小型自动化仓库总体设计【全套含CAD图纸】

喜欢就充值下载吧，，资源目录下展示的全都有，，下载后全都有，dwg格式的为CAD图纸，有疑问咨询QQ：414951605 或1304139763 毕 业 论 文 ﹙设 计﹚ 开 题 报 告 题目 小型自动化仓库总体设计 学生姓名 学号 所在院(系) 专业班级 指导教师 题 目 小型自动化仓库总体设计 一、选题的目的及研究意义 1课题目的 随着科学技术和工业生产的飞速发展，现代物流技术领域内出现了一种新型仓储方式——自动化立体仓库.它是以高层货架为主体，以成套搬运设备为基础，以计算机控制技术为手段的高效率物流、大容量存储的机电一体化高科技集成系统。它集机械、电子、计算机、通信、网络、传感器和自动控制等多种技术于一体，以搬运机械化、控制自动化、管理微机化、信息网络化为特征，成为现代化物流设计中产品生产与存储的枢纽。 自动化立体仓库又称自动化仓库、现代智能库、高层货架仓库等，是近年来国际上迅速发展起来的一种新型仓储设施，是在不直接进行人工干预的情况下能自动存储和取出物料的系统。 自动化立体仓库在现代物流系统中的作用是显而易见的，将自动化仓库技术应用到物流领域中，充分利用自动化仓库的优势和特点，实现仓库信息管理自动化和物品入出库作业的自动化，为提高货物的流通效率发挥重要的作用。国内外各个行业采用自动化仓库的情况己经充分证明，使用自动化立体仓库能够产生巨大的社会效益和经济效益。在货物流通领域中采用自动化仓库技术，也将获得巨大的经济效益。立体仓库智能监控系统是物流中心的核心，是自动仓储的计算机控制中心，对于自动仓储系统而言，货架、托盘、无人搬运车，堆码垛机、输运分拣装备等属于硬件系统，是物流为目的达成的基础，而自动仓储控制与管理系统就像人的大脑，是自动仓库控制中枢神经系统，完成物流过程的思维目的，自动仓储控制与管理系统与企业计算机管理系统集成，能实现物流系统与企业的商流、信息流、资金流等无缝对接，起到降低成本的作用，提高服务水平的目的。使其在整个物流过程中发挥更大的作用。 2研究的意义 一个国家的物流水平充分反映出来了这个国家的综合实力和市场竞争力，尤其在跨世纪的未来十年中，物流科学对于经济发展的影响显得格外重要，对于企业生产来说，物流科学可以带来巨大的经济效益，向物流要利润成为了企业即席生存和发展的基础。物流的关键就是对于自动化立体仓库及成套设备的管理。 物流是经济发展的命脉，像人体的血液一样，时刻支撑着人体的各种循环，维持着生命。在物流学说的研究领域中，工业企业物流一直是被关注的焦点，这不仅由于物流组织的好坏直接决定着企业生产过程是否能够顺利进行，决定着企业产品的价值和使用价值是否能够顺利实现，而且企业的物流费用己成为生产成本和流通成本的重要组成部分。在这种情况下，企业将主要力量花在降低生产成本上是“不得要领”的，明智而有效的方法是改善物流。因此，以降低物流成本、减少资金占用、缩短生产周期为主要目标的物流合理化(Rationalization)被称为企业的“第三利润源泉”、“最重要的竞争领域”，它被放到企业发展的战略高度来加以研究和实施。而自动化仓库作为物流系统的一个枢纽和核心，是物流系统实现物流合理化的关键所在，在国民经济中有着举足轻重的地位。通常，一种产品要从原材料做成成品，再把成品作为商品，送到消费者手中，需经过两个基本物流环节: 前者是物流生产过程(如:加工流水线，自动生产线)，后者是把商品送到消费者手中的物流流通过程。基于上述两个基本物流环节，目前立体仓库系统主要有两大应用领域: 其一是各种自动化生产线中的在线立体仓库系统(如CIMS中的在线立体仓库系统);其二是各种物资配送中心(如超市配货中心等)。 二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等 1立体仓库历史的发展 高层货架仓库的出现和发展是第二次世界大战以后生产和技术发展的结果。在生产发展的实际需要和科学技术发展的现实可能情况下，五十年代初开始出现了自动化立体仓库，并在实践中显示出了其优越性，随即得到迅速的推广和发展。 自动化仓库最早产生于60年代的美国，到现在大致经历了四代的发展，并逐步向第五代过渡： 1950年美国首先产生了手动控制的桥式堆垛起重机，这种起重机的大梁上悬挂一个门架(立柱)，利用门架的上下和旋转运动来搬运货物，与此同时也提出了高层货架的新概念，被认为是自动化仓库的雏形。 1960年左右在美国开始出现了没有大梁的由人工操作的巷道式堆垛机。随着立体仓库的发展，巷道式堆垛机逐渐代替了桥式堆垛机。1963年美国的一个食品厂在仓库工作中采用电子计算机，成为世界上最早的全自动化仓库，20世纪60年代产生的第一代机械式立体仓库系统中，操作人员可通过一些电器按钮和开关来控制一些机械设备进行人、出库作业，实现了搬运的机械化；此后，从1963年开始，在欧洲各国，由于用地紧张，开始计划建造2530米的高层自动化仓库。从1967年开始，相继完成了一些计算机管理和计算机控制的全自动化仓库。在日本，从1967年开始安装了高度为2025米的高层堆垛机，1969年出现了联机全自动化仓库。此后，日本的自动化仓库技术和设备的台数都有了突飞猛进的发展，在各个部门都安装了各种各样的堆垛机。 1970年安装了由货架支承式变为地面支承式的高度达40米的堆垛机。70年代美国还提出了采用50米高堆垛机的可能性[15]。到了70年代末期，随着可编程控制器PLC、自动存取、自动导向小车、条形码阅读器等设备在立体仓库中的应用，第二代自动化仓库系统实现了控制自动化。 到本世纪80年代末，计算机技术的异军突起及其在自动化仓库系统中的成功应用，导致了第三代集成化立体仓库系统的诞生，形成了由管理级、监控级、控制级组成的三级分布式控制结构，上位管理机协调控制整个仓库系统的出、人库作业和库存管理，并且与上位工厂计算机信息管理网相联结，实现管理微机化。 进入90年代后，堆垛机在使用范围和性能上有了很大的发展，还出现了第四代智能型立体仓库系统，该类仓库系统不仅实现了对出、人库任务和仓库信息的全自动处理，而且还可根据生产计划报表分析、制定出所需材料与劳动力，并依据物资的现有库存量提出外购建议，当某些物资库存量不能满足生产需要时，系统还可根据现有在库物资适当修改生产计划，并上报工厂相关部门，诸如此类人工智能已逐步融入了立体仓库系统中；此外，随着电子数据交换技术的日臻完善。目前，自动化仓库系统逐步向第五代“3I" (Intelligent, Integrated, Information)仓库系统过渡。 美国学者J.A.White将自动化技术在仓储领域(包括立体仓库)中的发展分为五个阶段人工仓储阶段、机械化仓储阶段、自动化仓储阶段、集成化仓储阶段和智能化阶段。其中智能自动化仓储在九十年代后期以及二十一世纪的若干年内，将是仓库自动化技术的主要发展方向。 第一阶段是人工仓储技术阶段，在这一阶段，物资的输送、存储、管理和控制主要依靠人工实现，至今国内外生产和服务行业中的许多环节都是这一技术的实例，它具有直观、便于联系、减少了过程衔接之间问题等优点。 第二阶段是机械化仓储技术阶段，它包括通过各种各样的传送带、工业输送车、机械手、吊车、堆垛机和升降机来移动和搬运物料，用货架、托盘和移动式货架存储物料，通过人工操作机械存取设备，用限位开关、螺旋机械制动和机械监视器等控制设备的运行。这一阶段经历的时间比较长。 第三阶段是自动化仓储技术阶段，这时只是各个设备的局部自动化并各自独立应用。随着计算机技术的发展，工作的重点转向物资的控制和管理要求实时、协调和一体化，信息自动化技术逐渐成为仓储自动化技术的核心。 第四阶段是集成自动化阶段，在七十年代末和八十年代，自动化技术被越来越多地应用到生产和分配领域，“自动化孤岛”被集成，在集成化系统中，整个系统的有机协作，使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和。 第五阶段是智能自动化仓储技术阶段，人工智能技术的发展推动了自动化向更高级的阶段智能自动化方向发展。现在，智能自动化仓储技术还处于初级发展阶段，到二十一世纪仓储技术的智能化将具有更广阔的前景。 2国外立体仓库的发展现状 目前，自动化立体仓库在发达国家已相当普遍，以自动化功能齐全的立体仓库取代传统的普通房式仓库己成为世界仓储建设发展的潮流。据不完全统计，美国拥有各种类型的自动化立体仓库20000多座，日本拥有38000多座，德国拥有10000多座，英国有4000多座，前苏联有1500多座。高度达40米以上的巨型立体仓库数量越来越多。发展至今，自动化仓库在设计、制造、自动化控制和计算机管理方面的技术也日趋成熟[20]。 在总体设计方面，国外已有采用计算机辅助设计的(CAD)即根据约束条件来确定最佳的货架高度、巷道数量、货架尺寸和堆垛机数量以及出入库运行系统的参数，并用计算机模拟技术来考核仓库的功能。货架在国外已系列化、标准化，对货架的承载能力(包括抗震)进行了很多实验研究(包括破坏性实验)，货架计算采用计算机程序。堆垛机产品已经走入系列化，运行噪声低，备有各种安全保护装置，调速性能好。一般都具有完善的货物位置检测和货物尺寸检测。国外立体仓库普遍采用抗干扰能力强、工作可靠的可编程控制器来控制巷道堆垛机和出入库系统，并且用计算机进行货位管理和库存管理，仓库管理计算机与上级管理机联网并能与控制系统相接，实现在线控制。 现在国外各发达国家在自动化仓库技术中投入大量资金，在仓库自动化过程各个环节即输入、储运、输出上采用新技术。这些新技术集中有以下几种: 自动导向小车系统、磁性导轨装置、激光扫描仪、条形码识别、命令拣选系统、储运机器人、机械手、智能卡车。 3立体仓库在我国的发展 在我国，立体仓库的发展是从70年代初期开始的，是在消化吸收德国西马克—特兰斯普兰股份公司专有技术的基础上开发出来的。我国进人80年代以来，一些交通运输部门，物资储存部门以及现代大中型企业对老式仓库进行了技术改造，开始采用自动化立体仓库，据不完全统计，目前我国拥有立体仓库500余座，在15米以上的大型立体仓库100多座，其中全自动化的立体仓库有30多个。 1980年由北京机械工业自动化研究所等单位研制建成我国第一座自动化立体仓库，并在北京汽车制造厂投产。从此以后，立体仓库在我国得到了迅速的发展。1995年建成的仪征化纤工业联合公司涤纶长丝自动化立体仓库是日前由国内独立设计和制造的综合自动化程度最高的立体仓库高度。这些立体仓库广泛使用在机器制造业、电器制造业、航空港、轻工和化工企业、商储业、军需部门等各行各业。目前我国有能力承接立体仓库设计任务的单位已达数十家。 近些年我国自动化仓库技术发展很快，已实现了与其它信息决策系统的集成，并正在做智能控制和模糊控制的研究工作。尽管如此，至今在我国己建成的集成化仓储系统还不多，我国的自动化立体仓库与国外发达国家相比，无论是从数量上还是从建设水平上都有着比较大的差距。 4 未来的发展趋势 (1).自动化程度不断提高，近年来采用可编程控制器(PLC)和微机控制搬运设备的仓库和采用计算机管理与PLC联网控制的全自动化仓库在全部立体仓库中的比重不断增加。 (2).大型自动化仓库系统己不再是发展方向。为了适应工业发展的新形势，出现了规模更小，反应速度更快，用途更广的自动化仓库系统。 (3).在堆垛机方面，不断推出具有新的物理外形和更高性能的设备。最新的开发包括提高电子和控制技术，在使堆垛机具有更高定位精度的同时，提高搜索能力和运行速度，以期获得更短的操作周期和更大的生产能力。 (4).应用领域日趋广泛，从制造工厂、商场、机场、港口、军需部门到地下室冷库等各行各业均有采用。仓库存储货物品种也日益多样化，除了大多数仍是制成品外，储存品种越来越多。 (5).提高仓库运转的可靠性与安全性。在仓库自动控制与信息传输中采用高可靠性的硬、软件，增强抗干扰能力。国外自动化仓库这方面发展的一个方向是普遍采用扫描技术，使货物的存取和发送信息做到快速、实时、可靠和准确。 (6).在拣选作业自动化方面，各国正加紧研究开发可供实用的拣选自动化设备和系统，但尚未真正达到能可靠实用阶段。 (7).在一些生产企业，立体仓库己不仅仅简单地作为物料的储存的仓库，而且与生产企业的工艺流程紧密结合，成为生产物流的一个组成部分。如柔性加工系统(FIMS)中的自动化仓库就是一个典型例子。 (8).随着计算机技术的不断发展，人工智能技术，特别专家系统在自动化仓库中的应用日益增多。 应用领域 自动化所先后参加了第二汽车制造厂立体库、上海虹桥机场国际货运立体库、天水长城开关厂FMS板材立体库、上海宝钢总厂备件立体库、国家863计划中CIMS实验工程立体库、济南第一机床厂中央立体库、株洲南方航空动力机械有限公司物流系统、仪征化纤股份公司涤纶长丝立体库、广东震德塑料机械厂有限公司零部件自动化立体库等四十余座自动化仓库的建设, 这些自动化仓库都达到了当时的国内最高水平, 有的达到了国际先进水平。 三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明，论文要写出相应的写作提纲 1本论文主要的工作 在本文中，首先是对于自动化立体仓库历史背景、发展现状的介绍，主要介绍了从立体仓库出现到现在的发展情况，各个时期的主要特点，还有各国在这一研究领域的进展情况等等，主要是对于美国，日本以及欧洲各国的情况进行介绍，还介绍了现在立体仓库主流的结构，控制系统，包括立体仓库的控制系统的分类，立体仓库中实体结构，信息流控制，物质流控制，监控系统的分层等，并对每一个系统所发挥的作用进行了阐述。 ●本次设计主要解决的问题有: 自动化立体仓库的构造尺寸及基本布局。 自动化立体仓库的功能原理设计。 自动化仓库中的堆垛机的自动控制。 计算机管理系统的设计。 解决的思路与方法如下: ●对自动化立体仓库构造尺寸及基本布局的设计。 根据自动化立体仓库存放的货物的特性选用合适的存储容器，本次采用托盘式的存储容器，然后根据相关的设计经验来设计托盘。对于货架的结构和尺寸也采用相关的经验来设计，（参照现有的货架来设计）再对进行相应的受力分析来最终定型。 根据允许存放货物的最大尺寸和货架的总高度来进行相应堆垛机的选型。 ●对自动化立体仓库的功能原理设计。 存储和保管功能；调节供需功能；货物运输能力调节功能的设计。 总之，使原来的自动化仓库从“静态仓库”变成“动态仓库”。 ●综合考虑对堆垛机的自动控制要求拟采用PLC自动控制器配合相关的检测装置来控制其相关动作。 通过对堆垛机动作的分析理出相应的工艺路线，结合相关的要求统计输入输出点的个数再进行PLC的选型，结合堆垛机的工作方式设计合理的控制面板，对堆垛机的行走方向和升降方向准停位置的确定采用光电开关加奇偶校验来保证其精度，为了能使堆垛机能平稳的运行，对行走方向和升降方向的电机调速采用两台变频器来对相应的速度进行控制。结合整个控制过程对堆垛机动作的相应执行进行手动和自动、单周期和连续控制的PLC程序设计。 ●计算机管理系统可采用条形码技术和数据库技术来实现 四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明 [1] 胡志刚,杨君顺.自动化立体仓库的特点和构造[J].西北轻工业学院学报,Vol.19 Jun.2001. 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