基于MOBYD仓库物流控制系统的研究与设计何琳锋论文

1、TianjinUniversity of Technology and Education毕 业 设 计专 业： 电气技术教育 班级学号： 0612班 42 学生姓名： 何琳锋 指导教师： 邵宝文 高级工程师 二一一年 六 月天津职业技术师范大学本科生毕业设计基于MOBY D仓库物流控制系统的研究与设计专业班级：电气0612学生姓名：何琳锋指导教师：邵宝文 高级工程师院 系：自动化与电气工程学院2011年 6月摘要RFID的应用在一定程度上减少了遗漏的发生，减少了劳动力、提高了工作效率。并大幅削减成本和清理供应链中的障碍。ABSTRACT, 's , there is , you ca

2、n pass , RFID , reducing ; MOBY D ; AS-I ; Weighing; 第1章 绪论11.1 我国仓储物流发展现状1仓储物流发展过程11.3 仓储物流主要发展方向21.4 本文主要研究的内容2第2章 仓库物流自动控制系统的总体设计32.1 物流自动化控制系统概况32.1.1 物流自动化控制系统研究现状32.1.2 物流自动化控制系统的功能32.1.3 物流自动化控制系统的基本组成部分32.2 物流自动控制系统总体设计5系统需求分析5系统总体方案设计52.3 系统硬件设计方案62.3.1 控制核心单元的选择62.3.2 PLC的特点92.4 RFID-射频识别1

3、02.4.1 RFID系统的特点102.4.2 RFID的工作原理及组成112.4.3 RFID射频识别的应用11第3章仓库物流自动控制系统的硬件设计133.1 PLC的选型和资源配置133.1.1 S7-400系列PLC概述133.1.2 CPU型号的选择143.1.3 其他功能块的配置153.1.4 PLC的I/O资源配置17射频识别设备选型和资源配置18称重模块及传感器选型及配置19电气接线图及元器件的选择19元器件的选择19电气接线图20第4章仓储物流自动控制系统的软件设计22程序流程图22编程软件简介234.3 硬件组态设计254.4 程序设计25第5章总结与展望30参考文献31致

4、谢32采用西门子称重模块SIWAREX U采集物品基本信息并通过总线技术实现系统中信息互通。现机械化、自动化，从而提高仓库的管理水平。自动化立体仓库系统由货架、堆垛机、出入库输送机、自动控制系统与管理信息系统等构成，能按照指令自动完成货物的存取作业，并对仓库的货物进行自动化管理，使物料搬运仓储更加合理。由于采用货架储存，并结合计算机管理，可以容易地实现先入先出、发陈储新的出入库原则防止货物自然老化、变质、生锈等现象的出现。降低对人工需求的依赖，特别是降低特殊仓储环境中的人力资源成本。由于采用了自动化技术后，自动化仓储能适应黑暗、有毒、低温等特殊场合的需要。物流自动控制系统主要是控制输送系统完成

5、其物料的输送任务。在环绕库房、生产车间和包装车间的场地，距地面4至6米处，设置有由许多皮带输送机、滚轮输送机等组成的一条条输送链，经首尾连接形成连续的空中输送线。在物料的入口处和出口处设有和路径叉口装置、升降机和地面输送线。这样在库房、生产车间和包装车间范围内形成了一个既可顺畅到达各个生产位置同时又是封闭的循环输送线系统。所有生产过程中使用的有关材料、零件、部件和成品的等物料，都须装在贴有条形码的托盘箱里才能进入输送线系统。在生产管理系统发出的生产指令的作用下，装有物料的托盘箱从指定的入口处进入输送系统。此时，系统经过扫描托盘箱上的条形码，查寻生产管理系统的生产指令并与之比较，可自动识别判断出

6、该托盘箱需要达到的目的地出口。系统将按照最佳路径，控制启动相应一系列输送链、路径叉口装置和升降机，把该托盘箱自动输送到指定出口。因此，物流自动控制系统主要利用PLC控制技术，使系统按照生产指令，通过系统的自动识别功能和输送系统，自动地和柔性地把托盘箱里的生产物料，以最佳的路径、最快的速度，准确地从生产场地的一个位置输送到另一个位置，完成生产物料的时空转移，保证各种产品的生产按需要协调地进行和按需要迅速地变化。保证工厂设备和生产的高效率运行。在这个过程中，最佳路径控制成为物流自动控制系统的技术关键，而系统其他部分则围绕路径控制进行相应工作。物流自动控制系统以一台西门子公司的PLCS7-400CP

7、U414-3PN/DP为核心，现场工业总线网络为基础，AS-I。为了让已进入输送线的托盘箱能够沿着正确的输送路径到达所需的目的地，控制系统在PLC里建立了一个实时数据库管理系统。当某个托盘箱进入物流输送线时，系统立刻在实时数据库系统中为该托盘箱建立一条记录，存放着该托盘箱的有关信息。物流自动控制系统的工作过程主要分为以下几个步骤：生产管理系统中生产指令的产生在输送线的各入口处，操作人员按照生产计划，把物料按种类装入不同的托盘箱，再通过手持式条形码激光扫描仪把这些托盘箱的条形码输入到生产管理系统中。生产管理系统对收到的每个托盘箱条形码，依据生产调度计划，立即产生一条该托盘箱的生产指令，并放入到生

8、产指令表格中，以便物流自动控制系统查找。每条生产指令内容由三部分组成：该托盘箱上的条形码代码、该托盘箱在输送线上的入口位置和出口位置。物流入口处的查询当操作人员把准备好的托盘箱放入某入口处的滚轮输送机时，托盘箱会运动到输送机中间位置停下来，此时PLC控制该入口处固定式条形码激光扫描仪，获取该托盘箱的条形码，并依此条形码向上层生产管理系统的生产指令表格查询该托盘箱。根据返回信息，可能会出现两种情况：a)该托盘箱在生产指令表格中不存在，或者存在但入口位置不符。说明此托盘箱是非法的，不该进入物流输送系统，PLC会立即控制开启入口处的声光报警器，通知操作人员把此托盘箱从输送机上手工搬走。b)该托盘箱在

9、生产指令表格中存在，并且入口位置相符。说明此托盘箱是合法的，系统可接受。一方面PLC控制入口输送机继续转动，让此托盘箱进入物流输送系统；另一方面，PLC为此托盘箱在实时数据库中建立一条记录。条形码写入记录第一部分。PLC根据生产指令中指明的此托盘箱的出口位置和实际输送路径，计算出路径控制码，并把该路径控制码写入记录第二部分。1、企业生产过程物流管理存在的主要问题：目前生产物流过程采用的是人工统计，难免会发生一些诸如错记、漏记、多记、单据丢失等一些错误，这就导致了数据采集的不准确，信息的反馈效率极其低下；企业中原有的车间管理系统只是一个静态的、需要人工输入的物料管理系统，待录入的数据量太大，容易

10、出错；车间现有的物料配送模式为空箱拉动，这种物料配送模式效率很低，不能对线边物料的消耗和需求进行实时掌握。总之，在没有信息化的生产物流车间，数据采集依然通过手工方式完成，这样的工作效率极其低下。2、针对仓储物流内部的一些实际情况，我们设计了一个基于MOBY -D射频识别技术的物流仓储控制系统设计方案：鉴于企业现有的车间环境和成本因素，使用RFID作为物料的自动识别。采用的MOBY D SLG D12S读/写设备；根据整个车间的分布情况和现有的物料配送模式，我们合理的设置了数据采集器、电脑、以及SLG D12S读/写设备在仓库的分布区域；在厂区配有电脑的区域使用的是读/写设备实时的录人数据，在生

11、产线上使用的读/写设备，解决了数据采集不准确的问题。可靠性高，抗干扰能力强仓库物流自动控制系统控制方式自动控制操作和手动控制操作。其中自动和手动之间互锁。当有存取操作时，PLC会接受和分析操作人员在控制面板按钮输入的指令，做出合理的工控安排；判断检测元件的状态，读取仓库机械驱动部分的信息；然后，将信息反馈到执行元件，实现其位置移动，完成货物的存取操作。SIMATIC S7-400 是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。模块化及无风扇的设计，坚固耐用，容易扩展和广泛的通讯能力，容易实现的分布式结构以及用户友好的操作使SIMATIC S7-400 成为中、高档性能控制领域中首选的理想解决方案。S

12、IMATIC S7-400 的应用领域包括：自动化工业 (如：生产线)，机械工程，包括专业化的机械制造、仓储业、建筑系统自动化、钢铁工业、发电和配电、造纸和印刷业、木材加工业、纺织品生产、医药业、食品和饮料加工、工艺工程，如：供水和处理、石油和化工工业、水泥业、玻璃陶瓷业功能逐步升级的多种级别的CPU，带有各种用户友好功能的种类齐全的功能模板，使用户能够构成最佳的解决方案，满足自动化的任务要求。当控制任务变得更加复杂时，任何时候控制系统都可以逐步升级，而不必过多的添加额外的模板。CPU 模块-分级性能范围由于需要采集外部检测信号，控制皮带传送的电机启停，选择自动或是手动控制状态，料口A检测、料

13、口B检测、合格品出口，不合格品出口等。系统资源分配如表3-1所示。表3-1 I/O分配输入部分输出部分I启动Q运行指示灯I停止Q停止指示灯I复位Q手动运行指示灯I手/自动选择开关Q自动运行指示灯I进料口A检测皮带A运行I进料口B检测皮带B运行I称重物料检测皮带H运行I出料口C检测皮带C运行出料口D检测皮带D运行SIWAREX FTA是一种多用途的、灵活的电子称重模块。是标准的西门子SIMATIC功能模板，是SIMATIC系统集成的一部分。自动称重通过一个预先定义的称重工序来实现，SIWAREX FTA的秤的功能包括：非自动衡器（符合OIML R-76的非自动衡器），用于自动装料衡器（符合OIM

14、L R-61的自动装料衡器），用于自动分检衡器（符合OIML R-51的自动分检衡器），以及用于非连续累计自动衡器（符合OIML R-107的非连续累计自动衡器）。应用于称重领域SIWAREX R 称重传感器用于力和重量的静态与动态测量。它能够用于工业称重技术方面几乎所有的应用当中。表3-4-1元器件列表分类名称型号数量S7-400电源PS 407 10A1CPUCPU 414-3 PN/DP1导轨UR21远程控制远程I/OSIMATIC ET200M/LINK1模拟量输入模块SM331 AI8X12BIT1数字量输入输出SM321 DI16XDC24V1射频识别电源MOBY NETZTEIL

15、1连接器MOBY ASM4521读/写设备MOBY D SLG D12S11AS-I电源AS-I POWER1网关模块DP/AS-I LINK 20E1连接器1传感器光电传感器Siemens5电气接线图图3-4-2控制系统硬件接线图图3-4-3称重模块与传感器接线图根据工艺流程可以总结出基本的程序流程图如图4-1所示图4-1系统流程图建立新项目连接好编程电缆，闭合控制台上的空气开关，闭合PLC电源开关，启动计算机。启动计算机，在桌面上双击STEP7编程软件的图标，打开STEP7。图4-2-1点击”Finish”,项目建立成功图4-2-2双击“OB1”，可在右侧进行编程硬件组态图4-2-3硬件组

16、态编写程序调试运行程序编写完成后，进行保存“”，下载“”到中，最后运行“”调试必备的硬件：主站：PS 407 10A 407-0K02-0AA0CPU：414-3 PN/DP 414-3EM05-0 AB0导轨：RACK UR2从站：SIMATIC ET200M/LINK 153-2BA01-0XB0 MOBY ASM452 6GT2 002-0EB20 DP/AS-I LINK 20E 6GK1 415-2AA01打开软件点击建立新项目：命名为“仓储物流”图4-3-1仓储物流硬件组态图4-4-1插入DB数据块图4-4-2数字量输入DB1属性图4-4-3数字量输出DB2属性程序调用及编写：打开

17、组织块的OB1，通过组态中相应AS-I从站地址，编写程序。图4-4-4数字量输入读取和数字量输出设定SIWAREX FTA图4-4-4称重模块数据传送图4-4-5 MOBY D之间数据传送FC45是STEP7为RFID识别系统所编写的功能块，SIMATIC S7-300/400通过通信接口模块连接RFID读写器，通过FC45与RFID识别系统进行数据交换。每一个读写设备，都需要预分配参数，并存储到参数数据块里（参数DB）,该参数DB通过UDT10（用户数据类型）生成。在UDT10中，定义了输入参数、控制命令、过程信息、以及FC45的内部变量等。MOBY命令在MOBY启动前需定义MOBY命令。如

18、表4-4-6UDT20是用以定义MOBY命令DB的数据结构。表4-4-6 MOBY命令普通命令组命令命令意思0141写数据到MDS（数据载体）0242从MDS读数据0343初始化MDS0444SLG（读写器）状态06-NEXT命令0848END命令：取消与MDS通信0A4A天线ON/OFF0B4BMDS状态注：01/41，02/42,03/43是MOBY基本指令，适用于所有MOBY SLG和ASM其他命令要视MOBY和ASM而定。物流仓储自动化在物流工业中的优越性是显而易见的，而且随着现代的科学技术的发展，这种优越性越来越为明显。而且，随着控制技术的发展，其效率也有很大的提高。而作为核心部分的射频识别系统，其最主要功能就是准确记录物品信息，即实现准确记录和高效率运行。本文主要研究了MOBY D射频识别应用。物流仓储设备技术进步，主要依赖于信息技术、计算机技术和控制技术的发展。射频识别系统作为一种新型系统，其技术水平主要体现技术先进性，本系统设计的基本出发点