物流企業自動化分揀及倉儲管理組態系統設計

劉玉均

摘要：基于物流企業自動化生產的需求，以西門子S7-200 PLC為核心處理器聯合MCGS昆侖通泰觸摸屏設計物流包裹自動分揀及倉儲管理組態系統。文章首先闡述了系統設計的需求，其次對系統的硬件模塊和電氣接線設計進行了簡述，最后分析了運用MCGS設計系統組態的方法。本系統包含物流包裹分揀和倉儲管理兩個組態界面，能夠通過遠程觸摸控制的方式實現物流企業包裹的精準分揀和倉儲管理，并具有掉包報警、倉儲容量監測顯示、分揀過程化控制、分揀運行狀態指示等功能，能夠提升物流企業包裹分揀和倉儲管理的自動化水平，具有一定的應用價值。

關鍵詞：物流企業;西門子S7-200 PLC;自動化分揀;倉儲管理;組態設計

1 ?系統設計需求

傳統生產模式下物流企業對包裹分揀和倉儲管理大多基于手工操作，效率低下且誤差率較高，不利于企業自動化生產水平的提升。現代物流企業分揀和倉儲包裹應基于自動化控制的基礎，以促進企業生產自動化水平的全面提升，提升企業在物流包裹分揀和倉儲管理的效率。基于物流企業自動化生產的上述需求，本文基于PLC和組態控制設計一款物流包裹自動化分揀及倉儲管理系統，該系統包含硬件和軟件兩個部分，硬件部分以西門子S7-200 PLC為核心，外接各類傳感器、機械手、推包氣動裝置、落料傳送裝置、報警指示裝置等;軟件部分包含系統運行控制的梯形圖程序、組態監控子系統等，本文對系統的硬件部分進行了簡述，重點介紹系統的監控組態設計流程和使用方法。

2 ?系統硬件模塊及電氣原理

2.1 系統硬件模塊

本系統在硬件組成上，包含核心處理器模塊、搬運分揀模塊、倉儲運輸檢測模塊、組態控制模塊和報警指示模塊。具體的系統硬件模塊組成結構圖如圖1所示。

其中，核心處理器模塊采用西門子S7-200型PLC，搬運分揀模塊由機械手、歐姆龍CX-441型落料檢測光電傳感器、電磁閥、氣管、推料桿、光纖傳感器、分揀落料槽等組成，倉儲運輸模塊由三項異步電機、傳送皮帶、西門子MM420變頻器、JG-3D-30NK光電傳感器等組成，組態控制模塊由MCGS昆侖通泰觸摸屏、RS485通訊線纜等組成，報警指示模塊由喇叭、LED指示燈組成。

2.2 系統電氣接線設計

系統電氣接線原理圖可用于PLC與其他外圍硬件模塊之間的電氣接線識別，根據系統硬件結構和主要功能模塊的設計思路，將本系統的電氣接線設計如下：

①輸入端口接線。I0.0-I0.1分別接系統啟動和停止開關;I0.2接落料檢測光電傳感器;I0.3-I0.5分別接深色、淺色和中性色光纖傳感器，用于識別不同顏色的包裹;I0.6接電磁閥;I0.7接機械手運動檢測傳感器;I1.0之后的端口連接倉庫內的各JG-3D-30NK光電傳感器，用于倉儲容量監測。

②輸出端口接線。Q0.0接喇叭，用于輸出聲控報警信號;Q0.1-Q0.2分別接系統運行和停止指示燈;Q0.3-Q0.5分別接深色、淺色和中性色推料桿動作線圈;Q0.6接三相異步電動機輸出線圈;Q0.7之后的端口連接倉儲容量指示燈。詳見圖2。

3 ?系統組態設計方法

3.1 ?建立包裹分揀組態界面

如圖3所示為運用MCGS嵌入版組態軟件設計的系統包裹分揀組態界面，整個界面包含指示模塊、按鈕模塊和包裹分揀數量監控模塊三部分，各模塊設計的方法為：

①指示模塊。打開MCGS“工具箱”-“對象元件庫管理”-“指示燈”-“指示燈3”，選擇并拉取3個指示燈，繼續打開“工具箱”-“標簽”，選取3個標簽，分別輸入“運行指示”、“停止指示”和“報警指示”。

②按鈕模塊。打開MCGS“工具箱”-“標準按鈕”，選擇并拉取3個按鈕，在按鈕“基本屬性”-“文本”中分別輸入“啟動系統”、“停止系統”和“倉儲界面”。

③包裹分揀數量監控模塊。打開MCGS“工具箱”-“輸入框”，選擇并拉取3個輸入框，繼續“工具箱”-“標簽”，選取3個標簽，分別輸入“料槽深色包裹數量”、“料槽淺色包裹數量”和“料槽中性色包裹數量”，并將3個標簽分別與3個輸入框做“合成單元”處理。

3.2 建立包裹倉儲組態界面

如圖4所示為運用MCGS嵌入版組態軟件設計的系統包裹倉儲管理組態界面，整個界面包含按鈕模塊和包裹倉儲數量監控模塊兩部分，各模塊設計的方法為：

①按鈕模塊。打開MCGS“工具箱”-“標準按鈕”，選擇并拉取3個按鈕，在按鈕“基本屬性”-“文本”中分別輸入“啟動系統”、“停止系統”和“分揀界面”。

②包裹倉儲數量監控模塊。打開MCGS“工具箱”-“輸入框”，選擇并拉取4個輸入框，繼續“工具箱”-“標簽”，選取4個標簽，分別輸入“倉庫深色包裹數量”、“倉庫淺色包裹數量”、“倉庫中性色包裹數量”和“倉庫剩余容量”，并將4個標簽分別與4個輸入框做“合成單元”處理。

3.3 設計系統實時數據庫

設計系統實時數據庫的目的在于將兩個組態界面中的控件與數據對象建立起一一對應的數據關聯，以便于后期在組態設備窗口中建立起組態監控界面與S7-200 PLC之間的通道關系，實現組態系統與S7-200 PLC之間的數據通訊。本系統的實時數據庫如圖5所示，根據3.1和3.2的設計思路，共包含17個數據節點，各數據節點的建立基于系統電氣原理圖中所用到的PLC各端口及功能設置。建立完實時數據庫后，在MCGS設備窗口中點擊“設備組態”-“設備工具箱”-“通用串口父設備”-“西門子_S7200 PPI”， 再根據系統電氣接線原理圖和組態控件設計情況，建立起各組態控件和S7-200 PLC之間的通道關聯，至此才算完成整個系統的組態設計。

4 ?結語

綜上所述，運用MCGS建立的組態系統包含包裹分揀組態和包裹倉儲組態兩個界面，能夠運用在現代物流企業中，實現對不同顏色包裹的分揀和倉儲管理。在實際應用中，物流企業只需要根據來源地對包裹進行簡單的顏色標識后，便可運用本系統進行分揀和倉儲管理，有利于物流企業的現代化和自動化管理水平的提升。

參考文獻：

[1]王樂.基于組態軟件和PLC的物流輸送系統監控探討[J].自動化與儀器儀表，2015（07）：124-125.

[2]盧茂龍.通用組態軟件與物流控制系統[J].信息化建設，2016（04）：102.

[3]田志勇，裘信國.基于PLC與RFID的物流自動分揀系統設計[J].現代制造工程，2020（03）：157-160.