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基于西门子PLC的自动化立体仓库系统设计与实现

作　者: 王清海
导　师: 张寿明
学　校: 昆明理工大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 自动化立体仓库 货位优化 PLC控制系统 监控系统
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着计算机技术和自动控制技术的发展和广泛应用,自动化立体仓库得到了迅速的发展,其与传统仓储相比具有占地面积小仓储容量大,出入库速度快等特点；能帮助企业提高企业劳动生产效率和资金周转效率,降低工人劳动强度,进而提高企业的市场竞争力。本文对自动化立体仓库的国内外发展状况进行研究和分析,提出一套自动化立体仓库整体设计方案。控制系统采用以西门子S7-300PLC为控制核心的分布式控制结构,通过PROFINET、PROFIBUS(?)总线与管理层和监控层连接实现数据的实时传输和监控。根据货架“上轻下重”、货物“出入库时间最少”等出入库原则建立数学模型,使用遗传算法对货位分配方式进行优化,实现货架稳定与作业时间少的优化组合。通过对堆垛机运行过程分析,堆垛机控制采用“条形码定位+变频器调速控制”方式,在保证精确定位的情况下,最大限度的提高堆垛机的运行速度；同时对可能出现的故障进行分析提出适当的保护措施。本文的软件设计分别采用STEP7编程软件实现堆垛机的出入库控制；采用SIMATIC WinCC flexible实现触摸屏接口设计；采用SIMATIC WinCC V5.0组态软件设计监控系统,其包含设备及货位状态显示、故障报警、入库(库存)信息的报表等接口。通过理论推导、实验研究,表明本文所研究的自动化立体仓库技术具有一定的先进性,实现方法切实可行,具有一定的实用价值和应用前景。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 自动化立体仓库系统概述  9-12
    1.1.1 自动化立体仓库的国内外发展过程  9-11
    1.1.2 自动化立体仓库的优势  11
    1.2.3 自动化立体仓库的发展趋势  11-12
  1.2 自动化立体仓库关键技术的发展状况和论文结构安排  12-14
    1.2.1 自动化立体仓库关键技术的发展状况  12
    1.2.2 本文结构安排  12-14
第二章 自动化立体仓储系统的总体设计  14-22
  2.1 自动化立体仓储系统的设备构成  14-15
  2.2. 计算机系统的功能设计  15-17
  2.3 控制系统硬件配置  17-18
    2.3.1 系统主站硬件配置  17-18
    2.3.2 系统子站硬件配置  18
  2.4 系统通讯方式设计  18-22
    2.4.1 PROFIBUS通信组成  18-19
    2.4.2 PROFINET  19-20
    2.4.3 控制系统硬件组态及通信网路实现  20-22
第三章 货位的优化方案  22-32
  3.1 立体仓库货位分配原则  22
  3.2 货位优化的数学模型  22-24
  3.3 货位优化的算法选择  24-25
  3.4 遗传算法简介  25-26
  3.5 货位优化的算法实现  26-29
  3.6 遗传算法的MATLAB仿真  29-32
    3.6.1 MATLAB遗传算法工具箱图形界面简介  29-30
    3.6.2 目标函数的MATLAB仿真  30-32
第四章 堆垛机控制  32-44
  4.1 堆垛机运行方式及控制方式  32-34
    4.1.1 堆垛机运行方式  32-34
  4.3 堆垛机速度控制  34-37
  4.4 堆垛机控制系统设计  37-42
    4.4.1 PLC控制器输入输出点分配  37-39
    4.4.2 控制系统的程序流程  39-42
  4.5 系统安全保护措施  42-44
第五章 系统软件设计  44-52
  5.1 触摸屏界面设计  44-46
    5.1.1 人机界面的任务  44
    5.1.2 人机界面设计及通信组态  44-46
  5.2 监控系统设计  46-48
    5.2.1 WinCC软件介绍  46-48
    5.2.2 监控系统的画面组成及功能  48
  5.3 监控系统实现  48-52
    5.3.1 组态变量  48
    5.3.2 通讯组态  48-49
    5.3.3 画面设计  49-52
第六章 全文总结与展望  52-54
  6.1 论文工作总结  52
  6.2 未来展望  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-58
附录 攻读学位期间发表论文目录  58

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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