卷煙卸貨入庫系統(tǒng)聯(lián)鎖及剔除功能實現(xiàn)

李茂波

（成都誠至誠商務(wù)物流有限責(zé)任公司 成都）

一、問題的提出

成都誠至誠商務(wù)物流有限責(zé)任公司卷煙卸貨區(qū)域有4臺LLE500-15型伸縮鏈板機，完成成品件煙卸車及輸送任務(wù)。人工將車內(nèi)件煙卸放到伸縮鏈板機上輸送并進行國家局一號工程掃碼，再由下游設(shè)備的輸送機接力，運送到末段后由人工碼垛于托盤，經(jīng)傳送裝置環(huán)形穿梭車，巷道堆垛機送入立體高架庫相應(yīng)貨位，完成入庫。

以第一卸貨道為例，卸貨入庫設(shè)備分布見圖1，其中，三角符號指示預(yù)留的檢測開關(guān)，箭頭符號表示件煙輸送運行方向。件煙由伸縮鏈板機輸送到一號工程掃碼工位掃碼，若出現(xiàn)掃碼物料不合格（出現(xiàn)掃碼錯誤件煙）時，伸縮鏈板機立即停機，人工處理后重啟設(shè)備進行卸貨。伸縮鏈板機為格雷伯公司產(chǎn)品，采用西門子S7-200作為主控；輥道輸送機為昆船公司產(chǎn)品，采用西門子S7-400，兩臺設(shè)備未作任何應(yīng)答通信和控制硬件連接。當(dāng)下游停機時上游無法自動停，極易造成件煙堵塞和相互擠壓，并且一旦掃碼錯誤，下游設(shè)備不能在線剔除該件煙，通過立刻停止伸縮鏈板機提醒人工處理，嚴重影響卸貨效率。為了避免件煙擠壓堵塞，實現(xiàn)大段連續(xù)卸貨輸送工作，需要在兩臺設(shè)備之間進行控制聯(lián)鎖，實現(xiàn)在線剔除掃碼錯誤煙，避免頻繁啟停設(shè)備影響元器件壽命，提高卸貨效率。

圖1 卷煙卸貨入庫設(shè)備分布

二、硬件改造

1.伸縮鏈板機和下游設(shè)備的控制聯(lián)鎖

為實現(xiàn)上、下游設(shè)備的控制聯(lián)鎖功能，需要有上游伸縮鏈板機運行信號、下游停止上游設(shè)備的信號及掃碼信號。伸縮鏈板機原件煙掃碼電路（圖2）中，一旦主掃描器（掃碼）掃描到條碼錯誤件煙，則送出DC 24 V電壓，使KA8得電，KA8的常開觸點閉合，信號電壓送至本機PLC的I0.7，實現(xiàn)停機。圖3和圖4分別是伸縮鏈板機輸送的繼電器控制電路和變頻控制電路，其中，KA5控制電機正轉(zhuǎn)（物料從設(shè)備尾部向伸縮頭運行），KA6控制電機反轉(zhuǎn)（物料從伸縮頭向設(shè)備尾部運行），KA7是輸送慢速停機控制。對于卸貨工作，是使用KA6控制的反轉(zhuǎn)輸送功能實現(xiàn)，因此伸縮鏈板機運行信號即從KA6取出。

圖2 伸縮鏈板機件煙掃碼電路

圖3 伸縮鏈板機輸送繼電器電路

現(xiàn)選擇KA6的一對備用常開觸點，連接下游設(shè)備來的 1#、2#線，將伸縮鏈板機的運行信號送至下游設(shè)備；將下游設(shè)備引來的4#、5#線，接入圖2的I0.7回路，即用下游設(shè)備控制的常開觸點，代替圖2中KA8的常開觸點，實現(xiàn)下游設(shè)備對伸縮鏈板機的停機控制。

圖4 伸縮鏈板機輸送變頻電路

2.掃碼系統(tǒng)改造

利用下游設(shè)備預(yù)留的功能剔除錯誤條碼件煙。原設(shè)備設(shè)置的掃碼元件安裝位置距伸縮鏈板機尾5.3 m，按照每件煙含間距0.8 m計算，可存放近7件煙，即掃碼檢測到條碼錯誤煙，要經(jīng)過近7件正確煙，才能被剔除。這就需要增加檢測元件，用計數(shù)來實現(xiàn)準(zhǔn)確剔除，改造成本和工作量均很大。故考慮用軟件實現(xiàn)準(zhǔn)確剔除，在檢測到條碼錯誤煙后，立刻進行準(zhǔn)確剔除。將掃碼元件安裝位置改至距伸縮鏈板機尾端0.45 m處（不足1件煙的距離），將控制柜KA8的常開觸點5、9從原電路斷開，改接為下游設(shè)備引來的1#線和3#線，將掃碼結(jié)果信號送至下游設(shè)備。

3.下游設(shè)備的電路連接。

上、下游設(shè)備互連5根線，2#線對應(yīng)伸縮鏈板機運行信號，送入下游PLC模塊DI113的DI1，3#線對應(yīng)件煙掃碼錯誤信號，送入模塊DI113的DI2，1#線24V直流“+”作2#、3#線對應(yīng)的公共電源，4#線則是伸縮鏈板機送來的直流24V“+”，經(jīng)下游常開觸點后，沿5#線返回伸縮鏈板機PLC模塊，實現(xiàn)對其停機控制功能。

三、軟件實現(xiàn)

硬件連接后，幾句簡單語言即能完成上下游設(shè)備的聯(lián)鎖功能，故軟件程序介紹的重點是剔除功能的實現(xiàn)。剔除功能本質(zhì)講就是從主道上分流，為避免件煙在輸送帶上堵塞，應(yīng)充分考慮各類引起堵塞的狀況。從預(yù)留的剔除輥道可以看出，僅夠兩件條碼錯誤煙存放，當(dāng)?shù)谌l碼錯誤煙到來時，只能剔除該件煙的1/3，剩余2/3仍占據(jù)主通道，造成后續(xù)來料卡住致使全線堵塞，即最多連續(xù)剔除3件錯誤條碼煙就必須停上游伸縮鏈板機。末尾人工取貨碼盤等下游各段輸送設(shè)備，跟不上來料速度、電機過載和隔離斷開等各類狀況，都必須停止上游伸縮鏈板機，避免堵塞和件煙在輸送摩擦力作用下互相擠壓。各類異常狀況指向一個目標(biāo)--及時停止伸縮鏈板機的輸送，這就體現(xiàn)了上下游設(shè)備聯(lián)鎖功能。整個聯(lián)鎖及剔除功能實現(xiàn)的PLC語句如下，該語句是調(diào)用功能FC188子程序，包含其參數(shù)說明，主要實現(xiàn)剔除的計數(shù)存儲及控制實際剔除動作，具體程序段見圖5。圖5語句表示對出現(xiàn)件煙掃碼錯誤信號（#code-fault-from-ZR）的次數(shù)進行計數(shù)。由于掃碼元件無存儲功能，為此使用1個存儲空間記錄，每產(chǎn)生1個條碼錯誤信號，#fault-count（MW3500）加1，代表應(yīng)剔除煙的計數(shù)。

圖5 PLC程序

圖6語句產(chǎn)生彈出輪上升條件信號#up-ruquiremen（M3490.0）。當(dāng)#fault-count值大于1，即有件煙掃碼錯誤信號，同時該件煙運行到下游首段輥道1049，觸發(fā)其光電管I45.0上升沿（#BQ上升沿）時，產(chǎn)生信號#up-ruquiremen；當(dāng)I45.0光電管下沿（#BQ下降沿）時，消除此信號。此處用到正/負跳變指令，實現(xiàn)用同一個光電開關(guān)區(qū)別出2個時刻條件，避免增加檢測元件。圖7語句用#up-ruquiremen信號下沿對#fault-count減1，表示已剔除1次后，應(yīng)剔除計數(shù)減1。

圖6 PLC程序

圖7 PLC程序

圖8語句完成實際剔除動作，其中T1斷觸發(fā)延時500 ms，當(dāng)件煙通過I45.0光電管下沿時，彈出輪保持升起繼續(xù)執(zhí)行剔除動作，直至延時到才恢復(fù)下降恢復(fù)正常位，目的是確保剔除件煙完全離開主道，避免引起主通道堵塞。圖8后面兩句控制彈出輪上升和下降。

圖8 PLC程序

圖9梯形圖中，當(dāng)件煙離開伸縮鏈板機，進入下游首段輥道輸送機，觸發(fā)1049位光電管，同時有剔除信號（M3490.0）時，MW2830加1，對已剔除件煙進行計數(shù)。圖9后面語句是對MW2830值清零，這又分為3種前提：①當(dāng)件煙觸發(fā)1049位光電管，但無剔除信號M3490.0（表示掃碼正確），將其清零；②當(dāng)MW2830剔除計數(shù)達3次以上，但1051剔除輥道上的光電管I45.5未動作（人工已及時搬走了掃碼錯誤件煙），計數(shù)清零；③當(dāng)MW2830剔除計數(shù)達1次以上，但I46.1常閉觸點動作，即上游伸縮鏈板機停機（表示人工停機來處理掃碼錯誤件煙），計數(shù)清零。此段語句主要目的是對記錄存儲連續(xù)3件剔除的情況。

圖9 PLC程序

圖10第一句表示下游末端光電檢測1047及次末段輸送帶光電檢測1048同時被件煙遮擋而動作，觸發(fā)計時器T174計時，延時4s后產(chǎn)生上游停機信號，表示末尾人工取貨碼盤跟不上來料速度，即將堵塞；第二句對首段輥道機光電管1049動作的計時，延時4 s后停止上游伸縮鏈板機，表示件煙來料過密，無法正常區(qū)分，在剔除動作時將正常煙帶出主道。

圖10 PLC程序

圖11第一句是對1051剔除輥道上的光電管I45.5計時，延時3 s后T500動作，濾除所剔除的第一件煙通過光電管時引起的干擾，表明剔除道上已有兩件錯誤條碼煙，第二句針對剔除道已有兩件錯誤條碼煙，即T500常開觸點閉合，同時再來一件錯誤條碼煙需剔除的狀況（MW350值＞0），此時也應(yīng)立刻停止上游設(shè)備，避免主通道堵塞。

圖11 PLC程序

圖12 PLC程序

綜合上述各類情況，共同構(gòu)成最終停止上游伸縮鏈板機機的邏輯，一共11鐘情況，用或邏輯聯(lián)系起來（圖12）。圖12前5行代表下游5個設(shè)備出現(xiàn)的故障停機；T174表示主道堵塞情況；M3480.0表示剔除道已有兩件煙，再來一件剔除的情況；T220代表件煙來料過密，無正常間距的情況；第一個比較指令代表外界干擾使掃碼元件輸出3個錯誤信號的情況，避免剔除正確煙；第二個比較指令針對剔除道有一件錯誤條碼煙（正經(jīng)過1051光電檢測I45.5），再來了兩件需要剔除煙的情況，此時同樣會堵塞主道，因此必須停止上游機；第三個比較指令則是對MW2830計數(shù)，若值達到3以上，表示連續(xù)3件剔除煙，需停伸縮鏈板機。

四、結(jié)束語

改造后，第一卸貨道調(diào)試運行，上下游設(shè)備實現(xiàn)聯(lián)鎖，各類件煙剔除功能正常，達到預(yù)期目的。推廣應(yīng)用至其他3道，目前運行穩(wěn)定、可靠，減小了頻繁啟動對設(shè)備元器件的沖擊，件煙被輸送擠壓變形的現(xiàn)象也明顯減少，卸貨效率提高。