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智能仓储系统的设计

发布日期：2026-06-11 10:00:23    已浏览 次    发布者:小编

　　
　　近年来，越来越多的企业开始对智能仓储系统技术进行研究开发和应用，该技术的应用对于提高企业的竞争力有着非常重要的作用。智能仓储系统只要是由PLC控制系统、伺服电机驱动装置、传感器检测、触摸屏等硬件组成，在本设计中对智能仓储系统的概述、硬件的选型、电路设计、组态监控画面设计、软件程序设计和系统使用说明都进行了叙述。设计以PLC、传感器、伺服电机为硬件基础，根据系统工作原理，制定控制要求，对PLC进行程序编写，通过RS485通讯方式与触摸屏系统通信，由触摸屏完成对整个系统的控制。
　　智能仓储系统的设计和应用能够满足企业追求智能化的要求，明显提高仓储系统的使用效率。
　　仓储系统广泛应用在物流、邮局和企业仓库管理。进入21世纪以来，全球经济飞速发展，各行各业加快了生产，仓储系统有了很大的发展，许多科研单位、企业开始进行智能仓储系统的开发，比起以往传统的仓储系统，它不仅提高了空间的利用率，也增强了企业的管理能力，使得企业不断走向智能化。
　　本文在仓储系统中加入PLC控制技术、传感器检测技术、触摸屏技术等智能化元素，对仓储系统进行智能化操作管理。在系统设计中，利用PLC编程控制伺服电机，高效准确的带动搬运装置上下、左右运动，搬运货物到对于仓库内，在每个仓位内安装有光电传感器，它能够准确的把仓位当前有无存物的情况通过开关量信号给到PLC系统，这样不仅可以避免系统在存放货物时出现误差，也可以更好的记录整个系统的存储量；触摸屏作为整个操作系统，与PLC系统实时通讯，启停监控整个系统的状态，能够显示保存系通数据和报警数据，方便维护管理。
　　本设计的智能仓储系统分上下两层，主要是由搬运装置和立体仓库构成，执行机构主体是两个伺服电机，通过程序控制伺服电机，使搬运装置能够精准在X、Y轴运动，把货物快速搬运到指定的仓位；立体仓库有上下两层，共六个仓位，在每个仓位装有光电传感器，这样就能准确判断系统当前的存储状态和空仓状态，可以加快系统工作效率，当系统仓位满载时，会出现报警提示，并且停止进货物入仓，当有空仓出现时，系统自动进入工作状态，如此循环。系统示意图如下图所示：
　　PLC在如今已被广泛使用在各种智能控制系统上，国内外也有许多公司在生产开发PLC系统。国外知名品牌PLC有西门子、三菱、欧姆龙、松下等，这些品牌的PLC响应速度快，功能较全，但价格对于国产PLC都偏高，由于系统控制不算复杂，考虑到成本因素，就排除了国外品牌的PLC。在众多国产PLC品牌中，汇川PLC结合了西门子和三菱PLC的优点，编程界面舒适，结合系统的控制要求和IO数量情况，本设计选用汇川H2U通用小型系列H2U-1010MR PLC作为控制系统.
　　在选用触摸屏时，首先考虑到的是与汇川PLC通讯问题，由于系统已经使用了H2U-1010 PLC，跟触摸屏通讯，它仅支持RS485通讯模式，现在很多触摸屏都已经不使用RS485通讯，从价格、PLC通讯、尺寸大小等方面考虑，设计选用了昆仑通态TPC7062td/t触摸屏，它组态能够兼容汇川PLC，支持RS485通讯，编程软件内控制多元化，能够满足系统设计要求,如下图所示：
　　在本设计中，光电传感器主要安装在每个仓库内，用于检测仓库内有无货物情况， 并且能够输出开关量信号给到PLC。 如今市场内的光电传感器各式各样，大体包括了对射型、扩散反射型、回归反射型和距离设定型。其中扩散反射型的工作原理是如果投射光源接触到检测物后，检测物会反射会光源进入到受光面，从而检测到有物体，这种方式比较符合智能仓储系统的检测要求；再从价格和安装尺寸方面选择，设计选用了国产华感品牌的GF25光电传感器，如下图所示：
　　系统主电路由的驱动器为三菱MR-J2S驱动器，PP和NN接口接收到PLC发出的脉冲频率后，在内部转化为电压信号给到伺服电机，使得电机以对应的转速动作；指示灯主要起到指示系统工作状态的目的，当系统处于某种工作状态时，控制对应的继电器线圈得电，其触头闭合，接通指示灯，系统主电路如下图所示：
　　控制电路是PLC电源电路和输入输出电路，其中输入接口X1-X6是6个仓位的光电传感器，可以采集每个仓位有无货物的信息；X10-X12为启动、停止、复位按钮，以此来启停系统；X14和X15是两个伺服的限位开关，当伺服出现故障时，可以预防偏离到机构外。输出电路的Y1-Y4是PLC的高速脉冲输出，控制伺服电机；Y10-Y12控制3个继电器线圈，从而间接控制指示灯。PLC电源电路L、N,接交流220V,为PLC工作供电，系统控制电路如下图所示：
　　本设计采用昆仑通泰触摸屏的编程软件MCGS软件进行组态编程。首先在设备窗口组态父子设备，再把PLC程序里用到的变量设置到所添加的设备中。系统通讯组态如下图所示：
　　在用户窗口编写组态画面，在画面中设有按钮，可以对系统进行启停控制，指示灯可以显示系统工作状态以及仓位有无货物的状态，标签控件可以记录搬运货物的数量，更加直观的对现场工作情况进行监控。组态画面如下图：
　　I/O分配表就是明确PLC每个输出输入点所代表的意思，PLC完成设定任务，是通过这些输出输入点来与现场信息交换，只有每个I/O点代表不同的意思，才能区别不同的现场情况，所以需要制定I/O分配表，系统I/0分配表如下所示：
　　程序是一个控制系统最核心的部分，本设计的程序主要是简单的逻辑控制和伺服电机的高速脉冲控制。系统上电启动后，首先把起始位置和每个仓位的X轴伺服的脉冲数、频率数和Y轴伺服的脉冲数、频率数分别存到D200、D202和D202、204、D206、D208、D210和D212这些数据存储区内，如下图所示：
　　系统确定要往那那个仓位搬运物料时，启用DPLSY控制X轴伺服以指定频率和脉冲数左右旋转，DPLSR控制Y轴伺服以指定频率和脉冲数上下升降
　　当达到该仓位的脉冲数时，停止启用DPLSY和DPLSR指令，此时推料料电磁阀动作，把货物推到仓位内，当仓位内传感器感应到有货物进入时，再次调用DPLSY和DPLSR指令使得搬运机构回到初始位置，等待下次启动命令
　　系统上电初始化完成后，在触摸屏手动仓位设置输入框内设定好仓位编号，按钮系统启动按钮，系统运行指示灯亮起，搬运装置从初始位置把货物精准搬运到对应仓位，并且返回到初始位置等待下次启动指令，如此循环；在仓位有货物时，触摸屏对应的仓位指示灯亮起，搬运数量也会在触摸屏搬运数量累计显示框内显示；在系统运行时，按下系统停止按钮或系统出现故障后，系统会立刻停止各动作，触摸屏上系统故障指示灯亮起，直到系统按下复位按钮后，系统重新进入待机状态，等待启动指令。
　　智能仓储系统以PLC控制技术为核心、结合传感器技术和触摸屏技术，对硬件和软件都有较高的要求，是自动化专业的一个综合运用系统。它以PLC为控制系统，运用传感器技术对外部数据进行采集，编程处理数据信息，触摸屏作为人机信息交换的介质，可以时刻监控到系统的所有工作信息，启停操作系统，这样不但减少人力的投入，降低了企业的生产成本，也推进了企业生产进度，被广泛应用在物流等行业里。
　　通过这次实践的设计，使我提高了PLC编程能力，对PLC工作原理和使用方法都有了进一步的了解，从发现问题到解决问题的过程中，看到了理论与实践的差距，也更加坚定了自己内心对这份专业的热爱。
　　[2] 邱俊.工厂电气控制技术（第二版）.中国水利水电出版社. 2016-06
　　[3]张巍.PC/PLC机电控制系统研究[D]，西门子工业大学，2003.
　　[4]吕品.PLC和触摸屏组合控制系统的应用.自动化仪表，2010,31（08）：45-47
　　我能够成功的完成本次的设计，要感谢王宏彦老师的耐心指导，在文档格式、选题内容以及电路设计上面都给予我很大的帮助，还要感谢各位专业老师的教导，没有你们的辛勤付出，我也不会把这门专业学好，也就不可能成功的做出毕业设计。
　　在完成毕业设计的过程中，遇到过很多问题，但都通过自己努力以及老师的帮助得以解决。毕业设计的完成，使我能够对自动化专业有一个更加全面的认知，是对自己大学三年所学的一个考核，是对老师们三年教导的一个回报，更是对自己努力学习的回报。最后，我要表示我对我所学专业的热爱，更要表达帮助过我老师跟同学的感谢。