摘 要

随着现代物流的快速发展，自动化立体仓库以其优越的存储技术、分拣技术和自动化技术在物流行业的作用越来越重要。自动化立体仓库将存储、输送、配送等功能集为一体，其使用也越加普遍。输送分拣控制系统是立体仓库的一个重要环节，输送分拣控制系统对节省劳动力、提升工作效率、降低出错率与减少成本等都具有重要意义。

本文以某立体仓库为研究对象，重点对立体仓库的输送分拣控制系统进行研究与设计。输送分拣控制系统的输送机部分主要为链式输送机、辊子输送机以及起升机。输送分拣控制系统涉及传感器检测技术、西门子PLC主控技术以及PROFIBUS现场总线通信技术。

首先，本文阐述了输送分拣控制系统的硬件结构和控制要求，接着对西门S7-300系列PLC的硬件组态过程进行介绍。

在此基础上，本文以PROFIBUS-DP协议的现场总线技术为基础，设计了输送分拣控制系统的总体网络结构，构建了堆垛机工作PLC从站、输送机PLC工作从站和一个PLC主站的主从结构控制系统，三站均采用S7-300系列PLC作为控制系统。堆垛机从站和输送机从站可以通过主站进行数据的交换，使得堆垛机与输送机能够协同工作。

最后，本文主要针对于输送分拣控制系统的输送机部分进行PLC控制程序设计，采用梯形图（LAD）编程语言编写控制程序并进行了程序仿真，实现了输送分拣控制系统的控制要求。

关键词：立体仓库；输送机分拣控制系统；可编程逻辑控制器；PROFIBUS-DP

Abstract

With the rapid development of modern logistics, automated stereoscopic warehouse becomes more and more important in the role of the logistics industry because of its superior storage technology, sorting technology and automation technology. Automated stereoscopic combines warehouse storage, transmission, distribution and integration, and its application is more and more widely. Conveyor sorting control system is an important link in stereoscopic warehouse, Conveyor sorting control system is of great significance in reducing labor and increasing efficiency, reducing error rate and the cost and so on all.

This dissertation, taking warehouse as the research object, focuses on the research and design of conveyor sorting control system of stereoscopic warehouse. Main parts of the conveyor of conveying control system are chain conveyors, roller conveyors, and helicopters. Conveyor sorting control system involves sensor detection technology, control technology of Siemens PLC, PROFIBUS field bus communication technology. First, this dissertation expounds the hardware structure and control requirements of the conveyor sorting control system, and introduces the hardware configuration process of Simon S7-300 PLC series.

On this basis, this dissertation based on PROFIBUS-DP protocol field bus technology， designs the overall network structure of the conveyor sorting control system, builds the stacker and conveyor PLC work from the station, a master-slave structure of the PLC master station control system. The three stations adopt S7-300 series PLC as control system. Stacker and conveyor from stations can exchange data through the main station, enabling the stacking machine and conveyor to work together.

Finally, this dissertation mainly focuses on the PLC control program design of conveyor part in sorting control system, using the ladder diagram (LAD) to program and simulate, realizes the control requirements of the conveyor sorting system.

Key Words: Stereoscopic warehouse；Conveyor sorting control system；Programmable logic controller；PROFIBUS-DP

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景与意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 课题研究目标与内容 2

第2章 输送分拣控制系统总体设计 4

2.1 输送分拣控制系统的需求分析 4

2.2 输送分拣控制系统硬件结构 4

2.3 输送分拣控制系统功能 5

2.4 输送机控制系统设计 9

第3章 控制系统S7-300系列PLC硬件组态 14

3.1 控制系统S7-300系列概述 14

3.2 S7-300PLC系统硬件设备组态 14

第4章 基于PROFIBUS-DP协议的输送分拣控制系统设计 17

4.1 PROFIBUS现场总线概述 17

4.2 PROFIBUS协议类型分类 17

4.3 PROFIBUS-DP技术 18

4.4 基于PROFIBUS-DP协议的主站、从站设计方案 19

4.5 PLC主从通讯原理 19

4.6 PROFIBUS-DP网络的硬件组态 21

第5章 输送分拣控制系统控制程序设计 30

5.1 控制系统设计流程 30

5.2 输送分拣控制系统程序设计与编写 30

5.2.1 SFC15与SFC14简介 30

5.2.2 主站和从站通讯程序的设计与编写 31

5.2.3 输送机控制功能程序的设计与编写 33

5.3 输送机控制功能程序的仿真与调试 40

5.3.1 S7-PLCSIM简介 40

5.3.2 变量表简介 40

5.3.3 程序状态功能简介 41

5.3.4 程序仿真与调试过程 41

第6章 总结与展望 44

6.1 研究工作总结 44

6.2 经济性分析 44

6.3研究工作展望 44

参考文献 46

附 录 47

致 谢 75

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

1.1.1 研究背景

由于经济的迅速发展和电子商务的兴起，立体仓库的应用越来越广泛。立体仓库存放货物密度大，种类多。现在各种商品趋向于精细化，流通趋于小批量、多品种，客户要求货物达到的时间越来越准时。因此，对于立体仓库中的货物采取高效地输送分拣十分重要。如何完成快速准确地输送分拣对物流、烟草、食品、邮件、医药等行业是一项十分艰巨的任务。输送分拣作业已经成为许多生产型企业日常生产中一项十分重要的过程。

在上世纪五六十年代，我国绝大部分产品的输送分拣工作都是依靠人力分拣来完成,这就导致了分拣效率低、出错率高、生产成本高和难以形成市场竞争力。改革开放以来，随着商品种类的不断增加、客户对服务质量的要求提高以及商品流通速度的提高，需要分拣作业越来越快速、准确和长时间运行，仅凭人工作业分拣已难以满足现阶段的商品流通要求和客户要求。现在许多企业开始使用输送分拣控制系统进行分拣作业来替代落后的人力分拣。相比人力分拣，输送分拣控制系统具有分拣速度快、效率高、准确率高与基本无人作业的特点，由此实现了高度机械化、自动化、智能化与网络化，对提高企业整体生产效率、降低人力成本、增加经济效益起了重要作用。输送分拣控制系统通过将光、机、电、计算机技术、网络技术等相结合形成了复杂的机电一体化设备。输送分拣控制系统是集光、机、电、计算机、气动技术、网络技术等于一体的复杂的机电一体化设备。输送分拣控制系统的使用提升了自动化水平和企业的生产效率，降低了企业生产成本，能让企业得到良好的发展。

1.1.2 研究意义