基于可编程逻辑控制器（PLC）的仓库安保控制系统设计

基于可编程逻辑控制器（PLC）的仓库安保控制系统设计

摘要

随着我国科技的迅猛发展，自动化、信息化技术在各行各业的应用愈发广泛。同时，随着各行业企业的蓬勃增长和快速发展，仓储水平的重要性日益凸显。

本设计旨在构建基于PLC的仓库安保控制系统，主要控制对象为西门子PLC S7-200系列。系统采用WS-120-2-5型温、湿度传感器，对仓库环境进行实时温、湿度监测。通过可编程控制器的精准判定与分析，实现对仓库温湿度的有效控制。此外，系统还设计了红外感应行人与阻力检测联合控制开关门机制，以及仓库门的快速与慢速调节功能。

在设计过程中，我们完成了仓库安保控制系统的方案设计与对比分析，进行了硬件选型与应用，编写了软件程序，并进行了调试与仿真。该系统实现了人与设备的有效互动，具备智能化特性。当有人员进入仓库时，系统能够检测到人员信息并自动打开仓库门，人员进入后则自动关闭仓库门。

该系统的应用将有效改善仓库人工开关门操作不便以及仓库内环境不佳、舒适度低等问题，同时有助于节约电能，提升仓库管理效率与安全性。

关键词：PLC；仓库安保控制系统；温湿度；仓库门

第一章绪论 1

1.1 研究目的与意义 1

1.1.1 研究目的 1

1.1.2 研究意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 研究的内容 2

第二章系统的总体方案设计 4

2.1 仓库温湿度的控制设计 4

2.2 仓库门的控制设计 4

第三章系统的硬件设计 6

3.1 系统PLC和上位机的选择与设计 6

3.1.1 PLC的选择 6

3.1.2上位机的选型 6

3.2 温湿度传感器的选择 7

3.3 红外传感器的选择 8

3.4 设备的选择 8

3.4.1风机 8

3.4.2加热器 9

3.4.3 加湿机 9

3.4.4 制冷机 10

3.4.5 电动机 11

3.4.6 蜂鸣器 11

3.5 变频器的选择 11

3.6 主电路设计 12

3.6.1 I/O地址分配表 13

3.6.2 PLC接线图 14

第四章系统的软件设计 15

4.1 系统程序设计 15

4.2上位机程序设计 16

4.2.1上位机介绍 16

4.2.2 HMI界面设计 17

4.3 仓库门系统程序设计 19

第五章系统的调试与仿真 20

5.1 温湿度控制程序调试 20

5.2 上位机仿真 21

5.3 仓库门仿真 24

第六章总结 26

参考文献 27

致谢 32

第一章绪论

1.1 研究目的与意义

1.1.1 研究目的

仓库是用来储存货物的一个主要地方，而防潮、防霉、防腐、防燃是仓库管理中十分关键的一项工作，也是检验仓储管理水平的一个主要指标。仓储环境维护的优劣，将对仓储物品的使用年限及运行稳定性产生重要的影响。在平时的工作中，为了使库房环境中的各种参数都是不变的，首先要解决的就是如何对库房中的温度和湿度进行实时监控。根据现有的技术方法，对仓储环境的监控主要是通过仓储管理员来完成的，这种方式占据了大量的人力资源、成本高、工作量大、效率低。

该设计的主要目的是使用PLC控制仓库的温度和湿度，并通过检测行人来实现识别，从而控制电动仓库门的开合，确保仓库的温度和湿度保持在设定值范围内，以增强仓库温湿度的稳定性并更好地储存物品。与此同时，该系统还增加了上下限报警系统，可在仓库温湿度超过报警值时发出警报，提醒及时进行处理。此外，上位机系统还可以让用户在远程观察和操作仓库的情况，更加方便灵活[1]。

1.1.2 研究意义

随着人口增加，物品需求量也越来越大，因此对仓库物品储存问题的关注越来越高。对于普通仓库来说，需要人们定时采集温湿度数据，此外，当人员进入仓库时，精确的门控制也尤为重要。本次设计的基于PLC的仓库安保控制系统具有以下优点[2]：

(1)温、湿度都是可以调控的，存放在适当的温、湿度条件下，可以更好地保存，减少破损；

(2)设置有警报装置，在发生火势太大、水势太大等问题的时候，警报装置会发出警报，将造成的伤害降到最低。

(3)有上位机接口，可实时监测数据，可远程控制和观察仓库，提高管理效率。

(4)仓库门的控制实现了自动化，可节省人力资源，提高工作效率。

因此，本设计的基于PLC的仓库安保控制系统具有一定的现实意义和实用价值。

1.2 国内外研究现状

温湿度的控制是仓库管理一个非常关键的环节，它在各行各业都有很大的运用，最开始的几年里，主要是用在大棚作物上，不过那时候我国的技术还不够完善，主要还是从国外引进的一些先进的技术和仪器。在国内，伴随着电子、信息技术的不断发展，各种类型的传感器不断涌现，温、湿度的测量与控制技术也在不断地进步，对温度、湿度进行控制的方法也在不断地丰富，常见的有单片机、PLC等。当利用仪表设备对温度和湿度进行调整的时候，要想对温度和湿度进行精准的控制，通常采用的是常规的PID控制器，它适合于常见的环境。当环境较为复杂的时候，就必须将各种控制算法与模糊算法相结合，从而实现对温度和湿度的精准控制。在温、湿的监测中，常用的是利用温差电偶、温差电阻器、温差电容器等来实现对周围温度的感知，以及利用温差电位、温差电位等实现对周围空气水分的感知。当前，在国际上，对温度的测量，高性能，高可靠性的单片机的数据采集系统逐渐增加。因为随着现代科学技术的发展，温度检测元件的种类越来越多，应用范围也越来越广，此外，单片机和大规模IC技术也在不断地发展和进步[3]。

仓库门最常见的形式就是自动平移门，在这种门的上方装有数个功能各异的传感器，例如说，当红外传感器或是运动传感器检测到周围有人出现时，就会自动将门打开，反之，当它检测到没人进入长达一段时间后，也会根据程序的设计自动关闭。仓库门一般采用PLC和继电器两种方式。由于可编程控制器的性价比较高，因此，在实际生产中，很难看到使用继电保护的仓库门。我国仓栅门的发展也是近几十年才开始的，而现代化的自控技术在仓库门等行业的应用逐步推广。起初，在设计这一部分的控制系统时，主要采用的是常规的接线和继电器接触器的方式。随后，随着自动化控制元件的持续发展，智能传感器的应用[4]，PLC技术的持续创新，仓库门采用PLC控制的范围也变大。目前，智能控制系统的研究与应用正如雨后春笋般快速发展，并已渗透到了社会的方方面面，比如智能物流、智能驾驶、智能家居等，并已领先于世界上许多国家。相信在未来几年，我国的智能控制系统发展将继续迅速发展，缩小与国外最先进水平的差距，并实现技术的创新和突破，走出国门并成为世界领先者。

1.3 研究的内容

在本设计的基于PLC的仓库安保控制系统中，系统可以根据仓库所相应的湿度参数和温度参数来进行自动控制，在这种温湿度条件下，仓库的物品可以保持着较弱的

呼吸作用，但是可以维持最基本的生活状态，这对于储存是非常有益的。此外，系统还设置了报警功能，以下简单地介绍了所要实现的功能：

(1)对仓储环境中的温、湿进行监测；

(2)通过对加热设备及风机的启动及关闭，对所述的温、湿进行控制，将所述的温、湿状态维持在所述的10摄氏度，将所述的湿状态维持在所述的30摄氏度；

(3)设置报警限值，并在气温低于5摄氏度、高于15摄氏度、湿度低于20%、高于40%时进行警报。

(4)信息可以在上位机画面中显示，并可以通过上位机操作控制。

对于仓库门的控制设计了手动操作模式和自动模式，当出现意外或是需要对仓库门进行维修时，需要人工手动将门打开并停在固定位置。自动模式是通过红外感应行人与阻力检测联合控制开关门、仓库门的快速与慢速调节[5]。

参考文献

[1]曾丽颖,罗晓琼,杨德余. 基于PLC的茶叶仓库温湿度智能控制系统[J]. 信息与电脑(理论版),2022,34(20):137-139.

[2]王金龙,黄素丹. 基于PLC的智能立体仓库控制系统设计[J]. 南方农机,2022,53(15):136-139.

[3]李雅静,张小青,李艳红. 基于PLC的立体仓库设计[J]. 机械工程与自动化,2022,(04):151-152.