倉儲物流設備的功能分析和應用

文│ 廈門兆翔智能科技有限公司 黃 磊

倉儲物流設備的功能分析和應用

文│ 廈門兆翔智能科技有限公司 黃 磊

本文采用SCADA對設備進行集中控制、分析，使用PLC對設備層進行執行和監控，應用掃描儀收集外界的數據和信息。架構在Ethernet和ProfiBus-DP的基礎上，對MFC系統的數據處理，進行無紙化操作的貨物快速處理的分析、記錄和統計。

掃描儀 接口 數據通信 1.5Mbps速率

大型倉儲系統每天需要處理的貨物量很多，每天需要進出的貨物量巨大，其中包括貨物進出量的統計數據（MFC）。我們曾經參加建設的NIKE大型倉儲中心，年處理貨物量達到2.4億件次，如果采用人工的處理方式，顯然是做不到的。因此，智能控制設備（SCADA）具有快速的處理能力。本系統中，智能控制設備包含有：滑塊式直線分揀機（SHOE SHORTER）、托盤式分揀轉盤、皮帶式分揀轉盤、稱重設備、分流器、匯流器、投放（注入式）輸送機、輕型輸送機、伸縮式輸送機等。把這些分系統設備通過通用的Ethernet協議和ProfiBus-DP通信技術連接在一起，形成完整的倉儲自動分揀設備，集中進行控制和操作（SCADA）。其中，我們就重點對倉儲設備中的功能進行分析：掃描儀作為各分系統的一個組成部分，如何實現快速的處理，如圖1所示。

本系統中采用S7-400的西門子PLC作為主站，S7-300和ET200的西門子PLC作為從站。使用ProfiBus-DP 總線的方式進行通信。由于系統要求的速率是9.6kbps，因此，1個主站可以掛3～4個從站。設計距離可以達到400m，提供可靠和穩定的通信。從站的PLC根據系統設計功能要求，連接現場不同功能的數字點。通常設置有緊急停止、電源監控、運行監控、貨物跟蹤、計數、過載、輸出聲光報警、遠程啟動和區域啟動等功能點。還有一些和其他系統連接的功能控制點位。比如：消防報警的設備停機，貨物通過X光機的通行與否的判斷。這些點的數據信息同時被連接到SCADA系統上，進行信號采集和監控。系統中主站PLC同時以Ethernet的方式，和SCADA進行通信，實現點對點的通信。通常使用OPC協議橋接，SCADA可以監控輸送設備的運行狀況。操作人員通過SCADA系統可以快速通知設備維修人員故障位置，快速地解決故障，提高設備的運行效率。由于設備高速運行帶來了人員傷害的危險性，系統已經設計了安全的停止系統，通常設置有雙保護緊急停止回路。同時，為了不影響到生產，為了讓其他的設備良好地運行。解決問題時，進行分段分區域停止設備和檢查設備。

圖1

本系統中，掃描儀和S7-400的主站PLC連接，采用了RS485總線串聯閉環通信，掃描儀系統使用了2×1.5的屏蔽線。1個主站可以掛2個回路，每回路可以掛4套掃描儀，總線長度最長可以達到200m。掃描儀品牌使用DELTA，主機型號是CDX-100。掃描儀考慮到抗干擾的因素，需要采取良好的屏蔽措施。調試中我們發現：沒有屏蔽或者是虛屏蔽，掃描儀掃描的數據接收（RX）和傳送（TX）會出現不穩定的狀態，可靠性不高，系統經常會報錯。當貨物從掃描儀前經過時，傳感器會檢測到信號，掃描儀從待機狀態開始工作。掃描儀將一維碼數據掃描到PLC主站后存儲，同時通過通信模塊，以Ethernet網絡方式將數據送到MFC。通過MFC應用軟件，進行相關的統計。如果貨物是進倉存貯，系統會安排空的存儲區域，操作人員操作帶有PC和掃描儀的叉車設備，將貨物安排到事先預設的位置。如果貨物是出倉、出庫管理，系統會通過自動分揀機處理，在分揀轉盤上安裝有另外一套掃描儀，連接到控制分揀轉盤的PLC分系統上。分揀轉盤的PLC同時采用S7-400的PLC，除了和輸送設備上的S7-400的主站連接外，還通過Ethernet網線連接到HUB上，和MFC內的貨物信息進行比對，可以知道貨物應該發往的區域，包括數量和貨物的品名。根據不同地區的訂貨，系統經過一維碼的數據信息對比，自動安排快速的貨物輸出分揀口。通過伸縮式皮帶機，包裝好的貨物被直接送到運輸車上。根據分揀的速度，通常分揀機的ProfiBus-DP的模塊速率需要達到1.5Mbps，如果ProfiBus-DP長度超過200m，要增加一套中繼放大器（REPEATER），來提高通信速度的穩定性。

滑塊式直線分揀機在倉儲中，被應用在產品大類的快速分揀和分類。比如：體育用品中分類有鞋類和服裝類，鞋類和服裝又可以按季節再分類，也可以按性別再分類，應根據客戶的要求來實施。滑塊式分揀機可以設計成多個分流口和1個匯流口，每個分流口事先可以由操作人員在電腦里設定。MFC和該分揀系統連接，經過掃描后的貨物就可以準確地送到指定的分流口，從而被交到需要的操作人員手上。本系統被安裝有2套滑塊式分揀機，每套分揀機有8個分揀口。每套的分揀能力是每小時5000件次。如果一些貨物沒有被掃描到或者由于系統的問題，不能實現正常的分揀，貨物會從匯流口導出，回到分揀機前，再次進行掃描，直到正常地分揀出去。皮帶式分揀轉盤，可以用來分揀出貨物的規格、型號。長度100m的轉盤上裝有150臺小型皮帶輸送機，分揀效率可達到每分鐘6000件次。

倉儲工業現代化采用智能機器設備代替了原始的人工操作，提高了分揀和整理貨物的效率，降低了人工成本，同時，也減輕了人員的勞動強度。