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平面仓库控制系统入库的设计

一、选题简介、意义

本课题的制作是一个平面仓库的货物分类、仓库位置选择以及输送的电气控制系统，伴随着现代社会对企业的生产的要求快速、准确和高效，现代先进的自动化水平的改革和突破由此在实际企业生产中得到广泛应用，成为企业不可缺少的一部分。

该系统是借助亚龙YL-158GA1现代电气控制系统安装与调试实训设备的电气柜进行模拟运行，由我们学院参加全国的技能大赛的电气组的团队各方面的支持，深受他们长期以来的实际经验课题的制作才能得到正常的进行展开。平面仓库控制系统主要是在生产中担负着货物的存储和取出一系列的控制动作，我们利用西门子PLC作为控制系统的核心来实现逻辑控制、用伺服系统和步进系统驱动机械手货物输送设备的位置精确定位、用触摸屏来显示仓库的实时的数据等等，对课题的研究工作是完全是可以进行模拟运行，进一步的对课题得到深刻理解和探索。

说以，对平面仓库控制系统的研究和开发，可以实现减少劳动力，提高工作效率，降低生产成本，对企业带来实用性、节能性和功能性等更多的便利。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

（一）主要内容：

本课题是设计一台价格合理，符合企业生产自动化，性能优良的平面仓库。工件通过检测区域，系统根据工件类型判断放到某个工位，再由仓库输送部件把工件送到仓库位置，然后完成工件入库等待下一个工件。这样既能减少人工操作，提高效率，保证工件整齐入库。

（二）拟解决的主要问题：

1平面仓库系统入库的工作流程。

2 1台伺服驱动和1台步进驱动使用和接线注意事项，

3PLC运动控制两轴的配合控制。

4各种传感器的安装位置的选择。

5PLC与HMI之间的信息互换。

（三）研究步骤

本课题的工作步骤分为四个阶段：

第一阶段：查阅文献、收集资料、确定课题方案，完成开题报告；

第二阶段：首先设计总体方案，然后绘制线路图纸，电气原理图和元器件选型，PLC型号，伺服电机和驱动器 ，步进电机和驱动器选型。

第三阶段：电气柜的设计主电路元器件安装主电路线路连接，PLC伺服和步进安装和线路设计，线路检查和电气件检测，HMI画面制作和编写PLC控制程序，平面仓库系统程序调试。

第四阶段：程序图纸分类保存整理技术资料，完成毕业设计论文及答辩。

（四）工作方法及措施：

工作方法：本课题主要采用实验法。

措施：基于亚龙YL-158GA1院校电气技能大赛项目所获得的实践经验，在教师指导下，以西门子PLC为基础，设计开发平面仓库控制系统。

 

目 录

第一章 绪论 2

1.1平面仓库的简介 2

1.2平面仓库的背景及意义 2

1.4平面仓库的技术特点 4

1.5平面仓库课题研究的内容 5

第二章 平面仓库控制系统入库的硬件设计 7

2.1平面仓库控制系统硬件配置选型 7

2.2平面仓库控制系统硬件使用介绍 9

2.3平面仓库控制系统分配方案选定 17

2.4平面仓库控制系统硬件布局 18

第三章 平面仓库控制系统入库的电路设计 19

3.2 平面仓库控制系统主电路电气控制原理图 20

3.3 平面仓库控制系统控制电路电气控制原理图 21

3.4 平面仓库控制系统电路连接和工艺 23

3.5平面仓库控制系统伺服、步进和变频器参数设置 24

第四章 平面仓库控制系统入库的软件设计 26

4.1平面仓库控制系统人机界面设计 26

4.2平面仓库控制系统主站PLC编程 30

4.3平面仓库控制系统从站PLC编程 31

4.4平面仓库控制系统上机调试 35

第五章 毕业设计小结及致谢 36

5.1 毕业设计小结 36

5.2致谢 37

参考文献 38

毕业设计附录目录 39

 

第一章 绪论

1.1平面仓库的简介

仓库是指由运输设施、仓储货物的仓库、存取仓库和输出管道等部件的管理。仓库的以形态分三大类，如液体，气体和粉末；根据储存货物的性质可分为原材料、加工成一般货物、完成加工货物的几钟类型货物仓库；按工程师设计仓库的构造分为单层、多层、圆筒的三种结构仓库。

平面仓库是其中最常见的一类，在整个仓库管理中应用到PLC进行控制这样子能够使提高自动化水平程度，在整个自动运行的平面仓库控制系统由外部构架形成柜外壳、控制装置、操作面板、贮存仓库及传动机构这几大部分组成。

1.2平面仓库的背景及意义

中国近代工商行业同时我国近代的仓储行业的背后孕育而生和发展，从此带动中国工业逐渐发展起来。我国仓储业开始于商品流通的领域。近代的商业性仓库也称为“货仓”，是指的是堆存和保管入货物的地方加之统制机械设备。堆栈行业、交通运输行业、工商行业的生长景况定义与说明，和与商品交换的深度、广度的关系两者密切不可二分组成部分、，在我国工商业中崛起区域的仓库行业生长较快，比方1929年的地区存在的仓库拥有40多作，仓库的总容纳货物的大小90万多吨。

当代仓库行业自从有了新中国成，伴随工业化的渐渐的快速发展，仓库业也取得非常大的成果。特别是在第二十年代后期以来，中国的经济快速发展的新常态，和中国的经济融入全球经济的发展趋势。现代仓库控制系统的发展正朝着准确、快速、高效、综全面，在经济发达的地区和城市在中国，现代的仓储设备的开发研制。它重要囊括先进的库房里边设施、自动货品输送设备、自动货架分配、自动分拣系统、全封闭库房，也包括库房中WMS系统、无线电磁波射频技术的各先进技术的使用中。现代仓库控制系统的发展与信息技术的发展密切相关。

所以，随着计算机的应用普及趋势，工控的领域中PLC可以嵌入现代的互联网时代，对于以前过度依赖人力，不2利于企业的2生存和发展2因素。这样会变成大批的人力资源浪费，而且因人工操作不良要素的存在，生产效率低，准确率低等限制。随着企业设及的领域不断扩大，仓库经管的货物种类数目在不断变多、仓库进进出出货物的频繁，仓库做到复杂性和多样化，要求清楚准确人工操作仓库的操作方式和交货期不能满足仓库管理，现状会严重影响企业的发展和没未来的运营效率，成为阻碍企业的发展遇到了。 

平面仓库的意义:

（1）自动数据采集系统系统代替人工输入干的活，能够减少误码率。

（2）产品信息可以准确、快速地存储在系统数据库。

（3）可以减少原材料的不必要的浪费、增加成本。

（4）可以为企业把生产和销售无缝融合。

（5）提高机械化、自动化、网络化的企业适应现代的反战和生存。

1.3平面仓库国内外研究现状

随着全新先进信息技术的向制造领域的支撑加快的参透趋势，现代仓库智能化的发展已迈入发展应用的历史新阶段。一系列模式、新行业动态、新特征日益凸显，我国仓库智能化将步入新常态下的攻坚阶段，经过这多年的迅猛努力发展。但随着全球经济结构的进一步调整，我国智能仓库面临前所未有的挑战拥有跨历史性意义。从国内来看，经济发展正处于技术攻关和应用关键阶段，发展我国智能仓库至关重要，为企业生产商品创造智能化、柔性化、高效性的智能仓库解决方案。

不仅如此，我们对现代仓库控制系统基本技术的支持，我们国家仓库自动化系统的开发和利用跟国外相比自身还存在的差距很大，不仅仅是因为科技投入的差距；应该意识到现代仓库控制系统随着国内货物存取的需求的不断增长，以及近年来人们对仓库智能化应用的认可，国人对仓库控制系统已近有了越来越深刻的认识。通过合理使用仓库管理系统的仓库的管理是高效、准确的，仓库的工作效率将明显提高，长期成本管理逐渐降低，有的地方甚至实现了无人管理,大大提高了人们工作效率。智能仓库系统是最先进的技术和设备所承载，它体现了智能化仓库系统的先进的水平支撑，而且使系统具有潜在的未来发展。

如果不使用现代仓库控制系统进行控制便会失却更多的市场和客户，于是未来的仓库控制系统将面向全面发展，功能也将会愈来愈齐全。未来的仓库智能系统将会在新的技术更新发展的更好，实现货物的出入记录信息管理、货物流通信息的管理库存信息会不停的更换、仓库放到自动报警系统、仓库盘点智能化、全自动仓库货物进出输送控制系统等，实现仓库运作全面智能化。

尽管在许多地方人们还没有认识到仓库控制系统的方便、快捷和智能化优点，但其作用之大是不容置疑的。国外发达国家，仓库自动化早已得到了普遍利用，而在我国的使用中虽然才刚刚起步。我们给自己信心，随着人们对仓库自动化了解的不断提高和国家重视会不断的提高，仓库控制系统势必得到实际应用得到普及认同和应用。

1.4平面仓库的技术特点

平面仓库控制系统的优越性有很多当面，请看下面介绍 

1提高空间利用率

一般来说，自动化控制系统为普通仓库的两倍利用率。这样的仓库控制系统不仅突破了普通仓库的管理模式，具备了自动化、智能化的优越性能的同时不会在造成空间上的浪费，将会为企业带来了更高效的工作效率。

2先进的物流系统提高企业整体生产管理水平

普通的仓库仅仅是放货物的主要地方，保存的货物本应该有的能力，归宗于静态储存特性。仓库控制系统选用的自动化运输设备，并不但只是可以将货物在仓库控制系统中按照需要自动的将货物存入仓内和从仓内取出货物；同时，取出仓库存放的货物由记录保管系统和自动仓库控制系统的货物在装卸，结构的无缝连接行程的有机结合，均处于动态存储特性。

仓库控制系统与生产管理系统的建立是当前自动化控制仓库发展的趋势。

3加快货物存取，减轻劳动强度，提高生产效率

仓库控制系统其优越性还展现在自动快速的入出库本领，停当的将货物运送到相应仓库位中，即时自动地将产生所需成品或者生产原材料送到实际生产线；同时，自动化控制系统大大减轻了人工综合劳动强度。合理控制生产成本，不仅不会造成环境污染，环保、实用、节能多功能企业带来了更多的便利，使企业获得更大的实惠。

4现代化企业的标志

现代生产企业使用是一种大规模的生产模式，它要求各方面紧密结合，成为一个有机整体，需要科学生产管理，同时也需要智能化的仓库控制。建立平面仓库控制系统是最有效的措施之一，由此可见平面仓库控制系统是现代化企业的标志。

1.5平面仓库课题研究的内容

平面仓库控制系统本课题主要研究的内容是：通过浙江亚龙教育公司YL-158GA现代电气控制系统安装与调试电气柜来实现平面仓库控制系统的模拟运行情况，平面仓库控制系统需要使用三相异步电机模拟带式电机的运行、变频器控制三相异步电动机、步进电机模拟进给小车和伺服电机模拟机械手旋转抓取货物；由此可见，电气柜里都具备所需要的电气元件，货物进仓传送带驱动有普通三相异步电机带动，我们可以观察电机在转来代表传

送带在运作；仓库的货物出仓同时由变频器驱动三相异步电机来代表仓库出仓传送带的运行情况；机机械手的旋转角度由伺服电机控制，伺服电机的正、负分别表示机械手的左右转动；送料小车由步进电机模拟小车驱动，滑块代表小车运行的位置，步进电机带动滑块来回移动使之到达相应的仓库位置（传感器的位置）来模拟送料下车运行过程；还有我们有到了昆仑通泰触摸屏，这样通过触摸屏建立系统与操作人员进行信息交换，可以告诉系统需要做什么，也可以实时监控系统运行状况。

首先，电气柜电源上电，平面仓库控制系统初始化，按下启动按钮，系统进入货物进仓状态，设备上有一个0V至10V的模拟货物类型的直流电源。人工放入一个货物，进仓传送带行程开关被按下，三相异步电机开始动作输送货物进仓，这个过程中系统检测货物类型，假如检测到是A类货物，当传送带把货物送达抓取位置则电机停止工作，等待机械手过来抓取货物。机械手底盘右转过一定角度开始抓取货物，再机械手底盘左转过一定角度到达送料小车上料的位置把货物放到小车上，同时机械手底盘右转货到开始状态等待下一个货物捉抓取（模拟的是伺服电机在精确的正、反转圈数）。下面送料小车送到相应仓库位置一上，我们假设A类货物送到仓库位一中，小车开始运行送到仓库一的位置（滑块到一号传感器位置停下），等待一段时间（表示推进仓库位置一）后小车回到开始位置（滑块回到开始位置）完成进仓等待下一个货物进入。最后，触摸屏上相应的数值显示会发生变化。

通过上面简单的描述平面仓库控制系统控制动作，本课题就研究的是模拟系统控制动作，在电气柜上各个电气元件的安装和使用，整个器件布置好之后还有的是进行系统线路的连接。根据需要把硬件这方面搞定后，最难的问题就是程序的设计，按照系统控制要求进行编写程序，这也是课题投入尽力最多的地方，研究的最主要内容。系统在程序上机调试也是关键，在之前的工作完成的前提放在设备上进行实际系统的运行成功者是通过不断地一次一次调试后的成果，在调试中遇到的问题也是课题研究不可缺少的一部内容。所以，本课题的研究内容简单的就说按照平面仓库控制系统的要求，在电气柜上能够真正的运行起来。

 

参考文献

1.深入浅出西门子S7-200 SMART PLC［M］北京：北京航空航天大学出版社，2015.7

2.向晓汉，宋昕.变频器与步进/伺服驱动技术完全精通教程［M］北京：化学工业出版社，2015.3

3.向晓汉.西门子S7-300/400PLC 完全精通教程［M］北京：化学工业出版社，2015.11

4.俞云强.传感器检测技术［M］北京：高等教育出版社，2013.7

5.向晓汉.S7-300/400 PLC 基础与案例精选［M］北京：机械工业出版社，2010.10

6.西门子（中国）有限公司. MICROMASTER 420通用型变频器［M］西门子（中国）有限公司，2012.3

7.西门子（中国）有限公司. S7-200 SMART系统手册［M］西门子（中国）有限公司，2015.9

8台达电子工业股份有限公司.ASDA-B2系列泛用型伺服驱动器应用技术手册［M］台达电子工业股份有限公司，2011.4

9.汤晓华，蒋正炎.电气控制系统安装与调试项目教程［M］北京：高等教育出版社，2016.5

10.廖常初.S7-200SMART PLC 应教程［M］北京：机械工业出版社，2015.1