基于 PLC 的仓储管理系统设计

摘  要： 人工纸质记录流程的模式已不再适应高效率的运作环境。基于此，本文结合当下 仓储行业随着现代物流技术的应用的蓬勃生长，在当前生产制造业数智化影响力的驱动下，传统仓储系统由 PLC 控制技术与智能仓储操作过程中的要点，设计了一套采用 也可以作为 PLC 的实训案例，多维度锻炼 TIA 18 软件，运用 PLC SCL 的编程水平，充分发挥智能设备在模拟设计、工业生产中的运用。 语言模拟控制智能仓储的程序，其既可以用于实际操控的初步调试中，

关 键 词： PLC；仓储管理；模拟设计

引 言

伴随着科技进步，社会中各行各业自动化、智能化、数字化的水平显著提高，新兴技术也正在进一步拓展应 用范围。其中 PLC 作为整个自动控制环节中尤为关键的环节，无论是在工业生产的流水线控制抑或是智能仓储 中的库位管理都起着举足轻重的作用。本文基于 PLC 控制设备，依托当前流行的 特点，及仓储管理的智能化特征，提出一种便于数据监视、 TIA 编程软件中模块化编程的

信息修改，可实时监控的仓储管理系统。

1 仓储管理系统的构建

以 PLC 控制器为核心，通过完成对仓储运行中货物的出入库、查询、修改、删除、移动仓储物料信息等模 块化工作任务，实现高效、精准的仓储操作与管理，可以解决传统仓储管理中数据账单混乱，记录时间不清晰 等问题，还可用于 PLC 或控制类项目的实践设计中 。

1.1 PLC 模块化程序特征

PLC 的发展进度已足够满足当下大部分生产的需求，以本文的仓储管理系统为例，通过在 TIA18 中建立多个FC/FB 加清晰，易于理解和维护，各个模块之间的调用关系明确， 块对应仓储管理的不同功能，使得程序的结构更程序的执行流程更加直观，在调试升级时只需对单个模 块进行修改校验，不必对整个系统进行大规模重构，同时还具备较强的可拓展性。

1.2 PLC 的型号与编程语言选择

仓储系统在实际管理运作中往往具备库位多，货物种类复杂、信息量大等特征，在实际运作中考虑到运作 效率与使用成本，选择中大型 SIMATIC-S7-1500（1511-1PN 言，具备更快的运行计算速度与更多的 ）型号的可编程控制器。此类控制器对于 I/O 分布接口，在 S7-1200 而与其他工业设备的通信处理中，所具备的 PROFBIUS、PROFINET 程语言方面，本文针对仓储管理系统的运行特点，选择 与串行通信性能都有着得天独厚的优势；在编了结构化语言（SCL）进行程序设计，SCL 语言较广泛使用的梯形图（ 结构更为鲜明，同时由于 LAD）相比，在逻辑判断、流程控制上的 SCL 是文本型编程语言，在对于复杂的逻辑控制与数学运算场面， 效的算法与数据结构来提高执行效率。 SCL 可以使用更高

2 基于 PLC 的仓储管理系统设计

PLC 常用书籍中对于 SCL 语言的使用说明大部分处于描述状态，缺少具体运用案例，仓储管理中的数据处 理环节可融入 PLC 相关的设计案例中，一是丰富了编程设计内容，使学生跳出 LAD 编程时的固有思维；二是将较为复杂的生产流程应用至课堂当中，拓展实操内容的同时增强学生对多种编程语言的综合调试能力，还可用 于实际仓储管理的初步模拟调试。

2.1 模块化程序设计

基于 SCL 的编程特点与 TIA 18 软件中的 FB\FC 块的特点，将传统仓储管理的离散化流程整合为一体式的线性过程。按照仓储管理常用的模式，将流程分为入库、查询、修改、删除、移动、出库、重复托盘 行自动化控制。 ID 警告等环节，实

2.2 编程思路设计

在进行仓储管理系统编程之前，需确定整个系统的整体框架及运作流程。可采用分层架构的方式，将系统分为采购→入库→信息管理→出库这四大类过程，其中PLC 作为控制单元主要就货物在仓储管理中的入库、出库、信息管理这 3 个环节起到控制作用，下文就这 3 个环节的实施路径进行探讨与分析。

2.2.1 入库设计

在仓储系统接收货物前，需对入库货物进行信息采集与整合，以便实现高效的仓储管理与库存把控。入库设计的关键环节在于信息采集，当下工业运作中已大规 模采用 RFID 无线射频扫码技术获取物料信息。作为非接码枪等获取信息方式而言显著提高了信息的采集效率与 触式的信息读取方式，RFID 对于传统手动记录或条形扫准确率，但某些特殊情况下如货物不具备 采用手动模式录入。在进行 RFID 录入信息时，需在 RFID 标识时仍 PLC中建立与 RFID 对应的通讯模块，利用 TIA 中的 GET 与PUT 模块读取 RFID 采集的信息。采集信息后需进行整合与归类处理，应建立对应的数据库根据货物的种类、规 格、批次等信息进行分类，且为每个货物分配唯一仓储编码，方便后续仓储数据管理等操作。在信息整合的基础上，还需进行入库校验。入库校验可为货物分配合适的存储 位置。此时采用 PLC 控制系统控制入库流程，当 PLC 接收到入库校验信号后，货物由传送装置运送至校验系统， 此时需校验货物与 RFID 信息是否一致，若一致则由后续运输机构运输至指定货位号，一旦货物被放置在指定货 位号，PLC 更新仓储管理系统中的库存信息，记录货物的入库时间、货位号等详细信息，以便后续的查询和管理。

2.2.2 仓储规格模型设计

通过 PLC 内部的定向化指令可模拟出不同类型的仓储类型，可根据需求对传统仓储模式进行优化设计或提供拓展性思路，例如，当货物信息混杂、规格不一时，在进 行实际仓储管理时则可能会出现存储空间分配不均等现象，可在读取到货物具体信息后，利用 PLC 中的程序指令对货物某一特征（如占用体积）进行排序，达到优化仓储整体框架，提高空间利用效率的目的。此外，还可 结合实际情况对仓储模拟空间进行大小调节，即可设置模拟仓储规格为 A×A 的正方形结构，也可设置模拟仓储规格为 A×B×C 的长方体结构。在空间优化理论与其他学科融合交叉的发展下，仓储管理人员可通过各类信息面板对仓储整体、空间利用率、货物信息等进行编辑查询。随着物联网应用、通讯手段等多技术发展，PLC 与仓储管理的控制体系也正不断完善，在内部程序算法不断地优化下，货物出入库路径、出入库位置也会有更优解。

2.2.3 仓储数据管理模块设计

仓储管理模块将 PLC 中的 SCL 语言实现的控制逻辑与仓储管理需求相融合，通过 SCL 中的各类逻辑控制对仓储信息进行资源整合，达到智能仓储管理的目的。将仓储管理分为查询数据、修改数据、移动数据、删除数据、托盘 ID 重复警告共 5 个模块，在调试时为每个模块建立对应的 FC 块。

在运行“查询数据”FC 块过程前，为避免运行结果中货位号出现乱码，需规范货位号的上下限范围。修改数据、移动数据、删除数据这三类具体操作模块的处理方式逻辑类似。在实际作业中通过设置反射性传感器进行全局数据监测，因此在编写程序时，执行任何一次数据操作前必须建立指针循环对仓储当前数据进行判断，若出现数据更新也可及时存储。本文中对于修改数据模块为单一修改，采用 FOR 循环指令浏览整个仓储的货位信息后将货位中需修改的物料信息赋值给所查询的货位号；删除数据模块与修改数据模块的编程逻辑类似，区别在于最后一步的赋值中删除数据模块的所有物料信息赋值为 0 ；对于移动数据模块，在查询货位号对应的物料信息移动至新的货位号后，需将原有货位号中的物料信息清零，因此移动数据的编写逻辑可看作是修改 数据模块与删除数据模块的融合。

为了整个仓储管理的严谨性与合理性，需随时校验是否存在重复托盘 ID，若出现此类情况可能会导致仓储管理的入库 / 出库环节出现问题。针对此类数据重复性的校验模块，本文程序示例中采用了循环比较指令以实现托盘 ID 报警功能。程序中需根据实际仓储规格大小，维度建立合适的寻址指针，确保指针在循环完成后能浏览完所有的货位号。

2.2.4 出库设计

当系统接收到出库指令时，仓储管理系统应迅速检索货物的存储位置信息。利用数据库中记录的货位号等数据，确定要出库的货物所在位置。搬运设备（AGV、堆垛机等）达货位号后，系统应再次确认货物的准确性，通过扫描条形码或 RFID 标签等方式，确保出库的货物与订单要求一致，若货位信息核对一致，则可完成后续出库搬运作业，仓储管理系统此时应执行“删除数据”功能模块，将出库的货位号中对应的信息清零，并通过 PLC 的通讯功能块将出库信息传输给 RFID 标识码，记录出库时间、货物去向等信息，以便后续的跟踪和管理；若货位信息核对不一致，系统发出警报暂停出库流程，对货物进行重新扫描和核对，对仓库管理系统中的数据进行检查，确认货位信息是否被错误地修改或者出现数据丢失的情况。

2.2.5 校验系统设计

基于 PLC 的仓储管理系统在实际运作过程中，可将本文上述的 留上次运行的数据特征。通过取样这类数据特征，选用 FC 块更改为 FB 块（其他设置不变），从而保合适计算模型进行线性回归计算并判断计算返回值结果， 若返回值结果小于等于 1，则说明在仓储管理运行中数据信息正确，若返回值大于 进行核查调整。 1 则说明仓储管理数据出错，应

3 程序结果与分析

通过随机选定 10 个货位信息不间断进行出入库，修改、查询、移动数据等操作验证本仓储管理程序是否能执行记录物料信息、修改对应数据、移动对应数据等功能。通过对全局数据库的实时监控，PLC 程序在不同情况下均做到正确执行对应语句，仓储管理系统可以实现对数据的修改、查询等功能。

将仓储管理系统应用在实际设计案例中，搭建仓储管理虚拟环境使学生直观地了解当下仓储管理的运作模 式，更好地完成与产业发展相结合的实践目的。同时为教师开展实训设计提供了更多选项，在传统的 语言设计中，插入 SCL 语言的模拟案例，通过对比 LAD LAD 编程和 SCL 语言在实际编程中的区别，例如，在货物进行入库流程时，用 LAD 语言展示传统的梯形图编程方式如何实现传感器检测、传送带控制等功能，再运用 SCL 语言

编写同样的功能模块，让学生看到更加简洁、高效的代 码实现，引导学生分析两种语言的优势不足，培养学生的批判性思维和综合应用能力。

4 结语

基于 PLC 的仓储管理系统设计，对于高校深化 PLC类模拟设计与仿真实验有着重要意义。传统 PLC 的编程设计多以基础逻辑指令为主，主要考察的是学生使用基础指令的熟练程度而非开放性的编程思维，学生也很难通过自身资源接触到较为大型的编程项目；另外，为实际的仓 储管理提供了一种可复现，可结合自身条件更改的模块化管理思路，在仓储管理的测试运行中，可运用本程序调试模拟仓储管理，以提高后续实际生产中的运作效率。