基于PLC的包裹自动分拣装置控制系统设计

2022-11-11郭昊坤

无线互联科技 2022年16期

郭昊坤

(江阴职业技术学院电子信息工程系，江苏江阴 214405)

0 引言

近年来，人们的收入越来越高，对物质文化生活的需求也越来越高，相应的消费水平也越来越高。由于现代生活节奏的加快，工作学习压力的加大，人们越来越习惯于网络购物。根据相关报道以及国家邮政局监测数据显示，2021年全国快递行业运营比以往更加平稳，投递快递包裹约19.17亿件，比2020年增长25.71%，比2019年增长104.44%。但是，由于消费者购买的订单数量巨大，每次购物潮之后都将出现物流高峰，快递发货速度缓慢，甚至相隔多日后，许多物流仓库仍有货物堆积。这普遍存在包裹分拣人手不足以及分拣过慢的情况，经常性出现慢发、错发、漏发等现象。因此，本文设计了一种基于PLC的包裹自动分拣装置控制系统[1-3]，并进行仿真验证。

1 总体方案设计

本文设计的一种基于PLC的包裹自动分拣装置控制系统，通过安装在传送带上的重量传感器,按照包裹的重量进行分拣。工作程序为：启动主传送带，传送包裹到重量传感器位置进行重量称重，根据称重结果分成重量轻、重量中、重量重3类，保存结果，继续启动主传送带并分别传送到重量轻、中、重3个分传送带位置，分别用1，2，3标记。到达分拣位置时，启动相对应分拣位置的气缸，执行推送，推送到位，执行返回，返回到位，启动分传送带输送出去分拣的包裹，最后重新启动主传送带，循环执行该操作。

控制系统如图1所示，以S7-300PLC为控制核心，通过触摸屏进行系统的仿真验证及模拟仿真监控，实现系统的自动、手动控制。

图1 控制系统

图1中PLC左侧相关按钮均与输入端口相连接。“启动、停止”按钮，用来启动、停止系统；“急停”按钮，当发生紧急事件时急停系统；“自动手动选择”按钮，用来选择自动、手动两种操作模式；“包裹检测”按钮，用于启动主传送带，检测包裹到达称重位置，停止主传送带，进行称重，根据重量分类；“缸1/2/3退出推出到位”“缸1/2/3退出返回原位”按钮，用来控制传送带的运行；“手动控制”按钮，选择手动模式；“故障反馈”按钮，主传送带故障、分传送带1/2/3故障接输入端，检测各传送带电机是否发生故障，故障时停止相应传送带、报警并采取相应措施；“重置1/2/3位置到位”按钮，外部的重量1/2/3位置到位接PLC输入端口，用于启动主传送带输送包裹到各分拣位置，到位停止主传送带，执行分拣。

PLC输出端口接各传送带控制的继电器，通过继电器驱动接触器，接触器驱动主传送带电机运行。同时，其输出端口接推送缸1，2，3的推出继电器，通过继电器驱动电磁阀，电磁阀控制气缸推出。PLC输出端口还接推送缸1，2，3返回控制继电器，通过继电器驱动电磁阀，电磁阀控制气缸返回。自动运行以及故障指示灯，用来显示系统的运行状态。

2 硬件设计

本文选用西门子S7-300系列PLC模块，如图2所示。

图2 S7-300模块示意

系统主电路采用三相五线电源，如图3所示，M1，M2，M3，M4分别是主传送带、分传送带1、分传送带2、分传送带3的电机，驱动主传送带和各分传送带；QF2，QF3，QF4，QF5是主传送带和各分传送带电机断路器，通断各电机电源；QF6是控制电路断路器，通断电路电源；KM1，KM2，KM3，KM4是主传送带和分传送带电机启动接触器，启停各传送带；FR1，FR2，FR3，FR4是主传送带和各分传送带电机过载保护热继电器，保护各电机；FU1为熔断器，保护短路；G1是直流开关电源，为直流设备提供电源。

图3 主电路

系统控制电路如图4所示，220 V交流电源接L和N，HL0是电源指示灯；KM1，KM2，KM3，KM4分别是主传送带和分传送带1到3启动接触器，通过继电器KA1到KA4控制，驱动各传送带运行；YV1到YV6分别是气缸1、气缸2、气缸3推送和返回电磁阀，通过继电器KA5到KA10控制，电磁阀1线圈得电，执行动作。

图4 控制电路

PLC的I/O地址分配如表1和表2所示。

表1 输入分配

表2 输出分配

3 软件设计

系统控制流程如图5所示，当为ON选择手动模式，通过外部按钮开关或触摸屏进行手动控制，单独控制各设备；当为OFF选择自动模式，按下启动按钮，系统启动运行。开始执行初始化步骤，各气缸执行返回原点。然后启动主传送带，传送包裹，检测到包裹到达重量检测位置，停止传送带，进行重量检测，判断，分成轻、中和重3类，重新启动传送带，根据判断的3类包裹，分别传送到位置1，2，3，到位置停止主传送带，启动相应的气缸推送，推出到位，执行返回，返回到位，重新启动主传送带，启动相应的分传送带，分传送带按定时执行，定时到后自动复位。