PLC与组态软件在立体仓库中的应用 开题报告

题 目： PLC与组态软件在立体仓库中的应用

开题报告

一、论文题目：

PLC与组态软件在立体仓库中的应用

二、课题的目的与意义：

自动化立体仓库可以产生巨大的社会效益和经济效益。它通过高层货架存储，使存储区大幅度地向高空发展，提高了空间利用率；自动化立体仓库采用层积式存放，结合计算机管理，可以很容易实现先入先出，防止货物的自然老化、变质和损坏；通过自动存取系统(AS/RS),加快了运行和处理速度，提高了劳动生产率，降低操作人员的劳动强度；采用自动化技术后，还能较好地适应黑暗、低温、污染、有毒和易爆等特殊场合的物品存储需要；计算机控制能够始终准确无误地对各种信息进行存储和管理，减少了货物处理和信息处理过程中的差错；同时借助于计算机管理还能有效地利用仓库存储能力，便于清点和盘库，合理减少库存，加快资金周转，节约流动资金，从而提高仓库的管理水平。

自动化仓库的信息系统可以与企业的生产信息系统集成，实现企业信息管理的自动化。同时，由于使用自动化仓库，促进企业的科学管理，减少了浪费，保证均衡生产，也提高了操作人员素质和管理人员的水平。立体仓库的出现,实现了仓库功能从单纯保管型向综合流通型的转变。随着现代化生产规模的不断扩大和深化,它将为工业、企业带来巨大的经济效益。

自动化立体仓库应用范围很广，几乎遍布所有行业。在我国，自立体仓库应用的行业主要有机械、冶金、化工、航空航天、电子、医药、食品加工、烟草、印刷、配送中心、机场、港口等。

三、课题发展历程和前景展望：

20 世纪50 年代初,美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库 ;50 年代末至60 年代初,出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库;1963 年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术,建立了第一座由计算机控制的立体仓库. 此后,自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展,并形成了专门的学科. 60 年代中期,日本开始兴建立体仓库,并且发展速度越来越快,成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一. 据资料统计,日本目前已建成的自动化立体仓库物流系统已超过8 000 座. 我国首先由机械部北京起重运输机械研究所于1963 年研制成第一台桥式堆垛起重机,1973 年开始研制我国

第一座由计算机控制的高15 m 的自动化立体仓库,并于1980 年投入运行.与厂级计算机管理信息系统联网以及与生产线紧密相连的自动化立体仓库更是当今计算机集成制造系统(CIMS) 及柔性制造系统(FMS) 必不可少的关键环节。据不完全统计,美国拥有各种类型的自动化立体仓库20 000 多座,日本有38 000 多座,德国有10 000 多座,英国有4 000 多座,前苏联有1 500 多座。自动化所围绕自动化立体仓库系统开发了多种自动化系统硬件设备及软件产品， 如: 不同类型的库存管理软件、系统仿真软件、图形监控及调度软件、堆垛机输送机控制软件、条形码识别跟踪系统、搬运机器人、码垛机械手、自动运行小车、货物分选系统、堆垛机认址检测系统、堆垛机控制系统、货位探测器、高度检测器、输送系统、码垛系统、自动输送小车等产品。

自动化立体仓库的出现大大拓展了仓库功能,使之从“静态仓库”变成了“动态仓库”,由单纯的保管型向综合的流通型方向发展. 通过采用计算机控制,对各种信息进行存储和管理,有效衔接生产与库存,加快了物资周转,降低了成本. 从发展来看,建立物流系统与企业大系统间的实时连接,是目前自动化立体仓库发展的另一个明显的趋势.

四、课题的主要内容及要求：

自动化立体仓库是一种用高层立体货架（托盘系统）储藏物资，用自动控制堆垛机运输车进行存取作业的仓库。利用基于WINDOWS平台的工控组态软件MCGS，通过设备连接和实时数据库的构建、动画连接及控制流程编制、调试等，实现一个能模拟立体仓库“取货与存货”功能的监视系统。

主要研究的内容包括：

1．了解立体仓库的结构、存取工作要求以及工作流程。

2．用可编程控制器PLC编写立体仓库控制系统，实现存取功能。 3．应用组态软件MCGS实现立体仓库监控系统的模拟仿真。 设计所需软硬件包括：

1．PLC 西门子S7-200实验模块 2．带RS232/RS485转换器的串口线。

3．西门子PLC编程软件STEP7-Micro/WIN V4.0。 4．MCGS组态软件。 基本要求包括：

①了解立体仓库的存取工作要求； ②确定控制系统的设计方案； ③根据实际操作要求设计控制方案； ④设计组态控制操作页面； ⑤完成系统连接；

⑥调试、模拟“取货”“存货”运行过程情况； ⑦完成毕业设计说明书。

五、本文研究的重点问题：

在本次设计过程中，重点研究的问题有如下七个方面： 1. 西门子S7-200PLC的系统构成； 2. 立体仓库的工作要求和控制要求； 3. 控制方案的确定；

4. 操作方式的模拟、操作界面的设计； 5. 总体框图的设计； 6. 组态与控制程序设计；

7. 调试、模拟“取货”“存货”运行过程情况。

六、组态软件在立体仓库控制系统的监视设计方案：

本文设计的立体仓库主体由底盘、2列2层4仓位库体、巷道堆垛机、检测元件及电气控制元件等组成。堆垛机是立体仓库的关键部件，负责全部货物的入库、出库承运作业，可实现三个自由度（X、Y、Z轴）的运动。X轴方向与Y轴方向即堆垛机的水平运动与垂直运动采用滚珠丝杠、滑杠作为传动与导向机构，由步进电机拖动；Z轴方向即货叉伸缩机构的前后运动采用普通丝杠传动，由直流电机拖动。该立体仓库控制系统的要求是实现基本的“存\\取”货物功能。然后利用MCGS可视化仿真技术，实现满足要求的在仿真界面，提供一个多角度、多层次的观察取货存货的仿真过程。

监视界面要实现的运行结果：

①接通电源，通电状态下，各机构复位，堆垛机停在初始位置。

②执行“存”或“取”操作，由库位传感器检测各库位有无物品，来判断“存”或“取”指令是否可以响应。即判断库位是否已有货物，禁止双重入库存 货与空取货操作。 ③模拟“取”货指令运动过程。 ④模拟“存”货指令运动过程。

七、毕业设计工作的步骤、进程：

序号 1 2 3 4 5 6 各阶段完成的内容 学习PLC编程和组态软件，理解立体仓库的控制要求，查找相关资料 开题报告，制定设计方案 模型建立与设计 完成软硬件的调试及测试 整理文档，完成毕业设计说明书 准备毕业设计答辩 完成时间 2010.1.1-2010.2.28 2010.3.1-2010.3.30 2010.4.1-2010.4.25 2010.4.26-2010.5.15 2010.5.15-2010.5.15 2010.5.21-2010.5.30 八、应收集的资料及主要参考文献：

[1] 张万忠主编，电器与PLC控制技术［M］，化学工业出版社，2003年 [2] 胡学林主编，可编程控制器教程[M]，电子工业出版社，2004年 [3] 严盈富.西门子S7-200 PLC入门[M]. 北京：人民邮电出版社，2007年 [5] 郑凤翼主编，图解西门子S7-200系列PLC入门[M],电子工业出版社,2009．4 [6] 王伟. 可编程控制器的使用和维护[M]. 北京：化学工业出版社， 2005年 [7] 汪志锋. 工控组态软件[M]. 北京：电子工业出版社，2007年 [8] 周美兰. PLC电气控制与组态设计[M]. 北京：科学出版社，2006年

[4] 程玉华．西门子S7-200工程应用实例分析[M]．北京：电子工业出版社，2008年

[9] 曾庆波. 监控组态软件及其应用技术[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业出版社，2006年