基于MCGS组态的立体仓库监控系统设计

毕业设计（论文）
论文题目：基于MCGS组态的立体仓库监控系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

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对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

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学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

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涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：
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图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
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5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
教研室（或答辩小组）及教学系意见
毕业设计（论文）任务书
题目：基于MCGS组态的立体仓库监控系统设计
任务与要求：
（1）初始操作。

系统上电后，即进入初始状态。

（2）复位操作。

按下复位按钮，即所有动作停止，回到初始状态。

（3）启动操作。

按下启动按钮，立体仓库开始工作，X,Y轴的电动机驱动堆垛机运动，使堆垛机将料块床送到指定的货仓内，然后回到原位，等待下一个工作任务。

时间： 2015 年 9 月 28日至 2015 年 12 月 1 日共 8 周
所属学院：自动化工程学院
学生姓名：李大路学号：13602524
专业：机电一体化
指导单位或教研室： PLC实验室
指导教师：李宁职称：副教授
西安航空职业技术学院制
2015年 12 月 1 日
毕业设计(论文)进度计划表
本表作评定学生平时成绩的依据之一。

西安航空职业技术学院
毕业设计（论文）审查意见书指导教师对学生李大路所完成的题目为基于MCGS 组态的立体仓库监控系统设计
的毕业设计（论文）进行情况、完成质量的审查意见：
成绩：
指导教师：
年月日
西安航空职业技术学院
毕业设计（论文）评阅意见书评阅人对学生李大路所完成的题目为基于MCGS组态的立体仓库监控系统设计
的毕业设计（论文）评阅意见为：
成绩：
评阅人：
年月日
西安航空职业技术学院
毕业设计（论文）答辩结果毕业设计（论文）答辩委员会对学生李大路所完成的题目为基于MCGS组态的立体仓库监控系统设计
的毕业设计（论文）及答辩评语为：
经答辩委员会研究，确定成绩为：
毕业设计（论文）答辩委员会主任：
答辩委员会委员：
年月日
摘要
随着仓储业的发展，诸多问题随之而来，仓储占地面积太大、空间利用率不高、存取货物的不便。

在问题出现之后，人们发明了立体仓库，并逐渐形成演变为自动化立体仓库。

本设计来源于仓储业实践中，自动化立体仓库发展迅速，在仓储业中应用非常广泛，自动化立体仓库有着很广泛的前景。

本设计主要利用MCGS组态软件来模拟和实现自动化立体仓库的工作原理以及工作流程。

本设计主要包括自动化立体仓库原理介绍、软件仿真两部分，以组态软件为核心。

利用组态软件来模拟自动化立体仓库的运动原理，使读者能直观的理解自动化立体仓库的工作原理以及工作流程。

随着立体仓库的不断发展和广泛应用，自动化立体仓库一定有更为广阔的发展空间和应用前景。

关键词自动化立体仓库，组态软件
Abstract:
The caption With the development of warehousing industry, many problems followed, the storage area is too large, the space utilization is not high, the inconvenience of access goods. After the problem appears, people invented the three-dimensional warehouse, and gradually formed into an automated warehouse.
This design comes from the practice of storage industry, the development of automated warehouse is rapid, and it is widely used in warehousing industry. This design mainly uses the MCGS configuration software to simulate and realize the work principle and work flow of the automatic stereo warehouse. This design mainly includes two parts, which are the principle of automatic warehouse, the software simulation. Using the configuration software to simulate the motion of the automatic stereo warehouse, the reader can understand the working principle and working process of the automated warehouse. With the continuous development and wide application of the solid warehouse, it must have a wider development space and application prospect.
Key words: Automated storage warehouse; Configuration software
目录
1绪论 (1)
1.1本课题的目的及意义 (1)
1.2自动化立体仓库的历史及国内外现状 (1)
1.3自动化立体仓库的优越性 (1)
1.4论文的主要内容 (2)
2.自动化立体仓库的系统概述 (3)
2.1自动化立体仓库的硬件组成 (3)
2.2自动化立体仓库的工作原理 (4)
2.3自动化立体仓库的主要控制要求 (5)
3.自动化立体仓库的组态系统设计 (5)
3.1 MCGS组态软件 (5)
3.1.1 MCGS 组态软件的主要特点 (5)
3.1.2 MCGS 组态软件的主要功能 (6)
3.2自动化立体仓库工程及动画设计 (7)
3.2.1 新建工程 (7)
3.2.2 自动化立体仓库系统动画演示画面设计 (8)
3.2.3定义数据对象 (12)
3.2.4动画连接 (14)
4.立体仓库PLC硬件和软件系统 (23)
4.1 PLC的硬件系统 (23)
4.2立体仓库的软件程序 (23)
5.PLC与组态的联机调试 (25)
结束语 (27)
谢辞 (28)
参考文献 (29)
1绪论
本次毕业设计来源于物流管理实践，自动化立体仓库在物流管理上应用非常广泛，自动化立体仓库具有非常好的应用前景。

1.1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业中应用越来越广泛。

随着自动化立体仓库的出现，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模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。

1.2自动化立体仓库的历史及国内外现状
立体仓库产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。

20世纪50年代初美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50年代末至60年代初，出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座由计算机控制的立体仓库。

此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的科学。

60年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。

据资料统计，日本目前已建成的自动化立体仓库物流系统已超过8000座。

我国自动化立体仓库起步较晚，1963年研制成第一台桥式堆垛起重机，1973年开始研制我国第一座有计算机控制的自动化立体仓库（高15m，机械部起重所负责，该库1980年投入运行。

随着社会生产水平的提高，成产规模的扩大。

）现如今我国的自动化立体仓库犹如雨后春笋般的在企业建立起来，2007年，我国自动化立体仓库建设总量与2006年基本持平。

据不完全统计，我国共建成自动化立体仓库50余座，总产值在7亿人民币左右。

用户主要集中在医药生产、医药配送、食品、烟草生产及烟草配送、制造业、服装加工等行业领域。

1.3自动化立体仓库的优越性
随着生活水平的提高，生产力的提高，现代物流业逐渐显现出快速增长的趋势，传统的仓储模式已经不能满足巨大的货存，所以立体仓库就显示出它的功效。

自动化立体仓库是现代物流发展的重要组成部分，他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、有效的减少流动资金的积压、提高物流效率等诸多优点。

可以更好地为人们所用。

1.4论文的主要内容
本次设计主要综合了大学所学的专业知识灵活应用在MCGS组态软件中，来演示自动化立体仓库的运动方式和工作原理。

对自动化立体仓库做一个全面的介绍。

此次设计主要以组态软件仿真为主，并理论介绍自动化立体仓库的工作原理和工作流程，用组态软件来演示自动化立体仓库的运动方式。

2.自动化立体仓库的系统概述
2.1自动化立体仓库的硬件组成
自动化立体仓库由多部分组成，实际图片如下：
图2-1 自动化立体仓库实图
⑴高层货架
它是自动化立体仓库系统实现货物立体存放的主要支撑结构，作为仓库不可或缺的组成部分，其性能直接影响仓库机器设备的使用。

目前高层货架主要有焊接式和组合式两种形式。

⑵巷道堆垛起重机
它是用来自动搬运、存取货物的设备。

有轨巷道堆垛机通过安全滑触线供电，在巷道内进行水平往复直线、垂直升降、货叉左右伸缩叉取等一系列协调动作，实现存储单元货物在巷道端口和指定货位间的出、入库作业。

按结构形式它可以分为支柱和双立柱两种基本形式；按服务方式可分为直道、弯道、转移车三种基本形式。

⑶输送系统
它是立体仓库的主要外围设备，负责将货物运送到巷道端口或从巷道端口将货物移走。

常见的有辊筒式输送机、链条输送机、升降台、分配车、提升机、皮带机等。

⑷托盘
用于承载货物的器皿，由钢、塑料、木制托盘，其中木托盘具有较高的性能价格比。

⑸自动控制系统
驱动自动化立体仓库各个设备的自动控制系统。

该系统作为完整的系统独立运作还预留和上级管理系统及内部其他管理系统的接口。

目前，立体仓库自动控制系统方式有集中控制、分离式控制和分布式控制3种。

⑹库存管理系统
也称中央计算机管理系统，是全自动化立体仓库的核心。

目前，典型的自动化立体仓库均采用大型的数据库系统（如SQL、ORA-CLE、SYBASE等）构筑典型的客户机/服务器体系，可以与其他系统（如ERP系统等）联网或集成。

2.2自动化立体仓库的工作原理
自动化技术是当代最引人瞩目的高技术之一。

严格地说，自动化就是指在没有人的直接参与下，机器设备所进行的生产管理过程。

自动化立体仓库也不例外，能自动储存和输出物料的自动化立体仓库，是由多层货架、运输系统、计算机系统和通讯系统组成的，集信息自动化技术、自动导引小车技术、机器人技术和自动仓储技术于一体的集成化系统。

货物入库存储是在入库站台上进行的。

夹抱车将货物送到入库站台的托盘上，待人工确认货物品牌后，入库过程自动完成。

输送线自动将托盘送到货架端部，堆垛机将货物送到由主控计算机预先分配好的货位上进行存储。

货物的出库是由生产管理人员向主控计算机输入出库指令，计算机按一定的原则根据出库单的品种，控制堆垛机将相应的库存货物从货位上取出。

输送线自动将货物输送到出库站台。

同时出库的托盘经叠放机将空托盘五个一组叠好送到货架存放或送到入库站台备用。

自动化立体仓库工作流程如图所示：
本设计中自动化立体仓库作业未手动模式，货物由入货台传入堆垛机的托盘上，人工选择货物地址，启动开关打开，上电打开，货物传送到托盘上后，水平电机启动，牵引堆垛机沿着牵引导轨运行，由按钮X1、X2、X3、X4控制堆垛机行至X1、X2、X3、X4巷道内，选择任一个按钮，堆垛机自动停在任意库位水平位置，电机停止运行。

堆垛机停止在指定位置后，按钮Y1、Y2、Y3、Y4分别控制升降台的运行至Y1、Y2、Y3、Y4层货架，选择任一个按钮，垂直电机运行，控制堆垛机自动停在任意库位垂直位置后，将货物放置在指定货仓内，堆垛机下降至水平运行的位置，垂直电机停止工作，水平电机运行，堆垛机回到工作台原点，水平电机停止工作，堆垛机停止运动待命，等待下一命令并执行。

2.3自动化立体仓库的主要控制要求
在如今传统的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）、半自动控制即手动控制四种。

本设计中自动化立体仓库主要采用了手动控制方法，此方法是由控制按钮和限位开关控制堆垛机、升降台、传送带运行至指定库位，执行预定任务，通过手动控制按钮可以方便的查询立体仓库的库位是否已存货物，大大的节省了立体仓库的成本，手动控制立体仓库适用于小型的自动化立体仓库，适用发展型地区广泛使用。

3.自动化立体仓库的组态系统设计
3.1 MCGS组态软件
MCGS是北京昆仑通态自动化软件科技有限责任公司研发的一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制，可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/xp等操作系统。

MCGS组态软件包括三个版本，分别是网络版、通用版、嵌入版。

具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。

通过与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。

用户只需要通过简单的模块化组态可构造自己的应用系统，如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块、无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。

3.1.1 MCGS 组态软件的主要特点
组态软件在国内是一个约定俗成的概念，并没有明确的定义，它可以理解为“组态式监控软件”。

“组态（Configure）”的含义是“配置”、“设定”、
“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组态”。

它有时候也称为“二次开发”，组态软件就称为“二次开发平台”。

“监控（Supervisory Control）”，即“监视和控制”，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理。

组态软件，又称组态监控软件系统软件。

译自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集与监视控制）。

它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。

它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。

组态（Configuration）为模块化任意组合。

通用组态软件主要特点：
⑴延续性和可扩充性。

用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；
⑵封装性（易学易用）。

通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户、、使用的方法包装起来，对于用户，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；
⑶通用性。

每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I/O Driver、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。

3.1.2 MCGS 组态软件的主要功能
组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式(而不是编程方式)提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，它解决了控制系统通用性问题。

其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软硬件的全部接口，进行系统集成。

组态软件通常有以下几方面的功能:
(1)强大的界面显示组态功能。

目前，工控组态软件大都运行于Windows环境下，充分利用Windows的图形功能完善界面美观的特点，可视化的E风格界面、丰富的工具栏，操作人员可以直接进入开发状态，节省时间。

丰富的图形控件和工况图库，既提供所需的组件，又是界面制作向导。

提供给用户丰富的作图工具，可随心所欲地绘制出各种工业界面，并可任意编辑，从而将开发人员从繁重的界
面设计中解放出来，丰富的动画连接方式，如隐含、闪烁、移动等等，使界面生动、直观。

(2)良好的开放性。

社会化的大生产，使得系统构成的全部软硬件不可能出自一家公司的产品，"异构"是当今控制系统的主要特点之一。

开放性是指组态软件能与多种通信协议互联，支持多种硬件设备。

开放性是衡量一个组态软件好坏的重要指标。

组态软件向下应能与低层的数据采集设备通信，向上能与管理层通信，实现上位机与下位机的双向通信。

⑶丰富的功能模块。

提供丰富的控制功能库，满足用户的测控要求和现场要求。

利用各种功能模块，完成实时监控、产生功能报表、显示历史曲线、实时曲线、提供报警等功能，使系统具有良好的人机界面，易于操作。

系统既可适用于单机集中式控制、DCS分布式控制，也可以是带远程通信能力的远程测控系统。

(4)强大的数据库。

配有实时数据库，可存储各种数据，如模拟量、离散量、字符型等，实现与外部设备的数据交换。

(5)可编程的命令语言。

有可编程的命令语言，使用户可根据自己的需要编写程序，增强图形界面。

(6)周密的系统安全防范。

对不同的操作者，赋予不同的操作权限，保证整个系统的安全可靠运行。

(7)仿真功能。

提供强大的仿真功能使系统并行设计，从而缩短开发周期。

3.2自动化立体仓库工程及动画设计
在本设计中，组态软件为重要组成部分，在本设计中主要通过组态软件来实现自动化立体仓库的工作原理及作业流程。

3.2.1 新建工程
在已安装有“MCGS通用版组态软件”的计算机桌面上，双击“MCGS组态环境”的快捷图标，进入MCGS通用版的组态环境界面。

图3-1 组态软件
选择“文件”→“新建文件”菜单命令，创建一个新工程。

再单击“文件”→“工程另存为”菜单名，对工程进行保存。

如图所示:
图3-2 用户窗口建立
3.2.2 自动化立体仓库系统动画演示画面设计
打开MCGS组态软件,新建一个组态工程，并命名为自动化立体仓库演示工程。

组态工程如图所示:
图3-3 组态画面图
1 组态用户的框架搭建:
为了更好的来监控自动化立体仓库,首先要了解自动化立体仓库的工作原理和作业流程,在理解原理之后开始搭建自动化立体仓库的组态软件框架.基本框架如下:
⑴用直线搭建一个立体仓库,仓库为4*4的。

列货仓为四个，分别用X1、X2、X3、X4来表示，横排货仓为4个，分别用Y1、Y2、Y3、Y4来表示，每个货仓放置一个托盘，用来存储货物。

在搭建好仓库之后给每个货位上放置一个料块作为模拟货物，以便查看及之后堆垛机实行入库作业。

⑵搭建堆垛机，堆垛机立柱与立体仓库高度相似，方便升降台入，堆垛机立柱下搭建一个平台，起到固定作用，为了使堆垛机与现实接近，在堆垛机立柱上安
置一个电动机，命名为垂直电动机，通过电动机的正反转控制堆垛机的升降。

⑶用两条直线绘制一个牵引导轨，在堆垛机下方的平台下画一个计算机屏幕2/3的直线水平两条，做牵引导轨。

在导轨的一端安置一个电动机，命名为水平电动机，通过对电动机正反转控制堆垛机的水平移动，使堆垛机运行时按直线行走。

如图所示:
图3-4 立体仓库图
2 其中组态软件中的主要组成原件为：
⑴按钮（启动，上电，复位，停止）
来控制整个系统的开启与关闭，各个部件待命，准备执行预定任务，当系统关闭时，堆垛机复位，系统停止运行。

⑵按钮黄色和蓝色
代表立体仓库上的物料的颜色，来实现不同颜色在立体仓库内的移动，来模拟入库作业流程。

⑶按钮（X1、X2、X3、X4）
按钮X1、X2、X3、X4 分别代表各个巷道的位置，来确定堆垛机的行走路线，从而到堆垛机的位置控制。

⑷按钮（Y1、Y2、Y3、Y4）
代表货架的层次数，来控制堆垛机上升降台上下行走位置，使之可以准确地行驶到预定的货位前。

这些按钮是利用组态用户窗口中的“工具栏”中的“标准按钮”工具所绘制出来的。

添加相应的属性即可。

⑸指示灯（运行指示灯、上电指示灯、复位指示灯）
当系统开始启动时，运行指示灯要亮；当系统上电时，上电指示灯要亮；当系统复位时，复位指示灯要亮。