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西门子S7-200 PLC驱动的自动货物分拣系统设计
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更新于2024-07-01
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本篇文档是一份关于基于西门子S7-200系列PLC的自动货物分拣系统的毕业设计报告,撰写于2013年5月。该研究背景是随着电子商务的快速发展,传统的手动货物分拣方式已无法满足日益增长的物流需求,因此,设计了一套高效的自动化解决方案。 该系统的核心是利用西门子S7-200系列PLC作为控制核心,其强大的逻辑处理能力和可靠性在货物分拣过程中起着关键作用。配合上位机软件Wincc,PLC能够实时监控和管理整个流程。数据交换方面,采用了OPC Scout协议技术,确保了上位机(如人机界面)与PLC之间的高效通信,使得系统运行流畅且具有良好的兼容性。 具体的工作流程如下:当货物进入仓库后,通过机器人的辅助,被放置到主传送带上。主传送带上的传感器会检测货物,将这些信息转换为电信号,并传递给PLC。PLC接收到信号后,根据预设的程序指令,驱动气动执行机构进行精确的货物分类。货物被分拣后,会被暂时存放在缓冲仓中,等待进一步的处理,或者由机器人搬运到出库,或者通过堆垛机送到立体仓库进行存储。 堆垛机作为一种高效的物料存储设备,通过精准的定位和搬运能力,大大提高了仓库的空间利用率。整个系统的设计充分体现了现代自动化技术的优势,不仅提高了分拣效率,减轻了人工负担,还便于操作人员实时监控,确保了作业的稳定性和安全性。 关键词:PLC、Wincc、OPC、传感器、堆垛机。这篇毕业设计不仅是一个实际应用案例,也展示了如何运用工业自动化技术来解决实际问题,具有很高的实用价值和理论研究意义。
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1 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,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
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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,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。
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