《立体仓库控制系统设计与实现开题报告3200字》

一、选题依据1.设计(论文)课题来源控制作业是仓库货物运输的关键环节。指从仓库或其他区域快速、准确地拣货，按一定的方法集中存放、分类，根据货物的信息和属性等待装卸的过程。在实际操作中，控制是配送中心系统中最重要的部分，也是配送中心的一部分，其步骤比较麻烦，工作量也不小。目前，随着商品经济的逐步深化，社会的趋势逐渐向多品种、小批量发展。随着越来越多的商品需要配送，控制变得越来越重要。在当今电子技术发展良好的时代，仓库货物控制越来越依赖电子设备和计算机辅助控制来实现最佳效率；基于PLC的自动立体仓库控制系统具有稳定性强、效率高、网络结构丰富等特点，越来越受到人们的欢迎。2.设计(论文)意义自动立体仓库控制系统的建设非常复杂。从规划设计的开始到系统的最终实现，需要考虑很多因素。控制系统与上游存储系统和下游装卸系统密切相关，因此，应考虑它们之间的联系，以解决接口问题。初步控制系统设计的核心基本上是一个人工操作系统，它是一个手工搜索、搜索和处理货物的过程，最终以提取货物结束。在以前设计的系统中，手工处理是一项非常耗时的工作。同时，对于基础信息文档的制作和检索，也需要大量的时间，使工作效率低下，无法满足现代物流配送的准确性和速度要求。伴随着我国科学技术的发展与进步，各种自动化机械设备正被广泛应用于物流配送中。计算机信息技术和控制技术已成为信息处理和传输的主要手段。因此，在一些控制系统中，有些环节仍然需要人工操作，但与以前的方式相比，工作强度逐渐降低，因此智能化、自动化、机械化的控制系统是物流配送中心的发展趋势和重要特点。本文通过自动化立体仓库控制系统的设计，首先借助西门子S7-200PLC的控制功能，将电机、传感器等部件组合在一起控制，实现货物的自动取货、自动搬货、自动卸货等一套流程，为货物的自动化管理的实现提供基础，同时也能促进仓库物流的自动化，减少人力资源的浪费，提高工作效率。二、设计内容本课题主要是完成立体仓库控制系统的设计，借助于西门子S7-200PLC完成仓库货物的自取、自运、自卸等全部过程，在整个货物的操作环节，PLC需要负责电机的控制、以及对传感器等的定位操作，通过将零部件组合在一起控制，从而完成整个自动化立仓库控制系统的设计。整个设计环节主要包含如下：工作流程分析货物自动控制系统由检查货物、货物分析、货物运输、货物控制、机械臂拾取装置、堆垛储存和报警功能组成。（1）检录货物：货物经仓库传送入库的传感器检测到时，取货机械手将执行取货命令，将货物送往下级传送带。（2）货物分析：在输送带入口处对货物进行检查，然后在输送带上，通过相关传感器检查货物的体积和材料等固有特性后，将检查信息传送给控制单元。（3）货物输送：位于上源端的货物通过主传送带进行运输，在经检测后开始进行货物的控制，按照不同的标准要求，执行货物的存储或出仓。（4）货物控制：在主输送带侧面设置若干控制槽，供货物通过时分析。气动回路由电磁阀控制，使分离推杆前后移动。货物根据大小和材料等不同属性进行分类，并运输到每个缓冲区存储位置。为了避免漏检，在主输送带的末端安装应急储存装置。一般情况下，仓库会设置接近开关，检查每个仓库是否有货物。（5）机械手取货装置：为气动控制，可在X和Y两个方向运动，从不同的缓存储位取得货物后送往仓库出口传送带。（6）堆垛存储：如果货物需要存放，则通过堆垛机的上升与下降，使于不同的货物存储在立体仓库，取货出仓时也雷同；为了方便操作员控制，堆垛机设有手动与自动工作方式。（7）报警功能：当出现货物一处以及传送带停止的类似系统故障时，传感器把对应的信号传输到控制单元之后，系统就会做出响应，并及时的进行处理，上位机操作界面中的故障等就会进行工作，信号灯开始闪烁，提醒故障。而把故障进行排除，并且将故障复位按钮按下，那么系统则会继续运作。货物自动控制系统的一般流程如下：货物临时存放在仓库中，货物由机械手抓取，发出存放指令后送至主输送带。主输送机将配备用于货物检测的检测传感器。PLC接收到信号后，对传感器发送的信号进行处理，输出相应的信号驱动执行机构。下发入库单、出库单时，入库流程如2所示。仓库放行机械手可通过输送带将货物提、分或送至仓库。图1自动立体仓库控制系统的总体流程PLC选型设计本次自动立体仓库控制系统主要采用西门子S7-200的PLC控制器，与常规控制器相比，具有操作简单、编程容易、抗干扰能力强等优点。在整个运行中，能够达到自动化的要求，同时与上位机进行通信，实现货物的出、入库控制过程。西门子S7-200可编程控制器可以控制不同的设备和PLC，满足自动控制的需要。西门子S7-200PLC用户程序包括其他智能模块通信、复杂的数学运算、定时器、计数器和位模式控制，使PLC能够监控输入情况，如果出现问题，为了满足控制需要，输出状态发生变化。与其他控件不同，S7-200在灵活的配置、强大的指令集和紧凑的结构方面具有优势。电机的选型堆垛机在运行的过程中会受到阻力，根据物理学受力分析，主要有堆垛机自身的质量，额定起重等，根据相关公式，可以查出，其阻力为：式中，Ff表示运行阻力，G0表示堆垛机自身的质量，Gn表示堆垛机额定起重，D表示堆垛机车轮直径，K表示滚动摩擦系数，U表示轴承系数，d轴承内径，表示摩擦系数。根据实际堆垛机的型号，可以计算出Ff=1683.8N假设堆垛机运行速度为120m/min，则可以计算出电机功率P=5.1KW。根据电机型号参数，调速电机选择DRS132S4型号的电机，额定功率为5.5kw，输出扭矩为1445N.m。同理，升降电机选择11kw型号，货叉电机选择0.75kw型号。传感器选型自动立体仓库控制系统需要知道货物是储存在货架上还是储存在货架上，避免机器故障和损坏。在仓储操作中，当堆垛机到达目标时，首先检查是否有货物在储存中，如果没有货物，应进行分机操作，否则应发出停止堆垛机操作的信号；当堆垛机离开时，仓库应检测到货物已卸下，并发出信号，本文采用反射式光电传感器检测货架上货物的存在和位置。反射式光电传感器是一种光电传感器，反射板安装在发射器和接收器的前面，并且位于同一装置中。光电传感器利用反射原理完成光电控制功能。它可以用来检测地面亮度和颜色的变化，以及近地物体。三、设计方案本文以地面支承、直线作业和堆垛机为研究对象。其控制系统由调度计算机、监控计算机、触摸屏（HMI）、控制器（S7-200PLC）、变频器和执行机构组成。自动立体仓库控制系统的结构框图如图1所示。图1自动立体仓库控制系统总体框图自动立体仓库控制系统的功能是完成货物进出的过程。进出货物的过程包括提货和交货的过程。操作员将货物信息发送到调度计算机，形成仓库收据，然后发送到监控计算机。在接收到计算机的任务后，PLC控制器控制堆垛机完成收发货指令。本文采用一台S7-200PLC控制三台逆变器，分别是步进变换器、升降变换器和叉式变换器。分别控制堆垛机的水平操作机构、升降操作机构和叉式伸缩机构。计算机、触摸屏、S7-200PLC、变频器、开关均采用现场总线连接，可实时传输数据，实现堆垛机运行中的实时监控。四、工作进度安排1-2周：查阅、收集、整理与课题相关的资料，打印完成开题报告。3-4周：课题前期准备，收集并学习课题所需的资料，扩大与课题相关的知识面，制定出课题研究的具体方案，对整个立体仓库控制系统的硬件设计有一个初步的了解与认识，比如说PLC的选型、电机的选择以及传感器饿选型等，为课题的进展做准备。5-6周：在完成了系统的硬件设计之后，然后对系统需要用到的软件进行设计以及系统控制流程图的设计。7-14周：对整个控制系统软件组态进行设计。15-18周：撰写毕业设计论文。19周：准备答辩。五、最终目标通过本课题的研究，预期达到以下目标：1.完成立体仓库控制系统的整体结构设计。2.完成立体仓库控制系统的硬件设计。3.完成立体仓库控制系统的软件设计。4.完