摘 要

如今，随着立体仓库技术的日渐成熟，自动化立体仓库被越来越多的企业采用，这很大程度的提高了仓库作业效率，也降低了企业的一部分成本。自动化立体仓库是物流中心的重要组成部分，而堆垛机则是自动化立体仓库物料搬运的核心设备，所以堆垛机控制系统的设计相当重要。在堆垛机控制系统中，位置控制是控制系统的主要部分，它不仅影响着堆垛机能否高效率作业，还关系着自动化立体仓库的安全性和可靠性。

本文首先对自动化立体仓库和堆垛机进行了介绍，在此基础上，描述了堆垛机位置控制的主要内容和实现功能，主要研究堆垛机在水平行走方向和垂直升降方向上的位置控制，通过对几种认址检测技术的分析，从定位精度和经济成本等方面进行比较，选择合适的认址方式和认址技术实现对堆垛机的位置控制，以达到精确定位的目的。最后，基于激光测距技术和认址片认址的位置检测技术，设计位置控制的程序，并通过西门子S7-300软件编写程序梯形图，实现堆垛的精确定位。

关键词：堆垛机,位置控制，定位检测 ,PLC

Abstract

Nowadays, with the maturing of stereoscopic warehouse technology, automated stereoscopic warehouse is adopted by more and more enterprises , which greatly im- proves the efficiency of the warehouse operation, also reduces a part of the cost . Automated stereoscopic warehouse is an important part of logistics center, and the stacker is the core of the material handling equipment in the automatic stereo warehouse , So the design of the stacker control system is very important. In the stacker control system, position control is the main part of the control system, it not only affects the efficient operation of the stacker, also is the relationship between the security and reliability of the automated multi-layered storehouse .

This article first to introduce the automated storehouse warehouse and stacking machine , and on this basis, describe the main content of the stacker position control and functionality .it Mainly research stacker in a horizontal position control of the walking direction and vertical direction. Based on the research of the several known address detection technology, compared by aspects of the positioning accuracy and economic cost , choosing the right means of recognition site and address technology to realize the position control of the stacker, in order to achieve the purpose of accurate positioning. Finally, based on the laser ranging technology and encoder to recognize the address of testing technology, position control program design, and through the Siemens S7-300 software programming ladder diagram, achieve the precise positioning stacking. Also, map electric schematic diagram of the stacker control system.

Key words: Automated Warehouse, stacker , positioning control, position detection, PLC

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2 国内外现状分析 1

1.3本文主要研究内容 2

第2章 堆垛机位置控制系统介绍 3

2.1 堆垛机的结构与运行特点 3

2.3 堆垛机位置控制系统的基本功能 4

第3章 堆垛机位置控制系统的寻址与定位 6

3.1 绝对认址与相对认址 6

3.2 几种认址技术方法及研究 6

3.2.1认址片和光电开关认址 6

3.2.2 编码器认址 8

3.2.3 激光测距认址 9

3.2.4 BPS认址 10

3.3寻址与定位方案的确定 11

3.4堆垛机控制系统中的速度控制 11

3.4.1变频调速 11

3.4.2速度曲线 12

第4章 堆垛机位置控制系统程序设计 14

4.1堆垛机位置控制设计 14

4.2可编程控制器（PLC） 15

4.3 STEP-7软件简介 16

4.4堆垛机实现精确定位停准的PLC编程 18

第5章 总结与展望 27

经济性分析 28

参考文献 29

附录A 编程符号表 30

附录B I/O接口图 32

致谢 36

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

在如今的机械化时代，随着科学技术的发展，人力资本变得越来越高，且效率也相对较低，那么对于各个企业来说，如何降低各项成本，实现企业的自动化管理，是一个很重要的战略课题。对于制造业来说，物流成本所占的比重很大，所以仓储管理与企业的效率密不可分。现如今，随着立体仓库技术的日渐成熟，自动化立体仓库被越来越多的企业采用，这很大程度的提高了仓库作业效率，也降低了企业的一部分成本。自动化立体仓库作为物流中心的重要组成部分，它的设计相当重要。而堆垛机是整个自动化立体仓库的核心的设备，所以如何设计堆垛机的控制系统在自动化立体仓库尤为重要。堆垛机行走于货架间的走道，应用什么速度行走，以及能不能准确定位，且能不能高效而精确的伸出货叉取货等等，都属于堆垛机位置控制系统。如果堆垛机位置控制系统的设计不恰当，则有可能导致无法准确定位，使得作业效率不高，更严重则可能导致货架、货物或堆垛机的损坏，给企业造成巨大的损失。所以堆垛机位置控制的设计在堆垛机控制系统中是必须并且重要的，这关系着自动化立体仓库的安全性和可靠性。

1.2 国内外现状分析

目前随着经济全球化的速度越来越快，物流行业所蕴含的巨大潜力也越来越受人们关注。自动化立体仓库已广泛应用于烟草、医药、机械等行业^[1]。作为自动化立体的仓库的核心设备，堆垛机的操作方式有手动操作、半自动操作和全自动操作3种，通过这三种方式来实现货物的搬运。在堆垛机位置控制中，主要用到堆垛机的水平行走机构和提升机构。堆垛机的位置控制包括位置定位和速度控制。其中，位置定位包括堆垛机主体的运行定位以及立柱上的升降台沿垂直方向的运行定位。堆垛机位置控制系统的设计使得堆垛机控制系统能够完善，实现相应的功能。堆垛机位置控制系统目前已大致能实现精确定位以及合理的速度控制的功能，但在实际作业中，还存在一些问题，有待堆垛机位置控制系统能够更加完善，更加精确高效。

目前，自动化立体仓库在发达国家已经相当普遍，日本是自动化立体仓库发展最快、建造最多的国家。此外，美国、德国、意大利也建造了许多自动化立体仓库^[2]。他们在控制技术和计算机管理技术方面也相对成熟。在自动化立体仓库中堆垛机方面的管理控制也比较先进。目前，国外已经开始通过计算机模拟堆垛机位置控制来进行考核。且他们关于堆垛机的产品抗干扰能力极强，都有先进的安全检测装置、位置检测装置和货物尺寸检测装置。在位置控制方面已经做到非常精确，且在调速性能方面也遥遥领先其他国家。例如，在日本名古屋附近的三菱汽车装备总厂的自动化立体仓库，在自动化方面的程度非常高，在堆垛机位置控制方面做到了位置停位精确、调速性能极好^[4]。目前，美国在堆垛机方面也不断推出新的设计、更高的性能。新开发的控制技术，使得堆垛机位置控制的定位精度更高，同时还具有搜索能力以及良好的速度控制能力，这样缩短了工作周期，提高了作业效率。如今，巷道堆垛机的的起升速度已经可以达到90m/min，运行速度达到240m/min，货叉伸缩速度达到30m/min^[4]。