立体仓库控制系统

立体仓库控制系统（共10篇）

立体仓库控制系统 篇1

摘要：根据立体仓库控制要求,利用组态软件设计监控画面,实现了上位机对立体仓库的远程监控与管理。介绍了监控画面的设计方法。

关键词：PLC,通信,立体仓库,组态软件

0 引言

自动化立体仓库是以高层立体货架为主体,以成套搬运设备为基础,以计算机控制技术为主要手段组成的高效率物流,大容量贮藏系统。现代化的自动化立体仓库集起重运输机械、自动控制、计算机管理及遥感技术于一体,整个系统实行计算机分级管理,通常由管理级,监控级和操作级组成。各级之间需要远程通信,管理级、监控级应设有监控画面,操作人员通过监控画面实施各种控制与管理。

本设计基于一小型立体仓库模型,利用组态王软件设计监控画面,实现监控管理级与操作级间的远程通信及远程监控。

1 系统操作级的构成

操作级是直接操控被控对象的装置集成。包括立体仓库、PLC控制器及其外围设备。被控对象可在现场控制(利用现场操作台上的键盘、开关、显示器、指示灯等)。也可由监控上位机远程控制(利用监控画面)。

立体仓库模型采用滚珠丝杠、滑杠和普通丝杠作为主要传动机构,电机采用步进电机和直流电机,其关键部分是堆垛机,它由水平移动、垂直移动及伸叉机构三部分组成,其水平和垂直移动分别用两台步进电机驱动滚珠丝杠来完成,伸叉机构由一台直流电机来控制。它分为上下两层,上层为货台,可前后伸缩,低层装有丝杠等传动机构。当堆垛机平台移动到货架的指定位置时,伸叉电机驱动货台向前伸出可将货物取出或送入,当取到货物或货已送入,则铲叉向后缩回。整个系统需要三维的位置控制。

该系统可实现的功能有:

1)现场手动/自动控制可选;

2)取货;

3)送货;

4)整理。

PLC控制装置中PLC采用西门子-S7-200。输入信号主要有仓位、货台状态检测输入、各轴限位输入、键盘输入(用于现场控制)。输出信号主要有各轴运动输出、工作状态、仓位号显示输出(用于现场控制)。

当进行远程控制时,PLC与上级PC机间要有数据通信,二者之间传递的信息主要是操作命令、工作状态等。

2 系统监控级的设计

监控级监控画面设计采用了组态王软件。下面按组态王程序设计的步骤进行说明:

1)建立组态王新工程

在组态王中,设计者开发的每一个应用系统成为一个工程,所以第一步要建立组态王新工程。

2)定义I/O设备

作为上位机,组态王把那些需要与之交换数据的设备或程序都作为外部设备(I/O设备)。它们一般通过串行口和上位机交换数据。只有在定义了外部设备之后,组态王才能通过I/O变量和它们交换数据。本设计中使用S7-200 PLC和组态王进行通信。PLC连接在计算机的COM1口。

设备定义完成后,可以在工程浏览器的右侧看到新建的外部设备“plc200”。在定义数据库变量时,只要把I/O变量连结到这台设备上,它就可以和组态王交换数据了。

3)创建组态画面

按照控制要求,这一步主要创建几个画面:创建立体仓库监控画面,通过该画面实施监控;建立实时数据报表及历史数据报表画面,通过该画面实施管理。

4)构造数据库(定义变量)

数据库是组态王软件的核心部分,工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上,操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场,所有这一切都是以实时数据库为中介环节。所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在TouchView运行时,它含有全部数据变量的当前值。变量在画面制作系统组态王画面开发系统中定义,定义时要指定变量名和变量类型。数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”,数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。该系统变量的定义如图1所示。

5)建立动画连接

定义动画就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。这样,当工业现场的数据发生变化时,通过驱动程序,将引起实时数据库里的变量的变化。变量的值改变时,在画面上以图形对象的动画效果表示出来;或者由软件使用者通过图形对象改变数据变量的值。

a)创建显示灯的动画连接

双击图形对象“就绪”灯,可弹出“动画连接”对话框。用鼠标单击“填充属性”按钮,在“变量名”处单击“?”,之后选择\本站点就绪灯,在“颜色设置”中定义正常色为绿色,定义报警色为灰色,其余属性目前不用更改。单击“确定”。同理,其运行状态显示灯变量也如此设置。对于误操作灯,由于需要在误操作时以闪烁的方式显示,填充颜色中定义正常色为红色,报警色为灰色,并且在点选“闪烁”后在表达式里填写表达式“\本站点误操作报警==1”。

b)创建货物画面的动画连接

对于画面中的货物,需要在没有货物的对应仓库中隐藏货物图形,使得画面与实际仓库保持状态一致。为此,需要设置货物的显示或者隐藏条件。双击相应的小车画面,在“动画连接”对话框里选中“隐藏”,弹出隐藏连接对话框。选择表达式为真时隐藏,表达式输入为“\本站点仓位?==0”(其中?为相应的仓库号)。

c)创建按钮画面的动画连接

对于控制面板,作为重要的远程操作输入画面,需要进行相应的设置连接才可以把控制面板的控制要求输入到PLC中,从而进行立体仓库的远程控制。

以“取”按钮为例,双击该按钮后出现“动画连接”对话框,单击命令语言中的“按下时”按钮,出现“命令语言”窗口,在编辑栏里输入以下命令:

\本站点键盘1位=1;

\本站点键盘2位=0;

\本站点键盘3位=1;

\本站点键盘4位=1;

单击命令语言中的“弹起时’按钮,出现命令语言”窗口,在编辑栏里输入命令,如图2所示。

同理可以创建其他按钮的动画连接。

对于“退出”按钮,双击之后在命令语言中单击“弹起时”按钮,在编辑栏里输入命令语言:exit(0)。双击“报表画面”后在命令语言中单击“弹起时”按钮,在编辑栏里输入命令语言:

6)编写命令语言

本系统程序如下:

为了初始化显示灯的状态,在“启动”时的选项框中输入程序:

3 结语

自动化立体仓库采用PLC系统进行自动控制,在上位机(PC机)上利用组态软件完成与PLC的实时远程通信,实现对立体仓库的远程控制和动态监控。还可利用历史数据记录仓库进出货物情况,实现更好的管理。

参考文献

[1]薛迎成,舒锋,王瑞臣.工业组态技术基础及应用[M].北京:中国电力出版社,2009.

立体仓库控制系统 篇2

案例一：

广西首座全自动智能化立体仓库近日在北生药业科技园建成并投入使用，这表明广西的仓储业已向现代化大步迈进。据介绍，这座立体仓库投资近千万元，占地面积1758平方米，分为作业区和仓储区，仓储区由六排层货架组成，每排货架长92.4，高9.71米，共有3312个货位，每个货位最大承载量为530公斤，总承载量为1755吨。该立体库采用了目前国内最先进的仓储技术，突破了传统仓库的平面化模式，充分利用垂直空间，占地面积小，存储量大；温度、湿度、光线、通风等全部由电脑监控，能够自动调节到最佳状态；货物入库和出库全部由电脑控制的叉车和堆垛机完成，无需人工搬运，存取快速方便；具有自动识别系统，能准确地识别库存货物的入库时间、合格品、不合格品和退货，出货时自动做到先进先出，保证库存货物不会过期存放，也不会发错货物；取货物绝对牢靠，完全避免了人工搬运货物经常出现的失手摔坏货物现象；其中电脑系统能实现出入库账目处理，并能与客户的电脑联网，实现信息和资源共享。

案例二：

大阪物流配送中心建立了自动化立体仓库，采用了自动分拣系统和自动检验系统，从进货检验、入库到分拣、出库、装车全部用各种标准化物流条码经电脑终端扫描，由传送带自动进出，人工操作只占其中一小部分，较好地适应了高频度、小批量分拣出货的需要，降低了出错率。特别值得一提的是大阪物流配送中心为解决部分药品需要在冷冻状态下保存与分拣而采用了全自动循环冷藏货架。由于人不便进入冷冻库作业，冷冻库采用了全自动循环货架，取、放货时操作人员只需在库门外操作电脑即可调出所要的货架到库门口，存、取货作业完毕后再操作电脑，货架即回复原位。

立体仓库控制系统 篇3

【摘要】自动化立体仓库在军用航材管理中具有重要的意义，本文阐述了目前军用航材自动化立体库存在仓库建设起步晚、标准不统一、配套性能不完善、规模小，效益低等缺点，并针对这些问题提出了相应解决方案。

【关键词】自动化立体仓库；军用航材；应用

随着中国航空工业的不断发展，新型飞机和配套使用的航材备件日益增多，对航材管理也提出了更高的要求，仓储管理作为航材管理中的重要组成部分，其发展程度影响着航材管理的水平。传统的航材仓库在系统布局、库容能力、作业设备、作业效率、信息系统、快速响应、服务能力等方面已不能满足现代航材管理的要求，自动化立体仓库是适应经济发展，克服以上存在的问题而在现代崛起的新型仓储体系。

1、自动立体仓库的概念、组成

目前，国内外对自动化立体仓库的定义和叫法不太统一，有的称“立体仓库”、“高层货架仓库”、“高位仓库”，也有的称“货架仓库”、“无人仓库”、“自动存取系统”等。这些名称的出现与人们对自动化仓库的认识以及自动化仓库的发展过程有关。自动化立体仓库一般是指采用几层、十几层乃至几十层的货架用于存储单元货物，它是在计算机控制与管理下，利用堆垛机来完成货物的自动存取并对货物实行西东管理的多层仓储系统。

自动化立体仓库一般由是机械和电器、强电控制和弱点控制相结合的产品，主要由货物储存信息管理系统、货物存取和传递系统、控制和管理等三大系统组成，还有与之配套的供电系统、空调系统、消防报警系统、称重计量系统、信息通信系统等。货物储存系统由立体货架（托盘或货箱）组成。货物存取和传递系统由有轨或无轨堆垛机、出入库输送机、装卸机械等组成。控制和管理系统根据自动化立体仓库的具体情况不同，采取的控制方式不同。

2、军用航材自动化立体库建设的意义

军用航材自动化立体库的建设将在仓储管理起到一定的作用，首先最重要的是增加了库存容量。由于自动化立体仓库采用的是高层货架存储航材，可以有效地减少库房的占地面积，提高空间的利用率，增加了库存容量。其次是提高了工作效率，自动化立体仓库采用的是巷道堆垛机、运输机或叉车进行入库作业来实现航材的自动化存取，减少了作业人员，降低了劳动强度，提高了作业效率。再次是提高了航材的管理水平，推动了航材的现代化和管理。 自动化立体仓库采用的是计算机管理和控制，替代了传统的人工识别和查找、统计的管理方式，降低了差错率，提高了航材的管理水平和保障能力，实现了管理微机化、控制自动化和账目管理动态化。最后是改善了航材的储存环境和人员的工作环境，自动化立体仓库采用立体货架储存航材，避免了航材互相挤压，该仓库通风、透气效果好，温度、湿度恒定，极大的改善了航材的存储保管条件，保障的工作人员的工作环境。

3、我国军用航材自动化立体库建设的现状

（1）仓库建设起步晚。我国的军用航材配套生产厂家和各使用单位由于保密要求和经费的控制，目前自动化立体仓库在各个单位的仓库建设中尚处于推广阶段。军用航材的自动化立体仓库最早投入使用是在90年代。但是由于它投入成本高、后期维护投入和对专业人才的高要求等特点，成为其在军用航材管理中的推广和应用的主要障碍。目前，我国军用航材仓库还主要以地面仓库为主，但随着航空工业的不断发展，军用航材的型号、数量、种类的增多，传统的仓储已不能满足日益发展的航材管理要求，但是由于受到物资种类、安全保密等客观因素的要求，并不是所有单位的航材管理都要以自动化立体仓库为载体储存，因此，我国目前的航材立体库还处于推广阶段。

（2）仓库建设标准不统一，管理机制不健全。经过长期的探索，部分军用航材生产、使用单位已初步建成了自动化立体仓库，就其使用效果而言，存在着标准不统一，管理机制不完善等情况。各单位、部门的自动化立体仓库都是依据自身的使用、管理的方便可行性而建立的，标准严重的不统一，标准化程度差，建设过程中由于没有严格的执行标准导致建成的系统功能和工作原理差异较大，难以实现互联互通和信息共享。加之缺乏规范的管理制度、规定和标准使用、维护保养随意性很大、是系统的完好率降低，增加了运营成本。

（3）配套保障性能还需完善。自动立体库又称自动存储/自动检索系统（Automated storage/Ret rieval System， AS/RS），配套保障不仅体现在硬件方面，对软件方面也提出了很高的要求。目前，在我国军用航材管理中，一是信息网络化差，各单位自建的自动化立体仓库基本上是一个封闭的独立系统，仅限部门内部人员进行操作，没有考虑到全集团公司或全军后期可视系统和后勤保障系统之间的联网。二是自动识别能力差，目前条码技术的应用在军用航材管理中尚处于起步阶段，而且每个单位的编码说明不尽相同，因此在航材采购、管理过程中，所有航材几乎都没有条码标识，更不可能存在其他自动识别设备。三是系统性不强。由于没有先进的系统仿真手段，加之缺乏相应的经验积累、标准化和规范化的理论研究，难以对建成的系统进行优化。

（4）规模、范围小，效益低。目前通过对已建成并投入使用的军用航材立体库观察发现：一是数量小，其主要是军队航材管理中，各军用航材的配套生产厂家在建、或以使用的不是很多。二是规模比较小，效益低。目前在使用的军用航材自动化立体库仅限于别个专业的航材管理，如发动机库、弹药库尚无建成。此外，目前的自动化立体库仅限于常规的巷道式高层货架仓库，存在设备投资大，存储密度小、闲置率高等缺点。

4、加强航材立体库建设的对策

（1）针对需求、统一调研。自动化立体仓库的设计以及建成后要符合担负任务实际需求，需求调研分析是自动化立体仓库设计、建设的前提和基础，是建設能否取得成功的关键。在调研分析中，我们既要看到自动化立体仓库所带来的技术优势和效能提升，也应看到运行以及维护过程中投入和维护过程中成本的增加，我们应从任务需求出发，从仓库实际出发，对全军，全集团自动化立体库建设进行统一调研，统一分析，摸清需求，避免建成超出承受能力和维修能力“巨无霸”工程，也不能建成好看不适用的“花架子”工程。

（2）标准先行、规范建设。物流信息的标准化是实现我国军用航材后勤保障系统互联互通的前提，它包括航材编码标准化，一维、二维条码标准化、射频识别标签编码标准化和管理信息系统接口标准化等，当前我国的军用航材自动化立体库建设已进入规模化发展的关键时期，为了避免各单位、各部门在立体化建设中执行标准不统一、信息系统接口不统一、互联互通、信息共享难、维修成本高等问题，必须加强标准，尽快制定行业规范和标准。同时双管齐下，加大对已有标准、规范的执行力度。对于无相关军标的，可参考相关国标或国际标准，使各项标准尽快完善、统一。

（3）立足长远、培养人才。自动化立体仓库是科学技术含量较高的综合体，对所从事操作、管理、维护的人员的专业素质和内在能力要求比较高，需要建立一套完善的人才培养机制，扎实打牢人才队伍建设基础。从以往的实践来看，依靠外面聘请的技术力量实现自动化立体库的维修、保养等单位、部门，不仅增加了经费负担，也不利于安全保密工作。此外，由于工作中出现故障率高且维修不及时，不仅影响了日常工作的正常进行，也不能发挥自动化立体库的优势，大大减弱了航材的综合保障效率。

（4）紧跟前沿、寻求发展。自动化立体仓库的建设在一定程度上依赖物流工程、库存策略、军事物流供应链、计算机集成辅助设计、射频识别系统方针以及规划调度等世界先进的理论和技术的发展，我们应紧跟世界发展潮流，跟踪外军后勤保障系统先进技术的发展动态。立足本国，自主创新，为寻求到适合我国国情的军用航材自动化立体仓库做好技术储备和基础性的研究工作。

结束语

自动化立体仓库的出现和应用，提升了自动化、信息化水平，改变了传统仓储管理观念。随着我国航空工业的不断发展，自动化立体仓库这一全新的仓储形式将会在军用航材管理中得到广泛的推广和应用。

参考文献

[1]王坚红，王猛，徐海涛.我军自动化仓库建设存在的问题及对策[J].军事物流，2012（2）：24-25

[2]王卫国，黄卫平.我军自动化立体仓库建设存在的问题及应采取的对策[J].仓储管理与技术，2007（2）：26-27

自动化立体仓库的管理和控制系统 篇4

自动化立体仓库中自动化设备的主流控制系统有两种解决方案: (1) PLC集中控制系统; (2) Field Bus控制系统。目前自动化立体仓库中堆垛机自动控制系统使用最为广泛的是PLC集中控制系统。PLC集中控制系统的核心是PLC, 上位机通过通信借口和PLC进行信息传递, 收集来自设备传感器系统的各类信息, PLC控制软件做出相应的控制输出, 对需要进行出入库操作的自动化设备进行控制, 从而实现仓库中货品的流通和存取。将仓库运行的实时信息通过通信借口回馈给上位机, 使得仓库实时监控系统对仓库中自动化设备的实时监控。

1 仓库管理与控制系统基本组成结构

物流管理信息系统主要是对货品在仓库中各种信息的管理。有货品出入库管理, 以及货品数量的盘点等信息。

仓库自动化设备监控系统主要是对自动化立体仓库中自动化设备的运行状态, 运行位置等相关信息进行实时管理的子系统。

设备自动化控制系统主要是对自动化设备的运行状态进行控制。

根据客户以及货品的具体情况对仓库储区和货位进行分配;根据仓库中自动化设备的分布和运行状态对出入库任务进行合理的调度;对仓库中自动化设备的运行状态进行实时监控;对物流中各设备进行实时控制;通过通信网络对仓库进行实时通信。根据信息流动和处理过程的不同, 自动化立体仓库管理与控制系统又可以分为货品管理模块、出入库管理模块、仓库通信模块以、仓库实时监控模块以及自动化设备控制模块。

(1) 仓库货品管理系统。仓库货品管理系统主要包括仓库基本信息系统和出入库操作两个子系统。仓库中货品的出入库是根据仓库中储位中货品的实时状态信息进行操作的, 并且提供了ERP借口。这部分的主要功能有货品以及供应商等仓库基本信息数量的统计和报警;仓库出入库信息和货品等信息查询和报表生成;仓库中储区和储位信息查询;仓库中各种信息的备份和恢复;货品出入库操作;数据库基本信息的维护;自动化设备接口模块;仓库手持终端系统;以及系统的维护。

(2) 仓库调度系统。仓库路由系统的主要功能是对仓库货品管理信息系统所下达的出入库任务根据仓库中的自动化设备 (巷道式堆垛机和出入库传输设备等) 的运行轨迹和设备当前位置以及设备运行状态, 对出入库任务动态的进行调度和实时跟踪管理, 从而使得仓库中自动化设备之间协同运作的效率达到最大化, 并且避免并发任务的路由冲突。

2 仓库自动化设备监控系统

仓库自动化设备监控系统主要是实时监控整个立体仓库中各部分中的自动化立体设备的运行状态, 实时现实堆垛机以及仓库出入库传输设备的运行位置, 以及出入库任务的当前运行状态, 也可以独立控制仓库中自动化设备的运行。这部分的基本功能有统计目前正在运行和接收到的任务;各任务中设备的运行参数;整个仓库的通信状态;自动化设备位置以及运行状态显示;储位中货品数量的显示;储位上物流箱号的显示等。

(1) 设备自动控制系统。堆垛机和传输设备是自动化立体仓库中的基本设备。它们又有各自自动控制的子系统。

堆垛机自动控制系统有控制器、通信设备、传感器系统、速度、寻址控制、以及PLC控制软件等组成。

传输设备自动控制系统主要有单片机控制器、通信设备、传感器系统、设备运动轨迹控制、以及传输设备控制软件等组成。

堆垛机自动控制系统寻址控制、速度以及控制器是关键部分, 使用先进的高精度坚持设备构建系统传感器系统, 如激光测距和RFID射频数量校对等。使用先进的变频控制技术控制速度和位置。各模块使用闭环控制系统, 使得堆垛机能够准确高速的运作。

自动化立体仓库设备控制系统的解决方案中目前最为先进的是Field Bus控制系统。Field Bus控制系统使用的是分布式控制系统, 其关键技术是目前先进的现场总线技术。它是使用Field Bus组网技术将仓库中总线控制器、传感器系统、输入输出系统以及与上位机进行通信借口等组合在一起。这个系统的特点是仓库中布线简单;维护方便;系统集成度高;抗干扰能力强, 仓库运作的可靠性以及准确性得到了很大的提升;以及设备信息获取的更加便捷等。

与上位机的通信主要是通过通信模块实现的。上位机和操作器输入的信息传递给自动化设备, 并实时将设备的运行信息返回。

设备控制模块主要是准确可靠控制自动化设备完成接收到的任务, 它同时也可以进行相应的智能化控制和处理。

当仓库中设备或者某个模块和系统出现了错误, 故障检查与处理模块负责查找出错误的原因并有一定的保护和自我恢复的功能, 确保自动化立体仓库正常的运作。

(2) 设备自动控制系统。根据仓库的实际的不同仓库的计算机系统结构的配置也会不同。仓库的计算机系统结构要综合仓库的容量、仓库的自动化设备的类型和数量、仓库的工作模式、仓库的物流流程、技术水平以及投入的资金等多方面的因素。目前, 主流的自动化立体仓库有两种。

第一种是三级管理与控制结构, 上位管理级、中位管理级和下位管理级是三级管理与控制结构的三级。当仓库容量大而且自动化设备比较多的时候适合使用三级管理与控制结构, 例如一些大型的第三方物流仓库。另外一种就是二级管理与控制结构, 与三级管理与控制结构不同的是, 它管理机中可以兼容监控功能, 就不用再设置监控级了。

3 总结

自动化立体仓库中能够大幅提高自动化立体仓库运作效率的自动化立体仓库设备控制软件, 同时它也是仓库中自动控制系统的核心。对仓库进行管理与控制都是通过管理机把相关地址循环扫描, 然后进行信息的交换实现的。二级管理与控制结构综合使用了先进的通信技术和计算机技术, 有较高的软件水平, 并且硬件的配置相对简单, 节省了投入资金, 已经广泛应到在计算机集成制造系统和柔性制造系统的自动化立体仓库中。

摘要：本文从自动化立体仓库中货品以及储位等基本信息的维护和管理入手, 阐述了仓库的管理与控制系统的实现方法, 对仓库中货品进行盘点管理, 控制自动化设备的运作, 实现仓库的货品的自动化存取操作, 仓库的管理和控制系统可以提高仓库的存取效率。

关键词：立体仓库,管理,控制,系统

参考文献

[1]朱文真.自动化立体仓库试验平台设计与开发.南京航空航天大学硕士论文, 2010 (09) .

[2]唐吉成.自动化立体仓库监控与管理系统开发.南京航空航天大学硕士论文, 2010 (09) .

蒙牛乳业自动化立体仓库案例 篇5

内蒙古蒙牛乳业泰安有限公司乳制品自动化立体仓库，是蒙牛乳业公司委托太原刚玉物流工程有限公司设计制造的第三座自动化立体仓库。该库后端与泰安公司乳制品生产线相衔接，与出库区相联接，库内主要存放成品纯鲜奶和成品瓶酸奶。库区面积8323平方米，货架最大高度21米，托盘尺寸1200×1000毫米，库内货位总数19632个。其中，常温区货位数14964个；低温区货位46687年。入库能力150盘/小时，出库能力300盘/小时。出入库采用联机自动。

一、工艺流程及库区布置

根据用户存储温度的不同要求，该库划分为常温和低温两个区域。常温区保存鲜奶成品，低温区配置制冷设备，恒温4℃，存储瓶酸奶。按照生产――存储――配送的工艺及奶制品的工艺要求，经方案模拟仿真优化，最终确定库区划分为入库区、储存区、托盘（外调）回流区、出库区、维修区和计算机管理控制室6个区域。

入库区由66台链式输送机、3台双工位高速梭车组成。负责将生产线码垛区完成的整盘货物转入各入库口。双工位穿梭车则负责生产线端输送机输出的货物向各巷道入库口的分配、转动及空托盘回送。

储存区包括高层货架和17台巷道堆垛机。高层货架采用双托盘货位，完成货物的存储功能。巷道堆垛机则按照指令完成从入库输送机到目标的取货、搬运、存货及从目标货位到出货输送机的取货、搬运、出货任务。

托盘（外调）回流区分别设在常温储存区和低温储存区内部，由12台出库口输送机、14台入库口输送机、巷道堆垛机和货架组成。分别完成空托盘回收、存储、回送、外调货物入库、剩余产品，退库产品入库、回送等工作。

出库区设置在出库口外端，分为货物暂存区和装车区，由34台出库较输送机、叉车和运输车辆组成。叉车司机通过电子看板、RF终端扫描来叉车完成装车作业，反馈发送信息。维修区设在穿梭车轨道外一侧，在某台空梭车更换配件或处理故障时，其他穿梭车仍旧可以正常工作。计算机控制室设在二楼，用于出入库登记、出入库高度、管理和联机控制。

二、设备选型及配置

（一）货架

1、货架主材。

主柱：常温区选用刚玉公司自选轧制的126型异型材，低温区采用120型异型材。横梁：常温区选用刚玉公司自轧制异型材55BB区采用5BB型异型材。天、地轨：地轨采用30公斤/米钢轨；天要采用16＃工字钢。

2、采用的标准、规范。

JB/T5323－1991立体仓库焊接式钢结构货架技术条件；JB/T9018－1999有轨巷道式高层货架仓库设计规范；CECS 23：90钢货架结构设计规范和Q/140100GYCC001－1999货架用异型钢材。

3、基础及土建要求。

仓库地面平整度允许念头：仓库980长谈主，允许偏差±10毫米；在最大载荷下，货架区域基础地坪的沉降变形应小于1/1000。

4、消防空间。

货架北部有400毫米空间，200毫米安装背拉杆，200毫米安装消防管道。

（二）有轨巷道堆垛机

1、设备配置。有要巷道堆垛超重机主要由多发结构、超升机构、货叉取货机构、载货台、断绳案例保护装置、限速装置、过载与松绳保护装置以及电器控制装置等组成。

驱动装置：采用德国德马格公司产品，性能优良、体积小、噪音低、维护保养方便。变频调整：驱动单元采用变频调速，可满足堆垛机出入库平衡操作和高速运行，具有起动性能好、调速范围宽、速度变化平衡、运行稳定并有完善的过压、过流保护功能。堆垛机控制系统：先用分解式控制、控制单元采用模块式结构，当某个模块发生故障时，在几分钟内便可更换备用模块，使系统重新投入工作。案例保护装置：堆垛机超升松绳和过载、娄绳安全保护装置；载货台上、下极限位装置；运行及超升强制换速形状和紧急限位器；货叉伸缩机械限位挡块；位虚实探测、货物高度及歪斜控制；电器联锁装置；各运行端部极限设缓冲器；堆垛机设作业报警电铃和警示灯。

2、控制方式。

手动控制：戴盆望天垛机的手动控制是由操作人员，通过操作板的按钮和万能转换形状，直接操作机械运作行，包括水平运行、载货台升降、货叉伸缩三种动作。

单机自动：单机自动控制是操作人员在出入库端通过堆垛机电控柜上的操作板，输入入（出）库指令，堆垛机将自动完成入（出）库作业，并返回入（出）库端待令。

在线全自动控制：操作人员在计算机中心控制室，通过操作终端输入入（出）库任务或入（出）库指令，计算机与堆垛机通过远红外通讯连接将入（出）库指令下达到堆垛机，再由堆垛机自动完成入（出）库作业。

（三）输送机。

整个输送系统由2套PLC控制系统控制，与上位监控机相联，接收监控机发出的作业命令，返回命令的执行情况和子系统的状态等。

（四）双工位穿梭车 系统完成小车的高度，其中一工位完成成品货物的接送功能，另一工位负责执行委员会的拆卸分配。主要技术参数有：安定载荷：1300公斤；接送货物规格：1200毫米×1000毫米×1470毫米（含托盘）；拆最大空托盘数：8个；空托盘最大高度：1400毫米；运行速度：5－160米/分（变频调速）；输送速度：12.4米/分。

（五）计算机管理与控制系统

依据蒙牛业泰安立库招标的具体需求，考虑企业长远目标及业务发展需求，针对立库的业务实际和管理模式，为本项目定制开了一套适合用户需求的仓储物流管理系统。

主要包括仓储物流信息管理系统和仓储物流控制与监控系统两部分。仓储物流信息管理系统实现上层战略信息流、中层管理信息流的管理；自动化立体仓库控制与监控系统实现下层信息流与物流作业的管理。

1、仓储物流信息管理系统。

（1）入库管理。实现入库信息采集、入库信息维护、脱机入库、条形码管理、入库交接班管理、入库作业管理、入库单查询等。

（2）出库管理。实现出库单据管理、出库货位分配、脱机出库、发货确认、出库交接班管理、出库作业管理。

（3）库存管理。对货物、库区、货位等进行管理，实现仓库调拨、仓库盘点、存货调价、库存变动、托盘管理、在库物品管理、库存物流断档分析、积压分析、质保期预警、库存报表、可出库报表等功能。

（4）系统管理。实现对系统基础资料的管理，主要包括系统初始设置，系统安全管理，基础资料管理，物料管理模块，业务资料等模块。

（5）配送管理。实现车辆管理、派车、装车、运费结算等功能。（6）质量控制。实现出入库物品、库存物品的质量控制管理。包括抽检管理、复检管理、质量查询、质量控制等。

（7）批次管理。实现入库批次数字化、库存批次查询、出库发货批次追踪。

（8）配送装车辅助。通过电子看板、RF终端提示来指导叉车进行物流作业。

（9）RF信息管理系统。通过RF实现入库信息采集、出库发货数据采集、盘点数据采集等。

2、仓储物流控制监控系统。

自动化立体仓库控制与监控系统是实现仓储作业自动化、智能化的核心系统，它负责管理高度仓储物流信息系统的作业队列，并把作业队列解析自动化仓储设备的指令队列，根据设备的运行状况指挥协调设备的运行。同时，本系统以动态仿真人机交互界面监控自动化仓储设备的运行状况。

系统包括作业管理、作业高度、作业跟踪、自动联机入库、设备监控、设备组态、设备管理等几个功能模块。

案例思考题

1.结合本案例分析自动化立体仓库由哪些设施组成？

2.自动化立体仓库的特点是什么？

3.分析蒙牛采用的此立体化仓库的优越性在哪？

答案：

1.一般的自动立体化仓库由高层货架、托盘、巷道堆垛机、输送机系统、AGV系统、自动控制系统、库存信息管理系统组成。本案例中的自动化仓库由货架、有轨巷道堆垛机、输送机、双工位穿梭车、计算机管理与控制系统组成。2.（1）自动立体化仓库采用高层货架库存量大，占地面积小，本案例中的货架不仅能够达到上述要求，还具有消防空间，保证货物的安全性。

（2）采用巷道式堆垛起重设备，自动装卸货物，省人省力，工作效率高。本案例采用有轨巷道堆垛机，具有性能优良、体积小、噪音低、维护保养方便等优点，能够实现更大程度的自动化。

（3）货架存取和仓库管理的全部活动都由计算机控制，实现全过程自动化。本案例采用仓储物流信息管理系统和仓储物流控制监控系统，全面自动化管理仓储活动。

成品箱烟高架立体仓库系统设计 篇6

方宁等[2]依据多年的物流系统开发设计经验，对影响高架立库高密度储存的多种巷道堆垛机进行了研究;王兵兵[3]提出了高架立体仓库在烟叶仓储方面的应用思路，但未给出具体设计思路与实现方法。山东京鲁烟叶复烤有限公司作为山东省的龙头复烤加工企业，近几年加工量都在100多万担以上，仓储能力滞后于企业年加工能力的矛盾日益突出。通过对现有库房的仓储管理方式的研究，提出一种既可以改善仓储管理，又可以提高库房利用率的成品箱烟高架立体仓库系统设计方法，以期为提高复烤企业的竞争力提供理论依据，促进复烤企业的可持续发展。

1 系统设计

1.1 基本情况

实验于2008年在京鲁公司4号成品库内进行。库房总长150m，总宽60m，高8m，外围为宽1m的消防通道。按照消防要求平均分成A、B、C、D四个小区，每个小区长73.50m，宽28.50m,A区和C区之间有砖墙进行间隔1m,A区和B区之间有1m间隙。烟箱的尺寸为：长×宽×高=1.115m×0.690m×0.725m。在四个分区中的一个小区A区进行试验设计。

1.2 系统设计（如图1)

设计采用对比试验，实验设两个处理，处理D1：高架货架存放;处理D2：堆垛式存放。

首先按照常规堆垛存放方法存放，计算库房利用率。再通过实体装箱存放试验，找出高架货架存放箱烟的最佳存放方式，通过计算加工成本和存放成本，得出最优实施方案。

2 设计分析

2.1 堆垛式处理库房利用率分析

堆垛式存放要求纸箱支撑强度最多堆放4个烟箱[1]，留出4m的叉车运输和2m的装卸过道，小区内垛位形式如图2所示：

*烟箱高度为0.725m[4],加上生产打包后回涨高度0.1m,打包后烟箱总高为0.825,4个烟箱堆垛。

通过表1和堆垛式存放的要求，A区平面区间利用率%=(23.16×12.25×6)/(73.5×28.5)×100=81.26%，A区立体空间利用率%=(23.16×12.25×6×0.825×4)/(73.5×28.5×8)×100=33.52%。由以上计算可知，堆垛式存放处理(D2)的平面区间利用率达到81.26%，但高度空间利用率仅为33.52%，高度空间利用上面利用率较低。

2.2 高架货架箱烟储存方式设计分析（如表2)

库房最多可以存放8/0.825=9.69≈9个烟箱。利用高架货架[3]存放方式总体设计方案见表2所示，空间利用率均比堆垛式高。8种方案中，空间利用率最高的是第2和第8，其次是第1、3和第7，应该在这五种方案上进行选择。

2.3 高架货架五种方案的运输及装卸管理难易分析（如表3)

产品运输采用包车或托盘货运形式，在进入库房内装卸过程采用电瓶车进行，一是烟叶作为食品不能受到柴汽油气味的污染，二是也节能环保。电瓶车宽度1.1m，升高能力达到5.5m，承载重量为1㎏，运输通道在2.5m以内就可以掉头，方便装卸。在库内用电瓶车按照五种方案进行层高和层数进行实地装卸实验，结果见表3，通过以上实际装卸实验，去除因层间距离小卸取比较困难和不能正确卸取的第2、7、8三种方案，第1和3方案较好。

2.4 高架货架构成成本分析（如表4)

由表4可知，单元分四层，每层之间有35cm的空间，每层共放四箱烟，四箱烟分上下两层，一层两箱。前后货架单元采用贯通式，可根据仓库面积，在满足消防要求的情况下，尽可能串联排列。左右货架单元之间采用并联的形式。选用货架材料为Q235，规格为0.40m×0.24m×0.15m。从节约成本和结合大多企业实际应用的安全性和装卸的方便性，第3种方案为最佳选择。

2.5 两种储存方式利用率分析（如图3)

由图3可知，A区高价货架第三种存放方案中，平面空间利用率=35.5×13×4/(73.5×28.5)=88.13%;高度利用率由表2可知为82.5%;立体空间利用率=86.98%×82.5%=71.75%。

由表5可知，高架货架主要在高度利用率上占有优势，进而立体空间利用率为堆垛式储存的1倍多。

3 系统实施（如图4)

实际图片(如图5)

4 小结

系统应用结果可知，在打叶复烤企业(下转第13页)(上接第2页)利用高架货架储存成品箱烟，仓库的立体体积使用率达到72.71%，是常规堆垛存储方式的1倍多，做大限度有效的提高了仓库的利用，解决了企业存储成本，并且省去查垛方式的大量人力物力，随时灵活的对烟箱的储存情况进行测量箱温以及箱底等部位检查，对复烤企业提高成品箱烟存储效率、降低成本、提高存储能力、改善服务质量，具有重要的应用价值。

参考文献

[1]中华人民共和国烟草行业标准:YC/T137.1-1998复烤片烟包装瓦楞纸箱包装.

[2]方宁,方泳,金桂根.储存密度与堆垛机关系研究,物流技术与应用,2003,6:54-56.

[3]王兵兵.高架立体仓库在烟叶仓储方面的应用,中外技术情报,1996,3:43-43.

立体仓库控制系统 篇7

我国集成化仓储系统的自动化程度与发达国家相比存在很大的差距。能有效改善这一缺陷的方法就是在控制系统中采用PLC控制器,PLC功能强大,可靠性高,抗干扰能力强, 维修方便,易于实现机电一体化,可以完全满足立体仓库工作环境和控制系统的要求。通过立体仓库模型实验证明,基于PLC的管理和控制系统具有很高的可靠性和稳定性。

1立体仓库堆垛机的硬件设计

本仓库模型的电气控制系统主要由西门子公司的S7-200CPU226 DC24V[2]、步进电机驱动器、步进电动机、直流电动机等器件组成。

S7-200具有强大的指令系统,具有功能齐全的编程软件。 同时,具有多种功能模块,便于组态网络,有良好的扩展性[3]。所以,选用西门子S7-200 CPU226作为堆垛机自动控制系统的核心。

构成PLC控制系统的主要电气硬件有控制立体仓库的Y轴的直流电动机,控制XZ轴的步进电动机以及供给系统能源的直流开关电源,还有各种传感器,如系统中采用的反射式和对射式传感器以及微动开关(用来完成货物的检测以及限位保护)。立体仓库系统的控制图如下图1所示。

1.1堆垛机

堆垛机是整个自动化立体仓库的核心,它主要由运行机构、升降机构和伸叉机构(机械手臂)3部分组成[4],货物的入库、出库作业都由它来完成,可实现三个自由度的运动。 堆垛机结构简图如图2所示。

注:1.货物 2.货叉伸缩机构 3.载货台 4.水平运 5.升降机构

在PLC的控制下,运行机构使堆垛机运行到指定的水平位置,再由升降机构带动堆垛机运行到指定的垂直位置,实现了机械手的定位,进而使机械手完成货物的存取任务。在系统中,堆垛机的运行机构和升降机构由步进电机来控制, 来实现堆垛机的X轴方向和Z轴方向的拖动,要求步进电动机的电压低、电流小、有定位转矩和使用螺栓机构的定位装置。所以,确定步进电动机采用二相八拍混合式步进电动机。 堆垛机的Y轴方向(伸叉机构)采用直流电动机来驱动。当堆垛机平台移动到货架的指定位置时,直流电机驱动货台向前伸出或向后缩回可将货物取出或者送入。

堆垛机要准确可靠运行最重要的就是定位控制,在水平和垂直方向上的精确定位主要靠对射式传感器来完成,机械手的伸缩主要由两端的限位开关来控制。为了确保立体仓库在程序出错时不损坏系统部件,在X轴前后限位和Y轴的上下限位分别安装限位开关作为限位保护。同时,作为X、Y轴两端的定位。

1.2 I/O口分配

S7-226 PLC集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。 S7-226 PLC为晶体管输出型,具有两个高速脉冲输出端口Q0.0—Q0.3,分别控制X向和Z向的步进电机。堆垛机水平巷道和垂直巷道分别有2组对射式传感器作为X、Z轴的限位控制。在X、Y、Z轴的两端采用限位开关作为到位停止控制。 控制系统I/O口分配如表1所示。

2立体仓库的程序设计

PLC控制程序采用梯形图编写[5]。堆垛机主程序流程图如图3所示,堆垛机每次开机上电时,PLC系统通电,然后执行用户编写的功能模块程序。

当堆垛机在运行过程中出现错误时(如认址认数器计数错误),若不及时纠正,就会使仓库管理出现混乱,所以就需要系统能通过控制按钮方便的恢复系统的部分数据或设置,及时恢复系统的正常运行。根据不同错误的严重情况, 设立系统归位和系统复位两种方式。当按下归位按钮时,堆垛机开始在水平与垂直两个方向同时以中速返回原位。当水平与垂直两个方向均到达原位,归位动作完成。复位子程序如图4。

3结论

与继电器控制系统相比,PLC具有更强大的控制功能。 首先,PLC接线简单、编程简单直观、扩展容易方便,在自动化立体仓库中,若需要增加仓库,增加机械手,只需要在硬件接线上增加开关输入信号,然后在程序中适当添加语句。 其次,PLC运算速度快,具有强大的控制功能,所以基于PLC设计的对立体仓库堆垛机的控制系统运行稳定可靠,完全达到了控制要求,提高了工作效率,使立体仓库自动化程度大大提高。图5为PLC控制立体仓库工作状态图。

摘要：自动化立体仓库是结合了自动控制技术与计算机管理技术的机电一体化产品。为改进立体仓库堆垛机的控制系统的性能,设计了基于PLC控制器的自动化立体仓库堆垛机的控制系统。分析了控制系统的硬件组成和软件设计,完成了PLC输入输出I/O口分配。提高了立体仓库的可靠性和自控精度。使自动化立体仓库堆垛机控制系统在现代化物流仓管中的应用得到了促进。

立体仓库控制系统 篇8

关键词：立体仓库,库存信息管理,动态储存,冗余系统

1 立体仓库技术概述

一般仓库是货物储存的场所, 存储货物是唯一的功能, 是一种“静态仓库”, 而自动化立体仓库采用先进的自动化控制系统实现货物出库、入库管理, 不仅能使货物在仓库内按要求自动出库、入库, 而且可以与仓库周边的生产环节进行有机的链接, 并通过计算机管理系统和自动化货物分拣系统, 使立体仓库成为企业生产过程中的一个重要环节。立体仓库技术发展的优势在于能及时、准确、迅速地完成出入库作业, 大大降低了工人的劳动强度, 节省人力资源成本;同时, 在货物存储过程中, 既能确保货物库存作业的安全性、减少货损货差, 又能及时监控、查询库存品种、数量、金额、位置、出入库时间等信息[1]。对于制造类企业而言, 自动化仓库技术的发展是制造业信息化的趋势。企业外购件和自制生产件进入自动化仓库储存是整个生产过程中的一个环节, 短时储存是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进行生产, 从而形成一个自动化的“物流系统”, 由此完成仓库的“动态储存”功能, 大大提高了储存空间的利用效率。

2 自动化立体仓库控制系统的构建

分离式自动化立体仓库由厂房、货架、堆垛机、托盘、周边输送系统、检测系统、计算机通讯网络系统、后备冗余系统、PLC控制系统和仓库管理系统构成[2]。本项目中的控制系统采用研华工控机、WINCC6.0上位组态软件、工业以太网、西门子S7-400HPLC冗余系统控制方案。一层货物的出、入库系统由2个从站来控制;二层和三层货物的出入库系统由2个从站来控制;16个巷道堆垛机分别由16个从站来控制, 并且各巷道堆垛机控制柜内从站PLC与主控柜主站PLC之间采用无线通讯模块实现无线通讯, 与其他控制柜内从站PLC通讯, 采用PROFIBUS-DP通讯模块实现通讯链接。自动化立体仓库控制系统的硬件构架如图1所示。

3 自动化立体仓库的入、出库流程

自动化立体仓库控制系统分手动操作、遥控操作和自动操作。手动操作是测试和出现故障时使用的操作模式;遥控操作是手动作业时使用的操作模式;自动操作是正常工作下使用的操作模式。

托盘入库时先通过条码扫描机读取数据经由上位机处理后, 由上位机给PLC传送目的数据, 且PLC控制执行机构把托盘送到指定位置。堆垛机水平方向位置的定位是通过激光测距检测元件和光电开关来实现, 具有双重检测和定位功能。其中, 激光测距检测定位应在PLC程序中做初始化处理, 避免出现激光测距检测元件断线故障时, 系统不能及时报警造成的危险状况。堆垛机垂直方向位置定位是通过旋转编码器检测元件、光电开关来实现, 也具有双重检测和定位功能[3]。其中, 旋转编码器定位检测时, 也应在PLC程序中做初始化处理, 避免出现编码器断线故障时, 系统不能及时报警造成的危险状况。堆垛机上的移载机安装有尺寸检测元件, 避免出现托盘超出或定位不准造成的损害货架或货物情况。

上海某物流公司自动化立体仓库采用41列、32排、13层、2货位、16巷道方式设计;采用分层存储方式管理出、入库, 共分3层, 其中每层又分上、下层, 共计6层, 共有41×32×13×2=34 112库位。图2至图5为一、二楼入库及出库流程。图2中, N0.01~N0.05和01~10为各巷道, 每个巷道有一台运货小车;A表示一楼A层, A01~A36为动力源即电机;图3中, B表示B层, B01~B36为动力源即电机;图4、图5中, Q表示电机。

4 自动化立体仓库的数据库管理系统

通常, 立体仓库内货物存储的数据包括巷道数、行数、列数、层数、深浅库位、货物编码、库存数量、颜色、价格、厂家、入库时间、经办人等, 一般都采用SQL Server数据库系统在数据资料服务器上运行和管理这些数据。数据资料服务器把数据传送给资料主机和控制电脑, 控制电脑把货物的巷道数、行数、列数、层数、深浅库位、货物编码数据传送给下位机PLC, 由PLC来完成货物的有效存储。

5 自动化立体仓库的通讯网络系统

自动化立体仓库通讯网络的主干网采用双环路工业以太网的冗余网络系统, 堆垛机从站控制系统与主站控制系统采用无线通讯网络, 其他从站控制系统与主站控制系统采用PROFIBUS-DP网络通讯, 实现主从站之间的数据交互、传递。系统冗余架构涉及的问题有以下3个方面。

5.1 冗余系统的I/O配置

冗余系统需要支持冗余的I/O卡件来完成, 其常见问题是钝化。跟非I/O冗余系统相比, 需要注意的是对备用通道的处理。非冗余I/O卡件往往不需要处理便可以正常使用, 但对于I/O冗余, 通常都需要将备用通道带上负载, 否则就会产生钝化。

5.2 冗余CPU与标准CPU的通讯

从通讯方式上讲, 如果采用DP通讯的方式, 标准做法是使用Y-LINK实现。H型CPU均为400系列, 因此, 400系列的CPU采用DP通讯时需要作为主站, 而300CPU作为从站。如果采用以太网的通讯方式, 则需要在双方的CPU中编写通讯程序。通常, 需要编写一个切换程序, 即单CPU与H-CPU的切换。在本项目实施过程中, 所采取的方法是不做切换程序, 而是单CPU与H-CPU采用两套程序同时运行, 效果也比较好。

5.3 冗余CPU与非冗余DP接口从站的连接

冗余CPU与非冗余DP接口从站连接的标准做法也是采用Y-LINK来实现的。非冗余DP接口分为带有DP接口的CPU、带有DP的CP卡以及带有DP口的第三方产品。不论采用何种方式, 都需要导入GSD文件, 然后进行硬件组态。通讯双方定义I区和O区相应地址, 需要注意的是双方组态的I区、O区的顺序, 即A方I区对应B方O区, A方O区对应B方I区, 而且顺序要相对应, 否则将导致通讯数据交换的失败。

6 小结

自动化立库技术与平库相比, 作业效率高、劳动强度低、节约库存占地面积、仓库利用率高;采用计算机自动分配货位及自动出入库管理, 便于库存物品的及时准确提取、实时进行库存盘点、打印报表, 易于实现公司ERP系统管理;库存货物管理模式按照货物先入先出方式出入库, 避免了库存货物积压及老化现象;货物存储库位多, 堆垛机移动速度快, 货物储存的周转速率高;货物破损率低, 企业生产应变能力强;冗余系统的引入, 确保了自动化立体仓库零故障率;操作方式使用手动、遥控、自动3种模式, 使整个系统安装调试、使用、维护比较方便。

参考文献

[1]徐常凯, 郑金忠.自动化仓库计算机控制系统的集成技术研究[J].物流技术, 2002 (9) :14-15.

[2]李大伟, 吕志军, 项前, 等.基于参数化模板的立体仓库货架设计系统的开发[J].机械设计与制造, 2012 (5) :258-259.

立体仓库控制系统 篇9

1 方案设计

1.1 自动化立体仓库概述

自动化立体仓库具有一定的优越性——不仅可以大大节约仓库的占地面积, 还可以提高空间利用率;不仅可以提高操作人员的工作效率, 还可以降低他们的工作强度, 节省大量人力、物力和财力, 进而提高企业的经济效益。另外, 在仓库中使用自动化设备, 还可以加快货物存取的速度, 具有准确、可靠和查询方便的特点。

目前, 自动化立体仓库控制的方式主要有两种, 即单机自动控制和变频调速运行机构控制, 而供电的方式为封闭滑触线供电。虽然当前我国在自动化立体仓库的开发和设计方面已取得了一定的成就, 但与发达国家相比, 还存在很大的差距, 并且很多领域还处于空白, 因此, 我国在这方面还需要长期努力。

1.2 工艺流程

本次设计的自动化立体仓库控制系统的主要工艺是:将前一级平面物流中承载产品的托盘存入到仓库中的承载架上, 在经过一段时间的固定工艺处理之后, 将其取出放在后面一级的平面物流当中。对整个系统的要求是可以自动、高效、快速、准确地完成所有的存取动作。而要实现这一设计目标, 就需要设计一个可靠的通信网络和一套快速、平稳的伺服控制运动系统。

1.3 自动化立体仓库控制系统

在本次设计中, 为了提高对各个区域的控制程度, 以便更有效地提高控制系统的响应速度和系统运行的可靠性、易于维护性, 根据整个系统中各个功能区域的特点, 在每一个功能区域都要设置一套控制系统。该系统的控制器由三部分组成, 即上位机、主控和堆栈车, 具体如图1 所示。

2 系统软件设计

2.1 通信系统

在现场环境条件受限的情况下, 为了实现控制系统的各项功能, 整个立体仓库采用了多种形式的通信方式。目前, 最主要的是管理级的以太网通信方式。

2.2 伺服控制系统

伺服控制系统是整个自动化立体仓库控制系统的基础, 其性能直接关系到立体仓库的性能指标。在本次设计中, 在立体仓库控制系统的水平方向和垂直方向分别设置了一个伺服电机, 即水平方向的激光测距伺服电机和垂直方向的条码测距反馈伺服电机。在这两个伺服电机当中, 垂直方向的条码测距反馈伺服电机属于齿轮传动和链条电机。这种电机具有很大的优越性, 移动的距离和负载惯量较小, 比较容易控制, 只需要利用伺服电机本身自带的编码器反馈就可以完成对伺服电机的控制。而水平方向的激光测距伺服电机的作用是带动堆垛机在轨道上行走。这时, 由于堆垛机本身的特点, 容易出现打滑现象。针对这一问题, 采用传统的伺服控制速度和变频调速都不能很好地解决, 而且还有可能对相关设备造成极大的损坏。因此, 本文采用的伺服控制模式为多闭环伺服系统模式。采用这一模式可以有效实现对堆垛机运行速度和位置定位点的多闭环伺服控制, 并且在伺服系统中加入了负载侧编码器, 可以精准地定位目标。

根据编码器反馈脉冲来源的不同, 可以将SEW伺服控制器的控制方式分为三种, 即全闭环控制、双闭环控制和半闭环控制。在本次设计中, 除了水平方向的伺服电机外, 其余的电机均采用半闭环控制方式, 主要是为了加快系统的响应速度。行走伺服电机采用的控制方式为双闭环控制, 有效克服了全闭环控制和半闭环控制的缺点。

2.3 PLC软件设计

为了方便对系统进行修改、调试和维护, 系统PLC程序所采用的结构形式为模块化形式。整个系统包括以下几个模块:伺服控制模块、通信模块、当前位置计算模块、显示模块和报警处理模块等。PLC软件按照一定的流程运行, 具体如图2 所示。

2.4 监控调度软件设计

监控调度软件的设计至关重要, 可以有效保证整个系统的有序运行。在本次设计中, 立体仓库控制系统所采用的监控方式为全程监控、实时调度的方式, 实现了整个物流系统管理层与控制层的无缝衔接, 从而有效降低了系统出错的概率, 提高了系统的稳定性和高效性。此外, 还建立了标准的信息服务器, 大幅度提高了通讯的速率, 有效解决了实时控制通信量较大的问题。

监控系统按照一定的流程运行, 如图3 所示。由这个工作流程图可以看出, 监控系统主要完成以下三个任务: (1) 采集自动化立体仓库控制系统的状态数据。自动化立体仓库控制系统的状态数据主要有两个来源, 即堆垛机控制器发回的状态报告和通过堆垛机位置传感器和检测元件取得。 (2) 监控自动化立体仓库控制系统的运行状况, 并处理运行中存在的异常情况。 (3) 对堆垛机进行调度, 同时对仓库作业进行管理等。

2.5 堆垛机的设计

在自动化立体仓库中, 应用最为广泛的起重设备就是堆垛起重机, 因此, 对堆垛起重机进行合理设计是自动化立体仓库控制系统设计的重要环节。巷道式堆垛机采用的堆垛通道为直角, 实现了巷道宽度的最小化, 大大提高了仓库的空间利用率。更重要的是, 巷道式堆垛机为实现自动化控制奠定了良好的基础。本文设计的堆垛机有三种操作方式, 即全自动、半自动、手动。一般情况下, 使用较多的是全自动堆垛机, 工作人员只需要在计算机上输入相关的数据即可, 其余工作都由控制系统自动完成。当通信系统或上位机出现故障时, 为了确保生产活动的正常进行, 就需要采用半自动单机工作。这时, 就需要人工选择堆垛机, 并在堆垛机操作界面上输入相关信息, 然后在PLC软件的控制下自动完成相关任务。手动操作完全由人工完成, 维修比较方便。

3 结束语

总而言之, 自动化立体仓库控制系统的设计是现代物流管理的重要环节, 对企业的物流管理质量具有直接的影响, 因此, 做好对该系统的开发和设计工作非常重要。相关人员需综合利用各种先进的技术和手段, 并根据企业的实际物流管理情况, 设计出高质量的自动化立体仓库控制系统。只有这样, 才能提高物流管理的效率, 促进现代物流管理更好的发展。

参考文献

[1]侯荣国, 许云理, 冯延森, 等.基于MCGS组态软件的自动化立体仓库控制系统的开发[J].机械设计与制造, 2012 (1) :77-78.

[2]段翠芳, 张春梅, 刘丽鸽, 等.邮包自动化立体仓库堆垛机控制系统的设计[J].起重运输机械, 2010 (6) :41-43.

立体仓库控制系统 篇10

在当今世界时间就是金钱,保证物料在有限的时间内能及时的进行货物的提取同时保证没有呆料的出现,一门综合了系统设备的控制、自动化控制和数据库的管理控制等相关控制技术的工程技术(自动化立体仓库)在这样的背景下出现并发展壮大。自动化立体仓库是通过利用计算机进行管理并加以控制,对于物料的存储以及搬运能够按照系统设计好的程序进行自动的运行的仓储系统,在无人直接参与的情况下实现物料的自动存取且实现仓库中物料的数量信息和计算机中的数据信息一致。自动化立体仓库由高层次立体式货架、堆垛机、传输装置、计算机系统、自动化系统以及围绕仓库中物料的管理上的一些周边搬运系统组成。

先进的自动化立体仓库能实现土地资源的节省;实现物料的随机化的存储;在物料的利用上保证100%,使得物料保证先进先出;在物料的管理上可以做到防盗以及防损;减轻劳动强度;实现物料管理的智能化,做到计算机中数据信息与仓库中物料的实际存储量的一致性;便于呆料翻查和节约成本。本研究针对基于PLC的控制方式实现自动化立体仓库的控制管理。

1 PLC控制技术

本论文对自动化立体仓库的研究实现上是通过PLC技术的利用。基于PLC技术的控制能够保证设备工作上协调性。

1.1 PLC简介

PLC是能够进行数字化处理方式的电子控制装置,它专门应用在工业生产设计上。实质上就是应用在工业环境下的计算机,如图1所示。

1.2 控制方案设计

在自动化立体仓库系统中对物料堆垛机的应用可以实现立体仓库的自动控制,如图2所示。而这其中最关键的地方就在于在物料的存储及搬运上能够按照程序设定好的方式进行入库和出库,而对于这一过程的操作方式目前实际控制中有很多实现,包括通过利用继电器的原理可以实现这样一个存储及搬运过程,还可以通过单片机以及PLC实现这一控制。但是值得一提的就是堆垛设备对于物料不仅仅是堆垛,还具有其他的功能,也就是真正价值体现的依据是自动化立体仓库系统,保证在整个系统中所有的设备工作的协调统一。相较于继电器和单片机,应用PLC系统可以实现控制上的优良性。控制网络的构成主要是主站和从站,主站由一台PC或者一台PLC组成,从站由多台PLC组成。以可编程逻辑控制器PLC为中心,实现下位机与上位机之间的通信,进而使得整个仓库系统实现自动化的控制,如图3所示。

1.3 监控系统

通过PLC控制技术的应用,使得立体仓库系统实现自动化的过程控制。再通过组态王监控软件进行过程中环节的监控。具体的可以应用通用的监控系统(MCGS),通过采集现场控制过程中的数据然后加以处理。最后形成一套能够在实际应用中完成问题解决的实现方案,通过多种形式加以输出,即动态的画面效果显示、实时的监控报警、流程环节控制以及输出报表等。首先要完成的就是实现画面的监控建立,主要包含的显示画面有:温/湿控制、货架、物料存/取模式、物料位置等相应的显示画面;其次是完成对数据实时监控并存储的数据库的建立,进而对其中的数据对象加以定义。其中涉及到的数据对象主要包含:开关型的数据对象即针对于PLC控制系统中的I/O端、数值型的数据对象即针对于堆垛机具体的运行动画以及一些和具体的控制过程相关的数据对象等;最后就是完成所有画面的动态连接。

1.4 仿真测试

取货的命令被响应后,基于已经完成设定的I/O端口,设定相应的位移量利用数据的移位指令为双字节,使两路分别位于X轴和Y轴的步进电机同时进行正向的转动,以接近各自目标点进行运动。

当目标点值到达后,两路步进电机就停止动作并发出相应的信号,这时完成相应的响应动作的是分别完成对X轴和Z轴的步进电机进行驱动的器件,主要动作行为是X轴的驱动器完成与相应的步进电机动作行为的断开,Z轴的动作行为正好与之相反。与此同时,Z轴上的步进电机对PLC控制器发出的信号进行接收,动作上完成正向转动,运动接近其目标点值。到达后就停止运动。

动作停止后完成0.5s的延时,为下一个动作执行做准备。Y轴的步进电机进行反向的转动完成下降的动作,之后工作台就要对物料进行存取,到达目标点值后停止动作。再进行0.5s延时,Z轴的步进电机进行反向的转动返回初始位置。位置到达后,动作停止,相应的继电控制器复位。Y轴和Z轴的步进电机都完成相应的动作。

设定相应的位移量利用数据的移位指令且是双字节的,使两路分别位于X轴和Y轴的步进电机同时进行反向的转动,具体的动作是返回初始位置。到达后,两路电机动作停止回到初始位置,物料就完成了初始位置的送达。

物料到达初始位置后,Z轴的步进电机通过其转动方向的不同完成不同的动作使得物料最终得以放下。动作行为的完成与设定程序的步进指令相符。这就完成了物料的设定仓位的取出和送回的动作过程,如图4所示。

2 结束语

随着应用在立体仓库上的相关控制技术的不断进步,自动化立体仓库对物料存储及搬运更加高效以及安全可靠,作为生产企业在实际生产上实现整个生产过程的自动化要求加以应用,同时也是积极应对当前社会对于物料仓储方面的完善措施。本研究基于PLC的控制技术可以实现仓库管理控制的高效的自动化,对其资源的合理利用实现了便捷化的维修、高抗干扰能力和故障的低发生率。在程序的编制实现上简单化及合理化,使得仓库的运行更加的安全可靠。相应的组态的监控的系统应用在整个仓库自动化运行的全过程,使得状态的实时监视从而可以及时进行故障的排查及处理。在实际的生产运营中具有很好的前景。

摘要：随着现代物流信息的高速发展,对物料的存储及搬运实现高效便捷化的要求也越来越高。自动化立体仓库可以实现对物料进行科学的存储以及搬运。由于我国现阶段自动化立体仓库存在一个很大的缺陷—低效率的自动化,采用传统的控制方法在自动化程度的实现上表现很弱且具有可靠性低、抗干扰的能力差、不便于维修、高功耗等一些不足。基于此,本文分析了利用可移植性很强的PLC实现立体仓库的全自动化控制与管理并结合组态软件进行监控。

关键词：PLC,自动化控制,自动化立体仓库,监控系统

参考文献

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