立体仓库自动堆跺控制系统设计.docx

基于PLC的立体仓库自动堆垛控制系统设计

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PLC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。依据堆垛机的有关设计参数，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，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。变频调速系统由S7-200PLC及其扩展模块通过变频器MM440控制交流电动机，采用光电编码器反馈转速信号，实现转速闭环控制。货叉伸叉系统由S7-200PLC通过步进电动机驱动器控制步进电动机。根据系统的控制要求进行了PLC、变频器、电机和电机驱动器的选型，并给出了系统的硬件接线图，然后利用西门子的编程软件step7设计了堆垛机控制顺序。

关键词：立体仓库、堆垛机、S7-200PLC、变频器、电动机

引言

堆垛机控制系统研究的目的和意义

随着科学技术的飞速发展、社会的进步和物流技术的日益广泛应用，给人们带来了舒适的同时，也带来了许多挑战，如：土地资源问题日益严重，大面积的土地资源被浪费，为了解决这些问题，以自动化仓库为代表的现代物流技术也随着时代的变化而不断增加，并取得了长足的进步。无需直接人工处理，即可自动完成货物的存取，以多层立体货架为主体，以堆垛为核心，以装卸装置为基础，是一种高效的大空间存储机构，它集自动控制、通讯和机电技术于一体。

堆垛机是随着自动化仓库的发展而兴起的一种特种起重机，是现代仓库的核心设备，它对整个仓库进行操作和操作，在一定程度上可以显著提高空间和单位面积的利用率，这是自动化仓库的标志，半自动操作或全自动操作，货物从一个地方快速稳定地运到另一个地方。它由框架（上梁、下梁、立柱）、水平行走机构、升降机构、装卸台等组成，货叉及电控，可在自动立体路径上移动和移动，将货物存放在货舱门处；它还可以将货舱内的货物卸下运到门口，有利于仓库货物的储存和搬运，降低了人工成本，提高了工作效率。

堆垛机控制系统的研究现状

国外自动化立体仓库发展现状

20世纪50年代初，美国出现了第一批使用高货架的公司，但高货架的使用给物资的收发带来了新的问题；由于提升高度有限，桥式起重机或门式起重机只能从垂直方向提升货物，而不能从货架两侧提升货物，此时桥式起重机和叉车的优势得到了融合。根据叉车的操作类型对起重机进行改造，安装与叉车类似的叉车，从货架一侧完成货物的存放和储存操作。限制速度和占用一定的空间，大大减少了对存储空间的利用，不利于提高存储操作效率和存储容量，在人们的推动下，减少了走廊的宽度，提高了作业效率和空间利用率[5]，日本在60年代中期开始修建立体营

地，1962年，德意志联邦共和国第一次在这个阵营中使用计算机，出现了世界上第一个自动化仓库，此后，自动化仓库在一些发达国家和日本迅速发展。

20世纪50年代初，美国出现了第一批使用高层货架的公司。然而，高层货架的使用给物资的收发带来了新的问题；叉车作业时，其起吊高度有限，桥式或龙门吊只能从垂直方向起吊货物，但不能从货架两侧起吊货物。当时，桥式起重机和叉车的优势得到了综合。根据叉车的操作方式对桥式起重机进行改造，安装与叉车相似的叉车，完成货架一侧的货物存放操作。但笨重的桥梁横跨整个仓库，限制了速度，占用了一定的空间，大大降低了仓库空间的利用率，不利于提高仓库的运行效率和储存能力。1959年，美国另一家公司在高层货架仓库安装了隧道式堆垛机，由人驱动，减少了过道宽度，提高了作业效率和空间利用率[5]。20世纪60年代中期，日本开始建设立体仓库，立体仓库的发展速度越来越快。1962年，德意志联邦共和国首次在这种仓库中使用计算机，出现了世界上第一个自动化仓库。此后，自动化仓库在一些发达国家和日本得到了迅速发展。

国内自动化立体仓库发展现状

与欧美、日本等发达国家相比，我国自动化仓库的发展起步较晚。我国第一个自动化仓库是郑州纺织机械有限公司第二冷作车间模具仓库。它建于1974年2月。该厂首次采用仓储技术改造立体仓库，设置三排货架，形成U型巷道，并投入使用，运行正常，取得了明显的经济效益[9]。之后，北京汽车厂和第二汽车厂还建成了自动化程度较高的大型自动化仓库。与此同时，国内一些科研机构也开始了自动化仓储的研究工作。到1980年，我国已建成或在建自动化立体仓库21座，立体仓库在我国发展迅速。

目前，我国自动化立体仓库大多是简单的中、低层小型立体仓库。只有单元架和重力架[10]。作业方