1 引言

第二次世界大战之后,工业飞速发展，立体仓库应运而生。50年代初，美国首先研制出采用桥式堆垛起重机的立体仓库,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。我国于1963年成功研制出了第一台桥式堆垛起重机，1973年开始研制第一座由计算机控制的自动化立体仓库。随着当今企业现代化生产规模不断扩大和深化，仓库成为生产物流系统中一个重要而不可或缺的环节，而立体仓库正以其占地面积小和空间使用率佳的特点，正在逐步替代面积利用率低且陈旧落后的平面仓库，这种替代大大提高了仓储物流的水平。

近几年国内外立体仓库的发展方向，以采用可编程控制器(PLC)与微控制搬运设备的仓库以及采用PC机远程管理与PLC联网控制的全自动立体仓库为主。但其中不容忽视的一个问题是，当前各领域中使用的立体仓库系统通常是比较庞大的，在研发立体仓库的过程中，需要投入大量的人力和财力，这必然会给立体仓库系统的研制带来巨大的成本负担。目前比较流行的方法是通过制作小型的立体仓库模型，采用可重复使用的编程系统对其进行编程控制，在模型上模拟调试成功后，最后将实验结果应用到立体仓库的实际生产研发中。通过以上的流程即可节约成本、提高效率，多角度多方式的确定出最优的立体仓库生产方案。

本设计将采用三菱FX1N-40MT型PLC和北京昆态公司的MCGS组态软件设计一个自动化立体仓库系统模型，最终实现立体仓库系统的自动化、智能化在实际生产中的应用。

1

2 可编程逻辑控制器（PLC）简介

随着微处理器，计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制几乎已经扩展到了工业领域的每一个角落。可编程序控制器（Programmable Logic Controller, PLC）作为一种应用面积广，功能强大，使用方便的通用自动控制装备，已经成为工业控制领域不可或缺的重要组成部分。PLC已经广泛的应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，在其他领域也得到了迅速的发展。国际电工委员会（IEC）在1985年的PLC标准草案第3稿中对它作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统联成一个整体，易于扩充的原则设计。”

2.1 PLC的发展历史

可编程序控制器（PLC）问世于1969年。美国数据设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程控制器，并成功地应用在美国通用汽车公司（GM）的生产线上。其后日本、原联邦德国等相继引入，使其迅速发展起来。

PLC从诞生至今，其发展大体经历了三个阶段：第一阶段从诞生到20世纪80年代中期，以单机为主发展硬件技术，研发除了取代传统继电器控制系统的各种型号的PLC；第二阶段从20世纪80年代中期到20世纪80年代末期，为适应柔性制造系统（FMS）的发展，在提高单机功能的同时，加强了软件的开发，并提高了PLC通信能力；第三阶段从20世纪90年代以来，为适应计算机集成制造系统（CIMS）的发展，采用多CPU的PLC系统，不断提高其运算速度和数据处理能力。

2.2 PLC的特点、应用领域和发展趋势 2.2.1 PLC的主要特点：

(1)可靠性高、抗干扰能力强

为保证PLC能在工业环境下可靠工作，在设计和生产过程中采取了一系列硬件和软件的抗干扰措施。主要采用以下方面的措施：如隔离、滤波；对PLC的内部电源采取了屏蔽、稳压、保护等措施，以减少外界干扰；在内部设置了连锁、环境监测与诊断、看门狗等电路；利用系统软件定期进行系统状态、用户程序、工作环境和故障监测，并采取信息保护和恢复措施；对用户程序及动态工作数据进行电池备份，以保障停电后有关状态或信息不丢失。

通过以上措施保证了PLC能在恶劣的环境中可靠地工作，使平均故障间隔时间指标高，故障修复时间短。

(2)可实现三电一体化

2

PLC将电控（逻辑控制）、电仪（过程控制）和电结（运动控制）这三电集于一体，可以方便、灵活地组合成各种不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。

(3)编程简单、使用方便、控制程序可变、具有很好的柔性和扩展性。 (4)体积小、重量轻、功耗低。

2.2.2 PLC的应用领域

可编程控制器是在继电器控制和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，集计算机技术、自动控制技术及通信技术于一体的一种新型工业控制装置。随着微电子技术的快速发展，PLC的制造成本不断下降，但功能却大大的增强了。目前在先进工业国家中PLC已成为工业控制的标准设备，几乎覆盖了工业控制全行业。特别是在轻工行业中，因生产门类多，加工方式多变，产品更新换代快，所以PLC广泛的应用在组合机床电气设备中。PLC已成为位于现代工业自动化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的主导地位。

可编程控制器的功能使它既可以用于开关量控制，又可用于模拟量控制；既可用于单机控制，又可用于组成多级控制系统；既可控制简单系统，又可控制复杂系统。它的应用大致可归为如下几类：逻辑控制，运动控制，过程控制，数据处理，多级控制。

2.2.3 PLC的发展趋势

近些年我国自动化仓库技术发展很快，己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，我国已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很大的差距。目前PLC正在向通用化、系列化和高性能化的趋势发展，主要表现在：

功能不断增强，各种应用模块不断推出：加强过程控制和数据处理的功能，提高多机通信和组网的能力，开发具有更多功能的模块，使各种PLC控制系统都具有可靠的高性能，同时也使的PLC的组成和维护更加灵活方便，使PLC的应用范围更加宽广。

在系统构成规模上向大、小两个方向发展：发展超大容量，超高性能PLC用来满足现代化工业控制中大规模的复杂的生产需要；发展价格低廉，功能简单的专用PLC来替代继电器。

产品更加规范化、标准化：PLC生产厂家在不断推出新产品的同时，积极提高产品的标准化属性，使产品更容易被使用者接受，同时将PLC的各个标准部件如输入输出模块、接线端子、通信协议等方面的技术规格更加标准和规范，使不同产品可以互相兼容和组网，使用户可以方便的应用PLC控制各种标准机械化设备。

2.3 三菱公司FX-1N系列PLC性能介绍

FX1N系列 PLC是三菱公司FX系列PLC（包括FX1s、FX1N、FX2N、FX2NC）中推出的一种造价低廉、功能强大的普及型PLC。FX1N系列PLC有13种基本单元，可以组成14~128个I/O点的系统，并能使用特殊功能模块、显示模块和扩展板。用户存储器容

3