基于臺達PLC的物流運輸控制系統的設計

劉顯忠，杜澤強

（哈爾濱華德學院，黑龍江 哈爾濱 150025）

0 引言

隨著淘寶、天貓等網絡購物的發展，物流業也飛速的發展，物流業是融合運輸、倉儲、加工配送、市場交易乃至信息化為一體的復合型服務業。龐大的物流貨物以及運輸地點的多樣性使得在郵件的運輸上也變得有些困難，為使整個物流運輸的效率提高，物流分揀這個部分就需要更加智能化、自動化，為此設計智能物流運輸控制系統來解決這個問題。

1 系統總體設計

1.1 系統整體框圖

系統主要通過PLC進行控制，系統的輸入分別包括：按鈕（啟動按鈕、停止按鈕、急停按鈕）、限位開關（3個分別控制氣缸電磁閥的到位縮回）、智能掃碼裝置（3個通過掃碼二維碼確定物流信息，從而控制三個省份物流傳送帶的轉接口處氣缸的動作），光電傳感器（3個）負責檢測各分揀口物料到位情況，觸摸屏負責監測該系統的運行狀況；輸出部分由伺服驅動器控制伺服電機帶動傳送帶運行，配有三個氣缸電磁閥負責分揀物料，各省轉接口分別是三個三相異步電機控制的傳送帶（用于分流后運輸物品），工作指示燈方便工作人員觀察系統的運行狀況。

1.2 系統硬件選型

1.2.1 PLC 選型

PLC采用的是臺達小型機AS228T，AS228T本體自帶CAN Open總線接口，臺達專用的CAN總線伺服控制指令，可以控制8個軸，脈沖控制可以控制六個軸。AS系列的串口通訊用的是數據交換表格，在硬件組態里面設置好通訊參數，設置好數據交換表格，自動會連接通訊伙伴，這樣的方式可以大大減少串口通訊編程的難度。

1.2.2 伺服驅動器選型

伺服驅動器選用臺達的ASDA-A2伺服驅動器，臺達ASDA-A2伺服驅動器輸出功率范圍在100W-3KW；輸入電源AC200V-230V（單相、三相≦1.5kW；三相 ≥2kW）；內置位置 、速度 、扭矩模式；內置八組位置控制存儲器，配有分度功能控制模式(刀庫)、自動循環位置控制模式、原點復歸控制模式、位置教導功能(Jog 模式)，支持標準Modbus格式，通訊格式RS232、RS485、RS422。

1.2.3 觸摸屏選型

觸摸屏選用臺達DOP-B07E515觸摸屏，是臺達公司推出的一款1 0 寸顯示屏的觸摸屏，分辨率為800×480pixels、畫面為彩色畫面、結構簡單，安裝簡單、可安裝在控制柜上。觸摸屏與臺達PLC完美搭配，自動通訊偵測，無需擔心設置錯誤，觸摸屏需要的電源為直流24V，可直接進行連接，同時還有IP64防水等級。通信通過USB線與電腦連接通過軟件進行調試。同時支持RS232、RS422、RS485與PLC進行通信，通信方便、簡單。

2 系統硬件設計

智能物流運輸系統硬件包括主運輸系統和分流運輸系統，以及控制電路圖，檢測裝置和氣動裝置。智能物流運輸的控制電路，包括臺達AS228T與ASDA-A2伺服電機的通信及控制，該系統的I/O分配表，智能物流運輸系統的控制電路接線圖。

2.1 智能物流輸送主電路圖設計

智能物流輸送主電路采用380V三相交流電壓對該系統進行供電，熔斷器負責電路的過載保護，3P空氣開關負責該系統的斷路工作以及電路保護裝置，臺達ASDA-A2伺服驅動器在主電路中控制伺服電機的啟動與停止。帶動物流輸送傳送帶運輸貨物以及在到達各分揀口時精準停止，編碼器對轉矩控制進行編碼，以達到精準定位的目的，伺服電機外殼接地，保障了設備和人員的安全[1]。智能物流輸送主電路圖的設計如圖1所示。

物流分揀主電路圖采用了三個異步電動機對傳送帶進行帶動，帶動傳送帶運輸分揀貨物進入下一指定地點，交流接觸器線圈與臺達AS228TPLC輸出端子連接,目的是通過臺達AS228TPLC接收的啟動信號從而控制三相異步電機同時工作、通過接收停止信號同時停止[2]，熱繼電器對電路進行過載保護，物流分揀主電路圖的設計如圖1所示。

2.2 物流輸送控制電路設計

控制電路由AS228TPLC與ASDA-A2伺服驅動器傳遞信號來完成，主要采用的是CANopen通信來傳輸數據控制整個項目，系統設有啟動、停止、急停按鈕，保障了系統的正常運行。三個分揀口配有三個光電傳感器，當物料到達任意一分揀口時，光電傳感器開關動作，向AS228TPLC傳遞信號，從而控制ASDA-A2伺服電機瞬間停止。智能掃碼裝置掃描為本地區貨物，則該分揀口氣缸電磁閥動作，將物料推出，碰觸到限位開關時，氣缸自動縮回，完成分揀任務。如表1所示為系統的I/O分配表。

表1 系統I/O 分配表

根據I/O分配表，可按此畫出物流輸送的控制電路圖。以臺達AS228TPLC為主要控制器，系統的輸入部分由啟動、停止、急停按鈕以及三個分揀口的限位開關、光電傳感器、智能掃碼裝置構成，控制的輸出部分主要由ASDA-A2伺服驅動器構成，還包括控制三個氣缸伸縮的電磁閥、控制物流分揀控制帶動傳送帶電機的線圈[3]、以及工作時的狀態指示燈。物流輸送控制電路圖如圖2所示。

2.3 物流檢測控制電路設計

物流檢測以臺達AS228TPLC作為控制器，以光電傳感器檢測貨物通過情況，以ASDA-A2伺服驅動器和作為系統的主要執行單位。三個分揀口配有的光電傳感器能夠接收到物流信號，當貨物到達任意一分揀口時，光電傳感器開關動作，向AS228TPLC傳遞信號，從而控制ASDA-A2伺服電機精準定位停止[4]，智能掃碼裝置掃描識別后，該分揀口氣缸電磁閥動作，將貨物推送，氣缸前端碰觸到限位開關時，自動縮回，完成物流檢測工作，物流檢測控制電路圖如圖2所示。

2.4 物流分揀控制電路設計

物流分揀初始階段智能掃碼裝置對貨物進行掃碼檢測，若為該分揀口貨物則該分揀口氣缸電磁閥動作，將貨物推送進行分揀、推送過程中，碰觸到限位開關，氣缸縮回，若不是該分揀口貨物、設備正常運行，設備相互的配合達到了系統的自動化程度，擁有精準的運動控制的伺服是整個系統完美工作的前提，系統的啟動、停止、急停按鈕，保障了運輸的正常運行，物流分揀控制電路圖如圖1所示。

圖1 智能物流運輸控制系統電路原理圖

3 系統軟件設計

3.1 程序流程圖

智能物流控制系統設計主要主要利用PLC、伺服驅動器以及氣動裝置和光電傳感器以及自動掃碼裝置來實現對物料進行運輸、檢測、分揀，光電傳感器、自動掃碼裝置通過給PLC傳遞信號從而控制氣缸的動作[5]。控制系統程序流程圖，如圖2所示。

圖2 程序流程圖

掃碼裝置掃描條形碼信息，確認是本分流口物料時，傳遞給PLC信號，使伺服電機控制的主傳送帶立即停止，電磁閥控制氣缸動作，將物料推至該分流口，氣缸碰觸到限位開關后，收縮電磁閥控制氣缸縮回，主傳送帶繼續運行，指到物料分揀完畢，完成整個智能物流運輸過程。

3.2 主運輸系統梯形圖設計

當按下啟動按鈕時，伺服驅動器轉矩控制伺服電機進行運作，控制主傳送帶的運作，該段程序設有伺服異常復位、加減速時間、原點回歸、正反轉禁止，正反轉轉矩控制、伺服異常報警等功能，適用于主運輸系統的各種狀態。

3.3 分流運輸系統梯形圖設計

分流運輸系統主要由啟動、停止、急停按鈕傳遞給PLC信號，從而控制三個分流口的三個三相異步電機，三相異步電機分別控制三條不同分流口的傳送帶，進行后續的運輸工作，來完成整體的物流運輸工作。

3.4 分揀系統梯形圖設計

分揀系統的X7為光電傳感器，當主傳送帶運輸物料到各個分揀口時，光電傳感器檢測到信號，傳送帶停止工作，此時，智能掃碼裝置X10進行掃碼，若識別為本分揀口物料，則Y1電磁閥動作，控制氣缸A伸出，將物料推送置分流口，氣缸A到達限位后，觸碰限位開關X4，此時，氣缸開始縮回、伺服電機繼續工作，控制主流傳送帶運輸置下一分揀口，本設計設置了三個分揀口，程序主要分為三段，分揀結束后進入下一步分流運輸工作。

4 結語

基于臺達智能物流運輸控制系統，利用PLC、伺服驅動器、各種按鈕及限位開關，以及光電傳感器、智能掃碼裝置、氣缸來實現對物料的智能物流運輸，按下啟動按鈕，整個系統開始運行，傳送帶運行，物料開始運輸，接著光電傳感器檢測到信號開始分揀階段，分揀后進入各自分流口，分揀完畢整個系統結束進入下一個循環過程，完成整個智能物流運輸工作。全程工作指示燈進行閃爍，按下停止按鈕，系統停止運行，按下急停按鈕，系統迅速停止工作。通過使用智能物流運輸后，同人工運送或數控運送相比，大大提高了運送效率，降低了人工成本和員工的安全風險。