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1、南京工业大学浦江学院课程考核论文工业自动化作者 学号系部机电学院专业机械专业题目自动仓储技术任课教师 黄伯勇完成时间：2022年4月7日随着仓储业的发展，诸多问题随之而来，仓库占地面积太大、空间利用率不 高、存取货物的不便。在问题浮现之后，人们发明了立体仓库，并逐渐形成演变 为自动化立体仓库。随着仓储水平的提高，自动仓储在仓储业中应用越来越广 泛。自动仓储的发展，在仓储业中迅速得到广泛应用，自动仓储有着很广阔的前 景。西门子S7-200可编程控制器在自动仓储之中的应用。实现PLC对自动化立 体仓库进、出货的手动、自动控制，利用组态王组态软件制作人机界面， 监控 自动仓储控制系统的运行情况，从而
2、实现监视与控制一体化。自动仓储是物料搬运、仓储科学的一门综合科学技术工程。它以高层立体货 架为主要标志，以先进的计算机控制技术为主要手段，实现搬运、存取机械化、 自动化。它具有占地面积小、储存量大、周转快的优点，是集信息、存储、管理 于一体的高技术密集型机电一体化产物。自动仓储系统是在不直接进行人工处理 的情况下能自动存储和取出物料的系统。这个定义覆盖了不同复杂程度及规格的 极其广泛的多样的系统。自动仓储系统是由PLC进行管理和控制，不需人工搬运 作业而实现收发作业的仓库。 本设计利用配备西门子S7-200 PLC的自动立体 仓库摹拟装置，它是一个摹拟在自动化生产过程中的仓储环节的微缩模型，使
3、用 S7-200可编程控制器、传感器、位置控制和电气传动等技术，实现货物的存取 功能；同时利用组态王组态软件进行上位机监控。它以标准的工业计算机软、硬 件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易 于扩展、经济、开辟周期短等优点。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采 用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为仓库管理提供了可视化监控画面， 有利于仓库管理人员实时现场监控。它还具有丰富的设备驱动程序和灵便的组态 方式、数据链接功能。更好的完成系统的各项设计要求，为生产中的仓储环节提 供有力保障，进而促进生产.一、本课题的目的及意义随着仓储水平的提高，自动化立体仓库在仓储
4、业中应用越来越广泛。随着自 动化立体仓库的浮现，人们对仓储空间的利用率逐渐提高，改变了传统的仓储模 式。本次设计是用组态软件来摹拟一个小型自动化立体仓库，来体现自动化立体 仓库的便捷性、控制性。它可以充分的利用原有空间；它具有节约用地、减轻劳 动强度、消除差错、提高仓储自动化水平及管理水平、提高管理和操作人员素质、 降低储运损耗、有效地减少流动资金的积压、提高物流效 率等诸多优点.二、自动化立体仓库的历史及国内外现状我国对高架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负责），1973年开始研制 我国第一座由计算机控制的自动化高架仓
5、库（高15米，机械部北京起重运输机 械研究所负责），该库1980年投入运行。到目前为止，据不彻底统计，我国高 架仓库数量已超过2500座。高架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技术，越来越受到企业的重视。据近十年的数字不彻底显示：2003年签约建设自动化立体库约3040座。其中独立的AS/RS自动化立 体库占总量约90% ,包含在物流配送中心等其他物流系统之内的约占10%。2005年自动化立体库建设总量与2004年基本持平据不彻底统计全年共建成 自动化立体库40余座.总产值在4亿人民币摆布
6、。2022年底，全国自动化立体库的保有量已超过500座。2022年建设的自动 化立体库在80座以上；2022年年底，全国自动化立体仓库的保有量约超过600 座。2022年国内开工建设的自动化立体仓库约100座。2022年， 国内建成的自动立体库近200座， 共生产了 1000多台不同规格 型号的有轨巷道堆垛机产品， 自动化立体库的总产值超过1 5亿元人民币。截 至2022年底，全国累计建成的自动化立体库接近2000座，在役的自动化立体库 超过1500座。目前，我国的自动化立体仓库的发展大致分为三个部份：1.市场发展情况：主要集中在机械创造、汽车、医药生产及流通、烟草、 食品加工、服装生产等行业
7、，整个市场有了很大发展。主要表现在：（1）烟草生产企业对自动化的立体仓库的需求依然存在，全年烟草行业建 设的自动化立体库在30座摆布;(2)医药行业:医药生产企业对自动化立体库的需求依然稳定，2022年建 设的自动化立体库为1020座，像三九制药、扬子江制药等企业随着生产规模的 扩大都建设了自动化立体库。在GSP认证的推动下，医药经销企业对自动化立体 库的需求依然很大，2022年新建自动化立体仓库超过10座，2022年超过100 座。(3)新型材料创造企业如浙江巨石、泰安玻纤等建设了大规模自动化立体 仓库，用于储存原材料和成品，随着企业产能的扩大，今后对自动化立体仓库的 需求还在不断增长。(4
8、)汽车生产企业虽然在车身及配套件存储方面均采用了自动化立体库， 但基本采用国外产品，每年汽车行业新建自动化立体库在30-40座之间；(5)伊利、蒙牛等大型乳品企业建设自动化立体库的热情高涨，2022年该 行业建设的自动化立体库超过15座，而且普遍规模较大，2022年规划建设的项 目还不少，其中包含一定数量的冷冻库；(6)虽然家电创造业对自动化立体库的需求依然不旺，但家电销售企业如 苏宁等企业纷纷建设自动化物流配送中心，扩大了自动化立体库的市场；(7) 2022年服装行业巨头雅戈尔公司率先建设了服饰自动化物流中心，其 中包含1座自动化立体库。随着使用效果的凸显和企业间的传播，其他企业必然 效仿，
9、该行业孕育着巨大的市场；(8)用于储存冷冻食品的自动化立体仓库已经初见倪端，2022年河南思念， 三全，众品冷链纷纷建起了冷库。(9)军事领域立体仓也快速发展，总后，总装，总参，二炮所属的20多个 自动化立体仓库已经投入使用。2 .技术和产品发展情况： 面向冷饮生产企业、工作温度在一 20c以下的 自动化立体库在国内有一定需求，目前国内供应商还不能提供彻底符合要求的解 决方案和相关产品，只是简单置换为合用于低温条件的元器件，或者采取一些局 部加热保温措施，勉强满足用户使用要求，但效果不理想，急需供应商攻关研究， 从总体设计和设备研制上全面着手，提供适合行业需要的整体解决方案。3 .供应商发展情
10、况：行业企业总体数量变化不大，除有个别企业经营不善 淡出市场外，也有几家国外厂家加入国内市场竞争，同时浮现了国外企业并购国 内企业的现象2022年市场需求看好。2022年自动化立体仓库市场总体发展是 稳健快速虽然总体利润下降，但各厂家均生产定单饱满售结果好于预期。估计 2022年形势会更好，全年自动化立体库建设规模将接近100座。今后，随着中 国企业规模的扩大和数量的增加，以及重视与合理应用土地这一稀缺资源的意识 不断增强，具有节约土地资源优势、提高企业管理水平的自动化立体库势必得到 更广泛使用。应用领域的进一步扩大，将对相应设备和技术提出新的、更高的要 求，中国企业必须进行全面技术创新和产品
11、升级，才干抓住时代赋予的机遇。三、自动立体仓储的发展前景1 .需求趋势：目前，部队、乳业、烟草、低温食品、铁路、地铁、创造业 等行业的市场需求增大。估计近几年部队、铁路、地铁、石油行业将有较大的需 求潜力；已经建库的大型企业浮现了继续增加需求的趋势；早期投建的仓库或者 自动化立体仓库由于技术和电气元器件更新换代浮现了更新改造的需求，同时 国外 如印度、泰国等企业开始进口中国立体仓库，这都给国内企业创造了机会。2 . 土地资源紧张，迫使众多的厂家寻觅自动化立体仓库。大家知道，国家 确定了人均L5亩地全国18亿亩的土地红线，在这个大政策下，要想批一块土 地，实在很难。而向高处发展的自动化立体仓库，
12、由于其较高的容积率，使得企 业加大了对自动化立体仓库的投入。由于国家对土地资源管理的加强，土地使用 成本不断增加迫使人们充分利用空间提供土地的利用率。同时自动化立体仓库的 设备、外围设备及控制水平在不断提高，自动化、智能化、高效率、高精度、低 损耗、高管理水平的存储和存取方式更适合于现代批量的要求。3 .随着全球化的进程进一步加快，流通物资和流动人员的急剧增加，提高 运力和运输效率，是交通运输的必然选择。近几年，我国加快了告诉铁路建设的 速度。仅铁道部动车组运用检修设施建设意见中就提出到2022年高速铁路 动车检查库线要建成140条，而每条都需要配备自动化立体仓库3-4座。4 .在创造业中，大
13、企业追求规模化。短期内，中国创造业还将是中国经 济发展的支柱，大规模的集中生产和全球经济萎缩和购买力的不平衡发展必然导 致生产的不均衡发展，这时库存调节就成为必要。所以自动化立体仓库在量能需 求上浮现较大增长。5 .小企业追求实用化，盲目追求形象化的现象已经减少。比如某印刷更需 要在使用中因印刷产品的不同，对于匹配、寻觅管理提出较高要求，应用自动化 立体仓库更多的层面是未来对模具的信息管理。6 .追求数量最小化的员工。随着国家整体文化素质的提高，劳动力浮现了 紧张局面，对于密集型劳动力的需求，对于强度大的劳动力的需求浮现了新的趋 势，更多的企业老板被劳动员工的培养、流动、管理搞的焦头烂额。用一
14、个自动 化仓库可以节约30%90%的管理员工，同时有助于解决员工的保险福利劳动纠 纷等问题。7 .标准的模块式自动化立体仓库系统已引起人们的关注。这种系统在硬件 和软件方面比传统的根据用户要求而提供的自动化立体仓库有更多的现成产品， 而且价格较低，交货期短。8 .新技术的应用成为一个企业决胜于千里之外的法宝。企业和人一样，如 果没有活到老学到老的精神，企业的成长就会成为问题，一个新技术一经推出， 企业就应该尝试在自己的行业进行应用，比如无线供电技术，目前在物流行业开 始得到应用。四、自动化立体仓库的优越性在自动化立体仓库中，物品在仓库内的周转率很高，以降,低资金积压；物 品的品种、库存总量也大
15、大增多，大多采用高层货架以及各类叉车和堆垛机，以 提高仓库的面积、空间利用率，实现先人先出；绝大多数建立了计算机仓库管理 信息系统Ms),并成为企业资源计划(ERP)的重要组成部份。止匕外，拣选物品的 量和配送点的数，都有几何级数的增长，有时还有流通加工的需要。从以上的变 化可以看出，自动化立体仓库的功能不仅仅是保管好物品和保养好物品，更有准时、快速流通、配送的 功能。由量变到质变，多数仓库名称也改为配送中心和物流中。促进经营者与物流节点的共同发展。依托于立体化仓库发展起来的物流 延伸服务，不仅为经营者创造了价值，也使国内较为先进的物流中转库房的物流 节点功能，得以有效发挥。(2)促进仓库的市
16、场化发展。自动化立体仓库相对于老仓库，在体制和机制 创新方面走在前面，市场化程度相对高，用人机制灵便这也是立体化仓库效益迅 速提升的关键支持点(3)自动化立体仓与传统仓库对照：五、自动化立体仓库的工作原理自动化立体仓库是一种比较典型的跨学科机电一体化产品，集机械、电子、 信息技术于一体。其中，电子技术、信息技术和传感技术的合理运用与组合构成 了仓库的控制系统。自动化立体仓库的控制系统是整个自动化仓库系统的重要组 成部份，也是仓库系统的核心。执行机构是“四肢”，框架是“区体”，那末控 制系统就是“大脑”。它指挥着仓库的每一个运作过程，并对整个系统的状态过 程进行监控。自动化仓库的系统控制原理:操
17、作者(人)要通过控制系统信息交流的平台 (界面)把操作信息传送给控制系统，经系统处理后，系统把可识别的控制信息通 过辅助设备驱动执行结构，来完成仓库现场的运作。其系统控制原理框图，接口 在仓库的控制系统中是必不可少。接口是驱动单元与控制核心单元以及执行部件 与驱动单元间的连接点。接口电路大致有三种：开关量接口电路、数字量接口电 路和摹拟量输入/输出接口电路。自动化仓库控制系统应用的接口电路为开关量 接口电路。界面是操作人员与车库控制核心单元交流信心的平台。操作人员可以通过界 面向仓库系统发送动作意图，仓库系统可以向操作人员反馈系统运作状况。简单 的界面可以是一个操作盒，而复杂的界面可以为利用微
18、机通过运用专用的应用软 件建立的人机界面。自动化仓库系统的具体组成，要根据具体的控制形式而定， 其组成形式也很灵便多样。自动化立体仓库的主要控制方式自动化立体仓库在控制方式上主要有联机自动控制（即上位机控制）、自动 控制（即本机自动）、半自动控制及手动控制四种。总结：经过一个学期对工业自动化的学习，使我深深体味到工业自动化对于 我们生活的重要性，更体味到了工业自动化技术对于一个国家发展的重要性。工 业自动化控制主要利用电子电气、机械、软件组合实现。即是工业控制，或者是 工厂自动化控制。主要是指使用计算机技术，微电子技术，电气手段，使工厂的 生产和创造过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性
19、及可视性。工控技术的浮现和推广带来了第三次工业革命，使工厂的生产速度和效率提 高了几倍以上。随着改革开放的春风，国外先进的工控技术进入中国大陆，比较 广泛使用的工业控制产品有“PLC,变频器，触摸屏，伺服机电，工控机”等。 这些产品和技术大力推广了中国的创造业自动化进程，为中国现代化的建设作出 了巨大的贡献。在这工业自动化的发展中最让我关注的是自动仓储技术，随着国家一带一路 经济走廊的发展，自动仓储技术发挥着着至关重要的作用。在长达几千公里的经 济走廊上，大量的货物在这条经济长廊上交易必然需要完善、快速、经济的仓储 设备为其保障。在国内，目前不少大型商场和企业都已实现了仓储的智能化和自动化，充
20、分 利用仓库的垂直空间、大大节省人力、采用计算机进行仓储管理、能更好地适应 黑暗、低温、有毒等特殊环境的要求、货物的破损率显著降低。自动化立体仓库 的缺点：由于自动化立体仓库的结构比较复杂、货架安装精度要求高、存储弹性 小、对可存储的货物品种有一定限制等等。例如，天猫商城的只能云仓储，宜家 的大型仓库等等都已实现高智能的自动化管理，着不仅给企业带来了实质性的效 益，也大大提高了客户的方便。随着科技和时代需求的发展，智能仓储系统还面临着众多挑战，同时也将出 现大量的发展机遇。在这其中，谁跟上了时代的步伐，谁就赢得了时代的认可。 谁抓住了自动化的发展进程，谁就决定了社会发展的高度。完成时间：2022年4月7日