郑州大学现代远程教育毕 业 设 计题题 目：目：立体仓库模拟装置的设计及控制(PLC 控制类)控制部分设计入入 学学 年年 月月 20132013 年春年春_姓姓 名名 赵青松赵青松 _学学 号号 1308818708513088187085 专专 业业_ _ 机电一体化机电一体化_ _学学 习习 中中 心心_石鸡中心石鸡中心_指指 导导 教教 师师_ _完成时间完成时间 20152015 年年 1 1 月月 2020 日日目目 录录摘要 第 1 章绪论 .1 1.1 论文研究的背景.1 1.2 立体仓库的组成和优越性 1 1.2.1 立体仓库的组成. .1 1.2.2 立体仓库的优越性.2 1.3 题目目的和意义.2 1.4 本设计主要完成的工作.3 第 2 章可编程控制器与 MCGS 的概述.3 2.1 可编程控制器的产生、发展及应用特点3 2.1.1PLC 的定义和功能 3 2.1.2 PLC 的产生和发展 .3 2.1.3 PLC 的特点 .4 2.2 可编程控制器的基本组成4 2.3 MCGS 组态软件.5 2.3.1 MCGS 的主要特点和基本功能 5 2.3.2 MCGS 的构成 5 2.3.3 MCGS 组态软件的工作方式 7 第 3 章基于 PLC 的立体仓库控制系统的应用 .8 3.1 系统设计的基本步骤 8 3.1.1 结构与组成 8 3.1.2 系统控制要求 8 3.2 PLC 的 I/O 地址分配 8 3.3 立体仓库的控制流程图以及编程说明 9 3.3.1 立体仓库的工作流程图 10 3.3.2 控制系统的设计思路 10 3.4 PLC 程序的设计 10 第 4 章基于 MCGS 对立体仓库控制系统的应用 13 4.1 基于 MCGS 仿真实现的意义 .13 4.2 MCGS 实现立体仓库工程画面 .13 4.3 MCGS 实时数据库的读写实现 .16 4.3.1 MCGS 实时数据库简介 .16 4.3.2 数据对象的类型 16 4.3.3 立体仓库控制系统数据库的构造 17 4.4 MCGS 与 PLC 设备的通信 .17 4.5 监视画面的设定与动画的连接 22 4.6 编制控制流程 24 4.6.1 脚本程序的简介 24 4.6.2 立体仓库脚本程序的编制 24 4.7 立体仓库控制流程及仿真演示 26 总结31 参考文献31 致谢31 附录 .32附件 1 库位 2“取” “存”货控制程序 33 附件 2 2*2 立体仓库组态软件监控画面 2 号库位取货过程仿真.35郑州大学现代远程教育专科毕业论文（设计）评审表.36PLCPLC 与组态软件在立体仓库中的控制与组态软件在立体仓库中的控制摘要本设计主要研究 PLC 与组态软件用于立体仓库系统的控制和监视。首先通过分析立体仓库的结构组成以及控 制要求，确定了堆垛机的三个自由度（X、Y、Z）轴的位置定位采用接通延时定时器来控制。 再根据工作流程确定了立体仓库控制系统 PLC 梯形图，从而实现 2*2 模拟立体仓库的“存 货” “取货”功能，然后采用基于 WINDOWS 平台的工控组态软件 MCGS 建立监视界面。即通 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、调试等实现立体仓库的监视 从而直接、直观、准确地反映立体仓库“取、存”货时实际运行状态。 关键字立体仓库. PLC.MCGS.监视 第第 1 1 章绪论章绪论 立体仓库是以高层立体货架（托盘系统）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、大容积储藏系统。 1.11.1 论文研究的背景论文研究的背景 立体仓库一般是指采用几层、十几层乃至几十层高的货架储存单元货物用相应的 物料搬运设备进行货物入库和出库作业的仓库。由于这类仓库能充分利用空间储存货 物故常形象地将其称为 “立体仓库 ” 。立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生 产和技术发展的结果。 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 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。我国对立体仓库及 其物料搬运设备的研制开始并不晚. 1963 年研制成第一台桥式堆垛起重机（机械部北京起 重运输机械研究所） 1973 年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库（高 15 米，机械部起重所负责）该库 1980 年投入运行。在该立体仓库开始投产以来.在汽车、化 工、电子、烟草等行业的应用逐年增长。据不完全统计，目前我国拥有立体仓库 500 余座. 其中高度在 15 米以上的大型立体仓库 100 多座.最具典型意义的是我国家电龙头企业海尔 集团国际物流中心的立体仓库，该仓库高 22 米，拥有 18056 个标准托盘位，包括原材料和 产成品两大自动化物流系统，全部实现了现代物流的自动化和智能化。立体仓库由于具有很 高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理 等特点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术越来越受到企业的重视。 1.21.2 立体仓库的组成和优越性立体仓库的组成和优越性 1.2.11.2.1 立体仓库的组成立体仓库的组成 高层货架：用于存储货物的钢结构。目前主要有焊接式货架和组合式货架两种基本 形式。托盘（货箱）用于承载货物的器具亦称工位器具。 巷道堆垛机：用于自动存取货物的设备。按结构形式分为单立柱和双立柱两种基本 形式按服务方式分为直道、弯道和转移车三种基本形式。 输送机系统：立体库的主要外围设备，负责将货物运送到堆垛机或从堆垛机将货物 移走。输送机种类非常多，常见的有辊道输送机、链条输送机、升降台、分配车、提升 机、皮带机等。 AGV 系统即自动导向小车。根据其导向方式分为感应式导向小车和激光导向小车。 自动控制系统：驱动自动化立体仓库系统各设备的自动控制系统。目前以采用现场 总线方式为控制模式为主。 库存信息管理系统：亦称中央计算机管理系统。是全自动化立体仓库系统的核心。 目前典型的自动化立体仓库系统均采用大型的数据库系统（如 ORACLE、SYBASE 等）构筑典 型的客户机 /服务器体系可以与其他系统（如 ERP 系统等）联网或集成。立体仓库的形式以高层货架的基本形式为基准可分为整体式仓库和分离式仓库两个基本 类型。立体仓库起始于 12 米以上的高层货架仓库。这种仓库的货架结构不但用于存放货物 同时又是仓库基筑的柱子和仓库侧壁的支撑即仓库建筑与货架结构成为一个不可分开的整 体故称整体式仓库。整体式仓库具有技术水平高、投资大和建设周期长等问题适用于大 型企业和流通中心。相反货架结构自成一个单元与建筑无关的仓库，则称分离式仓库。 1.2.21.2.2 立体仓库的优越性立体仓库的优越性 立体仓库之所以受到青睐是由于它具有以下优点： 提高空间利用率。 早期立体仓库的构想其基本出发点就是提高空间利用率.充分节约有限且宝贵的土地。 在西方有些发达国家提高空间利用率的观点已有更广泛深刻的含义.节约土地.已与节约能 源、环境保护等更多的方面联系起来。有些甚至把空间的利用率作为系统合理性和先进性考 核的重要指标来对待。立体库的空间利用率与其规划紧密相连。一般来说.自动化高架仓库 其空间利用率为普通平库的 2-5 倍。这是相当可观的。 便于形成先进的物流系统提高企业生产管理水平。 传统仓库只是货物储存的场所保存货物是其唯一的功能是一种 “静态储存 ” 。自 动化立体仓库采用先进的自动化物料搬运设备不仅能使货物在仓库内按需要自动存取而 且可以与仓库以外的生产环节进行有机的连接并通过计算机管理系统和自动化物料搬运设 备使仓库成为企业生产物流中的一个重要环节。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这是一种 “动态储存 ”也是当今自动化仓库发展的一 个明显的技术趋势。 加快货物的存取节奏.减轻劳动强度.提高生产效率。 建立以自动化立体仓库为中心的物流系统.其优越性还表现在自动化高架库具有的快速 的入出库能力.能快速妥善地将货物存入高架库中（入库）也能快速及时并自动地将生产所 需零部件和原材料送达生产线。这一特点是普通平库所不能达到的。 减少库存资金积压。 经过对一些大型企业的调查了解由于历史原因造成管理手段落后.物资管理零散.使生 产管理和生产环节的紧密联系难以到位为了到达预期的生产能力和满足生产要求.就必须 准备充足的原材料和零部件。这样库存积压就成为一个较大的问题。如何降低库存资金积压 和充分满足生产需要已成为大型企业不得不面对的一个大问题。高架库系统是解决这一问 题的最有效的手段之一。 现代化企业的标志。 现代化企业采用的是集约化大规模生产模式。这就要求生产过程中各环节紧密相连.成 为一个有机整体.要求生产管理科学实用.做到决策科学化。为此建立自动化高架仓库系统 是其有力的措施之一。 1.31.3 题目目的和意义题目目的和意义 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。 1.41.4 本设计主要完成的工作本设计主要完成的工作 自动化立体仓库是一种用高层立体货架（托盘系统）存储物资.用自动控制堆垛机运输 车进行存取作业的仓库。通过可编程控制器（Programming Logic Controller,简称 PLC） 控制堆垛机的位置变动.模拟立体仓库工作的控制系统实现存取货功能。 在查阅了大量资料的基础上以立体仓库库位设备和堆垛机位置变动控制为研究对象. 通过 S7-200PLC 以及 MCGS 组态软件来实现对 2*2 立体仓库的模型控制系统的控制.对立体 仓库的监视用工控组态软件 MCGS.实现立体仓库控制系统 “取/存”货运行动作的模拟仿真。第第 2 2 章可编程控制器与章可编程控制器与 MCGSMCGS 的概述的概述 2.1 可编程控制器的产生、发展及应用特点 2.1.1PLC 的定义和功能 可编程控制器英文称 Programmable Controller.简称