倉儲物流設(shè)備的功能分析和應(yīng)用

文│ 廈門兆翔智能科技有限公司 黃 磊

倉儲物流設(shè)備的功能分析和應(yīng)用

文│ 廈門兆翔智能科技有限公司 黃 磊

本文采用SCADA對設(shè)備進行集中控制、分析，使用PLC對設(shè)備層進行執(zhí)行和監(jiān)控，應(yīng)用掃描儀收集外界的數(shù)據(jù)和信息。架構(gòu)在Ethernet和ProfiBus-DP的基礎(chǔ)上，對MFC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，進行無紙化操作的貨物快速處理的分析、記錄和統(tǒng)計。

掃描儀 接口 數(shù)據(jù)通信 1.5Mbps速率

大型倉儲系統(tǒng)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(tǒng)計數(shù)據(jù)（MFC）。我們曾經(jīng)參加建設(shè)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(shè)備（SCADA）具有快速的處理能力。本系統(tǒng)中，智能控制設(shè)備包含有：滑塊式直線分揀機（SHOE SHORTER）、托盤式分揀轉(zhuǎn)盤、皮帶式分揀轉(zhuǎn)盤、稱重設(shè)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(tǒng)設(shè)備通過通用的Ethernet協(xié)議和ProfiBus-DP通信技術(shù)連接在一起，形成完整的倉儲自動分揀設(shè)備，集中進行控制和操作（SCADA）。其中，我們就重點對倉儲設(shè)備中的功能進行分析：掃描儀作為各分系統(tǒng)的一個組成部分，如何實現(xiàn)快速的處理，如圖1所示。

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

圖1

本系統(tǒng)中，掃描儀和S7-400的主站PLC連接，采用了RS485總線串聯(lián)閉環(huán)通信，掃描儀系統(tǒng)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(diào)試中我們發(fā)現(xiàn)：沒有屏蔽或者是虛屏蔽，掃描儀掃描的數(shù)據(jù)接收（RX）和傳送（TX）會出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)，可靠性不高，系統(tǒng)經(jīng)常會報錯。當貨物從掃描儀前經(jīng)過時，傳感器會檢測到信號，掃描儀從待機狀態(tài)開始工作。掃描儀將一維碼數(shù)據(jù)掃描到PLC主站后存儲，同時通過通信模塊，以Ethernet網(wǎng)絡(luò)方式將數(shù)據(jù)送到MFC。通過MFC應(yīng)用軟件，進行相關(guān)的統(tǒng)計。如果貨物是進倉存貯，系統(tǒng)會安排空的存儲區(qū)域，操作人員操作帶有PC和掃描儀的叉車設(shè)備，將貨物安排到事先預(yù)設(shè)的位置。如果貨物是出倉、出庫管理，系統(tǒng)會通過自動分揀機處理，在分揀轉(zhuǎn)盤上安裝有另外一套掃描儀，連接到控制分揀轉(zhuǎn)盤的PLC分系統(tǒng)上。分揀轉(zhuǎn)盤的PLC同時采用S7-400的PLC，除了和輸送設(shè)備上的S7-400的主站連接外，還通過Ethernet網(wǎng)線連接到HUB上，和MFC內(nèi)的貨物信息進行比對，可以知道貨物應(yīng)該發(fā)往的區(qū)域，包括數(shù)量和貨物的品名。根據(jù)不同地區(qū)的訂貨，系統(tǒng)經(jīng)過一維碼的數(shù)據(jù)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(jù)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(wěn)定性。

滑塊式直線分揀機在倉儲中，被應(yīng)用在產(chǎn)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(jié)再分類，也可以按性別再分類，應(yīng)根據(jù)客戶的要求來實施?；瑝K式分揀機可以設(shè)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(shè)定。MFC和該分揀系統(tǒng)連接，經(jīng)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(tǒng)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(tǒng)的問題，不能實現(xiàn)正常的分揀，貨物會從匯流口導(dǎo)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(zhuǎn)盤，可以用來分揀出貨物的規(guī)格、型號。長度100m的轉(zhuǎn)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(yè)現(xiàn)代化采用智能機器設(shè)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。