基于S7—1200PLC快遞分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉子勝 趙榮昌 于鵬

摘 要：以S7-1200PLC為分揀系統(tǒng)控制器，利用三相異步交流電機(jī)、光電傳感器、變頻器等設(shè)備，完成了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、功能實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)監(jiān)控。由PLC 執(zhí)行程序完成分揀控制任務(wù)，光電傳感器和掃碼器實(shí)現(xiàn)對(duì)快遞件數(shù)的統(tǒng)計(jì)，精智面板對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：S7-1200PLC；快遞分揀；光電傳感器

近年來(lái)電子商務(wù)迅猛發(fā)展，隨之日益龐大的物流配送工作對(duì)快遞行業(yè)提出了更高的要求。分揀成本高、速度慢一直是困擾快遞行業(yè)的主要問(wèn)題，建立一個(gè)高效率、低成本的物流配送體系是人們長(zhǎng)期以來(lái)所希望的。快遞分揀環(huán)節(jié)作為其中舉足輕重的一環(huán)，是自動(dòng)控制領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的快遞分揀大部分由手工操作完成，浪費(fèi)了大量的勞動(dòng)力資源[ 1 ]。隨著機(jī)械自動(dòng)化水平的提高出現(xiàn)的一些分揀機(jī)由于工作效率不理想，加之花費(fèi)較大也尚未得到普遍應(yīng)用。

1 分揀系統(tǒng)原理

首先通過(guò)條碼掃描器獲取快遞目的地信息，然后將數(shù)據(jù)傳送給PLC。主控制器PLC接收快遞目的地信息并進(jìn)行處理，根據(jù)傳送帶運(yùn)行速度，計(jì)算各個(gè)快遞到達(dá)相應(yīng)分揀出口所需時(shí)間，并確定阻擋板升降時(shí)刻。當(dāng)快遞到達(dá)相應(yīng)分揀口時(shí)，傾斜放置的阻擋板已落下，快遞受到摩擦力的作用而自行滑入儲(chǔ)物桶。當(dāng)快遞落入儲(chǔ)物桶后及時(shí)升起該處擋板，以防傳送帶前方阻擋板降落可能會(huì)攔截去往傳送帶后方的物件。

2 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主體由S7-1200PLC、SINAMICS V20變頻器、S9600USB條形碼掃描器、傳送帶、漫反射光電傳感器、分揀阻擋板等組成，完成對(duì)快遞的識(shí)別、傳送、分揀和傳送帶電機(jī)的啟停任務(wù)。此外通過(guò)精智面板的連接實(shí)現(xiàn)對(duì)分揀過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。1）主控制器PLC的選型。主控制器采用SIMATIC S7-1200系列PLC。該控制器設(shè)計(jì)緊湊、組態(tài)靈活、功能強(qiáng)大，可用于控制各種各樣的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單卻高度精確的自動(dòng)化任務(wù)。CPU本體集成數(shù)字量I/O，模擬量I/O和運(yùn)動(dòng)控制I/O，不需要專用編程電纜和以太網(wǎng)擴(kuò)展模塊，減少了安裝空間和成本。2）光電傳感器的選擇。光電傳感器選用漫反射光電傳感器，具體型號(hào)為E3F-DS30C4，NPN常開(kāi)輸出方式，可調(diào)范圍10-30cm，壽命長(zhǎng)、可靠性高。傳感器的狀態(tài)可由LED燈進(jìn)行觀測(cè)，操作十分簡(jiǎn)便[ 2 ]。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)以PLC為控制器，通過(guò)執(zhí)行實(shí)現(xiàn)分揀要求的指令來(lái)完成整個(gè)工作過(guò)程，系統(tǒng)流程圖如圖1所示。當(dāng)快遞落入儲(chǔ)物桶時(shí)，快遞遮擋住光電傳感器的感光觸頭。系統(tǒng)檢測(cè)到光電傳感器的輸出由低電平變?yōu)楦唠娖胶蟀l(fā)出脈沖信號(hào)，傳送給PLC控制器，計(jì)數(shù)器做加1處理[ 3 ]，同時(shí)將快遞件數(shù)數(shù)據(jù)送觸摸屏顯示，實(shí)時(shí)顯示出當(dāng)前儲(chǔ)物桶內(nèi)快遞件數(shù)。

此外，系統(tǒng)采用變頻器實(shí)現(xiàn)傳送帶電機(jī)調(diào)速和系統(tǒng)節(jié)能目的。掃碼器通過(guò)RS-485向PLC傳送電子條碼數(shù)據(jù)時(shí)，PLC控制變頻器啟動(dòng)，變頻器控制三相交流異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，從而帶動(dòng)傳送帶開(kāi)始分揀任務(wù)。而且，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄傳送電子條碼的次數(shù)來(lái)統(tǒng)計(jì)快遞的總件數(shù)，當(dāng)快遞件數(shù)與三個(gè)儲(chǔ)物桶中的光電傳感器統(tǒng)計(jì)件數(shù)之和相等時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器。一定時(shí)間后電機(jī)停轉(zhuǎn)，分揀系統(tǒng)停止運(yùn)行。

根據(jù)相關(guān)系統(tǒng)工作過(guò)程，在SINAMICS TIA PORTAL V12的軟件環(huán)境下進(jìn)行了快遞分揀系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，主要包括初始化程序段，掃碼器數(shù)據(jù)接收處理程序段，電機(jī)控制程序段，分揀程序段，報(bào)警輸出程序段，系統(tǒng)程序的I/O地址分配如表1所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在自動(dòng)化理念及分揀系統(tǒng)原理支持下，介紹使用S7-1200PLC為控制核心的快遞分揀系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)操作方便、功能良好、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，取得了很好的預(yù)期效果。若分揀對(duì)象改變，只需簡(jiǎn)單改動(dòng)便可達(dá)到良好的控制效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 顏伊慶，潘麗萍.基于PLC的自動(dòng)分揀系統(tǒng)[J].機(jī)電工程，2012（11）.

[2] 洪祖太，王剛.基于PLC的物料分揀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)科技信息，2013（10）.

[3] 陳剛，魯玲，胡小東.基于S7-200PLC控制的郵件自動(dòng)分揀系統(tǒng)[J]. 機(jī)電一體化，2008（03）.

作者簡(jiǎn)介：

劉子勝（1993-），男，河北大學(xué)電子信息工程學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)在讀本科生。