仓储物流设备的功能分析和应用

文│ 厦门兆翔智能科技有限公司 黄 磊

仓储物流设备的功能分析和应用

文│ 厦门兆翔智能科技有限公司 黄 磊

本文采用SCADA对设备进行集中控制、分析，使用PLC对设备层进行执行和监控，应用扫描仪收集外界的数据和信息。架构在Ethernet和ProfiBus-DP的基础上，对MFC系统的数据处理，进行无纸化操作的货物快速处理的分析、记录和统计。

扫描仪 接口 数据通信 1.5Mbps速率

大型仓储系统每天需要处理的货物量很多，每天需要进出的货物量巨大，其中包括货物进出量的统计数据（MFC）。我们曾经参加建设的NIKE大型仓储中心，年处理货物量达到2.4亿件次，如果采用人工的处理方式，显然是做不到的。因此，智能控制设备（SCADA）具有快速的处理能力。本系统中，智能控制设备包含有：滑块式直线分拣机（SHOE SHORTER）、托盘式分拣转盘、皮带式分拣转盘、称重设备、分流器、汇流器、投放（注入式）输送机、轻型输送机、伸缩式输送机等。把这些分系统设备通过通用的Ethernet协议和ProfiBus-DP通信技术连接在一起，形成完整的仓储自动分拣设备，集中进行控制和操作（SCADA）。其中，我们就重点对仓储设备中的功能进行分析：扫描仪作为各分系统的一个组成部分，如何实现快速的处理，如图1所示。

本系统中采用S7-400的西门子PLC作为主站，S7-300和ET200的西门子PLC作为从站。使用ProfiBus-DP 总线的方式进行通信。由于系统要求的速率是9.6kbps，因此，1个主站可以挂3～4个从站。设计距离可以达到400m，提供可靠和稳定的通信。从站的PLC根据系统设计功能要求，连接现场不同功能的数字点。通常设置有紧急停止、电源监控、运行监控、货物跟踪、计数、过载、输出声光报警、远程启动和区域启动等功能点。还有一些和其他系统连接的功能控制点位。比如：消防报警的设备停机，货物通过X光机的通行与否的判断。这些点的数据信息同时被连接到SCADA系统上，进行信号采集和监控。系统中主站PLC同时以Ethernet的方式，和SCADA进行通信，实现点对点的通信。通常使用OPC协议桥接，SCADA可以监控输送设备的运行状况。操作人员通过SCADA系统可以快速通知设备维修人员故障位置，快速地解决故障，提高设备的运行效率。由于设备高速运行带来了人员伤害的危险性，系统已经设计了安全的停止系统，通常设置有双保护紧急停止回路。同时，为了不影响到生产，为了让其他的设备良好地运行。解决问题时，进行分段分区域停止设备和检查设备。

图1

本系统中，扫描仪和S7-400的主站PLC连接，采用了RS485总线串联闭环通信，扫描仪系统使用了2×1.5的屏蔽线。1个主站可以挂2个回路，每回路可以挂4套扫描仪，总线长度最长可以达到200m。扫描仪品牌使用DELTA，主机型号是CDX-100。扫描仪考虑到抗干扰的因素，需要采取良好的屏蔽措施。调试中我们发现：没有屏蔽或者是虚屏蔽，扫描仪扫描的数据接收（RX）和传送（TX）会出现不稳定的状态，可靠性不高，系统经常会报错。当货物从扫描仪前经过时，传感器会检测到信号，扫描仪从待机状态开始工作。扫描仪将一维码数据扫描到PLC主站后存储，同时通过通信模块，以Ethernet网络方式将数据送到MFC。通过MFC应用软件，进行相关的统计。如果货物是进仓存贮，系统会安排空的存储区域，操作人员操作带有PC和扫描仪的叉车设备，将货物安排到事先预设的位置。如果货物是出仓、出库管理，系统会通过自动分拣机处理，在分拣转盘上安装有另外一套扫描仪，连接到控制分拣转盘的PLC分系统上。分拣转盘的PLC同时采用S7-400的PLC，除了和输送设备上的S7-400的主站连接外，还通过Ethernet网线连接到HUB上，和MFC内的货物信息进行比对，可以知道货物应该发往的区域，包括数量和货物的品名。根据不同地区的订货，系统经过一维码的数据信息对比，自动安排快速的货物输出分拣口。通过伸缩式皮带机，包装好的货物被直接送到运输车上。根据分拣的速度，通常分拣机的ProfiBus-DP的模块速率需要达到1.5Mbps，如果ProfiBus-DP长度超过200m，要增加一套中继放大器（REPEATER），来提高通信速度的稳定性。

滑块式直线分拣机在仓储中，被应用在产品大类的快速分拣和分类。比如：体育用品中分类有鞋类和服装类，鞋类和服装又可以按季节再分类，也可以按性别再分类，应根据客户的要求来实施。滑块式分拣机可以设计成多个分流口和1个汇流口，每个分流口事先可以由操作人员在电脑里设定。MFC和该分拣系统连接，经过扫描后的货物就可以准确地送到指定的分流口，从而被交到需要的操作人员手上。本系统被安装有2套滑块式分拣机，每套分拣机有8个分拣口。每套的分拣能力是每小时5000件次。如果一些货物没有被扫描到或者由于系统的问题，不能实现正常的分拣，货物会从汇流口导出，回到分拣机前，再次进行扫描，直到正常地分拣出去。皮带式分拣转盘，可以用来分拣出货物的规格、型号。长度100m的转盘上装有150台小型皮带输送机，分拣效率可达到每分钟6000件次。

仓储工业现代化采用智能机器设备代替了原始的人工操作，提高了分拣和整理货物的效率，降低了人工成本，同时，也减轻了人员的劳动强度。