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摘 要 自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)（Automated Storage and Retrieval System shorted for AS/RS）是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。目前，它已經(jīng)成為企業(yè)生產(chǎn)和管理信息化的標(biāo)志之一。本文在立體倉庫的規(guī)劃設(shè)計(jì)方面提供了利用仿真輔助設(shè)計(jì)的方法，對提高立體倉庫作業(yè)的效率，合理配置立體倉庫的物流設(shè)備，以及檢驗(yàn)整個(gè)流程設(shè)計(jì)的合理性有著很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 本文內(nèi)容分為以下四個(gè)部分： 第一部分是立體倉庫的構(gòu)成特點(diǎn)和功能。還有立體倉庫的設(shè)計(jì)原則和步驟，是以下幾個(gè)部分的研究基礎(chǔ)，這部分內(nèi)容主要體現(xiàn)在第1章。第一部分是對PLC的介紹，主要體現(xiàn)在第2章。第三部分是立體倉庫的設(shè)計(jì)階層，闡述了自動(dòng)化立體倉庫的仿真與建模理論，介紹了基于三菱PLC所設(shè)計(jì)的立體倉庫的功能及控制原理，主要體現(xiàn)在第3章。第四部分是步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器，介紹了步進(jìn)電機(jī)的選型和其驅(qū)動(dòng)器的工作原理及其型號。主要體現(xiàn)在第4章。 此次設(shè)計(jì)的效果可以改變參數(shù)輸入，通過模擬生產(chǎn)情況及波動(dòng)對系統(tǒng)造成的沖擊，從而避免了在理想化狀態(tài)下系統(tǒng)設(shè)計(jì)所無法預(yù)料的各種因素，對系統(tǒng)的堵塞有著形象和直觀的解決方案。 總之，立體倉庫因其較小的占地面較佳空間利用率，應(yīng)用正逐漸普及。為滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)和流通的需要，就必須采取以計(jì)算機(jī)控制主要手段的自動(dòng)化立體倉庫。 關(guān)鍵詞：立體倉庫；PLC；物流 Abstract AS/RS (Automated Storage and Retrieval System shorted for AS/RS) is an important part of modern material flow system and is widely applied to every walk of life.Presently it has become one of the signs in enterprise production automation and management information. This article puts forward the way to design and layout AS/RS assisted by computer simulation ,and it has very great practical application value to improve the operation efficient of the stereoscopic warehouse ,to distribute the logistics equipments of that warehouse rationally, and to test the whole design of the Material flow and Information flow. The content of the article is composed of the follow four parts: The first part, which is the basis of the study, concludes the statement of the structure of AS/RS, the characteristic of AS/RS, the function of the AS/RS and the principle and step of design. The first part is explained in the chapter one. The second part, which is the introduced of PLC. The second part is explained in the chapter two. The third part, which is the study of theory of design of AS/RS. expatiates on the theory of simulation and modeling, introduces the objects and modeling, and introduces the functions of the AS/RS which design of PLC. The third part is explained in the chapter three. The fourth part is introduces of stepper motor and actuator about type and Principle, The fourth part is explained in the chapter four. We can alse see the place where the block and bottle-neck have taken place and state how they develop, reflecting by the system of simulation. By changing the input of the parameters and simulating the process of production and the impulsion of system arosed by flactuation, we can avoid various unforeseen factors of system design in the state of idealization, have visual and intuitionistic solving way for the block of the system.. In conclusion, The application of automatic warehouse with less floor space and better space utilization ratio has been popularizing gradually. To meet the requirement of the modern production and negotiation, it should use the warehouse with the computer control technology Key Words: AS/RS; PLC；Logistics 目 錄 引 言 第1章 概述 1.1自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展情況概述 1.2自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展過程及其發(fā)展趨勢 第2章 可編程控制器的介紹 2. 1 PLC的功能簡述 2.2 PLC的優(yōu)勢 2.3 PLC的分類 2.4 PLC的選型 25 三菱FX系列PLC簡介 2.5.1 FX2, FX2C系列PLC 2.5.2 FX2N系列PLC 第3章 立體倉庫的設(shè)計(jì) 3.1 立體倉庫的系統(tǒng)功能及特點(diǎn) 3.2 立體倉庫的設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)過程 3.3 立體倉庫的基本組成 3.4 立體倉庫的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.4.1/O分配與功能 3.4.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.4.3直流電機(jī)的控制 3.4.4譯碼器與LED顯示器 第4章 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器 4.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 4.2 步進(jìn)電機(jī) 4.2.1 步進(jìn)電機(jī)選型 4.2.2 步進(jìn)電機(jī)控制 4.3 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的檢測 第5章 結(jié)論 參考文獻(xiàn) 致謝 附錄A 附錄B 附錄C 插圖清單 表格清單 引 言 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，企業(yè)物資倉儲(chǔ)的手段在不斷地改善，自動(dòng)化立體倉庫己成為當(dāng)今企業(yè)發(fā)展的強(qiáng)勁趨勢。 近年來，隨著物流內(nèi)涵的不斷擴(kuò)展，物流管理手段、技術(shù)都在不斷地改善和提高，縮短物流時(shí)間、節(jié)省物流費(fèi)用、提高物流效率、使物流組織合理化是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家物流發(fā)展的共同特征。為了實(shí)現(xiàn)物流對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支持目標(biāo)，各國政府在物流活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)投入巨額資金，以便擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模、提高基礎(chǔ)設(shè)施質(zhì)量，使物流業(yè)水平不斷提高，目前已擁有了現(xiàn)代化的物流業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施 為適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)的快速增長的勢頭，自動(dòng)化立體倉庫起到不可磨滅的作用，此次設(shè)計(jì)用PLC作為控制機(jī)靈活、方便也就是為了適應(yīng)其步伐。隨著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，我國物流也呈現(xiàn)出快速增長的勢頭。國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對物流的依賴程度越來越高。物流增加值增長繼續(xù)快于服務(wù)業(yè)的發(fā)展速度，現(xiàn)代物流已經(jīng)成為加快發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的必不可少的重要措施。另一方面，由于我國物流剛剛擺脫計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制的束縛，目前還沒有形成一個(gè)比較完整的體系。另外，我國物流企業(yè)與物流組織的總體水平低，設(shè)備陳舊，損失率大、效率低，運(yùn)輸能力嚴(yán)重不足，效率偏低，制約了物流的發(fā)展。因此，從總體來說，我國的物流的發(fā)展仍處于起步階段。 現(xiàn)代科技的發(fā)展對立體倉庫的要求也越來越高了主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：(l) 自動(dòng)化程度不斷提高，近年來采用可編程控制器(PLC)和微機(jī)控制搬運(yùn)設(shè)備的倉庫和采用計(jì)算機(jī)管理與PLC聯(lián)網(wǎng)控制的全自動(dòng)化倉庫在全部立體倉庫中的比重不斷增加。在生產(chǎn)企業(yè)，自動(dòng)化倉庫作為全計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的一部分與全廠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也日益增多，成為今后的趨勢。(2)大型自動(dòng)化倉庫系統(tǒng)己不再是發(fā)展方向。為了適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的新形勢，出現(xiàn)了規(guī)模更小，反應(yīng)速度更快，用途更廣的自動(dòng)化倉庫系統(tǒng)。它結(jié)合先進(jìn)的控制技術(shù)，應(yīng)用到分段輸送和按預(yù)定線路輸送方面，保持了高度的柔性和高生產(chǎn)率，滿足了工業(yè)庫搬運(yùn)的需要。(3)應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛，從制造工廠、商場、機(jī)場、港口、軍需部門到地下室冷庫等各行各業(yè)均有采用。倉庫存儲(chǔ)貨物品種類也日益多樣化，除了大多數(shù)仍是制成品外，儲(chǔ)存品種越來越多。大到6m以上、重4至10t的鋼板、鋼管等長、大件，小到電子原器件的立體倉庫，還有專門用作汽車存儲(chǔ)的立體倉庫等均己出現(xiàn)。(4)提高倉庫運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性與安全性。在倉庫自動(dòng)控制與信息傳輸中采用高可靠性的硬、軟件，增強(qiáng)抗干擾能力。國外自動(dòng)化倉庫這方面發(fā)展的一個(gè)方向是普遍采用掃描技術(shù)，提高信息的傳輸速度和準(zhǔn)確性，采用射頻數(shù)據(jù)通信技術(shù)，數(shù)據(jù)的采集、處理和交換能夠在搬運(yùn)工具與中央計(jì)算機(jī)之間快速進(jìn)行，使貨物的存取和發(fā)送信息做到快速、實(shí)時(shí)、可靠和準(zhǔn)確。 本次設(shè)計(jì)既著眼與未來又考慮到現(xiàn)在，通過PLC對步進(jìn)電機(jī)及直流電機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)了各個(gè)方向的進(jìn)給。步進(jìn)電機(jī)有其專門的驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)，通過人機(jī)界面可以模擬控制同時(shí)也可以遙控。 第1章 緒 論 1.1立體倉庫的發(fā)展情況概述 自動(dòng)化立體倉庫作為現(xiàn)代化物流的重要組成部分，具有提高倉儲(chǔ)自動(dòng)化水平及管理水平、提高物流效率等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一種多層存放貨物的高架倉庫系統(tǒng)，主要由多排高層貨架、巷道、若干臺(tái)巷道堆垛機(jī)、出入庫輸送設(shè)備、自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)所組成。巷道堆垛機(jī)及出入庫輔助設(shè)備能夠在計(jì)算機(jī)管理下，自動(dòng)完成。 貨物的出入庫作業(yè)、對貨物進(jìn)行自動(dòng)化管理，實(shí)施綜合庫房管理并與上級管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理的重要手段。 1.2自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展過程及其發(fā)展趨勢 立體倉庫的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。50年代初，美國出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉庫;50年代末60年代初出現(xiàn)了司機(jī)操作的巷道式堆垛起重機(jī)立體倉庫;1963年美國率先在高架倉庫中采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，建立了第一座計(jì)算機(jī)控制的立體倉庫。此后，自動(dòng)化立體倉庫在美國和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專門的學(xué)科。60年代中期，日本開始興建立體倉庫，并且發(fā)展速度越來越快，成為當(dāng)今世界上擁有自動(dòng)化立體倉庫最多的國家之一。 總結(jié)其過程，到現(xiàn)在大致經(jīng)歷了四代的發(fā)展，并逐步向第五代過渡。 (1) 20世紀(jì)60年代產(chǎn)生的第一代機(jī)械式立體倉庫系統(tǒng)(Mechanical High-rise Warehouse System)中，操作人員可通過一些電器按鈕和開關(guān)來控制一些機(jī)械設(shè)備進(jìn)行入、出庫作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了搬運(yùn)的機(jī)械化; (2)到了70年代末期，隨著可編程控制器PLC、自動(dòng)存取AS/RS(Automatic Storage and Retrieval System),自動(dòng)導(dǎo)向小車AGVS Automatic Guided Vehicles)條形碼閱讀器,(Bar--code Scanner)等設(shè)備在立體倉庫中的應(yīng)用，第二代自動(dòng)化倉庫系統(tǒng)(Automated High-rise Warehouse System)實(shí)現(xiàn)了控制自動(dòng)化; (3)到上世紀(jì)80年代末，計(jì)算機(jī)技術(shù)的異軍突起及其在自動(dòng)化倉庫系統(tǒng)中的成功應(yīng)用，導(dǎo)致了第三代集成化立體倉庫系統(tǒng)(Integrated High-rise Warehouse System)的誕生，形成了由管理級、監(jiān)控級、控制級組成的三級分布式控制結(jié)構(gòu)，上位管理機(jī)協(xié)調(diào)控制整個(gè)倉庫系統(tǒng)的出、入庫作業(yè)和庫存管理，并且與上位工廠計(jì)算機(jī)信息管理網(wǎng)相聯(lián)結(jié)，實(shí)現(xiàn)管理微機(jī)化; (4)進(jìn)入90年代，出現(xiàn)了第四代智能型立體倉庫系統(tǒng)(Intelligent High-rise Warehouse System)，該類倉庫系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了對出、入庫任務(wù)和倉庫信息的全自動(dòng)處理，而且還可根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃報(bào)表分析、制定出所需材料與勞動(dòng)力，并依據(jù)物資的現(xiàn)有庫存量提出外購建議，當(dāng)某些物資庫存量不能滿足生產(chǎn)需要時(shí)，系統(tǒng)還可根據(jù)現(xiàn)有在庫物資適當(dāng)修改生產(chǎn)計(jì)劃，并上報(bào)工廠相關(guān)部門，諸如此類人工智能己逐步溶入了立體倉庫系統(tǒng)中; (5)此外，隨著電子數(shù)據(jù)交換EDI(Electronic Data Interchange)技術(shù)的日臻完善，目前，自動(dòng)化倉庫系統(tǒng)逐步向第五代“3I”(Intelligent，Integrated, Information )倉庫系統(tǒng)過渡。 總之，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，企業(yè)物資倉儲(chǔ)的手段在不斷地改善，自動(dòng)化立體倉庫己成為當(dāng)今企業(yè)發(fā)展的強(qiáng)勁趨勢。未來自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為: (l)自動(dòng)化程度不斷提高，近年來采用可編程控制器(PLC)和微機(jī)控制搬運(yùn)設(shè)備的倉庫和采用計(jì)算機(jī)管理與PLC聯(lián)網(wǎng)控制的全自動(dòng)化倉庫在全部立體倉庫中的比重不斷增加。日本1991年投產(chǎn)的1628座自動(dòng)化倉庫中，64%是計(jì)算機(jī)管理和控制的全自動(dòng)化倉庫，而人工操縱的一座都沒有。在生產(chǎn)企業(yè)，自動(dòng)化倉庫作為全計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的一部分與全廠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也日益增多，成為今后的趨勢。 (2)大型自動(dòng)化倉庫系統(tǒng)己不再是發(fā)展方向。美國Hallmark公司安裝的多達(dá)120個(gè)巷道的系統(tǒng)己達(dá)到了頂峰，甚至10至20個(gè)巷道的系統(tǒng)也經(jīng)常不是首選。為了適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的新形勢，出現(xiàn)了規(guī)模更小，反應(yīng)速度更快，用途更廣的自動(dòng)化倉庫系統(tǒng)。它結(jié)合先進(jìn)的控制技術(shù)，應(yīng)用到分段輸送和按預(yù)定線路輸送方面，保持了高度的柔性和高生產(chǎn)率，滿足了工業(yè)庫搬運(yùn)的需要。 (3)在堆垛機(jī)方面，不斷推出具有新的物理外形和更高性能的設(shè)備。最新的開發(fā)包括提高電子和控制技術(shù)，在使堆垛機(jī)具有更高定位精度的同時(shí)，提高搜索能力和運(yùn)行速度，以期獲得更短的操作周期和更大的生產(chǎn)能力。目前，巷道式堆垛機(jī)的起升速度己經(jīng)可以達(dá)到90m/min，運(yùn)行速度達(dá)到240m/min，貨叉伸縮速度達(dá)到30m/min。在有的高度較大的立體倉庫中，采用上、下兩層分別用巷道堆垛機(jī)進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)的方法提高出入庫能力。 (4)應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛，從制造工廠、商場、機(jī)場、港口、軍需部門到地下室冷庫等各行各業(yè)均有采用。倉庫存儲(chǔ)貨物品種類也日益多樣化，除了大多數(shù)仍是制成品外，儲(chǔ)存品種越來越多。大到6m以上、重4至10t的鋼板、鋼管等長、大件，小到電子原器件的立體倉庫，還有專門用作汽車存儲(chǔ)的立體倉庫等均己出現(xiàn)。 (5)提高倉庫運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性與安全性。在倉庫自動(dòng)控制與信息傳輸中采用高可靠性的硬、軟件，增強(qiáng)抗干擾能力。國外自動(dòng)化倉庫這方面發(fā)展的一個(gè)方向是普遍采用掃描技術(shù)，提高信息的傳輸速度和準(zhǔn)確性，采用射頻數(shù)據(jù)通信技術(shù)，數(shù)據(jù)的采集、處理和交換能夠在搬運(yùn)工具與中央計(jì)算機(jī)之間快速進(jìn)行，使貨物的存取和發(fā)送信息做到快速、實(shí)時(shí)、可靠和準(zhǔn)確。在倉庫安全性方面，采用自動(dòng)消防系統(tǒng)，貨架涂刷耐火涂層，開發(fā)新的更可靠的檢測與認(rèn)址器件。 (6)在揀選作業(yè)自動(dòng)化方面，各國正加緊研究開發(fā)可供實(shí)用的揀選自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)，但尚未真正達(dá)到能可靠實(shí)用階段。目前提高揀選作業(yè)自動(dòng)化程度的途徑仍只限于計(jì)算機(jī)指導(dǎo)揀選，包括優(yōu)選作業(yè)路線、自動(dòng)認(rèn)址、提示挑選品種和數(shù)量等等，而揀選動(dòng)作大多仍由人工完成。 第2章可編程控制器的介紹 可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。 國際電工委員會(huì)給PC作了如下定義:“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。” 2. 1 PLC的功能簡述 2.1.1 PLC的主要特點(diǎn) 1、高可靠性 所有的I/0接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般10-20ms. 各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。 大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性更進(jìn)一步提高。 2、豐富的I/O接口模塊 PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如:交流或直流;開關(guān)量或模擬量;電壓或電流:脈沖或電位;強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的Il0模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如:按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人—機(jī)對話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 3、采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 4、編程簡單易學(xué) PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 5、安裝簡單，維修方便 PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。 由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 2.1. 2基本控制功能 隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，使PLC的功能日益增多，不僅能實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制，而且能實(shí)現(xiàn)多機(jī)群控制;不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)過程控制、運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)處理等。其主要功能有: 1、基本控制功能: PLC提供與、或、非等各種邏輯指令，可實(shí)現(xiàn)繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)等各種聯(lián)結(jié)的開關(guān)量控制。同時(shí)PLC提供的定時(shí)、計(jì)數(shù)指令可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，其定時(shí)值和計(jì)數(shù)值可由用戶在編程時(shí)設(shè)定，又可用數(shù)字撥盤開關(guān)來設(shè)定，其值可在線修改，操作十分方便。 2、步進(jìn)控制功能: PLC提供專門用于步進(jìn)控制的步進(jìn)指令，編程使用方便。所謂步進(jìn)控制，即多工步控制中，按照一定的順序分步動(dòng)作，也就是上一個(gè)工序完成后，才開始下一個(gè)動(dòng)作。 3、模擬控制功能: PLC提供各種智能模塊，如模擬輸入模塊、模擬輸出模塊、模擬輸入輸出模塊、熱電阻用模擬輸入模塊、熱電偶用模擬輸入模塊等，通過使用這些模擬輸入輸出模塊，可實(shí)現(xiàn)溫度、流量、壓力、速度、位移等模擬量的控制。 4、定位控制功能: PLC提供高速計(jì)數(shù)模塊、定位模塊、脈沖輸出模塊等智能模塊，以實(shí)現(xiàn)各種要求的定位控制。聯(lián)等各種聯(lián)結(jié)的開關(guān)量控制。同時(shí)PLC提供的定時(shí)、計(jì)數(shù)指令可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，其定時(shí)值和計(jì)數(shù)值可由用戶在編程時(shí)設(shè)定，又可用數(shù)字撥盤開關(guān)來設(shè)定，其值可在線修改，操作十分方便。 5、網(wǎng)絡(luò)通信功能: 通過RS232C接口可與各種RS232C設(shè)備進(jìn)行通信，如可與PC、打印機(jī)、條形碼讀出器等具有RS232C接口的外部設(shè)備相連;通過RS422接口可與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 (DU)、人機(jī)界面(GOT)相連:通過RS485通訊適配器和機(jī)能擴(kuò)充板，可用計(jì)算機(jī)作主機(jī)，PLC作就地控制機(jī)，形成一個(gè)PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對PLC進(jìn)行集中監(jiān)視管理，從而對整個(gè)生產(chǎn)線，乃至整個(gè)工廠進(jìn)行監(jiān)視。 6、自診斷功能: PLC本身具有較強(qiáng)的自診斷功能，保證在CPU, RAM, UO總線等核心硬件都下沉的情況下，執(zhí)行用戶控制程序。一旦出現(xiàn)故障，立即給出出錯(cuò)信息，并采取相應(yīng)的處理措施。為了提高PLC的可靠性，在硬件，采用屏蔽、濾波、隔離、電源保護(hù)以及模塊式結(jié)構(gòu)等措施;在軟件上，采取定期進(jìn)行故障檢測，注意對出現(xiàn)偶發(fā)性故障時(shí)的信息保護(hù)和恢復(fù)，加強(qiáng)對程序的校驗(yàn)和死循環(huán)的檢查以及對程序和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的電池后備等措施。 7、顯示監(jiān)控功能: 借助于編程器或數(shù)據(jù)設(shè)定單元，可直觀的顯示有關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài)，并可方便的調(diào)整定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè)定值，為調(diào)試和維護(hù)提供方便。 2.2 PLC的優(yōu)勢 PLC與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn): 1、用性好，接線簡單，通過選配相應(yīng)的模塊便可適用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)是針對各種控制要求專門設(shè)計(jì)的，只要控制要求改變，其接線就要跟著改變。因而專用性強(qiáng)、通用性差。而PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，通過選配相應(yīng)的模塊就可以適應(yīng)各種不同的工業(yè)控制系統(tǒng)。當(dāng)生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設(shè)備更新時(shí)，不必更改PLC硬件，只要修改用戶程序就可以滿足控制要求:同一臺(tái)也可用于不同的控制系統(tǒng)中，只需要改變程序即可實(shí)現(xiàn)不同的控制要求。 2、功能強(qiáng)。 現(xiàn)代PLC使用程序可實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜的控制功能，PLC不僅具有邏輯運(yùn)算和邏輯控制功能外，還具有模擬量控制、順序控制、位置控制、高速計(jì)數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信等功能。這些都是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不了或很難實(shí)現(xiàn)的。 3、可靠性高。 PLC是以面向用戶、面向現(xiàn)場的需要而設(shè)計(jì)的，其大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的電子電路來完成的，大部分的繼電器和復(fù)雜的連線都被軟件所取代，因而可靠性高，壽命長。此外在硬件的設(shè)計(jì)和制造上采用了電磁屏蔽、濾波、光電隔離等一系列抗干擾措施;在軟件上，采用故障檢測、信息保護(hù)和恢復(fù)、設(shè)置警戒時(shí)鐘、加強(qiáng)對程序的檢查和校驗(yàn)、對程序和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備等措施，進(jìn)一步提高其可靠性和抗千擾能力。而在繼電器控制系統(tǒng)中，由于使用大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線復(fù)雜，觸點(diǎn)在開閉時(shí)易受電弧的損害，因而繼電器易受觸點(diǎn)壽命和接觸不良的限制。 4、接線和編程簡單，使用方便。 PLC是一種為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的專計(jì)算機(jī)，其輸入輸出接口都已做好。使用時(shí)可與控制系統(tǒng)的用戶設(shè)備直接相連。輸入接口可與各種開關(guān)、按鈕、傳感器相連，輸出接口具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，可以直接與繼電器、接觸器、電磁閥、驅(qū)動(dòng)器等連接，使用方便。PLC常用的語言是面向控制的梯形圖語言。采用與實(shí)際電路接線圖非常相近的圖形編程方式，即有傳統(tǒng)繼電器控制線路的清晰直觀，有兼顧大多數(shù)電氣技術(shù)員的讀圖習(xí)慣，易學(xué)易懂并且程序改變也很容易，方便靈活。而用繼電器控制完成一項(xiàng)工和時(shí)，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后再畫出繼電器控制柜的布置和接線圖，其設(shè)計(jì)、安裝、裝配、接線和試驗(yàn)等工作所需時(shí)間較長，若以后要修改十分不便。 2.3 PLC的分類 PLC的品種繁多，各種型號、規(guī)格和性能各不相同，因此PLC的分類一般按以下兩種: 1、按照結(jié)構(gòu)形式來分: (1),整體式: 整體式又叫單元式，它將PLC的CPU板、輸入板、輸出板、電源板都集中在一個(gè)箱狀機(jī)殼中，形成一個(gè)整體.這種結(jié)構(gòu)的PLC具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。小型的PLC一般采用整體式機(jī)構(gòu)。整體式PLC由不同輸入/輸出(I/O)點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元組成。 (2)、模塊式: 模塊式PLC將CPU,輸入、輸出、電源等各個(gè)單元做成獨(dú)立的、尺寸統(tǒng)一的模塊，使用時(shí)，通過機(jī)架將它們組合起來，因此模塊式PLC又稱積木式PLC. 2、按I/o點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量來分: （l）、小型PLC 小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)一般在128點(diǎn)以下，其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個(gè)硬件融為一體，除了開關(guān)量I/O以外，還可以連接模擬量I/O以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。 （2）、中型PLC 中型PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，其I/O點(diǎn)數(shù)一般在256~1024點(diǎn)之間。1/O的處理方式除了采用一般PLC通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的過程中，直接讀輸入，刷新輸出。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強(qiáng)，指令系統(tǒng)更豐富，內(nèi)存容量更大，掃描速度更快。 (3)、大型PLC 一般I/O點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上的稱為大型PLC。大型PLC的軟、硬件功能極強(qiáng)。民有極強(qiáng)的自診斷功能。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構(gòu)成三級通訊網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。大型PLC還可以采用三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器的可靠性更高。 2.4 PLC的選型 隨著工業(yè)的發(fā)展，PLC在工業(yè)上應(yīng)用越來越廣泛，PLC的產(chǎn)品種類也越來越多，PLC的技術(shù)也日益完善。美國、日本、德國等國家以及國內(nèi)各廠家開發(fā)和生產(chǎn)的PLC七品的種類已有幾十個(gè)系列，上百個(gè)型號。各種PLC產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能、指令系統(tǒng)、使用范圍也各有不同，因此合理的選用PLC產(chǎn)品對該課題有著重要的意義。 在PLC產(chǎn)品的選擇上，有以下幾個(gè)方面應(yīng)注意: 1、機(jī)型的選擇: 由于本機(jī)組工藝過程固定，環(huán)境較好，控制相對簡單，可選用整體式PLC. 由于立體倉庫的控制點(diǎn)數(shù)不多，選用小型機(jī)即可滿足控制要求。 PLC的特點(diǎn)之一是使用靈活，在被控設(shè)備的工藝過程改變時(shí)，只需修改程序就指滿足新的控制要求。 2、容量的選擇: 容量的選擇指儲(chǔ)存器的容量和I/O點(diǎn)數(shù)的選擇。在選擇上應(yīng)適當(dāng)?shù)牧粲幸欢ǜ挥嘁宰鱾溆?。在容量上一般按?shí)際需要的25%考慮裕量，在I/O點(diǎn)數(shù)上一般按實(shí)際需要的10~15%考慮裕量。 3. 1/O模塊的選擇: I/0模塊的選取包括輸入模塊和輸出模塊的選取。 輸入模塊的作用是采集和接受現(xiàn)場各檢測和控制信號，選擇應(yīng)注意允許電壓和輸入隔離等; 輸出模塊用來控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)和各種指示燈、數(shù)字顯示器和報(bào)警裝置。選擇是應(yīng)注意輸出方式、輸出電流等等。 2.5三菱FX系列PLC簡介 FX系列PLC是繼F1/F2系列之后，三菱公司新推出的小型(超小型)機(jī).主要有FXOS, FXON, FX2, FX2C等幾種機(jī)型。 FX系列PLC是整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器。它的基本單元由電源，CPU,存儲(chǔ)器和輸入/輸出組成。 PLC電源和輸入形式的組合方式主要有AC電源/DC輸入型、AC電源/AC輸入型、DC電源/DC輸入型三種。輸出方式有繼電器輸出、晶體管輸出、可控硅輸出三種。 FX系列PLC配有許多擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊，這些單元、模塊與基本單元連接配合使用，可方便地增加PLC的輸入點(diǎn)數(shù)或輸出點(diǎn)數(shù)，以改變系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的比例，滿足實(shí)際控制要求。 FX系列PLC還配有許多特殊單元、特殊模塊。這些單元、模塊與基本單元連接配合使用后，PLC可實(shí)現(xiàn)模擬控制、定位控制、高速計(jì)數(shù)、數(shù)字通信等功能. FX系列PLC的基本單元可獨(dú)立工作構(gòu)成控制系統(tǒng);而擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊、特殊單元、特殊模塊需要與基本連接使命使用，不能單獨(dú)構(gòu)成系統(tǒng)。 三菱FX系列PLC通用性能(見表2-1 ); 表2-1:三菱FX系列PLC通用性能 環(huán)境溫度 0~55度（使用時(shí)），-22~+70度（貯藏時(shí)） 環(huán)境濕度 35%~85%RH （不結(jié)露）——使用時(shí) 抗振 JIS C0911 標(biāo)準(zhǔn) 10~55Hz 0.5mm （最大2g），3軸方向各2小時(shí)（但用DIN導(dǎo)軌安裝時(shí)0.5g） 抗沖擊 JIS C0912 標(biāo)準(zhǔn) 10g 3軸方向各3次 抗噪聲干擾 用噪聲仿真器產(chǎn)生電壓為1000v脈沖寬度為1s, 頻率為30~100Hz的噪聲. 耐壓 AC 1500VI min 所有端子與地之間 絕緣電阻 5M以上 （DC550V兆歐表） 所有端子與地之間 接地 第三種接地 不能接地時(shí)也可浮空 使用環(huán)境 無腐蝕性氣體，無塵埃 2.5.1 FX2, FX2C系列PLC FX2系列PLC是小型機(jī)。它的基本單元I/0點(diǎn)數(shù)為16~128點(diǎn)，在基本單元上連接擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊后，I/O點(diǎn)數(shù)最大可達(dá)256點(diǎn)。該系列機(jī)型具有容量大(用戶程序容量可達(dá)8K步)，運(yùn)行速度快( 0.48 a S/基本指令)，指令功能完善等特點(diǎn)。 為了能實(shí)現(xiàn)一些特殊功能，F(xiàn)X2系列PLC配有許多特殊單元和特殊模塊.例如，在基本單元上連接F2-6A-E模擬量單元，F(xiàn)2-32RM可編程凸輪控制器，F(xiàn)2-30GM位置控制單元等特殊模塊后，PLC可實(shí)現(xiàn)模擬量控制、凸輪控制、位置控制等功能。 此外，F(xiàn)X2系列PLC在數(shù)據(jù)通信功能方面也比較強(qiáng)。它配有各種特殊功能適配器。例如，使用FX2-40AP(光纖通信)和FX2-40AW(雙絞線通信)適配器，可實(shí)現(xiàn)PLC與PLC之間的數(shù)據(jù)通信，F(xiàn)X-232AW(協(xié)議通信)、FX-232ADP(無協(xié)議通信)適配器，可實(shí)現(xiàn)PLC與上位計(jì)算機(jī)的通信。FX-484ADP通信模塊，不僅可實(shí)現(xiàn)PLC與上位計(jì)算機(jī)的通信，還能實(shí)現(xiàn)PLC與打印機(jī)、條形碼讀出器等各種有RS232C端口的設(shè)備的連接。而使用FX-16NP/NT網(wǎng)絡(luò)接口單元，可實(shí)現(xiàn)FX2系列PLC與A系列PLC以及其他三菱產(chǎn)品之間的網(wǎng)絡(luò)通信。 2.5.2 FX2N系列PLC FXZN系列PLC是超小型機(jī)，I/O點(diǎn)數(shù)最大可擴(kuò)展到256點(diǎn)。它有內(nèi)置8K步的RAM，使用存儲(chǔ)卡盒后，最大容量可擴(kuò)大到16K步。編程指令達(dá)327條。PLC運(yùn)行時(shí)，對一條基本指令的處理時(shí)間只要0.08uS。它不僅能完成邏輯控制，順序控制、模擬量控制、位置控制、高速計(jì)數(shù)等功能。還能做數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運(yùn)算、平方根以及浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、PID運(yùn)算等更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。所以FX2N系列PLC具有容量大、運(yùn)行速度快、指令功能完善等特點(diǎn)。 在FX2N系列PLC基本單元上，可連接擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊以及各種功能的特殊單元、特殊模塊，還可在基本單元左側(cè)接口上，連接一臺(tái)功能擴(kuò)展板。完成FX2N系列PLC與各種外部設(shè)備的通信，實(shí)現(xiàn)模擬量設(shè)定功能。通過功能擴(kuò)展模板還可將FXON系列適配器與FX2N基本單元連接，增強(qiáng)PLC與外部設(shè)備的通信功能。 FX系列PLC各系列機(jī)型性能及配置可參看表2-2: 表2-2: FX系列PLC各系列機(jī)型性能及配置 項(xiàng)目 FX2C FX2 FX2N 最大I/O點(diǎn)數(shù) 256 256 256 機(jī)型 基本單元 I/O點(diǎn)數(shù) 31種 16/24/32/48/ 64/80/128 4種 64/96/128/160 17種 16/32/48/ 64/80/128 擴(kuò)展單元 5種 5 5種 擴(kuò)展模塊 22種 22 7種 指令 基本 基本（順控）指令20條，步進(jìn)指令2條 應(yīng)用 95種228條 128種298條 程序 容量 存儲(chǔ)形式內(nèi)附 2000步EEPROM （ 可裝EEPROM, EPROM存儲(chǔ)卡盒） 8000步EEPROM （可裝EEPROM, EPROM存儲(chǔ)卡盒） 處理 速度 基本指令 0.48S/步 0.08S/步 一般用 500點(diǎn)M0—M499 輔助繼電器 鎖存用 1036點(diǎn) M500~M1535 2572點(diǎn) M500~M3071 特殊用 256點(diǎn) M8000~M8255 狀態(tài)繼電器 初始化用 10點(diǎn) S0~S9 一般用 490點(diǎn) S10~S499 500點(diǎn) S0~S499 鎖存用 400點(diǎn) S500~S899 報(bào)警用 100點(diǎn) S900~S999 定時(shí)器 100ms 200點(diǎn) T0~T199 10ms 46點(diǎn) T200~T245 1ms 4點(diǎn) T246~T249 4點(diǎn) T246~T249（積算） 100ms （積算） 6點(diǎn) T250~T255 計(jì)數(shù)器 增計(jì)數(shù) 一般用 100點(diǎn)（16位） C0~C99 鎖存用 100點(diǎn)（16位） C100~C199 加/減 一般用 20點(diǎn)（32位） C200~C219 鎖存用 15點(diǎn)（32位） C220~C234 高速用 一相 100KHz 3點(diǎn) 7 KHz 3點(diǎn) 60 KHz 2點(diǎn) 10 KHz 4點(diǎn) 32位增減計(jì)數(shù) 兩相 2 KHz 2點(diǎn) 30KHz 2點(diǎn) 5 KHz 1點(diǎn) 綜合以上分析，再結(jié)合實(shí)際用到的I/O點(diǎn)數(shù)(輸入點(diǎn)數(shù):22點(diǎn);輸出點(diǎn)數(shù):16點(diǎn))，決定選用一個(gè)型號為FX2N-128MT的PLC作為基本器件。 三菱FX2N系列PLC電源規(guī)格見表2-3: 表2-3: 三菱FX2N系列PLC電源規(guī)格 項(xiàng)目 機(jī)種 電源電壓 允許瞬時(shí) 斷電時(shí)間 電源熔絲 消耗功率 傳感器 電源 AC電源 FX2N 基本 擴(kuò)展 單元 FX2N—16M AC100v~240v +10%—15% 50/60HZ 瞬時(shí) 斷電 時(shí)間 在10S 繼續(xù)工作 250v 315A (3A) 520mm 35VA DC24V 250mA以下 FX2N—32M FX2N—32E 40VA (32E35VA) FX2N—48M FX2N—48E 250V 5A 520mm 50VA 48E 45VA DC24V 460mA以下 FX2N—64M 60VA FX2N—80M 70VA FX2N—128M 100VA 第3章 立體倉庫控制系統(tǒng) 該立體庫是一座現(xiàn)代化自動(dòng)化立體庫。體庫主要由底盤、四層十二倉位庫體、傳動(dòng)機(jī)械及電氣控制等四個(gè)部分組成傳動(dòng)機(jī)械部分采用滾珠絲杠、滑軌、普通絲杠等機(jī)械元件組成；電氣控制采用步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)作為拖動(dòng)元件，由型可編程序控制器（PLC）、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器模塊、開關(guān)電源、位置傳感器等器件組成。并設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，立體倉庫通過傳感器信號采集、PLC編程，實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)及直流電機(jī)的位置控制、速度控制及時(shí)序邏輯控制等功能。 3. 1立體倉庫系統(tǒng)功能與特點(diǎn) 1、系統(tǒng)功能 自動(dòng)化倉庫的功能一般包括存貨、取貨和信息查詢等。 1) 存貨是將卸下的貨物存放到自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)定的位置，一般是存放到高層貨架上。存貨之前首先要確認(rèn)存貨的位置。某些情況下可以采取分區(qū)固定存放的原則，即按貨物的種類、大小和包裝形式等實(shí)行分區(qū)分位存放。隨著移動(dòng)貨架和自動(dòng)識別技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)可以做到隨意存放。既能提高倉庫的利用率，又可以節(jié)約存取時(shí)間。存貨作業(yè)一般通過各種裝卸機(jī)械完成。系統(tǒng)對保存的貨物還可以定期盤查，控制保管環(huán)境，減少貨物受到的損傷。 2) 取貨是指根據(jù)需求情況從庫房取出所需的貨物。可以有不同的取貨原則，通常采用的是先入先出(FIFO)方式，即在出庫時(shí)，先存入的貨物先被取出。某些自動(dòng)化倉庫來說，必須能夠隨時(shí)存取任意貨位的貨物，這種存取要求搬運(yùn)設(shè)備和地點(diǎn)能頻繁更換。這就需要有一套科學(xué)和規(guī)范的作業(yè)方式。 3) 信息查詢是指能隨時(shí)查詢倉庫的有關(guān)信息?？梢圆樵儙齑嫘畔?、作業(yè)信息以及其他相關(guān)信息。這種查詢可以在倉庫范圍內(nèi)進(jìn)行，有的可以在其他部門或分廠進(jìn)行。 2、系統(tǒng)特點(diǎn) 歷史和現(xiàn)實(shí)已充分證明，使用自動(dòng)化立體倉庫能夠產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。立體倉庫系統(tǒng)具有以下幾方面特點(diǎn): 1） 采用高層貨架存儲(chǔ)提高了空間利用率及貨物管理質(zhì)量。由于使用高層貨架存儲(chǔ)貨物，存儲(chǔ)區(qū)可以大幅度地向高空發(fā)展，充分利用倉庫地面和空間，因此節(jié)省了庫存占地面積，提高了空間利用率。目前世界上最高的立體倉庫高度己達(dá)50m。立體倉庫單位面積的儲(chǔ)存量可達(dá)7. 5 t /m，是普通倉庫的5倍~10倍。 2) 自動(dòng)存取，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。AS/RS使用機(jī)械和自動(dòng)化設(shè)備，運(yùn)行和處理速度快，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)，能方便地納入企業(yè)的物流系統(tǒng)，使企業(yè)物流更趨合理化。 3) 科學(xué)儲(chǔ)備，提高物料調(diào)節(jié)水平，加快儲(chǔ)備資金周轉(zhuǎn)。由于自動(dòng)化倉庫采用計(jì)算機(jī)控制，對各種信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，能減少貨物處理和信息處理過程中的差錯(cuò)。而利用人工管理不能做到這一點(diǎn)，同是地借助于計(jì)算機(jī)管理還能有效地利用倉庫儲(chǔ)存能力，便于清點(diǎn)和盤庫，合理減少庫存，加快儲(chǔ)備資金周轉(zhuǎn)，節(jié)約流動(dòng)資金。從而提高倉庫的管理水平。如某汽車廠的倉庫，在采用自動(dòng)化倉庫后，庫存物資金額比過支降低了50%，節(jié)約資金數(shù)百萬元。 4) 有效地銜接生產(chǎn)與庫存，加快物資周轉(zhuǎn)，降低成本。作為生產(chǎn)過程的中間環(huán)節(jié)，它應(yīng)具有原材料、在制品和成品的緩沖存儲(chǔ)功能。在自動(dòng)化和機(jī)械化設(shè)備處理下，自動(dòng)化程度提高，各種物料庫存周期縮短，從而降低了總成本。對不同運(yùn)輸方式(如:輸送線運(yùn)輸、小車運(yùn)輸、懸掛運(yùn)輸?shù)?、不同裝運(yùn)方式(如:集裝、散裝、原包裝等)、不同狀態(tài)的物料(如:塊狀、粉末狀、液體等)銜接，改變運(yùn)輸方式，改變裝運(yùn)方式和采用有效的技術(shù)，都會(huì)帶來費(fèi)用的降低。 5) 適當(dāng)加工，銜接產(chǎn)需，合理利用資源，提高效益。許多倉庫或多或少地承擔(dān)一些加工任務(wù)，如為存儲(chǔ)進(jìn)行組裝、出貨前的包裝等。它可以提高原材料利用率，方便用戶，提高加工效率和設(shè)備利用率，充分發(fā)揮各種輸送手段的最高效率。通過存儲(chǔ)環(huán)節(jié)，能把生產(chǎn)與需要有機(jī)地結(jié)合起來，減少生產(chǎn)的盲目性，充分利用己有的資源。因此，提高了對市場變化的反應(yīng)能力，減少損失，易于在激烈的市場競爭中獲勝。 6) 為企業(yè)的生產(chǎn)指揮和決策提供有效的依據(jù)。自動(dòng)化倉庫的信息系統(tǒng)可以與企業(yè)的生產(chǎn)信息系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理的自動(dòng)化。同時(shí)，由于使用自動(dòng)化倉庫，促進(jìn)企業(yè)的科學(xué)管理，減少了浪費(fèi)，保證均衡生產(chǎn)。 3.2立體倉庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)過程 1、設(shè)計(jì)原則 自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)是一個(gè)分層分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(Hierarchical,Distributed Computer System)，一般分為管理級、監(jiān)控級、控制級和設(shè)備級。系統(tǒng)的主體是高層貨架、巷道式堆垛機(jī)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 高層貨架類似于人工倉庫系統(tǒng)，然而，由于堆垛機(jī)必須在不損傷設(shè)備的情況下能準(zhǔn)確地定位進(jìn)行貨物存取，貨位安排更緊湊。尤其重要的是，穩(wěn)固的基礎(chǔ)是高層貨架安全和精確的保證。實(shí)踐證明，遵循一定的設(shè)計(jì)原則會(huì)大大地提高工作效率和產(chǎn)生最佳的生產(chǎn)效益。 (1) 明確設(shè)計(jì)目標(biāo)。在設(shè)計(jì)過程中，必須始終牢記設(shè)計(jì)目標(biāo)，避免其他次要因素的干擾。 (2) 保持物料向前移動(dòng)。保持物料始終向最終目的地移動(dòng)，盡量避免返回、側(cè)繞和轉(zhuǎn)向。直接從起點(diǎn)到終點(diǎn)的路線是最經(jīng)濟(jì)、最快捷和最有效的。 (3) 使用合適的設(shè)備。對于具體的應(yīng)用，選擇合適的設(shè)備可能是成功與失敗的分水嶺，能完成物定任務(wù)最廉價(jià)而有效的設(shè)備是合適的設(shè)備。面對多種設(shè)備時(shí)，設(shè)計(jì)者必須根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和其他信息做出最佳選擇。 (5) 最少的人工處理。人工處理是昂貴的，并且容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。 (6)考慮系統(tǒng)的安全。設(shè)計(jì)的物料系統(tǒng)應(yīng)能保護(hù)人、產(chǎn)品和設(shè)備不受損傷。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須考慮防撞、防掉落和防火等措施。 (7) 靈活活性原則。系統(tǒng)應(yīng)能滿足未來的需求和變化。生產(chǎn)者必須不斷進(jìn)行改進(jìn)以適應(yīng)激列的市場竟?fàn)?，這就需要在現(xiàn)在和未來需要之間做出平衡。系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性會(huì)限制其靈活活性。 (8) 自動(dòng)化原則。最大限度地應(yīng)用自動(dòng)化控制進(jìn)行操作恰當(dāng)?shù)淖詣?dòng)控制能減少差錯(cuò)，降低使用成本，提高利用率和產(chǎn)量。 (9) 最短移動(dòng)距離原則。以物料和設(shè)備最短的移動(dòng)距離達(dá)到希望的目的，移動(dòng)的距離越長，所需的時(shí)間和費(fèi)用越多。 (10) 易于管理和操作原則。你設(shè)計(jì)的系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是容易管理和易于掌握的，這樣使用者才容易接受并使用。 2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程 每個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都分幾個(gè)主要階段，各個(gè)階段都有其要達(dá)到的目標(biāo)。 （1）需求分析(準(zhǔn)備階段) 在這一階段里要提出問題確定設(shè)計(jì)目標(biāo)，并確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。通過調(diào)研搜集設(shè)計(jì)依據(jù)和數(shù)據(jù)，找出各限制條件，并進(jìn)行分析。主要包括以下內(nèi)容: 1）立體倉庫是企業(yè)物流系統(tǒng)的子系統(tǒng)，必須要了解企業(yè)整個(gè)物流系統(tǒng)對子系統(tǒng)的要求和物流系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的布置圖，以便對倉儲(chǔ)的子系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。要調(diào)查過去進(jìn)、出庫房或料場物品的種類、數(shù)量及規(guī)律，以便預(yù)測未來，進(jìn)行倉庫容量的計(jì)算和分析。 2）立體倉庫是機(jī)械、結(jié)構(gòu)、電氣、土建等多專業(yè)的工程，這些專業(yè)在立體倉庫的總體設(shè)計(jì)中互相交叉，互相制約。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)對各專業(yè)必須兼顧，如機(jī)械的運(yùn)動(dòng)精度要根據(jù)結(jié)構(gòu)制作精度和土建的沉降精度而選定。 3）要了解企業(yè)對倉儲(chǔ)系統(tǒng)的投資、人員配置等計(jì)劃，以確定倉儲(chǔ)系統(tǒng)的規(guī)模和機(jī)械化、自動(dòng)化的程度。 4）調(diào)查庫內(nèi)儲(chǔ)存的貨物的品名，特征(如易碎、怕光、怕潮等)，外形及尺寸，單件重量，平均庫存量，最大庫存量，每日進(jìn)、出庫數(shù)量，入庫和出庫頻率等。 （2）確定自動(dòng)化倉庫的形式、作業(yè)方式和機(jī)械設(shè)備參數(shù) 在上述工作的基礎(chǔ)上確定倉庫形式，一般多采用單元貨格式倉庫。對于品種不多而批量較大的倉庫，也可以采用重力式貨架倉庫或者其他形式的貫通式倉庫。根據(jù)入出庫的工藝要求(整單元或零散貨入出庫)決定是否需要揀選人和業(yè)。如果需要揀選作業(yè)，則需確定揀選作業(yè)方式。 立體倉庫的起重設(shè)備有很多種，它們各有特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)倉庫的規(guī)模、貨物形式、單元載荷和吞吐量等選擇合適的設(shè)備，并確定它們的參數(shù)。對于起重設(shè)備，根據(jù)貨物單元的重量選定起重量，根據(jù)出入庫頻率確定各機(jī)構(gòu)的工作速度。對于輸送設(shè)備，則根據(jù)貨物單元的尺寸選擇輸送機(jī)的寬度，并恰當(dāng)?shù)卮_定輸送速度。 （3）建立模型 建立模型主要是指根據(jù)單元貨物規(guī)格確定貨架整體尺寸和倉庫內(nèi)部布置。 首先要確定立體倉庫的存取模式。在立體倉庫中存取貨物有兩種基本模式:單作業(yè)模式和復(fù)合作業(yè)模式。單作業(yè)就是堆垛機(jī)從巷道口取一個(gè)貨物單元送到選定的貨位，然后返回巷道口(單入庫):或者從巷道口出發(fā)到某一個(gè)給定的貨位取出一個(gè)貨物單元送到巷道口(單出庫)。復(fù)合作業(yè)就是堆垛機(jī)從巷道口取一個(gè)貨物單元送到選定的貨位A，然后直接轉(zhuǎn)移到另一個(gè)給定貨位B，取出其中的貨物單元，送到巷道口出庫。本次設(shè)計(jì)采用單作業(yè)模式。 然后要進(jìn)行出、入庫作業(yè)周期的核算。倉庫總體尺寸確定之后便可核算貨物出、入庫平均作業(yè)周期，以檢驗(yàn)是否滿足系統(tǒng)要求。目前，國內(nèi)外多采用計(jì)算機(jī)對每一貨位的作業(yè)都進(jìn)行核算，從而準(zhǔn)確地找出平均作業(yè)周期。 （4）選定控制方式和倉庫管理方式 根據(jù)作業(yè)形式和作業(yè)量的要求確定堆垛機(jī)的控制方式，一般可分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。出、入庫頻率比較高，規(guī)模比較大，特別是比較高的倉庫，使用自動(dòng)控制方式可以提高堆垛機(jī)的作業(yè)速度，提高生產(chǎn)率和運(yùn)行準(zhǔn)確性。高度在l0m以上的倉庫大都采用自動(dòng)控制。 提出自動(dòng)化設(shè)備的技術(shù)參數(shù)和配置根據(jù)設(shè)計(jì)確定自動(dòng)化設(shè)備的配置和參數(shù)。例如，確定選擇什么樣的計(jì)算機(jī)(主頻速度、內(nèi)存容量、硬盤容量、系統(tǒng)軟件和接口能力等)，堆垛機(jī)的速度、高度、電機(jī)功率和調(diào)速方式等。 3.3立體倉庫的基本組成 常用的機(jī)械設(shè)備包括貨架、貨箱或托盤、堆垛機(jī)等， 1、貨架 貨架形式有多種，貨架材料一般用鋼材或鋼筋混凝土制作。鋼貨架的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)件尺寸小、倉庫空間利用率高、制作方便、安裝建設(shè)周期短。而且隨著高度的增加，鋼貨架比鋼筋混凝土貨架的優(yōu)越性更明顯。因此，目前國內(nèi)外大多數(shù)立體倉庫都采用鋼貨架。鋼筋混凝土貨架的突出優(yōu)點(diǎn)是防火性能好，抗腐蝕能力強(qiáng)，維護(hù)保養(yǎng)簡單。 本立體庫共設(shè)置貨架3列，分為4層，1個(gè)巷道，1排貨架。 貨格總數(shù)為12個(gè)，貨架總長度約7米，總高約7米。 單元貨物尺寸:1400mmX1600mmX1600mmo 倉位編號見圖3-1： 10 11 12 7 8 9 4 5 6 0 1 2 3 圖3-1：倉位號布局圖 共有12個(gè)倉位，當(dāng)零號位有貨物時(shí)，若無外部操作指令，就緒燈亮，延時(shí)10秒后，自動(dòng)將貨物放在倉位號最小的空位置上，以此類推。在延時(shí)10秒內(nèi)，若按送貨的內(nèi)容進(jìn)行操作后，想取消次操作，可按下“放棄”鍵。此時(shí)，程序有處在待命狀態(tài)，“就緒”燈亮，又可進(jìn)行其他操作。當(dāng)零號位無物時(shí)，就緒燈亮10秒后，程序把最大倉位號里的貨物運(yùn)送至沒有放貨物的比它小的最小倉號的倉庫里。上述自動(dòng)優(yōu)化放物只隊(duì)1~6#倉庫有效。當(dāng)零號位有貨物時(shí)，只能有“送貨”的操作；當(dāng)零號位無貨物時(shí)，只有“取貨”的操作。其中：手動(dòng)操作只限制于1~6#倉位號有效。各按鍵功能及定義具體見圖3-1所示： 表3-1：按鍵功能及定義表 按鍵號 功能選擇 定義 按鍵號 功能選擇 定義 1 自動(dòng) 選擇1號倉位 7 自動(dòng) 選擇7號倉位 手動(dòng) 機(jī)構(gòu)水平向左移動(dòng) 手動(dòng) 無意義 2 自動(dòng) 選擇2號倉位 8 自動(dòng) 選擇8號倉位 手動(dòng) 機(jī)構(gòu)水平向下移動(dòng) 手動(dòng) 無意義 3 自動(dòng) 選擇3號倉位 9 自動(dòng) 選擇9號倉位 手動(dòng) 機(jī)構(gòu)水平向右移動(dòng) 手動(dòng) 無意義 4 自動(dòng) 選擇4號倉位 10 自動(dòng) 選擇10號倉位 手動(dòng) 機(jī)構(gòu)水平向后移動(dòng) 手動(dòng) 無意義 5 自動(dòng) 選擇5號倉位 11 自動(dòng) 選擇11號倉位 手動(dòng) 機(jī)構(gòu)水平向上移動(dòng) 手動(dòng) 無意義 6 自動(dòng) 選擇6號倉位 12 自動(dòng) 選擇12號 手動(dòng) 機(jī)構(gòu)水平向前移動(dòng) 手動(dòng) 無意義 2、貨箱與