基于臺達(dá)PLC的物流運輸控制系統(tǒng)的設(shè)計

劉顯忠，杜澤強

（哈爾濱華德學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025）

0 引言

隨著淘寶、天貓等網(wǎng)絡(luò)購物的發(fā)展，物流業(yè)也飛速的發(fā)展，物流業(yè)是融合運輸、倉儲、加工配送、市場交易乃至信息化為一體的復(fù)合型服務(wù)業(yè)。龐大的物流貨物以及運輸?shù)攸c的多樣性使得在郵件的運輸上也變得有些困難，為使整個物流運輸?shù)男侍岣?，物流分揀這個部分就需要更加智能化、自動化，為此設(shè)計智能物流運輸控制系統(tǒng)來解決這個問題。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1 系統(tǒng)整體框圖

系統(tǒng)主要通過PLC進行控制，系統(tǒng)的輸入分別包括：按鈕（啟動按鈕、停止按鈕、急停按鈕）、限位開關(guān)（3個分別控制氣缸電磁閥的到位縮回）、智能掃碼裝置（3個通過掃碼二維碼確定物流信息，從而控制三個省份物流傳送帶的轉(zhuǎn)接口處氣缸的動作），光電傳感器（3個）負(fù)責(zé)檢測各分揀口物料到位情況，觸摸屏負(fù)責(zé)監(jiān)測該系統(tǒng)的運行狀況；輸出部分由伺服驅(qū)動器控制伺服電機帶動傳送帶運行，配有三個氣缸電磁閥負(fù)責(zé)分揀物料，各省轉(zhuǎn)接口分別是三個三相異步電機控制的傳送帶（用于分流后運輸物品），工作指示燈方便工作人員觀察系統(tǒng)的運行狀況。

1.2 系統(tǒng)硬件選型

1.2.1 PLC 選型

PLC采用的是臺達(dá)小型機AS228T，AS228T本體自帶CAN Open總線接口，臺達(dá)專用的CAN總線伺服控制指令，可以控制8個軸，脈沖控制可以控制六個軸。AS系列的串口通訊用的是數(shù)據(jù)交換表格，在硬件組態(tài)里面設(shè)置好通訊參數(shù)，設(shè)置好數(shù)據(jù)交換表格，自動會連接通訊伙伴，這樣的方式可以大大減少串口通訊編程的難度。

1.2.2 伺服驅(qū)動器選型

伺服驅(qū)動器選用臺達(dá)的ASDA-A2伺服驅(qū)動器，臺達(dá)ASDA-A2伺服驅(qū)動器輸出功率范圍在100W-3KW；輸入電源AC200V-230V（單相、三相≦1.5kW；三相 ≥2kW）；內(nèi)置位置 、速度 、扭矩模式；內(nèi)置八組位置控制存儲器，配有分度功能控制模式(刀庫)、自動循環(huán)位置控制模式、原點復(fù)歸控制模式、位置教導(dǎo)功能(Jog 模式)，支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus格式，通訊格式RS232、RS485、RS422。

1.2.3 觸摸屏選型

觸摸屏選用臺達(dá)DOP-B07E515觸摸屏，是臺達(dá)公司推出的一款1 0 寸顯示屏的觸摸屏，分辨率為800×480pixels、畫面為彩色畫面、結(jié)構(gòu)簡單，安裝簡單、可安裝在控制柜上。觸摸屏與臺達(dá)PLC完美搭配，自動通訊偵測，無需擔(dān)心設(shè)置錯誤，觸摸屏需要的電源為直流24V，可直接進行連接，同時還有IP64防水等級。通信通過USB線與電腦連接通過軟件進行調(diào)試。同時支持RS232、RS422、RS485與PLC進行通信，通信方便、簡單。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

智能物流運輸系統(tǒng)硬件包括主運輸系統(tǒng)和分流運輸系統(tǒng)，以及控制電路圖，檢測裝置和氣動裝置。智能物流運輸?shù)目刂齐娐罚ㄅ_達(dá)AS228T與ASDA-A2伺服電機的通信及控制，該系統(tǒng)的I/O分配表，智能物流運輸系統(tǒng)的控制電路接線圖。

2.1 智能物流輸送主電路圖設(shè)計

智能物流輸送主電路采用380V三相交流電壓對該系統(tǒng)進行供電，熔斷器負(fù)責(zé)電路的過載保護，3P空氣開關(guān)負(fù)責(zé)該系統(tǒng)的斷路工作以及電路保護裝置，臺達(dá)ASDA-A2伺服驅(qū)動器在主電路中控制伺服電機的啟動與停止。帶動物流輸送傳送帶運輸貨物以及在到達(dá)各分揀口時精準(zhǔn)停止，編碼器對轉(zhuǎn)矩控制進行編碼，以達(dá)到精準(zhǔn)定位的目的，伺服電機外殼接地，保障了設(shè)備和人員的安全[1]。智能物流輸送主電路圖的設(shè)計如圖1所示。

物流分揀主電路圖采用了三個異步電動機對傳送帶進行帶動，帶動傳送帶運輸分揀貨物進入下一指定地點，交流接觸器線圈與臺達(dá)AS228TPLC輸出端子連接,目的是通過臺達(dá)AS228TPLC接收的啟動信號從而控制三相異步電機同時工作、通過接收停止信號同時停止[2]，熱繼電器對電路進行過載保護，物流分揀主電路圖的設(shè)計如圖1所示。

2.2 物流輸送控制電路設(shè)計

控制電路由AS228TPLC與ASDA-A2伺服驅(qū)動器傳遞信號來完成，主要采用的是CANopen通信來傳輸數(shù)據(jù)控制整個項目，系統(tǒng)設(shè)有啟動、停止、急停按鈕，保障了系統(tǒng)的正常運行。三個分揀口配有三個光電傳感器，當(dāng)物料到達(dá)任意一分揀口時，光電傳感器開關(guān)動作，向AS228TPLC傳遞信號，從而控制ASDA-A2伺服電機瞬間停止。智能掃碼裝置掃描為本地區(qū)貨物，則該分揀口氣缸電磁閥動作，將物料推出，碰觸到限位開關(guān)時，氣缸自動縮回，完成分揀任務(wù)。如表1所示為系統(tǒng)的I/O分配表。

表1 系統(tǒng)I/O 分配表

根據(jù)I/O分配表，可按此畫出物流輸送的控制電路圖。以臺達(dá)AS228TPLC為主要控制器，系統(tǒng)的輸入部分由啟動、停止、急停按鈕以及三個分揀口的限位開關(guān)、光電傳感器、智能掃碼裝置構(gòu)成，控制的輸出部分主要由ASDA-A2伺服驅(qū)動器構(gòu)成，還包括控制三個氣缸伸縮的電磁閥、控制物流分揀控制帶動傳送帶電機的線圈[3]、以及工作時的狀態(tài)指示燈。物流輸送控制電路圖如圖2所示。

2.3 物流檢測控制電路設(shè)計

物流檢測以臺達(dá)AS228TPLC作為控制器，以光電傳感器檢測貨物通過情況，以ASDA-A2伺服驅(qū)動器和作為系統(tǒng)的主要執(zhí)行單位。三個分揀口配有的光電傳感器能夠接收到物流信號，當(dāng)貨物到達(dá)任意一分揀口時，光電傳感器開關(guān)動作，向AS228TPLC傳遞信號，從而控制ASDA-A2伺服電機精準(zhǔn)定位停止[4]，智能掃碼裝置掃描識別后，該分揀口氣缸電磁閥動作，將貨物推送，氣缸前端碰觸到限位開關(guān)時，自動縮回，完成物流檢測工作，物流檢測控制電路圖如圖2所示。

2.4 物流分揀控制電路設(shè)計

物流分揀初始階段智能掃碼裝置對貨物進行掃碼檢測，若為該分揀口貨物則該分揀口氣缸電磁閥動作，將貨物推送進行分揀、推送過程中，碰觸到限位開關(guān)，氣缸縮回，若不是該分揀口貨物、設(shè)備正常運行，設(shè)備相互的配合達(dá)到了系統(tǒng)的自動化程度，擁有精準(zhǔn)的運動控制的伺服是整個系統(tǒng)完美工作的前提，系統(tǒng)的啟動、停止、急停按鈕，保障了運輸?shù)恼＿\行，物流分揀控制電路圖如圖1所示。

圖1 智能物流運輸控制系統(tǒng)電路原理圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 程序流程圖

智能物流控制系統(tǒng)設(shè)計主要主要利用PLC、伺服驅(qū)動器以及氣動裝置和光電傳感器以及自動掃碼裝置來實現(xiàn)對物料進行運輸、檢測、分揀，光電傳感器、自動掃碼裝置通過給PLC傳遞信號從而控制氣缸的動作[5]。控制系統(tǒng)程序流程圖，如圖2所示。

圖2 程序流程圖

掃碼裝置掃描條形碼信息，確認(rèn)是本分流口物料時，傳遞給PLC信號，使伺服電機控制的主傳送帶立即停止，電磁閥控制氣缸動作，將物料推至該分流口，氣缸碰觸到限位開關(guān)后，收縮電磁閥控制氣缸縮回，主傳送帶繼續(xù)運行，指到物料分揀完畢，完成整個智能物流運輸過程。

3.2 主運輸系統(tǒng)梯形圖設(shè)計

當(dāng)按下啟動按鈕時，伺服驅(qū)動器轉(zhuǎn)矩控制伺服電機進行運作，控制主傳送帶的運作，該段程序設(shè)有伺服異常復(fù)位、加減速時間、原點回歸、正反轉(zhuǎn)禁止，正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩控制、伺服異常報警等功能，適用于主運輸系統(tǒng)的各種狀態(tài)。

3.3 分流運輸系統(tǒng)梯形圖設(shè)計

分流運輸系統(tǒng)主要由啟動、停止、急停按鈕傳遞給PLC信號，從而控制三個分流口的三個三相異步電機，三相異步電機分別控制三條不同分流口的傳送帶，進行后續(xù)的運輸工作，來完成整體的物流運輸工作。

3.4 分揀系統(tǒng)梯形圖設(shè)計

分揀系統(tǒng)的X7為光電傳感器，當(dāng)主傳送帶運輸物料到各個分揀口時，光電傳感器檢測到信號，傳送帶停止工作，此時，智能掃碼裝置X10進行掃碼，若識別為本分揀口物料，則Y1電磁閥動作，控制氣缸A伸出，將物料推送置分流口，氣缸A到達(dá)限位后，觸碰限位開關(guān)X4，此時，氣缸開始縮回、伺服電機繼續(xù)工作，控制主流傳送帶運輸置下一分揀口，本設(shè)計設(shè)置了三個分揀口，程序主要分為三段，分揀結(jié)束后進入下一步分流運輸工作。

4 結(jié)語

基于臺達(dá)智能物流運輸控制系統(tǒng)，利用PLC、伺服驅(qū)動器、各種按鈕及限位開關(guān)，以及光電傳感器、智能掃碼裝置、氣缸來實現(xiàn)對物料的智能物流運輸，按下啟動按鈕，整個系統(tǒng)開始運行，傳送帶運行，物料開始運輸，接著光電傳感器檢測到信號開始分揀階段，分揀后進入各自分流口，分揀完畢整個系統(tǒng)結(jié)束進入下一個循環(huán)過程，完成整個智能物流運輸工作。全程工作指示燈進行閃爍，按下停止按鈕，系統(tǒng)停止運行，按下急停按鈕，系統(tǒng)迅速停止工作。通過使用智能物流運輸后，同人工運送或數(shù)控運送相比，大大提高了運送效率，降低了人工成本和員工的安全風(fēng)險。