发展和需求还要从成本、效率、安全性等几个方面考虑下：
在安全方面，由于不同的货物存取要求自动化立体库集成了两种规格：自动操作模式和托盘存储模式。它完全满足货物在存储运行、有序管理的要求和有的货物手工堆叠过程中需要对温度查看，对货物的安全性上有更全面的保障。成本建设方面，立体库的储存货物的能力差不多普通叉车存取货物仓库的五至十倍，同时越是大型的仓储，与普通仓库相比优势越明显。采用自动化立体库作业会使作业效率大大提升，企业也更加倾向于使用。
因此本文选择立体仓库作为参考点，采用它的基本原理及可行性设计出有价值意义的控制系统。控制系统采用平时接触较多的德国西门子系列PLC为控制核心，通过不同的信号输出实现对电机的控制达到自动储存货物的目的。重点的分析立体仓库的发展和组成结构，以及系统的软硬件控制详解，对于最重要的部分堆垛机的介绍比较详细，体现了系统的可靠和灵活性。
关键字：堆垛机；优势；PLC；AS/RS
PLC control of the automatic three-dimensional warehouse system design
Abstract:Automated warehouses are also known as three-dimensional warehouses, overhead warehouses and automated warehouse systems (automatic warehousing and retrieval systems).Can realize automation, the high - level rationalization, operation simplification and so on a series of access advantages.
Compared with the general warehouse, the automatic stereo library has a great advantage, which can better store pharmaceutical and raw materials.Many enterprises also need special environment needs to have an intelligent storage equipment, some even put forward special requirements for the library application, all of these from to promote the development of automation stereoscopic warehouse.The development and demand of automatic three-dimensional warehouse need to be considered in terms of cost, efficiency and safety.
In terms of security, automated stereo libraries integrate two modes: automatic operation mode and tray unit storage mode.It fully meets the temperature of the project in storage, product number management, ordered management requirements, and manual stacking operations.Ensure the safety of the goods.Storage capacity is the same as the cost of construction, the three-dimensional library is forklift library of two to three times, five to ten times the size of horizontal storage, that is, the more large warehouse, three-dimensional library's advantage is more obvious.The adoption of automated three-dimensional library operation will greatly enhance the efficiency of the operation, and the enterprise is highly recognized.
Therefore, this paper chooses the three-dimensional warehouse as the reference point and USES its basic principle and feasibility to design a control system.The whole control system German Siemens PLC as the control , and realizes the purpose of automatic storage of goods through different signal output.Focus on the analysis of the development of stereoscopic warehouse and structure, as well as the system hardware and software control steps, for the introduction of the most important part of the stacker relatively detailed, reflects the reliability and flexibility of the system.
Keywords: stacker;advantage;PLC;AS/RS
第一章、绪论
1.1立体仓库的发展历史
二战过后由于要快速发展经济建设，自动立体仓库产生并随之飞速地发展。美国是最早具有自动化的立体仓库的国家。到七十年代年人们发明并使用计算机来自动控制立体仓库，这种方式更加先进，能够高效便捷控制产业链的运作，因此很多国家加入研究自动化产业中去。此后日本在60年代中期立体仓库也发展起来，成为发展最快的国家。自动化立体库我国发展起步较晚，于49年建成第一座，并在在63年研制了第一架由电脑控制的自动化立体仓库，并走进了大众的视野，十几年过去了，至20世纪80年代之后，中国就独立建成超过半百个立体仓库，但是令人遗憾的是自动化程度相对落后，无法达到高效率的运转。到20世纪90年代，国民经济开始增长物流行业在我国发展迅速，并且物流业的信息化带动仓储自动化更加全面取得了巨大的进步。现有蒙牛、京东、海尔集团等大型自动化物流系统，系统的自动化设备和设计理念设计方案都已经达到国际化先进水平，并且弥补我国在仓库自动化上的起步晚，设备技术差，设计理念落后等问题，体现出我国在自动化仓储领域的领先水平。
自动化仓库也称为三维仓库，高架仓库和自动化仓库系统（自动仓储和检索系统）。所谓自动化仓库，是指不需要人工运输操作由电子计算机管理和控制的仓库，然后进行货物装卸存取作业。立体仓库采用高层储存货架,通过托盘存取货物,用巷道堆垛机及其他机械手臂进行作业传送至货仓中,自动化立体仓库就是将机械手臂存取货物和人工操作两者相结合的一种运行方式的仓库。它在企业里占用地面积小，节省土地资源和公司资金，同时存储货物量大、周转快等优点,是集合了存储控制运输于一体的高科技机电一体化产品。
同时企业也日渐提高对它的重视程度。当今时代，自动化生产技术发展迅速，机器代替人力已经成为不可阻挡的趋势，在生产中公司需要的原材料和物料的搬运，成品的搬运流通存储都需要使用，已经成为大众化趋势。自动化仓储已成为生产、销售、存储等网络过程中的必须环节，因能够节省资金所以在国民经济中地位直线攀升。
自动化立体库于我国得到应用后，正好适应了我国的国情和发展需要，它的发展进程逐步加快。由于我国是发展中国家，在制造业上甚是突出，自动化存储的便捷被广泛应用于运输、机械、医药等行业，我国物流技术的发展应用因此发展起来。在2000年，北京起重所研发出了我国规模最大、水平最高的大型自动化立体仑库。聚集了当前国际上最新的立体仓库技术。巷道堆垛机上的激光测距、货叉调速、升降位置的认址等新技术都是我国研究的重大成果，为我国在自动化仓储上的发展推动了很大进程。
1.2立体仓库的设计意义
由于自动化仓库出入库能力优秀，由此构建出来更加有效率的物流体系，两者相互配合更加合理化，成为许多企业配送中心中的关键部分。
对于企业来说，发展自动化立体仓库的进程尤为重要，企业使用它的优越性可以从从一下几点体现出来：
(1)提高空间利用率
立体仓库采用高层货架存储物品，节省土地资源，充分的发挥了立体存储空间的利用率，其空间利用率是普通仓库的5-8倍。采用多层的高位架仓库其整体高度可达几十米以上，原则上只要基层处理稳固，就可以提高货架高度，以节省空间。我们根据不同需要可以设置高架类型，可分为高中低三种层次，一般只要货架高于12m就能够称为高层了。
(2)提高生产管理水平
自动化立体仓库里的计算机管理控制系统有多种，可以处理和保存立体仓库中各种信息资源，实现对货品的高效先进的管理，能有效地防止控制运行过程中发生的错误。另一方面，立体仓库自动化物料搬运设备都是先进的机械,方便了立体仓库盘库、库内搬移等作业,减少生产中出现人工搬运供不应求的情况,优化时间和成本。
(3)自动存取,减轻劳动强度,提高生产效率
自动化立体仓库使用先进的机械和搬运设备,这些自动化设备运行速度飞快、作业效率较高,极大地改善了立体仓库的出入库能力,同时让操作人员减轻负担,也使仓库环境得到很好的改善
(4)现代化企业的标志
随着信息技术的迅速发展,以信息化、全自动化、智能化、集成化为主要特点的第五代立体仓库正在逐步走向大众。
1.3自动化控制的发展方向
自动化技术是现代化工业生产中最重要的技术之一，其能够带来高效生产，好多追求高速、高效率、灵活的企业，都很依赖自动化技术中的应用。自动数字化控制已经成为世界范围内的发展趋势。同时自动化仓储这一方面在自动化技术水平里占着重要位置。
据市面上显示的数据统计，在2006年底我国拥有的自动化立体库的拥已经超过五六百座。在06年一年内建设的自动化立体库都有七十座，大部分集中在机械制造、汽车、烟草、医药生产等大批量建设行业。主要表现在:
（1）烟草行业新建立体库大概有接近十座。同时还有没有完成的项目。
（2）医药行业需求稳定,如三九、扬子等企业扩大规模都建设了自动化立体库06年新建自动化立体仓库超过十余座。
（3）机械行业中的一些精密零件，大体积配件也都建设了自动化立体库。
（4）汽车行业新建的自动化立体库大致在十到二十座。
根据统计数据分析，与往年相比，整个自动化仓储市场有了很大发展。因此往后的发展方向和市场扩建将会越来越好。
目录
第一章、绪论 2
1.1立体仓库的发展历史 2
1.2立体仓库的设计意义 3
1.3自动化控制的发展方向 3
第二章、自动化立体仓库控制系统的总体设计 5
2.1立体仓库的简介 5
2.2立体仓库的组成及功能 6
2.3监控系统组成与功能 7
第三章、自动化立体仓库控制系统硬件设计 8
3.1堆垛机的选用 8
3.2 PLC的选择 9
3.3传感器的选用 11
3.4步进电机工作原理 12
3.5I/O分配表及接线图原理 15
3.6主电路图设计 17
3.7元件选用 17
第四章、自动化立体仓库控制系统软件设计 18
4.1控制软件结构 18
4.2 主程序设计 19
4.3故障处理 21
第五章、控制系统软硬件调试 22
第六章 总结与展望 25
致谢 26
参考文献 27
参考文献
[1]常斗南.PLC运动控制实例及解析（西门子）[J].北京：机械工业出版社,2009.11.
[2]徐立芳,莫宏伟.工业自动化系统与技术[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社,2014.8.
[3]王晓华.自动化立体仓库一本通[M].北京：中国物资出版社,2010.11.
[4]周志敏.触摸式人机界面工程设计与应用[J].北京：中国电力出版社.2012.11.
[5]白俊平,沈海平.自动控制系统与原理[J].北京：清华大学出版社,2016.
[6]郁凯元.控制工程基础[M].北京：清华大学出版社,2010.5
[7]胡向东.传感器与检测技术[M].北京：机械工业出版社,2013.8.
[8]程阔.自动线安装与调试[M].合肥：中国科学技术大学出版社,2015.3.
[9]杰森 M.奥凯恩.机器人操作系统浅析[M].北京：国防工业出版社,2016.9.
