基于二维条码识别的物流分拣生产线的开发

2017-04-09杨兰萍

山东冶金 2017年5期

关键词：输送线条码触摸屏

杨兰萍

（山东鑫峰工程设计有限公司，山东济南250014）

基于二维条码识别的物流分拣生产线的开发

杨兰萍

（山东鑫峰工程设计有限公司，山东济南250014）

本系统应用成熟的PLC系统和二维条码技术，结合云服务等先进技术，实现了新、老技术的融合，提高了分拣生产线的自动化水平。该控制系统调试阶段表明，系统能每天分拣10万件物品。

二维条码；云服务；分拣；自动化

1 前言

二维条码是一种高密度、高信息含量的便携式数据文件，是实现证件及卡片等大容量、高可靠性信息自动存储、携带并被机器自动识读的理想手段，它可以记载十分复杂的数据，比如图片。由于具有这种优势，二维码技术得到了日渐广泛的应用。现今的物流分拣行业同样面临着使用新分拣输送线的问题，本系统的开发正是为解决物流分拣二维条码标识物品而做出的正确反应。

2 工艺流程简介

2.1 工艺流程

物流公司的货车进入场内卸货地点，卸车线开始工作，工人将车内货物搬至卸车线，货物在卸车线上约1 m一个排列，货物到达读码位置时，启动扫描器传动装置，并使之与卸车线同步运行，完成读码任务后，扫描器快速返回到读码位置。在卸车线行走过程中经由与卸车线同步运行的扫描器读取货物信息，实现动态读码；将货物信息自动录入数据库，由系统软件将信息统一记录入数据库，并上传至数据云平台自动分析识别。分析出货物流向的分拣端口后标记端口信息，转换图像信息为电子标签信息，每个端口上的电子标签读卡器，读取标签信息并比对该货物是否为当前端口货物，在货物到端口位置时，输出信号给PLC，PLC得到货物信息，判断出货物流向位置（端口指定），给出相应的输出信号，启动分拣端口转盘，改变货物流向，完成分拣动作。从卸车线至第一台分拣输送线电机，共计分4档速度（由工艺根据实际调试状况调整速度值），当货物到达货物预定位置时，换向机构动作，用户要求允许30辆车同时卸货，且输送线分拣流畅不拥堵。不符合任何接口流向的货物，在分拣输送线末端被剔除装置，提出到专门区域，进行人工分拣。

2.2 速度分配

为了满足系统速度要求，解决货物拥堵等问题，整条分拣输送线根据不同的位置分为4个速度阶段：

第一阶段：第一件货物与第二件货物的距离为1020（1.02 m），当第一件货物由读码位置走向读码完成位置，并返回读码位置时，第二件货物到达读码位置，此时扫描器快速换向并且换速，切换时间为0.5 s，则该阶段卸货线线速度为：1.02/2 m/s，转换为电机速度1，此速度为第一阶段速度。

第二阶段：在读码位置与读码完成位置之间，卸车线线速度为1 m/s，转换为电机速度2，此速度为第二阶段速度。

第三阶段：扫描器返回时间设定为0.5 s，返回线速度为2 m/s，转换为电机速度3，此速度为第三阶段速度。

第四阶段：读码完成后所有传动设备以1 m/s的线速度运行，转换位电机速度4，此速度为第四阶段速度。

2.3 电气设备组成

分拣换向部位70个气缸，69台400 W的电机。14～17台1.5 kW的电机为卸车线到分拣第一个口的电机，该部分电机由4台变频控制，实现4级速度分配。二维条码扫描器1台，电子标签贴签机1台，电子标签读卡器70台，货物到位限位开关70个，读码位置、读码完成位置、贴电子标签位置各1个。

3 自动化系统实现

3.1 硬件组成

本系统根据工艺流程分为卸车线与分拣输送线两部分。电气系统按两部分的工艺要求，配置低压控制柜1台，PLC柜1台，二维条码扫描器1台，贴电子标签机1台，自动识别设备70台（电子标签读卡器）。

3.2 电控系统方案

根据工艺要求，将卸车线传动电机，共计14～17台1.5 kW电机，分为4组，由同一台变频器控制，4组变频根据工艺要求在不同的物理位置，执行不同的速度，实现传动速度分级，以控制货物间距，解决拥堵问题，便于准确分拣。

分拣输送线包含69台滚筒，均由0.4 kW电机传动，70个端口导向装置由气缸传动。

导向机构动作要求：正常时朝向输送方向，收到该端口换向信号时，导向气缸电磁阀动作，导向装置旋转30°，导向装置均是独立的，共70个气缸。其控制由PLC柜完成。

分拣部位69台400 W的电机统一额定速度运转，选择MCC控制。

3.3 系统软件功能

电控系统的软件为自主开发的专用型软件，其功能包含：

实现卸车线的分级速度控制；完成二维条码信息读入，实现云数据库记录与远程数据查询，不仅可以通过软件自动分析识别判断货物流向，还具有远程操作与维护的功能；实现货物端口识别，准确执行分拣动作，完成分拣任务；实现漏扫货物剔除与计数；实现设备分级故障报警及故障诊断功能；实现分拣货物数量分项累计和总数累计；通过自主开发系统软件，实现本地数据与数据服务云平台接口，实现物流中心对该系统的远程监管与维护。

3.4 自动控制系统方案

控制系统的主控制器选择S7-1200系列PLC，该PLC的CPU将微处理器、集成电源、输入和输出电路、内置PROFINET、高速运动控制I/O以及模板模拟量输入组合到一个设计紧凑的外壳中，功能强大，经济可行。

选择16点开关量输入、输出模块，8点模拟量输入、输出模块，紧凑合理，并留有一定的端口冗余量。

选择真彩色触摸屏作为HMI，用于显示各电气设备的运行状况、报警部位指示，显示故障诊断信息，显示分拣速度与各端口货物累计、总计货物累计等工艺参数；用于设备的手、自动起停控制。

系统配置交换机一台，用于PLC与上级数据库的数据传输与交换，实现一台扫描仪完成多种功能，以节约成本。

PLC与服务器之间采用以太网通讯，快捷安全；变频器与PLC之间采用抗干扰能力强的ProfibusDP通讯方式；整个系统分层控制，结构清晰，遵循安全、实用、高效的原则。

3.5 设备操作方案

为了便于操作与维护，本系统操作方案如下：

在低压控制柜柜门上设置两个转换开关，一个用于切换手动控制与自动控制，一个用于选择本地控制与触摸屏控制。本地控制模式下，选择手动方式，通过柜门的操作按钮分别起、停卸车线与分拣输送线的相应设备，相应指示灯指示设备起、停状态；自动方式下，按启动按钮，系统自动顺序启动，按下停止按钮，系统自动顺序停止。触摸屏控制模式下，选择手动方式，可以通过触摸屏的按钮手动操作设备起停；自动模式下，通过触摸屏上画面的系统起、停按钮操作，可以实现系统的自动顺序起停。

低压控制柜柜门上还设置了急停按钮，用于紧急情况下的故障停车处理，按下急停按钮，所有设备立即停止运转。触摸屏安装在PLC柜柜门上，美观整洁，操作安全方便。柜门操作与触摸屏画面操作两种操作方式互相独立，互为备用，为系统提供可靠性保障。同时该系统通过远程云端，可以实现对系统的远程操作，并完成远程维护，节约运行维护成本。