摘 要

随着信息化技术的广泛运用，自动化立体仓库作为传统物流技术不断成熟和革新的必然产物，在各个领域广泛普及。输送机设备作为立体仓库的重要组成部分,发挥着越来越重要的作用。而且随着全球化进程日益加快，市场发生极大变革，充满了多样性和不确定性，市场竞争的核心已经从产量、成本、质量转向时间和服务上的快速响应。在此环境之下，提升企业生产运营效率最简单的办法就是提高仓库内物流的输送速度，从而提高智能仓储的工作效率。由此，对输送机进行相关研究是具有现实意义的，也将对未来物流自动化发展提供帮助。

本文以立体仓库输送机电气控制系统为研究对象，首先分析了输送机的工艺流程，依据系统设定的基本功能，分析并确定PLC输入、输出信号，进行PLC控制系统模块选型，然后设计硬件控制电路，完成相应设备的选型。最后，运用Step7编程软件进行PLC程序的编写，实现了输送机运行平稳和可靠。

关键词：PLC；立体仓库；输送机；电气控制

Abstract

With the extensive use of information technology, automated warehouses, as an inevitable product of the continuous maturity and innovation of traditional logistics technology, are widely used in various fields. As an important part of the three-dimensional warehouse, conveyor equipment also plays an increasingly important role. And with the acceleration of globalization, the market has undergone tremendous changes, full of diversity and uncertainty, and the core of market competition has shifted from production, cost, quality to time and service. Under this environment, the easiest way to improve the overall production operation efficiency is to increase the speed of logistics in the warehouse. The faster the logistics speed, the higher the efficiency of the relative intelligent storage. Therefore, it is of practical significance to carry out relevant research on the conveyor, and it will also help the development of logistics automation in the future.

This paper takes the electric control system of the three-dimensional warehouse conveyor as the research object. Firstly, it analyzes the process flow of the conveyor. According to the basic functions set by the system, it analyzes and determines the PLC input and output signals, selects the PLC control system module, and then designs the hardware. Control circuit to complete the selection of the corresponding equipment. Finally, using Step7 programming software to write the PLC program, the conveyor is running smoothly and reliably.

Key words: PLC; three-dimensional warehouse; conveyor; electrical control

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1选题背景 1

1.2目的及意义 2

1.3国内外研究现状 2

1.3.1立体仓库输送机研究现状 2

1.3.2输送机控制系统研究现状 4

1.4主要工作及论文结构 4

1.4.1主要研究工作 4

1.4.2论文结构 5

1.5本章小结 5

第2章 立体仓库输送机总体概述 6

2.1立体仓库简介 6

2.1.1立体仓库的组成 6

2.1.2立体仓库的分类 6

2.1.3立体仓库的优点 7

2.2输送机简介 7

2.2.1输送机特点 7

2.2.2输送机的工艺要求 8

2.3输送机系统功能 8

2.4本章小结 9

第3章 输送机控制系统硬件电路设计 10

3.1控制系统结构 10

3.2输送机控制系统plc选型 10

3.3输送机控制系统电气部分设计 12

3.3.1主控制柜设计 12

3.3.2主电路设计 13

3.3.2plc输入模块设计 14

3.3.3plc输出模块设计 15

3.4基本硬件参数及选型 17

3.4.1托盘物品参数 17

3.4.2输送机选型及布局 17

3.4.3电机选型 19

3.4.4传感器选型及布局 19

3.5本章小结 21

第4章 输送机控制系统软件设计 22

4.1 控制系统工作模式 22

4.2 plc的I/O口分配 22

4.3程序及功能分析 23

4.3.1输送机控制程序设计 24

4.3.2出入库程序设计 27

4.3.3指示灯程序设计 28

4.4可行性分析 30

4.5本章小结 30

第5章 总结与展望 31

5.1总结 31

5.2展望 31

参考文献 32

附录A 34

附录B 39

附录C 43

致 谢 50

第1章 绪论

1.1选题背景

随着信息化技术的广泛运用，自动化科学技术飞速发展，已然从设备自动化、电气自动化、工业自动化、过程自动化、等具体技术发展成为一门重要的学科体系。其研究目的就是通过运用各种信息技术将人的信息获取、处理以及决策能力进行延伸，从而改造世界。物流自动化技术作为自动化学科高度发展和深入应用的必然产物，其技术快速成型，被广泛应用于机械、商业、电子、交通、食品等各行各业，用于解决物流系统的建模、设计、分析、优化控制以及决策问题。尤其是进入21世纪，随着全球化进程日益加快，市场发生极大变革，充满了多样性和不确定性，市场竞争的核心已经从产量、成本、质量转向时间和服务上的快速响应。

在此压力下，企业以及工业对物流环节提出更高的要求，运输和存储作为整个物流过程成本占据比最大的两个关键环节，更是迫切需要取得技术上的突破。

自动化立体仓库便是在这种背景下产生的，它是一种先进的仓库存储技术，又被叫做自动存储/检索系统（Automated Storage amp; Retrieval System，AS/RS）。包含着立体货架、有轨巷道堆垛机、出入库托盘输送机系统、计算机监控系统、尺寸检测条码阅读系统、算机管理系统、自动控制系统、通讯系统以及其他辅助设备，共同组成复杂的自动化系统。

与传统仓库相比较，自动化立体仓库存在着许多优点。其一，自动化立体库在作业方式上大大减少了繁重的人工作业，将大量劳动力释放出来；其二，它具备自动化程度高的电气系统、控制系统、存储系统、输送系统等，大大提高了作业效率，易于形成科学的物流系统，与仓库外的生产环节有机连接，从而提高企业生产管理水平；最后，立体货架采用了高层货架存储货物，有助于提高空间利用率，充分节约了宝贵且有限的土地资源，也在某种程度上减少了企业用地的成本，系统具有合理性和先进性。

因此，自动化立体仓库作为传统物流技术不断成熟和革新的必然产物，集众多优势与先进技术于一体，从开始投入实际使用后，便快速在社会的各个领域取得广泛运用，更是靠着自身高效的工作效率和出色的仓库管理能力从仓储智能化的战役中脱颖而出，已经成为了企业物流仓储环节重要设施和现代物流与仓储系统的核心。

在此意义上，自动化立体仓库由于存储的货种类多、数量大，为保证正常的生产活动，以及提供高效快速的出入库能力，实现企业的快速响应服务，降低运营成本，需对立体仓库的输送系统进行自动化控制研究。

1.2目的及意义

随着自动化立体仓库的广泛普及，输送机设备作为自动化仓库的重要组成部分,发挥的作用越来越重要，货物的出、入库作业都需要由输送机来完成。高效的物流输送速度，已经成为各大企业在追求产业自动化、智能化过程中的一项重要衡量标准。在这种智能化的生产环境中，提高仓库内物流的输送速度成为提升整体生产效率最简单的办法，物流速度越快，智能仓储的工作效率也就越高。由此，对输送机进行相关研究是具有现实意义的，也将对未来物流自动化发展提供帮助。

本课题所研究对象的即是立体仓库输送机控制系统，作为自动化立体仓库整个物流体系中迅速发展的一个重要组成部分。怎样去保证输送作业高效、可靠变得尤为重要。针对这些，本文拟设计一种立体仓库输送机的电气控制系统。

目前，相比于传统的顺序控制器，PLC作为是一种新型工业控制装置，可以轻松搭建柔性控制系统。它具有通用性强、功能完善、编程简单、可靠性高、体积小和能耗低等特点，因此深受工业控制人员的欢迎，是物流自动化控制中的主流技术。将PLC应用技术与电气控制技术相结合，可以在促进仓库工作效率和管理能力提高的同时，进一步提高企业的效益^[1]。

综上，本课题将研究输送分拣机的可行传动方案，从而分析与设计对应的PLC控制线路，采用PLC对立体仓库输送机进行控制，提高其运行的可靠性，保证运行速度更加的平稳和安全。

1.3国内外研究现状

本文研究的课题是基于S7-300PLC的立体仓库输送机电气控制系统设计，国内外研究现状包含以下两个方面。

1.3.1立体仓库输送机研究现状

第二次世界大战以后，由于生产发展的需求，自动化立体仓库的出现和发展成为必然结果。早在20世纪50年代，在美国就有仓库使用桥式堆垛机进行作业，从而大幅度减少了货架间的距离，并且平均提高了单位面积25%的储存量。此后，自动化立体仓库开始飞速发展，尤其是在西欧和美国地区颇受青睐。到1963年，第一个采用计算机控制的自动化仓库问世，出现在美国某公司的仓库业务中。60年代中期以后，自动化立体仓库在日本开始兴起，并且发展速度极其迅速，到现在不论是从质上还是量上，相较于西欧均实现了赶超。

我国开始研究自动化立体仓库及其专用设备的时间并不晚，早在1963年第一台1.25t桥式堆垛机就由大连起重机厂实现试制，其设计则是北京起重运输机械研究所完成。在70年代中期，郑州纺织机械厂首次运用仓储技术将一座原用于存储模具的锯齿形厂房，改建成了一座自动化立体仓库。1977年，北京起重机运输机械研究所等单位研究制造出采用计算机进行控制和数据处理，属于整体式结构的北京汽车制造厂自动化仓库。

据不完全统计，截止2010年年底，我国自动化立体仓库的保有量在不包括电力、军工、铁路等非公开市场下，已经超1000座，并且保持着快速的增长，每年100-200座。立体仓库在土地成本和后续管理和维护方面具有更好的经济性。截至2016年，我国自动化立体库的建成数已经达3600座。与此同时，从产值来看，我国自动化立体库的市场规模从2010年的不足50亿元，到2014年已达到101.38亿元，预测到2018年我国自动化立体仓库的市场规模将达到210亿元。

总而言之，我国自动化立体仓库的应用领域极广，遍布各行各业。随着我国经济和生产的不断发展，作为现代物流技术的核心，自动化立体仓库数量和质量的需求也必将越来越大。

自动化仓库的发展是为了满足工业和科技的发展需要，从而在现代大规模生产的潮流下将工业生产带入社会化，一体化和专业化。这也是社会中高度机械化和自动化生产的必然要求，并将朝着网络化和智能化方向发展。

输送机作为自动化立体仓库的重要组成部分，又叫出入库工作台。其作为物料搬运设备，常常用于在一定线路上连续不断朝着一个方向或者目的输送物料。其工作对象大多是散装及小型件物品，可采取水平、垂直或者倾斜等方式，为了提高输送能力且实现长距离的运输，可以组成空间输送线路，同时能够在输送过程中完成所需工艺操作，并且装卸过程无需停车，因此生产效率很高，应用非常广泛。

现代刮板输送机和斗式提升机的最初原型就是古时候的高转筒车和人们用于提水的翻车；在17世纪中期,架空索道开始被用来输送散状物料；19世纪中叶,输送机的结构变的多种多样，趋于现代化。1868年,带式输送机首次出现在英国；1887年，惯性输送机现身于德国。在此之后,输送机经过科学技术的进步其结构和功能不断被完善，直至今日已经成为物流自动化不可缺少的部分^[2]。本次课题研究的即是立体仓库中的输送机，将涉及到链条输送机和辊子输送机，其作为立体仓库的主要组成部分，是管理中至关重要的一个环节。

1.3.2输送机控制系统研究现状

PLC技术作为关键技术，常常被应用于立体仓库电气控制系统的输送系统这一模块。凭借着其具有的优异特点，基于PLC技术基础上的输送设备电气控制系统，更是使得立体仓库作业流程更加的智能化、无人化、高效化^[3]。并且在实际应用中给企业创造出巨大的经济效益，同时有力推动物流自动化领域进一步发展。在可编程存储器运用之下，结合用户程序给出的命令，通过模拟输入与输出、数字等形式，对多种生产过程或者机械实现自动化控制^[4]。在我们国家，目前主要是应用中档型可编程控制器来控制输送机起动、运行、停止等工作，其各种监测装置及故障诊断和查询功能等还有很大的提升空间，而其控制系统正在迅速发展。国外在输送机监控监测设备这一方面的发展处于领先地位，普遍使用PLC可编程控制器，并且拥有着综合型电源继电器控制技术，科学的程序软件，以及完整自动的监测监控系统，包括数据采集、存储、处理、传送、故障诊断与查询等功能。

立体仓库电气控制系统的基本程序是：首先通过PLC接收到数字信号，然后将数字信号转变为相应的指令，最后通过PLC发出指令来对相关设备工作进行集中控制，PLC是整个控制系统的核心^[5]。现在的PLC技术逻辑控制能力和数据处理能力已经非常完善，将其应用于立体仓库中能够保证输送机运转的稳定性和可靠性。因此PLC技术被许多大型立体仓库应用于其电气控制系统中，使得立体仓库输送系统效率有了很大的提升。

基于PLC技术的输送机电气控制系统，不仅可以极大的保证控制系统的准确性和稳定性，而且在实际作业流程例如出库、入库和分拣中，能够极大程度上避免人工作业可能产生的安全问题和效率问题，为企业创造更大的价值，也可以推进物流自动化的健康发展^[6]。

总而言之，现在很多立体仓库输送系统中，PLC的应用也越来越广泛。在本课题中，拟通过PLC实现对立体仓库输送机电气控制系统的设计，保证输送机在运行过程中平稳可靠。

1.4主要工作及论文结构

1.4.1主要研究工作

本次设计的题目是基于S7-300PLC的立体仓库输送机电气控制系统设计，旨在通过对输送机电气系统的控制研究，利用PLC等相应的技术进行输送分拣机传动方案的分析与设计，达到预期的目的。

首先对自动化立体仓库的组成结构进行系统的概括与介绍，熟悉立体仓库输送机的工艺要求，确定电气设计的技术条件，明确其作为立体仓库的主要组成部分，是管理中至关重要的一个环节，对输送机进行相关研究是具有现实意义的，也将对未来物流自动化发展提供帮助。然后再结合国内外输送机的发展现状，以及输送机控制系统的现状，进而思考输送机的输送效率、可靠性及控制系统的稳定性。最终分析与设计输送分拣机传动方案，并进行输送分拣机PLC控制线路的分析与设计。

在完成上述设计与分析后，进行电气控制线路的绘制，再进行PLC程序的编写，进而实现对立体仓库输送机的控制，最后完成设计报告书的编写。

1.4.2论文结构

本文共有五个章节如下所示：

1. 绪论，阐明了本文选题的背景和研究的意义，并且对当前自动化立体仓库输送机的国内外研究现状进行相关介绍。
2. 立体仓库输送机总体概述，介绍立体仓库构成、输送机特点、性能以及输送机系统的工艺流程。
3. 输送机控制系统的硬件电路设计，首先介绍输送机控制系统的主要控制结构，完成plc选型，然后对输送机控制系统的电气部分进行设计，最后完成相关硬件的选型。
4. 输送机控制系统软件设计，首先介绍了控制系统的工作模式，根据第3章的电路设计完成相关I/O口分配，最后对plc程序及功能进行设计和说明。
5. 总结与展望，总结本文的研究工作，展望后续的研究工作。

1.5本章小结

在本章，我首先对立体仓库输送机课题的研究背景进行了相关介绍，并且对研究的目的及意义作出了详细的阐明，然后对立体仓库输送机和输送机电气控制系统等两个方面的研究现状做了相关介绍，总结了其发展趋势，提出了本文研究的构思和理论出点，最后对本文的工作及结构安排进行了简明介绍。

第2章 立体仓库输送机总体概述

本文以某企业仓库的部分输送线为例，对输送机及其控制系统进行研究，将涉及到链条输送机和辊子输送机，分析其工艺要求，最后基于西门子S7-300PLC对立体仓库输送机电气控制系统进行设计，保证输送机的输送效率、可靠性及控制系统的稳定性。

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：