基于S7—1200PLC快遞分揀系統(tǒng)設計

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、光電傳感器、變頻器等設備，完成了系統(tǒng)硬件設計、功能實現(xiàn)和系統(tǒng)監(jiān)控。由PLC 執(zhí)行程序完成分揀控制任務，光電傳感器和掃碼器實現(xiàn)對快遞件數(shù)的統(tǒng)計，精智面板對系統(tǒng)進行監(jiān)控。

關鍵詞：S7-1200PLC；快遞分揀；光電傳感器

近年來電子商務迅猛發(fā)展，隨之日益龐大的物流配送工作對快遞行業(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)的主要問題，建立一個高效率、低成本的物流配送體系是人們長期以來所希望的?？爝f分揀環(huán)節(jié)作為其中舉足輕重的一環(huán)，是自動控制領域關注的焦點之一。傳統(tǒng)的快遞分揀大部分由手工操作完成，浪費了大量的勞動力資源[ 1 ]。隨著機械自動化水平的提高出現(xiàn)的一些分揀機由于工作效率不理想，加之花費較大也尚未得到普遍應用。

1 分揀系統(tǒng)原理

首先通過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行處理，根據(jù)傳送帶運行速度，計算各個快遞到達相應分揀出口所需時間，并確定阻擋板升降時刻。當快遞到達相應分揀口時，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物桶。當快遞落入儲物桶后及時升起該處擋板，以防傳送帶前方阻擋板降落可能會攔截去往傳送帶后方的物件。

2 硬件設計

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，完成對快遞的識別、傳送、分揀和傳送帶電機的啟停任務。此外通過精智面板的連接實現(xiàn)對分揀過程的實時監(jiān)控。1）主控制器PLC的選型。主控制器采用SIMATIC S7-1200系列PLC。該控制器設計緊湊、組態(tài)靈活、功能強大，可用于控制各種各樣的設備，實現(xiàn)簡單卻高度精確的自動化任務。CPU本體集成數(shù)字量I/O，模擬量I/O和運動控制I/O，不需要專用編程電纜和以太網擴展模塊，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，具體型號為E3F-DS30C4，NPN常開輸出方式，可調范圍10-30cm，壽命長、可靠性高。傳感器的狀態(tài)可由LED燈進行觀測，操作十分簡便[ 2 ]。

3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

系統(tǒng)以PLC為控制器，通過執(zhí)行實現(xiàn)分揀要求的指令來完成整個工作過程，系統(tǒng)流程圖如圖1所示。當快遞落入儲物桶時，快遞遮擋住光電傳感器的感光觸頭。系統(tǒng)檢測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，傳送給PLC控制器，計數(shù)器做加1處理[ 3 ]，同時將快遞件數(shù)數(shù)據(jù)送觸摸屏顯示，實時顯示出當前儲物桶內快遞件數(shù)。

此外，系統(tǒng)采用變頻器實現(xiàn)傳送帶電機調速和系統(tǒng)節(jié)能目的。掃碼器通過RS-485向PLC傳送電子條碼數(shù)據(jù)時，PLC控制變頻器啟動，變頻器控制三相交流異步電動機運行，從而帶動傳送帶開始分揀任務。而且，系統(tǒng)會自動記錄傳送電子條碼的次數(shù)來統(tǒng)計快遞的總件數(shù)，當快遞件數(shù)與三個儲物桶中的光電傳感器統(tǒng)計件數(shù)之和相等時，啟動定時器。一定時間后電機停轉，分揀系統(tǒng)停止運行。

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

4 結語

本文在自動化理念及分揀系統(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)。實驗表明該系統(tǒng)操作方便、功能良好、實現(xiàn)簡單，取得了很好的預期效果。若分揀對象改變，只需簡單改動便可達到良好的控制效果。

參考文獻：

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

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

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

作者簡介：

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