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1、毕 业 设 计专 业： 班级学号：学生姓名： 指导教师： 二一三年五月本科生毕业设计基于西门子S7-200系列PLC的自动货物分拣系统Based on Siemens S7-200 series PLC automatic cargo sorting system2013年 5月 摘 要随着社会飞速发展，电子商务交易下，货物的流通量日益增长，使得人工对货物的分拣也显得效率不高，劳动强度大；本文以Siemens S7-200系列PLC为控制器，结合Siemens上位机组态软件Wincc，设计、模拟了自动仓库货物分拣系统，上位机与PLC的系统的数据交换采用OPC Scout协议技术；系统大概工作过
2、程为：货物经检录入仓后，经机器人取货放入主传送带，主传送带一侧的传感器对货物进行分析检测，传感器信号传达至PLC，PLC输出相应命令驱动气动执行机构，进行货物的分拣，货物被拣入缓存仓后经机器人取货至出仓，或者分发到立体仓库经堆垛机进行货物的储存；系统体现了现代自动化技术，运行稳定的同时更易于操作员的监控。关键词：PLC Wincc OPC 传感器 堆垛机ABSTRACTAlong with the social rapid development，the electronic commerce trade，of goods in circulation，increasing makes man
3、ual sorting of goods also appears efficiency is not high,，the labor intensity；Based on Siemens S7-200 series PLC as controller，combining with Siemens upper unitconfiguration software Wincc, design, simulation, automatic warehouse goods sorting system，PC and PLC in the system of data exchange by OPC
4、technology Scout agreement；System work process is：probably after roll call warehousing of goods，the robot take cargo put into the conveyor belt，the conveyor belt，analyze the goods side of the sensor，the sensor signals to PLC，PLC output corresponding command driven actuator， the sorting of goods，afte
5、r the goods be picked into slow inventory via robot take the goods to the warehouse，or distributed to warehouse by the stacker for storage of goods；System embodies the modern automation technology，running stable and easier to operators monitoringKeywords: PLC Wincc OPCSensor Piler目 录摘 要3ABSTRACT41 引
6、言11.1研究背景及内容11.2仓库货物分拣系统概述11.2.1仓库货物分拣系统的发展状况11.3堆垛机的概述21.3.1堆垛机的发展22 西门子S7-200PLC概述32.1 产品概述32.1.1 S7-200 CPU32.2 S7-200系列PLC的工作原理43自动货物分拣系统的硬件设计63.1系统的控制要求63.2方案设计73.2.1 PLC控制系统的总体设计73.2.2 PLC系统设计的基本原则83.2.3 PLC系统设计的主要内容84自动货物分拣系统的软件设计104.1系统流程图104.2系统涉及到的软件114.2.1 STEP 7 MicroWIN V4.0编程软件114.2.2
7、OPC服务器124.2.3 OPC服务器的以太网通讯处理器的设置134.2.4 STEP7与OPC硬件组态174.3 组态画面的设计194.4 程序编写的设计21结 论29参考文献30致 谢311 引言1.1研究背景及内容分拣作业是仓库货物输送中的一个关键环节，它指的是依据货物信息及货物属性，迅速、准确地将商品从储位或其他区域拣出，并按照一定方式进行分类、集中储存，等待配装送货的作业过程。分拣是配送中心作业中最繁锁，工作量最大的环节，也是配送中心作业系统的核心。如今，商品经济逐步深入，社会需求呈现出向小批量、多品种方向发展的趋势，配送商品的种类和数量急剧增加，这使得分拣作业在配送中心作业的比重
8、越来越大。随着电子技术的成熟，仓库货物的分拣也越来越依靠的电子设备及计算机的辅助控制，从而达到最优效率；基于PLC的货物自动分拣系统，具有稳定性强，效率高，网络构架丰富等特点，越发受到关注。1.2仓库货物分拣系统概述构建分拣系统是一个复杂的过程。从规划设计到实现，需要考虑很多因素。分拣系统与上游的仓储系统以及下游的装运送货系统都有着紧密的联系，所以还要考虑它们之间的衔接，解决好接口的问题。 建立分拣系统首先应了解分拣作业的流程，明确系统需要完成的任务。就实际运作过程来看，分拣作业主要由生成拣选信息、行走或搬运、拣货、分类和集中四个基本环节组成。其中: 拣选信息是分拣工作的指令，一般由顾客订单或
9、送货单经加工处理而成，以拣货单或电子信号等形式存在; 行走搬运是分拣作业人员或机器直接接触并拿取和移动货物的过程。实现形式主要有三种，一是人员通过步行或搭乘运载工具到达货物储位; 二是货物随自动化货架到达人员面前; 三是无人参与的自动分拣系统中完全由机械自动完成；货物的分拣是按照拣选信息的指示抓取货物并确认的过程，是分拣作业的核心，根据货物体积、重量、出货频率等的不同分为手工、机械辅助及自动化设备等实现形式; 分类集中是必要时（如批量拣选时）为了衔接出货装运作业而进行的再加工，在实际中也有人力分货、机械辅助和自动分货机等实现形式。 分拣作业流程是分拣系统的业务流程依据，合理利用机械、自动化设备
10、，采用新技术可以节约作业时间、降低分拣错误率，也是构建分拣系统的目标与关键。1.2.1仓库货物分拣系统的发展状况最初的分拣系统是完全基于人力的作业系统，通过人工搜索、搬运货物来完成货物的提取。在这种系统中，书面文件的制作和查找、人工搬运等浪费了巨大的人力物力，作业效率低下， 显然无法满足现代化物流配送对速度和准确性的高要求。随着科学技术的飞速发展，分拣系统中开始运用各种各样的自动化机械设备，计算机控制技术和信息技术成为信息传递和处理的重要手段。虽然在多数的分拣系统中，某些作业环节还需要有人工的参与，但作业强度已越来越小，完全由机械完成分拣作业的自动分拣系统也应运而生。机械化、自动化、智能化成为
11、现代分拣系统的主要特点与发展趋势。在现代的仓库货物分拣系统中，高科技的应用为作业效率和质量的提高提供了坚实的技术保证。现代化的分拣系统逐渐成为物流机械化系统、信息系统以及管理组织系统的有机组合。物流机械化系统主要是各种物流设备的有效组合和配置，信息系统是分拣信息和控制信息等流动的载体，管理组织系统负责设备、人员的调度，控制系统总体的运作模式。计算机控制技术、信息技术以及物流自动化机械成为现代分拣系统的重要组成部分。1.3堆垛机的概述堆垛机是仓库货物分拣系统的重要组成部分，它是整个系统的执行部件，存货时将货物从出/入货台准确的存放到货位里，取货时将货物从货位中取回到出入货台。无论何种类型的堆垛机
12、，一般都由水平行走机构、起升机构、载货台及货叉机构、机架和电气设备等基本部分组成。它是在所谓高层、高速、高密度储藏的概念下的产物。尽管各厂家各有独创，结构形式有些差异，但可以说大同小异，所有的堆垛机都不外乎由机架、载货台、伸缩货叉、轨道和控制系统等部分组成。1.3.1堆垛机的发展初期的仓库货物使用的堆垛机以桥式起重机为基础，这种堆垛机是从起重机的大梁上悬挂一个门架，利用门架的上下和旋转来搬运货物。1960年左右在美国出现了巷道式堆垛机，随后巷道式堆垛机逐渐替代了受重量和跨度限制的桥式堆垛机。1967年日本安装了高度10-15米的高层堆垛机，1969年出现了联机全自动化仓库，我国是在上世纪70年
13、代初期开始研究采用巷道式堆垛机的立体仓库。目前的堆垛机技术取得了重大的发展，控制技术、定位精度、运行速度都得到了很大程度的提高。巷道式堆垛机的起升速度已经可以达到90m/min，运行速度达到240m/min，在有的立体仓库中采用上、下两层分别用巷道堆垛机进行搬运作业的方法提高出入库能力。2 西门子S7-200PLC概述2.1 产品概述S7-200系列是一种可编程序逻辑控制器（Micro PLCs）。它能够控制各种设备以满足自动化控制需求。S7-200的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。紧凑
14、的结构、灵活的配置和强大的指令集使S7-200成为各种控制应用的理想解决方案。2.1.1 S7-200 CPUS7-200 CPU将一个微处理器、一个集成电源和数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中，从而形成了一个功能强大的微型PLC，参见图2-1。在下载了程序之后，S7-200将保留所需的逻辑，用于监控应用程序中的输入输出设备。图2-1 S7-200的中央处理单元Siemens公司提供多种类型的CPU以适应各种应用，如表2-2中介绍了S7-200系列的对各种CPU特性。表2-2 S7-200系列PLC的技术指标2.2 S7-200系列PLC的工作原理PLC的工作过程一般可分为三个主要阶段：输入
15、采样阶段，程序执行阶段和输出刷新阶段，如2-2图所示。现场输入输入模板输入映像区执行用户程序输出映像区输出模板输出装置输入采样阶段程序执行阶段输出刷新阶段 图2-2 PLC工作过程1、输入采样阶段PLC以扫描工作方式，按顺序将所有信号读入到寄存输入状态的输入映像区中存储，这一过程称为采样。在整个工作周期内，这个采样结果的内容不会改变，而且这个采样结果将在PLC执行程序时被使用。2、程序执行阶段PLC按顺序进行扫描，即从上到下、从左到右地扫描每条指令，并分别从输入映像区和输出映像区中获得所需的数据进行运算、处理，再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像区中保存。这个结果在程序执行期间可能发生变化，但在整个程序未执行完毕之前不会到输出端口。3、输出刷新阶段在执行完用户所有
