基于PLC的快遞包裹分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著社會(huì)和電子商務(wù)的快速發(fā)展，包裹的配送量不斷增加，人工管理包裹的效率和強(qiáng)度不斷提高。本文主要介紹了利用西門子S7-200plc設(shè)計(jì)的快速分揀系統(tǒng)。與常規(guī)控制器相比，具有操作簡(jiǎn)單、編程簡(jiǎn)單、整體抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足自動(dòng)化要求，通過(guò)與高階計(jì)算機(jī)的通信可以實(shí)現(xiàn)對(duì)包裝的控制過(guò)程。關(guān)鍵詞：PLC控制；快遞包裹；分揀系統(tǒng)在物流領(lǐng)域，近20年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)的發(fā)展，商品通常是“短、輕、薄”，分布小，品種多，時(shí)效性強(qiáng)。分類成為工作的一個(gè)重要部分，分類系統(tǒng)的使用也越來(lái)越普遍。目前，大多數(shù)物流中心和公司都依賴人工分揀。通過(guò)增加供應(yīng)商數(shù)量、增加配送點(diǎn)數(shù)量、縮短配送時(shí)間、提高服務(wù)質(zhì)量，人工分揀已不能滿足大型經(jīng)銷商的需求。一些國(guó)外的配送中心使用分揀系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，純堿的控制水平不斷提高。從簡(jiǎn)單的手動(dòng)啟閉、刀閘、繼電器控制、單片機(jī)控制到PLC網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段。自動(dòng)分類系統(tǒng)已成為現(xiàn)代物流技術(shù)發(fā)展的三大標(biāo)準(zhǔn)之一。一、基于PLC的快遞包裹分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)（一）西門子S7-200PLC簡(jiǎn)介西門子S7-200plc可以控制不同的設(shè)備和PLC，滿足自動(dòng)控制的需要。西門子S7-200PLC用戶程序包括其它智能模塊通信、復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和位邏輯指令。如果有問(wèn)題，輸出狀態(tài)會(huì)改變以滿足控制的需要。與其他控制器相比，具有結(jié)構(gòu)靈活、指令集強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。Micro-PLC集成微處理器、集成電源和全功能的數(shù)字I/O點(diǎn)。用戶下載應(yīng)用程序后，必須保存邏輯以更好地監(jiān)視應(yīng)用程序的輸入和輸出。圖1S7-200的中央處理單元西門子可以提供許多不同的CPU來(lái)匹配不同的應(yīng)用。具有不同特性的CPU如表1所示。表1S7-200系列PLC的技術(shù)指標(biāo)（二）西門子S7-200PLC工作原理一般輸入采樣、程序執(zhí)行以及輸出刷新這三個(gè)是PLC運(yùn)作的主要核心階段?，F(xiàn)場(chǎng)輸入現(xiàn)場(chǎng)輸入輸入模板輸入映像區(qū)執(zhí)行用戶程序輸出映像區(qū)輸出模板輸出裝置輸入采樣階段程序執(zhí)行階段輸出刷新階段圖2PLC工作過(guò)程1、輸入采樣階段PLC是一種掃描操作方法。它讀取整個(gè)信號(hào)并將其寫入輸入圖像區(qū)域進(jìn)行存儲(chǔ)。此時(shí)，采樣結(jié)果的內(nèi)容不受影響。當(dāng)PLC執(zhí)行程序指令時(shí)，可以調(diào)用以前的采樣結(jié)果。2、程序執(zhí)行階段PLC從左到右，從上到下掃描每一條指令，計(jì)算輸出圖像區(qū)和輸入圖像區(qū)之間的必要數(shù)據(jù)，將程序執(zhí)行結(jié)果讀入輸出圖像區(qū)，并記錄執(zhí)行結(jié)果。當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)，這個(gè)結(jié)果可能會(huì)改變，但在執(zhí)行期間不會(huì)到達(dá)輸出端口。3、輸出刷新階段在驅(qū)動(dòng)用戶設(shè)備之前，用戶需要等待整個(gè)程序執(zhí)行，然后將存儲(chǔ)在輸出圖像區(qū)域中的內(nèi)容傳輸?shù)骄燧敵鰻顟B(tài)的輸出鎖存器。完成這些步驟后，設(shè)備將開(kāi)始運(yùn)行。PLC掃描周期是指上述三個(gè)步驟的重復(fù)時(shí)間。在運(yùn)行期間，PLC的輸出刷新和輸入采樣時(shí)間以毫秒為單位，程序執(zhí)行的響應(yīng)時(shí)間受程序長(zhǎng)度的影響。實(shí)際CPU模塊的速度影響PLC的掃描周期，二者相差較大。PLC正式運(yùn)行后，重復(fù)上述三個(gè)步驟。在這個(gè)過(guò)程中，輸入輸出采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新是PLC運(yùn)行的核心特征。這避免了接觸器和繼電器控制系統(tǒng)的混淆，避免了電擊的競(jìng)爭(zhēng)，提高了PLC的速度。這就是PLC系統(tǒng)快速可靠響應(yīng)的原因。但是，它也會(huì)導(dǎo)致輸出和輸入之間的時(shí)間延遲。二、電機(jī)選型堆垛機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)受到阻力，根據(jù)物理學(xué)受力分析，主要有堆垛機(jī)自身的質(zhì)量，額定起重等，根據(jù)相關(guān)公式，可以查出，其阻力為：式中，F(xiàn)f為運(yùn)行阻力，G0為堆料機(jī)自身質(zhì)量，GN為堆料機(jī)額定揚(yáng)程，D為堆料機(jī)輪直徑，K為滾動(dòng)摩擦系數(shù)，u為承載系數(shù)，D為承載系數(shù)內(nèi)徑，表示摩擦系數(shù)。根據(jù)實(shí)際堆垛機(jī)型號(hào)，F(xiàn)f=1683.8n當(dāng)堆垛機(jī)運(yùn)行速度為120m/min時(shí)，可計(jì)算出電機(jī)功率P=5.1kw。根據(jù)電機(jī)型號(hào)參數(shù)，rs132s4電機(jī)額定為調(diào)速電機(jī)，額定功率5.5kW，輸出轉(zhuǎn)矩1445N.M。同理，升降電機(jī)選擇11kw型號(hào)，貨叉電機(jī)選擇0.75kw型號(hào)。三、傳感器選型快遞包裹分揀系統(tǒng)需要知道包裹是存放在貨架上還是貨架上。避免機(jī)器故障或損壞。儲(chǔ)存時(shí)，當(dāng)堆垛機(jī)到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)，首先檢測(cè)倉(cāng)庫(kù)位置是否有包裹。如果沒(méi)有包，則執(zhí)行分支操作或發(fā)送停止堆垛機(jī)操作的信號(hào)。當(dāng)堆垛機(jī)離開(kāi)時(shí)，倉(cāng)庫(kù)檢測(cè)到貨物所在位置沒(méi)有包裹，并發(fā)送一個(gè)信號(hào)，使堆垛機(jī)在相應(yīng)位置停止運(yùn)動(dòng)。本文利用反射式光電傳感器檢測(cè)擱板的包裝物的存在。反射式光電傳感器是一種光電傳感器。反射器設(shè)置在發(fā)射器和接收器的前面，并且位于同一裝置內(nèi)。光電傳感器利用反射原理完成光電控制功能。它可以用來(lái)探測(cè)地面亮度和顏色的變化以及地球上物體的變化。四、結(jié)語(yǔ)我國(guó)自動(dòng)分揀技術(shù)發(fā)展相對(duì)較晚，接近國(guó)際水平。然而，由于缺乏創(chuàng)新，自動(dòng)分揀技術(shù)的物流系數(shù)逐漸降低，大多數(shù)超級(jí)馬奎特配送中心仍采用人工選擇。上世紀(jì)80年代，中國(guó)多家郵局首先采用分揀技術(shù)，郵件由自動(dòng)包裝分揀機(jī)分揀。1990年，為了慶祝第十一屆亞運(yùn)會(huì)，中國(guó)從荷蘭引進(jìn)了一套新的自動(dòng)分類系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)有三個(gè)入口和60個(gè)出口。該系統(tǒng)用于在北京建立一個(gè)食品配送中心。我國(guó)分揀技術(shù)發(fā)展迅速，每小時(shí)可提供3000件分揀物品。目前，分類技術(shù)在日本的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，極大地提高了快件的分類效率。到目前為止，自動(dòng)分揀系統(tǒng)的規(guī)模和功能都有了很大的擴(kuò)展?，F(xiàn)在，大多數(shù)大型分揀系統(tǒng)每小時(shí)可對(duì)數(shù)萬(wàn)到數(shù)百件物品進(jìn)行分揀，分揀能力超過(guò)10000次。國(guó)外選煤系統(tǒng)的規(guī)模包括供應(yīng)站、信號(hào)板、分揀機(jī)、數(shù)據(jù)識(shí)別系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。同時(shí)，它還配備了各種外圍運(yùn)輸裝載機(jī)，構(gòu)成了一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)。大多數(shù)自動(dòng)分揀系統(tǒng)與自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)相連，并與復(fù)雜的拖車系統(tǒng)（AGV等）結(jié)合使用。分揀系統(tǒng)的總體布局不固定。本文基于PLC快速包裹分揀系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了精確控制，而且提高了系統(tǒng)效率，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)?？刂?。本仿真設(shè)計(jì)結(jié)合西門子S7-200系列PLC對(duì)控制方案進(jìn)行優(yōu)化選擇，結(jié)合自動(dòng)包裹控制系統(tǒng)的傳感器信號(hào)、各種功能和時(shí)序邏輯，對(duì)操作人員和我提供的全自動(dòng)包裹控制行業(yè)有一定的參考價(jià)值。參考文獻(xiàn)[1]盧學(xué)英,李瑩,張海瑋.可編程序控制器原理與實(shí)踐[M].天津大學(xué)出版社,2016.[2]孫蓉.可編程控制器實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社,2016.[3]劉忠超,肖東岳.電氣控制與可編程自動(dòng)化控制器應(yīng)用技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2016.[4]劉忠超,肖東岳.電氣控制與可編程自動(dòng)化控制器應(yīng)用技術(shù)：GEPAC[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2016.[5]楊健.基于PLC控制的自動(dòng)分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].東南大學(xué)，2016.[6]陳晨.控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體編程方法研究[D].大連理工大學(xué)，2017.[7]劉傳記.物流貨物危險(xiǎn)品檢測(cè)分揀系統(tǒng)的研究[D