基于PLC的堆垛机控制系统设计

基于三菱PLC的立体库堆垛机控制系统设计在现代的物流仓储系统中，自动化立体仓库应用日益广泛。

而堆垛机是立体仓库的关键组成部分，堆垛机性能的优劣对整个立体仓库的运行起到至关重要的作用，所以开展与此有关的研究具有重要的理论和应用价值。

本文研究的是立体库堆垛机控制系统，采用三菱Q系列PLC对系统进行控制，要求设计安全可靠，具有经济性能和操作性能良好的堆垛机控制系统。

该项目采用了三菱Q系列PLC 對系统进行控制，使用两台额定功率为200W的三菱HF伺服电机进行定位控制，实现了堆垛机的水平和升降运动，采用气动控制机构，实现了叉臂的伸缩。

具有降低安装成本，增加系统的适应性，这在立体仓库柔性化的发展趋势下具有广阔前景。

标签：立体库；堆垛机；PLC一、设备与器件的选型设备主要配件清单如表1所示。

二、堆垛机的电路设计PLC的I/O分配堆垛机的I/O分配，如表2所示。

堆垛机水平行走伺服控制电路，如图1所示。

其中FLS为堆垛机水平行走前限位。

RLS为堆垛机水平行走后限位，DOG堆垛机水平行走原点回归限位，STOP 为堆垛机停止信号。

三、堆垛机的软件设计本系统中堆垛机运行机构由水平运行的行走机构，垂直运行的起升机构及取送货的叉臂部分组成。

需要实现的功能有，按下启动按钮堆垛机会进行原点回归，然后开始进行货位定位，判断货位是否在正常范围内，如正常堆垛机进入清待机状态。

等待货物信息，判断任务为出库还是入库，随后堆垛机开始动作。

四、系统调试调试的软件是GX Works2，打开GXWorks2软件，设置相关PLC参数，通过计算机和PLC连接，使用编程软件GX？Works2上的模拟调试功能对系统进行虚拟调试，虚拟调试不需要连接设备减小了系统损耗，也使程序编写更加方便，是系统调试必须要进行的环节。

通过模拟调试的程序进一步进行在线统调试。

在硬件线路接好并在断电条件下，按照电路图要求，将PLC和外部设备通过空插座相连，同时将PLC和编程计算机、变频器相连，并将触摸屏和编程计算机相连。

基于西门子PLC的自动化立体仓库堆垛机控制系统设计【摘要】自动化立体仓库是建立在计算机管理技术、自动化控制技术和机械制造设计技术三者的基础上，它具有独立完成仓库物流作业的能力，准确的将货物运送至存取地点，并科学管理仓储信息，因而它是促进现代物流进程的关键。

自动化立体仓库堆垛机控制系统主要由计算机管理系统、高层货架和堆垛机三部分组成，本文针对其结构和工作流程进行了简单的介绍，并着重讲述了各子系统的硬件、软件设计，以促进自动化立体仓库堆垛机控制系统在现代物流仓管中的运用。

【关键词】自动化立体仓库系统；西门子；PLC1.前言现代物流技术和自动化技术的不断发展衍生了各种物流产品，立体仓库就是针对物流仓储常用的一种，立体仓库作为自动化技术的产品，它综合了自动控制技术与计算机管理技术，借助堆垛机对货物实现存取操作，自动化立体仓库堆垛机不仅具有存取货物的功能，它还能对货物进行分类、分拣、计数和配送等操作。

自动化立体仓库主要由计算机控制系统、自动化堆垛机和高层货架三部分组成，多个功能子系统共同构成了物流仓储的信息系统。

随着客户对物流信息化要求增高，切实掌握仓储情况及时更新仓储信息成了现代物流信息化的重要因素，为了提高物流信息的可靠性和实时性，我们必须保证立体仓库系统具有正常作业和信息统计功能。

除此之外还需提高立体仓库系统的柔性化，在系统中融入条形码扫描技术和射频计数等采集货物信息的技术，以满足现代物流自动化需求。

2.自动化立体仓库系统设计从图1可看出自动化立体仓库主要包括计算机控制系统、自动存取设备和高层货架三个部分，另外它还具有整合子系统收集整理信息等功能。

自动化立体仓库由多个环节综合而成，在多方面因素的相互作用下其过程相对复杂，因而构建自动化立体仓库，首先需了解各个组成部分的特性和相互作用。

计算机控制系统即人机交互界面，通过它操作人员可对立体仓库的运作进行控制和监视，另外货物存储和物流作业安排都是由控制系统负责；高层货架与传统的货架区别在于利用货物的层叠扩展和延伸储存空间，科学有序的安置不仅使得货物分类明确，同时也降低了管理难度；自动存取设备是执行任务的主要工具，作为仓储作业的主要劳动力，它决定了物流仓储的工作效率，提高立体仓库运行效率的关键就在此。

基于PLC的立体仓库堆垛机监控系统设计论文摘要：立体仓库堆垛机是一种高效的货物存储和搬运设备，广泛应用于物流行业。

为了实现对立体仓库堆垛机的监控和控制，本论文基于PLC技术设计了一个立体仓库堆垛机监控系统。

该系统采用了PLC作为主控制器，通过传感器实时监测货物的位置和状态，并通过人机界面呈现给操作员，实现对立体仓库堆垛机的远程监控和控制。

经过实际应用验证，该系统具有高效、稳定和可靠的特点，可以实现对立体仓库堆垛机的自动化管理。

1. 引言立体仓库堆垛机是一种现代化的货物存储和搬运设备，具有高效、快捷和节省空间的特点，被广泛应用于物流行业。

传统的立体仓库堆垛机需要操作员进行人工控制和监控，效率低下且易出错。

为了提升立体仓库堆垛机的工作效率和安全性，本论文设计了一个基于PLC的立体仓库堆垛机监控系统。

2. 系统设计2.1 硬件设计本系统的硬件设计主要包括PLC、传感器和人机界面。

PLC作为主控制器，接收传感器信号并控制输出信号，完成对立体仓库堆垛机的监控和控制任务。

传感器主要用于监测货物的位置和状态，包括货物的高度、重量和是否有货物堵塞等。

人机界面通过显示屏实时显示货物的位置和状态，并提供操作界面给操作员。

2.2 软件设计本系统的软件设计主要包括PLC程序、数据库和人机界面程序。

PLC程序通过读取传感器信号和数据库的数据来实现对立体仓库堆垛机的监控和控制。

数据库存储着货物的位置和状态信息，实时更新并提供给人机界面显示。

人机界面程序通过与PLC进行通信，实现对立体仓库堆垛机的远程监控和控制。

3. 系统实现系统实现过程中，首先进行了硬件的搭建和连接，确保PLC、传感器和人机界面正常工作。

然后编写了PLC程序，对传感器信号进行处理，并根据货物位置和状态控制输出信号。

同时，设计了数据库结构，建立了与PLC程序的数据通信。

最后，开发了人机界面程序，实现了对货物位置和状态的实时监控和控制。

4. 系统评估经过实际应用验证，本系统具有高效、稳定和可靠的特点。

自动化专业毕业设计任务书一、设计题目：基于PLC的立体仓库堆垛机控制系统设计二、毕业设计的目的1．设计一个立体仓库堆垛机控制系统；2．水平移动、垂直移动及伸叉机机构分别由220W 的三相交流异步电动机、200W 的单相交流异步电动机和二相混合式步进电机驱动；3．上述电机由西门子S7-226型PLC控制，其中水平移动、垂直移动由PLC通过变频器控制，步进电机由步进驱动模块进行自动控制。

三、主要设计内容1．变频调速系统设计；2．货叉伸缩控制；3．PLC控制程序编写与调试；四、重点研究问题PLC控制，确定设计方案，完成各功能单元的结构设计，参数计算和元件选择。

五、主要技术指标或主要设计参数堆垛机运行的速度范围：水平方向：2m／min-360m／min；垂直方向：2m／min-80m／min；货叉： 2m／min-60m／min六、设计成果要求1．毕业设计论文要求字数为10000—15000字，论文格式参照华北水利水电学院关于本科毕业设计论文格式要求；2．系统电气原理图，要求用0#图纸（按国标要求绘制）；3．各部分环节的工作原理及调试故障分析及排除方法；4．毕业设计论文内插图必须用电脑制作；基于PLC的立体仓库堆垛机控制系统设计摘要在现代的物流仓储系统中，自动化立体仓库应用日益广泛。

而堆垛机是立体仓库的关键组成部分，堆垛机性能的优劣对整个立体仓库的运行起到至关重要的作用，所以设计与开发自动化程度较高的堆垛机控制系统成为当前立体仓库的发展趋势，开展与此有关的研究具有重要的理论和应用价值。

本文基于现代物流技术的应用和发展要求，介绍自动化立体仓库的应用及其功能和作用，结合现代科技的发展，着重研究自动化立体仓库堆垛机控制系统的控制技术。

本文详细阐述了本控制系统的设计思想，以及整个系统的硬件实现和软件设计。

论文依据立体仓库的有关设计参数，对堆垛机电气控制的硬件系统进行了设计，为了提高堆垛机的性能，本文采用了转速、位置反馈的双闭环控制，以满足系统的调速要求。

收稿日期:2004-06-07;修回日期:2004-07-10作者简介:徐菱(1965-),女,四川成都人,西南交通大学机械学院副教授,在读博士研究生,研究领域为物流装备设计及设备监控、物流信息系统,(E -mail )xl.xnjd @ 。

文章编号:1001-2265(2005)01-0072-02基于P LC 的堆垛机控制系统设计徐菱,劳扬健,王金诺(西南交通大学机械工程学院,成都　610031)摘要:面向现代物流技术的应用和发展要求,结合机电一体化技术,完成自动化立体仓库巷道堆垛机行走机构、升降机构、伸缩叉机构P LC 控制系统设计。

在研究全闭环控制方案的基础上,提出堆垛机运行半闭环控制方案,并给出堆垛机自动认址和调速控制方案及相应的梯形图。

实时性好,停准精度高,可用于高速自动化立体仓库中。

关键词:物流;自动化立体仓库(AS/RS );堆垛机;控制中图分类号:TH246 文献标识码:ADesign of Control System of Stacker Crane B ased on P LCX U Ling ,　LAO Y ang 2jian ,W ANGJing 2nuo(School of Mechanical Engineering ,School of S outhwest Jiaotong University Chuan chengdu 610031,China )Abstract :Oriented to application and development requirement of m odern logistics techniques ,a P LC control system for automated highrise warehouse is developed using the technology of mechatronics engineering.The system is used to control the stacker walking mechanism ,the elevator mechanism and the extensive mechanism of narrow 2aisle stacker crane.On the basis of research for closed loop system ,A kind of stacker control system that stacker con firms its S ite and adjustment velocity automatically was proposed and the ladder shaped graph are sub 2mitted.I t can be used for automated highrise warehouse with high velocity.K ey w ords :logistics ;automated highrise warehouse ;narrow 2aisle stacker crane ;control0　前言自动化立体仓库是自动化生产的重要组成部分,用于存储配件、半成品、产品、工具、夹具和模具等。

基于PLC的自动化立体仓库堆垛机控制系统设计+梯形图In order to enable the proper functioning of Stacker, the horizontal and vertical identification of the stacking crane are used for the combination of photoelectric switch and metal recognition site.The frequency conversion speed control system is controlled by the SIEMENS S7-200 PLC and its corresponding extended module EM221 through the converter MM420 to control the three-phase AC motor, and the feedback speed signal is from the photoelectric encoder. The elevator motor of the Stacking machine uses a frequency converter alone, the walking motor and the fork motor useing a motor together, are controlled by the relay. In addition, this design also conducted selection PLC and inverter, And draw a Hardware electrical diagram, and finally designed stacker control program by step7 programming software.Key Words: Automated warehouse；Stacker；Frequency converter；PLC目录1. 绪论 11.1 自动化立体仓库简介 11.1.1 自动化立体仓库的发展 11.1.2 自动化立体仓库的分类 21.1.3 自动化立体仓库的组成 21.2 堆垛机简介 31.2.1 巷道式单立柱堆垛机的机构 41.2.2 堆垛机的研究现状 41.3 本次堆垛机设计的控制要求 5 :1.1.1 自动化立体仓库的发展在19世纪60年代初美国发明了世界上第一个自动化立体仓库，并且在1963年成为第一个使用计算机来控制管理自动化立体仓库的国家。

基于PLC的物流堆垛机控制系统设计随着物流行业的发展，物流堆垛机在仓储和物流操作中扮演着重要的角色。

物流堆垛机是一种自动化设备，可以高效地完成仓储货物的堆放和取放操作。

基于PLC（可编程逻辑控制器）的物流堆垛机控制系统设计可以提高设备的准确性、稳定性和可靠性。

物流堆垛机控制系统主要包括堆垛机本体、PLC控制器、传感器和执行机构等组成部分。

其基本原理是通过PLC控制器接收堆垛机上的传感器信号，判断当前货物的位置和状态，然后根据堆垛机的控制算法计算出合适的动作指令，并通过执行机构控制堆垛机完成相应的操作。

在物流堆垛机控制系统设计中，首先需要确定设备的控制需求和功能要求。

例如，堆垛机需要能够准确地将货物从货架上抓取，然后平稳地放置到指定位置。

同时，需要考虑到堆垛机的安全性，避免发生意外伤害或设备损坏。

其次，针对堆垛机的控制需求，设计相应的PLC控制程序。

控制程序主要包括传感器信号采集、数据处理、动作指令生成和执行机构控制等功能模块。

传感器信号采集模块可以通过编程实现对传感器信号的实时检测和采集。

数据处理模块则包括对传感器信号进行判断，确定货物的位置和状态。

动作指令生成模块根据货物的位置和状态计算出合适的动作指令，例如抓取、放置、升降等。

执行机构控制模块则通过PLC控制输出口控制执行机构的动作。

为确保系统的稳定性和可靠性，还需要进行系统的故障检测和处理。

在设计中加入故障检测模块，通过编程实现对系统的状态和故障进行实时监测和判断。

当系统出现故障时，PLC控制器可以根据预设的处理策略进行相应的处理，例如自动停止工作、报警等。

此外，在物流堆垛机控制系统设计中还应考虑系统的人机交互界面。

通过PLC控制器连接触摸屏等人机交互设备，可以实现对堆垛机的远程监控和操作。

操作人员可以通过触摸屏进行对堆垛机的远程调试和控制。

最后，为确保系统的性能和安全性，需要进行系统的调试和测试。

通过实际操作和数据采集，验证系统的稳定性、准确性和安全性。

摘要摘要随着国民经济的飞速发展,全自动的现代生产物流系统在各行各业中得到越来越广泛的应用。

货物堆垛系统是现代物流系统的重要组成部分，是一个将零散的单件箱体集中在一起的码垛系统，由托盘供给器机构、托盘传送机构、货物提升机构、货物推进机构、货物传送机构及其他辅助设备组成。

整个控制系统以西门子S7-200系列PLC作为核心控制元件，控制各电动机及其他辅助器设备的运动完成货物的接受、堆垛、传送工作。

由变频器控制的交流异步电动机控制货物传送带的运行；直流电动机带动各工作部件完成码放工作。

另外，为了保证整个控制系统运行的稳定性和可靠性，我们还采用了限位开关对其进行限位保护。

本文首先对该课题的可行性及课题实现的现实意义进行了介绍；其次对该系统的硬件组成、结构、原理进行了阐述和分析；再次对本控制系统的核心——软件进行了编写；最后对设计本课题所学到的知识和结论进行归纳和总结。

关键字：货物堆垛可编程控制器（PLC）定位自动控制IABSTRACTAbstractWith the rapid development of the national economy, fully automated modern production and logistics systems are widely applied in all walksof life. Goods stacking system is an important part of modern logistics system. It is used to scattered single piece box stacking system together. And it is consist by the tray supply mechanism，tray transport mechanism，goods lifting mechanism，goods promoting mechanism，goods transport mechanism and other auxiliary equipment.In this system we use the PLC of Siemens S7-200 as the whole control system and a dedicated keyboard as a man-machine interface unit to control the movement of the motor and other ancillary equipment which will complete the job of cargo's acceptance, stacking and transfer. The AC induction motor controlled by inverter will control the operation of the cargo conveyor. The DC motor will drive the various components to complete the laying work. In addition, in order to ensure the stability and reliability of the entire control system, we also adopted limit switchesto protect the system.Firstly, the subject introduce the feasibility and the practical significance; followed by the elaborate and analysis of the hardware systems’ composition, structure, principle, then to write the core of this control system--the software; at last, to sum up the knowledge and conclusions in this topic.Keywords: Goods stacking system Programmable logic controller (PLC) Locate Automatic controlII目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................................ I I 目录 (III)第一章绪论 (5)1.1本课题设计背景 (5)1.2本课题设计的内容 (6)1.3课题的目的与要求 (6)第二章系统总体设计 (7)2.1货物堆垛的概述 (7)2.2采用PLC控制货物堆垛的优点 (7)2.3货物堆垛PLC控制系统设计的基本步骤 (8)2.4系统控制方案 (10)第三章货物堆垛PLC控制系统硬件的选择 (12)3.1 可编程逻辑控制器(PLC)选型 (12)3.1.1 PLC概述 (12)3.1.2 PLC的选型 (13)3.2 PLC输入/输出设备 (16)3.2.1 直流电动机选择 (16)3.2.2 三相异步电动机的选择 (17)3.2.3 传感器选择 (18)3.2.4继电器的选择 (19)第四章电动机控制 (20)4.1传送带变频调速部分 (20)4.1.1变频调速的原理 (20)4.1.2变频器的基本原理 (21)4.1.3变频器的选择 (21)4.1.4西门子MM420变频器简介 (22)4.1.5变频调速系统设计 (23)4.2 直流电动机的迅速停车 (28)第五章货物堆垛PLC控制系统的硬件连接 (31)5.1 货物堆垛PLC控制系统I/O分配 (31)5.2 货物堆垛PLC控制系统的硬件连接 (32)第六章货物堆垛PLC控制系统分步程序设计 (33)6.1 系统复位 (35)6.2 货物传送 (38)6.3 堆垛 (39)总结 (46)III参考文献 (47)致谢 (48)IV第一章绪论1.1本课题设计背景产物流作业系统是生产制造各个环节组成有机整体的纽带，可完成货物的装箱、搬运、分类、堆垛、仓储等过程。

第1章绪论随着科学技术和工业生产的飞速发展。

现代物流技术领域内出现了一种新型仓储方式——自动化立体仓库。

自动化立体仓库系统是一种用立体货架储存物资，由计算机控制管理和自动控制的堆垛机进行存取作业的仓库．它占地面积小、自动化程度高，因此被广泛运用在机场码头、造纸、食品服装，化工制药、啤酒厂和其他行业的物流系统中。

自动立体仓库作为物资存储和物流调节的重要手段及现代物流系统的重要组成部分，不但在现代经济中起着非常重要的作用，而且在一定程度上体现着一个国家的经济发展水平。

1.1 自动化立体仓库简介1.1.1 国外发展状况立体仓库是存储的机电一体化高科技集成系统，它集机械、电子计算机、通信、网络、传感器和自动控制等多种技术于一体，以搬运机械化、控制自动化、管理微机化、信息网络化为特征，成为现代化物流设计中产品生产与存储的枢纽。

自动化立体仓库系统主要由货物储存系统、货物存取系统、运输系统、控制和管理等系统所构成，它采用PLC控制、变频器调速、光电检测定位、步进驱动控制及计算机管理等一系列自动控制技术。

它已经在世界范围内的仓储领域得到广泛应用。

据不完全统计，美国拥有各种类型的自动化立体仓库2000多座，日本拥有38000多座，德国拥有1000多座，英国有400多座，前苏联有1500多座。

90年代后，堆垛机在使用范围和性能上有了很大的发展。

1.1.2 国内研究动态及发展水平我国自动化立体仓库的设施一向比较落后，上世纪60年代才出现机械化物料搬运，从70年代才开始自行设计仓库中的各种设备，80年代初引进国外先进技术设计生产，到90年代我国才进入自动化立体仓库的发展时期，设备的生产和使用才有了较大的发展，开始使用电子计算机管理，仓库实现了半自动化和自动化。

目前，我国已建成并投入使用的自动化立体仓库已有数百座，在堆垛机、输送机、分配机的设计制造及控制方面积累了丰富的经验，取得不少的进步；但与国外厂商相比，在自动化程度、信息处理，可靠性方面还存在很大的差距。