在线物料配送自动化仓库的实体模型设计

摘要

在烟草、制药、电子元件等生产企业或配送节点，往往希望在线立体仓库能将物料能按生产工艺配送给各个生产班次，以实现物流系统与生产系统的无缝连接。为了对该类集成在线物料配送管理系统的自动化立体仓库(简称在线配送立体仓库)进行研究，需要建立它的实体模型，并模拟动态运行，再通过实时监控界面将运行状态、物料供应情况等生动地呈现出来，这样就可以对所执行的调度策略进行检验和评价。同时，还可以把它作为实验平台来探索更先进的立体仓库的控制和管理技术。 本课题建立了一个通用的按比例缩小的在线立体仓库的实体模型，该模型由货架、堆垛机、搬运机械手和出/入库辊道等部分构成。该模型的机械结构直观、形象地表示了实际系统的运行情况，并具有简洁、紧凑、美观等优点。针对在线配送立体仓库的运行特点，该模型的控制及管理系统采用了二级(管理级和控制级)控制方案；搭建了基于PROFIBUS-DP的分布式控制网络；完成了基于WinCC环境的实时监控系统。本课题还实现了堆垛机自动寻址和运行速度的优化。经最后的调试和运行，结果表明该模型能够较好地模拟实际在线立体仓库的运行情况。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1国内外立体仓库发展及现状

1.1.1立体仓库的分类

1.1.2集成原料配送管理的在线立体仓库

1.2本文的主要研究目的和意义

1.3本文的主要研究内容

第2章在线立体仓库实体模型的建立

2.1立体仓库的布局及规划

2.1.1高货架区和作业区的衔接方式

2.1.2仓库的形式及作业方式

2.1.3物料单元出、入高层货架的形式

2.2仓储机械与设备

2.2.1货架的形式、结构、货格尺寸及选材

2.2.2巷道式堆垛机

2.3堆垛机自动寻址的方案分析

2.3.1增量式相对认址方式

2.3.2绝对认址方式

2.3.3高位与低位传感器

本章小结

第3章控制及管理系统的总体方案设计

3.1立体仓库控制及管理系统结构

3.1.1三级管理及控制结构

3.1.2二级管理及控制结构

3.2仓库控制及管理系统基本组成

3.2.1仓库管理系统(WMS)

3 2 2仓库实时监控系统

3.2.3仓库设备自动控制系统

3.3仓库作业流程中仓库系统的物流

3.4立体仓库的电气设备、安全及联锁机构

3.5出入库系统

本章小结

第4章PLC自动控制系统设计

4.1立体仓库设备的控制单元

4.2立体仓库堆垛机控制单元设计

4.2.1堆垛机的控制

4.2.2堆垛机存取物料流程图

4.2.3立体仓库堆垛机控制单元

4.2.4 S7-200PLC的配置

4.2.5 PLC程序的编制

4.3利用S7-200实现对堆垛机的速度控制

4.3.1堆垛机电气系统主回路

4.3.2用PLC控制步进电机的转速

4.3.3速度控制和定位原理

4.3.4 PLC控制步进电机速度的软件设计

本章小结

第5章PLC自动控制系统的通讯实现

5.1 S7-200的多样化通讯能力

5.2 PROFIBUS总线

5.2.1 PROFIBUS-DP通信协议

5.2.2 PROFIBUS-DP的传输特性和RS485传输技术

5.2.3 PROFIBUS-DP设备类型

5.3搭建基于PROFIBUS-DP的分布式控制网络

5.3.1编程终端及监控操作站的选择

5.3.2一类主站的PROFIBUS网卡-CP5611

5.3.3面向S7-200的PROFIBUS-DP网络模块EM277

5.3.4条码扫描器PROFIBUS总线桥-PB-B-SCANER

5.4 S7-200和PROFIBUS-DP网络的硬件组态步骤

5.5 S7-200相互间的通信

5.6把其他设备接入DP网

本章小结

第6章监控管理系统设计

6.1监控管理系统的组成

6.2组态软件的选择

6.3组态软件W1NCC简介

6.4监控界面程序的设计步骤

6.4.1选择WINCC的项目类型

6.4.2添加并组态驱动器

6.4.3添加变量标签

6.4.4设计监控界面

6.4.5添加其他功能

6.4.6联机调试

6.5监控和调度界面

6.5.1监控和调度界面的组成

6.5.2监控界面的参数设置

6.5.3报警信息

6.6组态系统中的全局脚本

6.7监控管理系统的运行

6.7.1立体仓库的故障统计

本章小结

第7章结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与的科研及发表的论文

附录