基于MOBY-D仓库物流控制系统的研究与设计-何琳锋论文

1、PAGE PAGE 34天津职业技术师范大学Tianjin University 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MOBY D-based Warehouse Logistics Control System and Design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 要随着我国经济实力不

2、断增强，融入经济全球化的步伐不断加快，对外贸易加速发展，我国物流行业稳步增长。在每天大量物资流转过程中，货物基本信息出错的现象时有发生，尽管物流中心使用了信息管理系统，对货物箱的识别依然采用手工录入的方式，流转的速度和准确率受到很大影响，如何提高物流中心作业的效率以及准确率成为了急需解决的问题。在如今的知识经济时代，快速有效的收集信息并做出准确的决策是企业成功的关键。RFID作为一种新兴的、有巨大变革性的自动识别技术，通过加强物品自动识别和管理，集成改进的数据采集和全球处理网络，将带给整个工业革命性的改变。它可以建立一种潜在的、可以传递整条供应链的有效信息管道。通过本论文设计应用物流自动化系统

3、、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。关键字：物流自动化系统；MOBY D射频识别；AS-I总线技术；西门子称重模块；现场工业总线(PROFIBUS)ABSTRACTAs Chinas economic strength, the pace of economic globalization continues to accelerate, accelerate the development of foreign trade, Chinas logistics industry is growing steadily.

4、 Transfer of large quantities of supplies in the course of a day, the basic information of goods occur when the phenomenon of error, Although the use of information logistics center management system, Boxes of goods still using the manual entry identification means, the transfer speed and accuracy h

5、as been greatly affected, how to improve the efficiency of logistics operations and the accuracy has become an urgent problem. In todays knowledge economy, quickly and effectively gather information and make accurate decisions is the key to business success. RFID as an emerging, there is a huge chan

6、ge of automatic identification technology, automatic identification of items and by strengthening management, improved data collection and integration of global processing network, will bring revolutionary changes to the entire industry. It can create a potential, you can pass the whole supply chain

7、, effective information pipeline. Through the application of this thesis, the logistics automation systems, RFID applications in a certain extent, reduce the incidence of missing, reducing labor, improving work efficiency. And significantly cut costs and clean up the supply chain obstacles.Keywords:

8、 Logistics automation systems; MOBY D RFID; AS-I bus; Siemens Weighing Modules; field of industrial bus (PROFIBUS)目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc294439255 第1章 绪论 PAGEREF _Toc294439255 h 1 HYPERLINK l _Toc294439256 1.1 我国仓储物流发展现状 PAGEREF _Toc294439256 h 1 HYPERLINK l _Toc294439257 1.2仓储物流发展过程 PAG

9、EREF _Toc294439257 h 1 HYPERLINK l _Toc294439258 1.3 仓储物流主要发展方向 PAGEREF _Toc294439258 h 2 HYPERLINK l _Toc294439259 1.4 本文主要研究的内容 PAGEREF _Toc294439259 h 2 HYPERLINK l _Toc294439260 第2章 仓库物流自动控制系统的总体设计 PAGEREF _Toc294439260 h 3 HYPERLINK l _Toc294439261 2.1 物流自动化控制系统概况 PAGEREF _Toc294439261 h 3 HYPE

10、RLINK l _Toc294439262 2.1.1 物流自动化控制系统研究现状 PAGEREF _Toc294439262 h 3 HYPERLINK l _Toc294439263 2.1.2 物流自动化控制系统的功能 PAGEREF _Toc294439263 h 3 HYPERLINK l _Toc294439264 2.1.3 物流自动化控制系统的基本组成部分 PAGEREF _Toc294439264 h 3 HYPERLINK l _Toc294439265 2.2 物流自动控制系统总体设计 PAGEREF _Toc294439265 h 5 HYPERLINK l _Toc2

11、94439266 2.2.1系统需求分析 PAGEREF _Toc294439266 h 5 HYPERLINK l _Toc294439267 2.2.2系统总体方案设计 PAGEREF _Toc294439267 h 5 HYPERLINK l _Toc294439268 2.3 系统硬件设计方案 PAGEREF _Toc294439268 h 6 HYPERLINK l _Toc294439269 2.3.1 控制核心单元的选择 PAGEREF _Toc294439269 h 6 HYPERLINK l _Toc294439270 2.3.2 PLC的特点 PAGEREF _Toc294

12、439270 h 9 HYPERLINK l _Toc294439271 2.4 RFID-射频识别 PAGEREF _Toc294439271 h 10 HYPERLINK l _Toc294439272 2.4.1 RFID系统的特点 PAGEREF _Toc294439272 h 10 HYPERLINK l _Toc294439273 2.4.2 RFID的工作原理及组成 PAGEREF _Toc294439273 h 11 HYPERLINK l _Toc294439274 2.4.3 RFID射频识别的应用 PAGEREF _Toc294439274 h 11 HYPERLINK

13、l _Toc294439276 第3章 仓库物流自动控制系统的硬件设计 PAGEREF _Toc294439276 h 13 HYPERLINK l _Toc294439277 3.1 PLC的选型和资源配置 PAGEREF _Toc294439277 h 13 HYPERLINK l _Toc294439278 3.1.1 S7-400系列PLC概述 PAGEREF _Toc294439278 h 13 HYPERLINK l _Toc294439279 3.1.2 CPU型号的选择 PAGEREF _Toc294439279 h 14 HYPERLINK l _Toc294439281 3

14、.1.3 其他功能块的配置 PAGEREF _Toc294439281 h 15 HYPERLINK l _Toc294439282 3.1.4 PLC的I/O资源配置 PAGEREF _Toc294439282 h 17 HYPERLINK l _Toc294439283 3.2射频识别设备选型和资源配置 PAGEREF _Toc294439283 h 18 HYPERLINK l _Toc294439285 3.3称重模块及传感器选型及配置 PAGEREF _Toc294439285 h 19 HYPERLINK l _Toc294439286 3.4电气接线图及元器件的选择 PAGERE

15、F _Toc294439286 h 19 HYPERLINK l _Toc294439287 3.4.1元器件的选择 PAGEREF _Toc294439287 h 19 HYPERLINK l _Toc294439288 3.4.2电气接线图 PAGEREF _Toc294439288 h 20 HYPERLINK l _Toc294439289 第4章 仓储物流自动控制系统的软件设计 PAGEREF _Toc294439289 h 22 HYPERLINK l _Toc294439290 4.1程序流程图 PAGEREF _Toc294439290 h 22 HYPERLINK l _To

16、c294439291 4.2编程软件简介 PAGEREF _Toc294439291 h 23 HYPERLINK l _Toc294439292 4.3 硬件组态设计 PAGEREF _Toc294439292 h 25 HYPERLINK l _Toc294439293 4.4 程序设计 PAGEREF _Toc294439293 h 25 HYPERLINK l _Toc294439294 第5章 总结与展望30 HYPERLINK l _Toc294439295 参考文献31 HYPERLINK l _Toc294439296 致 谢32天津职业技术师范大学2011届本科生毕业设计第1

17、章 绪论1.1 我国仓储物流发展现状我国企业发展仓储物流业，尚缺乏基本的信息要素支撑和金融支撑。没有做好仓库建设和规划的充分调查分析工作，这就使得自动化仓库在建设前的设计和规划中，存在着重大的决策问题。为了自动化而自动化，没有对其必要性进行研究和分析，在建设完成之后才发现在实际的利用中对于自动化的要求很低，利用率很小。对提高仓库作业机械化、自动化的思想认识不足 由于认识不足，对配备的装备不愿使用，思想观念仍停留在人工作业的基础上，对新型的自动化仓库信心不足，并没有把自动化仓储放在一个重要的地位上，从而在思想上放弃了自动化仓储的研究和使用。由于外部因素和形势的变化 收发任务的变化、作业量的变化、

18、货物种类的变化，但是仓库设备和管理系统没有跟着变化和升级，久而久之就失去了原有的市场，仓库处于一种闲置状态。人员素质跟不上，不注重机械操作人员和维修人员的培训，操作维修人员缺乏，使现有装备发挥不出应有的作用。在新建库房设计时没有考虑后续的维护和开发，限制着设备的使用、自动化水平的提高。安装后，部分系统失灵损坏，配件和售后服务跟不上，维修十分困难。大多数仍处于粗放经营阶段，经营效率低、效益差，很难承担现代国际物流的任务。随着全球经济一体化以及信息产业的迅速发展，传统仓储向现代物流仓储的转化，我国仓储业将进入一个崭新的发展时期。从现状上看，我国的仓储业具有以下特点： = 1 * GB2 、条块分割

19、，具有明显的部门仓储业特征。、仓库众多，但是布局不合理。、存量巨大，但管理水平较低。、仓库分散，技术水平差别极大。、仓储管理法规不够健全。从上述特点可以看出，我国的仓储业的现状不容乐观，无论在质量、布局、技术、科学性、管理法规上都有待提高。仓储活动应尽可能的满足客户的需要，采用新的管理方法，对于仓储货物多品种、小批量的变化趋势和标准化趋势也应做出相应的反应。1.2仓储物流发展过程 = 1 * GB2 人工和机械化的仓储阶段该阶段物资的输送、仓储、管理、控制主要是依靠人工及辅助机械来实现。物料可以通过各种各样的传送带、工业输送车、机械手、吊车、堆垛机和升降机来移动和搬运，用货架托盘和可移动货架存

20、储物料，通过人工操作机械存取设备，用限位开关、螺旋机械制动和机械监视器等控制设备来运行。机械化满足了人们对速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等方面的要求，其实时性和直观性是明显优点。自动化仓储阶段自动化技术对仓储技术的发展起了重要的促进作用。20世纪50年代末，相继研制和采用了自动导引小车（AVG）、自动货架、自动存取机器人、自动识别和自动分拣等系统。到70年代，旋转体式货架、移动式货架、巷道式堆垛机和其他搬运设备都加入了自动控制行列，但只是各个设备的局部自动化并各自独立应用，随着计算机技术的发展，工作重点转向物资的控制和管理，要求实时、协调和一体化。计算机之间、数据采集点之间、机械设备的

21、控制器之间以及它们与主计算机之间的通信可以及时地汇总信息，仓库计算机及时地记录订货和到货时间，显示库存量，计划人员可以方便地做出供货决策，管理人员随时掌握货源及需求。智能化仓储阶段在自动化仓储的基础上继续研究，实现与其他信息决策系统的集成，朝着智能和模糊控制的方向发展，人工智能推动了仓储技术的发展，即智能化仓储。现在智能化仓储技术还处于初级发展阶段，21世纪仓储技术的智能化将具有广阔的应用前景。1.3 仓储物流主要发展方向随着现代工业生产的发展，柔性制造系统、计算机集成制造系统和工厂自动化对自动化仓储提出更高的要求，搬运仓储技术要具有更可靠、更实时的信息，工厂和仓库中的物流必须伴随着并行的信息

22、流。射频数据通信、条形码技术、扫描技术和数据采集越来越多的应用于仓库堆垛机、自动导引车和传送带等运输设备上，移动式机器人也作为柔性物流工具在柔性生产中、仓储和产品发送中日益发挥重要作用。实现系统柔性化，采用灵活的传输设备和物流线路是实现物流和仓储自动化的趋势。人工智能技术的发展必将推动自动化仓库技术向更高阶段即智能自动化方向发展，在智能自动化物流阶段，生产计划做出后，自动生成物料和人力需求，查看存货单和购货单，规划并完成物流。1.4 本文主要研究的内容本文主要研究MOBY D射频识别在仓库物流控制系统中的应用其中自动制系统采用西门子S7-400控制，系统中采用西门子称重模块SIWAREX U采

23、集物品基本信息并通过现场总线技术（PROFIBUS-DP）、AS-I总线技术实现系统中信息互通。第2章 仓库物流自动控制系统的总体设计2.1 物流自动化控制系统概况物流自动化就是指充分利用各种机械和运输设备，计算机系统和综合作业协调等技术手段，通过对物流系统的整体规划及技术应用，使物流的相关作业和内容省力化、效率化、合理化、快速、准确、可靠的完成物流的过程。2.1.1 物流自动化控制系统研究现状自动化的基础是信息化，自动化的核心是机电一体化，自动化的外在表现是无人化，自动化的效果是省力化，另外还可以扩大物流作业能力、提高劳动生产率、减少物流作业的差错等。物流自动化的设施非常多，如条码/语音/射

24、频自动识别系统、自动分拣系统、自动存取系统、自动导向车、货物自动跟踪系统等。这些设施在发达国家已普遍用于物流作业流程中，而在我国由于物流业起步晚，发展水平低，自动化技术的普及还需要相当长的时间。目前，在中国由于国内政策环境与经济环境的改善、企业改革日益深化，为物流业发展建立了良好的宏观环境与微观基础；现代信息技术和现代商品物流技术的进步为物流业快速发展准备了充分的技术条件。特别是以下的因素使得中国物流业处于千载难逢的大好时机。2.1.2 物流自动化控制系统的功能实现机械化、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

25、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。2.1.3 物流自动化控制系统的基本组成部分物流自动控制系统主要是控制输送系统完成其物料的输送任务。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

26、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

27、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PLCS7-400CPU414-3PN/DP为核心，现场工业总线PROFIBUS-DP网络为基础，AS-I总线技术实现系统中信息互通。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，

28、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

29、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

30、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。2.2 物流自动控制系统总体设计2.2.1系统需求分析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

31、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，在生产线上使用的读/写设备，解决了数据采集不准确的问题。2.2.2系统总体方案

32、设计物流自动控制系统利用PLC控制技术，按照物流仓储需求，通过系统的物料基本信息重量检测功能、自动识别功能和输送系统，自动地和柔性地把托盘箱上生产物料，以最佳的路径，最快的速度，准确地从存储地的一个位置送到另一个位置，完成托盘箱和生产物料的转移以保证工厂设备和生产的高效率地运行。物流自动控制系统主要是控制输送系统完成其物料的输送任务。在环绕仓库中设置有皮带输送机等组成的输送链，经首位连接形成连续的输送线。在物料的入口处和出口处设置有MOBY D读写装置能够很好的记录物品信息，所有运输过程中的物品都装在贴有视频识别标签的防静电塑料托盘箱里。在仓库管理系统发出的生产指令的作用下，装有物料的托盘箱从

33、指定的入口出进入输送系统，系统经过扫描托盘箱上的标签，查询生产管理系统的生产指令并与之比较，可自动识别判断出该托盘箱到达的目的地出口。系统将按照最佳路径，控制启动相应一系列输送链、路径叉口把托盘箱自动输送到指定出口。物流自动控制系统的控制对象主要是分布在仓库，其分类和作用如下所述：输送链皮带输送机，主要完成直线输送。台滚轮输送机，要完成直线输送或者弯道输送，对托盘箱具有存储集放功能。路径叉口控制系统设有路径叉口分开控制装置和路径叉口合并控制装置，分别控制托盘箱从循环输送线上分离并输送进入到连接出口处得支路输送线和控制托盘箱从入口处得支路输送线进入到循环输送线。物品基本信息检测系统在入口处设有一

34、台西门子称重传感器SIWAREXR,通过称重传感器检测物品的重量，以获得物品的基本信息。MOBY D自动识别系统入口处设有一台MOBY D SLG D12S读写设备，通过设备可以将从入口流过的物料的基本重量信息写入托盘箱底的射频识别标签里，在出口处也设置一台读写设备，通过对托盘标签读入数据确定物品的流动方向以便分拣。系统的物料托盘箱系统使用的物料托盘箱是物流系统的基本储运单元，并且采用标准的防静电的塑料托盘箱。所有物料托盘箱在侧面的相同位置上，都贴有射频识别标签，使其在输送线输送行走时，可被固定式的MOBY D读写装置读写，以作为系统自动识别标志。系统的物料入口和出口设有2个物料托盘箱出口，分

35、别为外来物料，和内部物料的入口。设有2个物料托盘箱出口，分别为合格物料与不合格物料出口。通过上述对系统控制对象的具体构成和作用的分析可以得出一个结论：为了把物料托盘箱按照其生产指令，从指定的物料入口自动输出到物料出口，PLC控制系统如何在托盘箱自动输出过程中的控制路径和最佳路线，系统的关键技术在于射频识别数据采集读入与输出为物流自动控制系统的技术关键，而系统的其他部分都是围绕路径进行相应工作。2.3 系统硬件设计方案2.3.1 控制核心单元的选择控制核心单元是整个控制系统的“大脑”随控制形式的不同而不同，可以继电器组成的逻辑电路，可以是可编程控制器，也可以是单片机系统。PLC是一种数字式的电子

36、装置，它使用可编程序的存储器以及存储指令，完成逻辑、定时、计数、算术运算等功能，并通过数字或则模拟的输入、输出接口控制各种机械和生产过程。PLC的功能齐全，与其他控制器相比有自诊断、报警、监控等特有功能。具有应用灵活、操作方便、容易维修、稳定可靠的优点，其技术成熟，性价比高在工业控制领域以基本取代了传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。PLC操作、维护简单、程序直观、设计周期短，电路简单的特点适合物流自动控制系统。它对环境要求不高，抗干扰性强，对操作人员以及维护人员的要求也不高，安装调试相对简单且设备数量少，因此PLC是控制单元的首选。目前各厂家基本上都采用PLC控制物流仓储自动化系统

37、，只是采用的品牌、型号上有些差异。图2-3-1 自动识别技术传统的条形码技术是利用光电效应，利用条码阅读器将光信号转换成电信号，进而读出条形码所“储存”的信息。传统的条形码是一个“近视眼”，它只有在足够靠近条形码识别器的时候，才可以被“认”出来；而RFID标签则不同，它可以不断地主动或者被动地发射无线电波，只要处于RFID阅读器的接收范围之内，就可以被“感应”并且正确地识别出来，阅读器的收发距离可长可短，根据它本身的输出功率和使用频率的不同，从几厘米到几十米不等。由于无线电波有着强大的穿透能力，我们隔着一段距离，甚至隔着箱子或其它包装容器扫瞄里面的商品，而无需拆开商品的包装；另外，RFID的扫

38、描速度也是传统条形码技术所不能与之相提并论的，RFID的读卡器每250毫秒便可从射频标签中读出商品的相关数据。同时，RFID支持批量处理，条形码标签需要一个一个识别，RFID阅读器可以同时处理200个以上的标签。在处理数据方面，RFID的优势十分明显。RFID标签拥有与现有的条形码标签不可比拟的容量优势。关于RFID的“海量”，中国标准化协会EPC常务副秘书长王书军有这么一个比喻“RFID的容量足够为全球每一粒大米付一个码，它能容纳2的96次方个码，即268亿个码”。现行一维EAN/UPC条形码，其容量不过几十个字符，而容量最大的二维条形码(PDF417)，最多也只能存储2725个数字，容量受

39、限制，决定了条形码只能充当一种标示数据，而不能直接对产品进行描述，如果我们想知道产品的有关信息，必须事先建立以条形码所表示的代码为索引字段的数据库，然后通过识读条形码进入数据库。如果使用RFID标签，我们无需费这么大的周折。RFID标签的容量可以根据用户的需要最大扩充到数10K，完全有能力把一篇洋洋洒洒几千字的产品介绍纳入其中。用户在标签上不仅可以知道产品的价格、产地、制造商、产品注意事项等关键信息，甚至可以读到一些关于本产品的相关轶闻趣事。当然，前提是这些信息要由厂家写入标签。RFID支持可读写功能。传统条形码里面的信息是只读的，如果你想改变里面的内容，增加新的信息，你只能重新打印一张条码，

40、旧的条码就被废弃了；而RFID标签支持信息写入，你可以在标签制造出来以后通过RFID的读写系统随时写入你想要增加的信息。这一点对于物流中的节点记载、货物追踪特别有用。一宗货物，从制造商到零售商那里，目标物运输起始地点、中转地点、终止地点及目标物经过某一地的具体时间、具体负责人，都可以写入RFID标签中。这样一来，一方面明确了物品流通中的权责关系，提高物流效率；另一方面，一件货物从出厂到消费者手里，经过了多少环节，用户都可以知道得一清二楚，有利于提高商品交易的透明度，让消费者可以放心购买货品。一旦你购买了贴有RFID标签的商品，你也可以打上你本人的信息，这样你在物品丢失时，或者物品需要维修时，你

41、就不必携带发票之类的东西，标签上的信息可以证实你对商品的所有权。另外，RFID还具有使用寿命长、安全性高、对环境要求低等优点。RFID标签的寿命最高可以达到10年以上，其拥有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温等性能；在恶劣的工作环境下，传统条形码的光学识别技术将会失效，而RFID依然可以正常地工作。RFID与条形码相比较，其基于无线射频技术，可以完成对标签内容的自动识读；高度的数据集成，可以记载更多关于商品的信息；功能强大，RFID支持的可读写功能使其在商品流通中更具威力。RFID(Radio Frequency Identification)无线射频识别技术，是非接触式自动识别技术的一种。与

42、传统条形码依靠光电效应不同的是，RFID标签无须人工操作，在阅读器的感应下可以自动向阅读器发送商品信息，从而实现商品信息处理的自动化。因此物流自动控制系统中采用射频识别RFID来标识物品的基本信息。图2-3-2 条形码示例 图2-3-3 射频识别示例2.3.2 PLC的特点物流自动化控制系统主要由PLC控制，可编程控制器（PLC）是一种以微机处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。因而对于使用者来说，变成完全可以不考虑微处理器内部的复杂结构，不必使用各种计算机使用的语言，而把PLC内部看作是有许多“软继电器”等逻辑部件组成。可编程控制器的主要特点有：可靠性高，抗

43、干扰能力强 PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。硬件配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 易学易用，深受工程技

44、术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造 PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。体积小，重量轻，能耗低2.4 RFID-射频识别物流自动化控制系统中物品基本信息由射频识别标签储存信息，采用RFID射频识别对标签进行读写操作。图2-4

45、-1 西门子MOBY DRFID射频识别（Radio Frequency Identification），又称电子标签（E-Tag）,是一种利用射频信号自动识别目标对象并获得相关信息的技术。射频识别技术利用射频方式进行非接触式双向通道，实现人们对各类物体或设备（人员、物品）在不同状态（移动或静止）下的识别和数据交换。与同期或早期的接触式识别技术不同，RFID系统的射频识别卡和读卡器之间不用接触器就可以完成识别。2.4.1 RFID系统的特点射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。有源式

46、射频识别系统的速写能力也是重要的优点。可用于流程跟踪和维修跟踪等交互式业务。 目前，制约射频识别系统发展的主要问题是不兼容的标准。射频识别系统的主要厂商提供的都是专用系统，导致不同的应用和不同的行业采用不同厂商的频率和协议标准，这种混乱和割据的状况已经制约了整个射频识别行业的增长。许多欧美组织正在着手解决这个问题，并已经取得了一些成绩。标准化必将刺激射频识别技术的大幅度发展和广泛应用。2.4.2 RFID的工作原理及组成RFID的工作原理是：标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(即 Passive Tag，无源标签或被动标

47、签)，或者主动发送某一频率的信号(即Active Tag，有源标签或主动标签)，阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。图2-4-2 RFID系统原理图射频识别系统至少应包括以下两个部分，一是读写器，二是电子标签(或称射频卡、应答器等，本文统称为电子标签)。另外还应包括天线，主机等。RFID系统在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用环境，系统的组成会有所不同，但从RFID系统的工作原理来看，系统一般都由信号发射机、信号接收机、发射接收天线几部分组成。2.4.3 RFID射频识别的应用图2-4-3 物流控制系统设备功能连接图射频识别技术可应用的领域十分广泛，主要决定因素是

48、该项技术在相应领域中的经济效益。经常提到的具体应用包括：钞票及产品防伪技术、身份证、通行证(包括门票) 、电子收费系统，如香港的八达通与台湾的悠游卡、台湾通、家畜或野生动物识别、病人识别及电子病历、物流管理, RFID 技术可以实现从商品设计、原材料采购、半成品与制成品之生产、运输、仓储、配送、销售，甚至退货处理与售后服务等所有供应链环节之即时监控，准确掌握产品相关资讯，诸如各类、生产商、生产时间、地点、颜色、尺寸、数量、到达地、接收者等、行李分拣。总之，一套完整的RFID系统解决方案包括标签设计及制作工艺、天线设计、系统中间件研发、系统可靠性研究、读卡器设计和示范应用演示六部分。可以广泛应用

49、于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理和身份认证等多个领域，而在仓储物流管理、生产过程制造管理、智能交通、网络家电控制等方面更是引起了众多厂商的关注。第3章 仓库物流自动控制系统的硬件设计 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。该系统中PLC主要完成对货物传送位置及运动状态的检测和存取的操作。用各种光电开关、行程开关检测位置状态，用接触器、继电器执行对

50、拖动电机的启停控制。对皮带传送的操作就是控制横移电机（小车电机），使它们在不同时间实现正反转，然后再通过分拣设备对物品进行分拣物品。而且物品传送升降分拣必须是互锁的，即当前进行皮带传送是分拣不能工作，反之亦然。为了保证安全各控制按钮之间必须有精确的逻辑互锁和自锁。皮带传送由小车电机进行驱动，小车电机为三相交流异步电动机。用数字和指示灯来显示各种信息，输入的数字和指令马上可以显示出来，校对容易，对错一目了然。另外，为了更好地进行自动或手动操作，在每个仓库上加一个检测开关，这些开关均接个显示灯，用以检测某个仓库是否有物。 3.1 PLC的选型和资源配置 根据实际的控制点数和系统需要实现的控制要求，

51、在本设计中选用西门子的S7-400系列的PLC作为控制系统。3.1.1 S7-400系列PLC概述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。SIMATIC 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

52、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。图3-1-1 S7-400系列3.1.2 CPU型号的选择图3-1-2 CPU 模块-分级性能范围它的特点有分级性能范围、显示状态和故障的 LED、主操作开关用于选择操作模式、存储卡插槽、MPI 接口（以及 PROFIBUS-DP）、扩展电池备份电源、集成测试和诊断功能。CPU412-1，CPU412-2用于中等性能范围，经济型项目，适用于中等性能范围小型和中型系统。C

53、PU412-1是廉价的，低档项目使用的CPU，适用于中等性能范围，用于I/O数量有限的较小系统的安装。然而，组合的MPI接口允许PROFIBUS-DP总线可以随时使用。CPU412-2适用于中等性能范围的应用，它带有2个PROFIBUS-DP总线可以随时使用。CPU412-2，CPU414-3这些CPU适用于中等性能范围的需要更高要求的场合。它们适用于中等性能应用范围中有较高要求的场合。他们满足对程序规模和指令处理速度的更高要求。集成的PROFIBUS-DP接口使它能够作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线，CPU414-3有一条额外的DP险，可用IF964-DP接口子模块进行连接。

54、CPU416-2，CPU416-3强大的CPU适用于高性能级别范围，可用于高性能范围中的各种要求。它们是功能强大的SIMATIC S7-400 CPU，集成的PROFIBUS-DP接口，使它能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线，通过IF964-DP接口模板进一步连接2条DP线。CPU417-4在SIMATIC S7-400 CPU中是最强大的，适用于更高性能范围的复杂应用场合，带有集成PROFIBUS-DP主站接口，有两个槽适用于IF模板（串口）。根据实验所提供设备及系统所需要达到的标准选用西门子SIMATIC S7-400 CPU414-3这个型号的CPU. CPU414-3为

55、中等性能要求高需求而设计。他们可以满足对程序容量和处理速度有较高要求的应用。其中内置PROFIBUS DP口，可以作为主站或从站直接连接到PROFIBUS DP现场总线。用于IF964-DP接口模板，还可将其他DP主站系统连接到CPU414-3上。3.1.3 其他功能块的配置SIMATIC ET200MSIMATIC ET 200M特点模块化设计，方便安装于控制柜。与SIMATIC S7-300 I/O模块及功能模块兼容、安全性高 、“热插拔”功能、适合过程控制中危险区域使用等特殊模拟量模块。ET200M由以下部分组成IM153接口；用于与PROFIBUS-DP现场总线的连接、各种I/O模块,

56、用总线连接器连接或插入在有源总线模块内,系统运行时可更换模块、电源（如有必要）、S7-300自动化单元的所有I/O模块,都可应用（功能和通信模块只用于SIMATIC S7/M7主设备）、HART模块、最多可扩展8个I/O模块、每个ET200M的最大地址区:128字节输入和128字节输出、PROFIBUS-DP和ET200M之间的隔离、保护等级IP20、数据传输速率最大为12M位/S、诊断数据的集中和分布的分析可运行两种型式的ET200M、总线连接器设计；在运行过程中不能更换模块、有源总线模块设计；在运行过程中能更换模块。 应用领域ET200M是高密度配置的模块化I/O站,保护等级为IP20.它

57、可用S7-300可编程序控制器的信号,功能和通讯模块扩展.由于模块的种类众多,ET200M尤其适用于复杂的自动化任务.可插入模拟量HART的输入和输出模块意味着,ET200M适用于过程工程.它也适宜于与冗余系统一起使用. ET200M是在PROFIBUS-DP上的被动站（从站）。最大数据传输速率为12M位/S.ET200M也可以在运行过程中,在有电源情况下配置S7-300 I/O模块的有源总线模块.其余模块仍继续运行。SIWAREX FTASIWAREX FTA是一种微型称重模块，很容易将它集成到SIMATIC自动化系统如S7-300PLC系统中。SIWAREX U能作为一个功能模快被快速安装

58、在SIMATIC S7-300系列PLC系统中，或能被连接到PROFIBUS-DP网络上。 图3-1-3 SIWAREX FTA任何使用称重传感器，轴的扭矩测量元件或力量传感器的场合，SIWAREX U都是最好的解决方案。例如固体物料和料仓的料位测量，吊车荷载的监测，带式运输机运输带的拉力测量，工业电梯或轧制生产线的过载保护等。换言之：任何需要快速无误地称重的自动化系统都是其用武之地。SIWAREX FTA是能直接集成到SIMATIC上的独一无二的、低成本的称重电子元件。采用SIWAREX FTA模块，你可以放心地瞬时测出重量值，而且精度高。 采用SIWAREX U和SIMATIC系统中经济的

59、标准件，能向你提供最佳的硬件和软件解决方案。SIWAREX FTA具有以下特点：集成在SIMATIC S7/M7/PCS7中、通过ET200M连到PROFIBUS-DP上、通过PLC直接读取重量测量值、两种型号（任选1台或2台称）、精度：0.05%具有65000分区分辨率、2个串行接口用于远程显示和与PC相连接、方便地用WINDOWS输入参数、无需调节重量能进行理论的调节、零点调整功能，限位值和数字滤波器均可设定、用于防爆区1、2区（任选项）的本安型称重传感器、更换SIWAREX FTA模块不需要重新校准电子秤、SIWAREX FTA已应用在水泥厂粉体配料和料仓的料位测量，闸门荷载的监测等应用

60、中。3.1.4 PLC的I/O资源配置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I0.0启动Q0.0运行指示灯I0.1停止Q0.1停止指示灯I0.2复位Q0.2手动运行指示灯I0.3手/自动选择开关Q0.3自动运行指示灯I0.4进料口A检测Q0.4皮带A运行I0.5进料口B检测Q0.5皮带B运行I0.6称重物料检测Q0.6皮带H运行I0.7出料口C检测Q0.7皮带C运行I1.0出料口D检测Q1.0皮带D运行3.2射频识别设备选型和资源配置图3-1