文│ 廈門(mén)兆翔智能科技有限公司 黃 磊

倉(cāng)儲(chǔ)物流設(shè)備的功能分析和應(yīng)用

文│ 廈門(mén)兆翔智能科技有限公司 黃 磊

本文采用SCADA對(duì)設(shè)備進(jìn)行集中控制、分析，使用PLC對(duì)設(shè)備層進(jìn)行執(zhí)行和監(jiān)控，應(yīng)用掃描儀收集外界的數(shù)據(jù)和信息。架構(gòu)在Ethernet和ProfiBus-DP的基礎(chǔ)上，對(duì)MFC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行無(wú)紙化操作的貨物快速處理的分析、記錄和統(tǒng)計(jì)。

掃描儀 接口 數(shù)據(jù)通信 1.5Mbps速率

大型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)每天需要處理的貨物量很多，每天需要進(jìn)出的貨物量巨大，其中包括貨物進(jìn)出量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（MFC）。我們?cè)?jīng)參加建設(shè)的NIKE大型倉(cāng)儲(chǔ)中心，年處理貨物量達(dá)到2.4億件次，如果采用人工的處理方式，顯然是做不到的。因此，智能控制設(shè)備（SCADA）具有快速的處理能力。本系統(tǒng)中，智能控制設(shè)備包含有：滑塊式直線(xiàn)分揀機(jī)（SHOE SHORTER）、托盤(pán)式分揀轉(zhuǎn)盤(pán)、皮帶式分揀轉(zhuǎn)盤(pán)、稱(chēng)重設(shè)備、分流器、匯流器、投放（注入式）輸送機(jī)、輕型輸送機(jī)、伸縮式輸送機(jī)等。把這些分系統(tǒng)設(shè)備通過(guò)通用的Ethernet協(xié)議和ProfiBus-DP通信技術(shù)連接在一起，形成完整的倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)分揀設(shè)備，集中進(jìn)行控制和操作（SCADA）。其中，我們就重點(diǎn)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備中的功能進(jìn)行分析：掃描儀作為各分系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，如何實(shí)現(xiàn)快速的處理，如圖1所示。

本系統(tǒng)中采用S7-400的西門(mén)子PLC作為主站，S7-300和ET200的西門(mén)子PLC作為從站。使用ProfiBus-DP 總線(xiàn)的方式進(jìn)行通信。由于系統(tǒng)要求的速率是9.6kbps，因此，1個(gè)主站可以?huà)?～4個(gè)從站。設(shè)計(jì)距離可以達(dá)到400m，提供可靠和穩(wěn)定的通信。從站的PLC根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能要求，連接現(xiàn)場(chǎng)不同功能的數(shù)字點(diǎn)。通常設(shè)置有緊急停止、電源監(jiān)控、運(yùn)行監(jiān)控、貨物跟蹤、計(jì)數(shù)、過(guò)載、輸出聲光報(bào)警、遠(yuǎn)程啟動(dòng)和區(qū)域啟動(dòng)等功能點(diǎn)。還有一些和其他系統(tǒng)連接的功能控制點(diǎn)位。比如：消防報(bào)警的設(shè)備停機(jī)，貨物通過(guò)X光機(jī)的通行與否的判斷。這些點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息同時(shí)被連接到SCADA系統(tǒng)上，進(jìn)行信號(hào)采集和監(jiān)控。系統(tǒng)中主站PLC同時(shí)以Ethernet的方式，和SCADA進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。通常使用OPC協(xié)議橋接，SCADA可以監(jiān)控輸送設(shè)備的運(yùn)行狀況。操作人員通過(guò)SCADA系統(tǒng)可以快速通知設(shè)備維修人員故障位置，快速地解決故障，提高設(shè)備的運(yùn)行效率。由于設(shè)備高速運(yùn)行帶來(lái)了人員傷害的危險(xiǎn)性，系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)計(jì)了安全的停止系統(tǒng)，通常設(shè)置有雙保護(hù)緊急停止回路。同時(shí)，為了不影響到生產(chǎn)，為了讓其他的設(shè)備良好地運(yùn)行。解決問(wèn)題時(shí)，進(jìn)行分段分區(qū)域停止設(shè)備和檢查設(shè)備。

圖1

本系統(tǒng)中，掃描儀和S7-400的主站PLC連接，采用了RS485總線(xiàn)串聯(lián)閉環(huán)通信，掃描儀系統(tǒng)使用了2×1.5的屏蔽線(xiàn)。1個(gè)主站可以?huà)?個(gè)回路，每回路可以?huà)?套掃描儀，總線(xiàn)長(zhǎng)度最長(zhǎng)可以達(dá)到200m。掃描儀品牌使用DELTA，主機(jī)型號(hào)是CDX-100。掃描儀考慮到抗干擾的因素，需要采取良好的屏蔽措施。調(diào)試中我們發(fā)現(xiàn)：沒(méi)有屏蔽或者是虛屏蔽，掃描儀掃描的數(shù)據(jù)接收（RX）和傳送（TX）會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)，可靠性不高，系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)報(bào)錯(cuò)。當(dāng)貨物從掃描儀前經(jīng)過(guò)時(shí)，傳感器會(huì)檢測(cè)到信號(hào)，掃描儀從待機(jī)狀態(tài)開(kāi)始工作。掃描儀將一維碼數(shù)據(jù)掃描到PLC主站后存儲(chǔ)，同時(shí)通過(guò)通信模塊，以Ethernet網(wǎng)絡(luò)方式將數(shù)據(jù)送到MFC。通過(guò)MFC應(yīng)用軟件，進(jìn)行相關(guān)的統(tǒng)計(jì)。如果貨物是進(jìn)倉(cāng)存貯，系統(tǒng)會(huì)安排空的存儲(chǔ)區(qū)域，操作人員操作帶有PC和掃描儀的叉車(chē)設(shè)備，將貨物安排到事先預(yù)設(shè)的位置。如果貨物是出倉(cāng)、出庫(kù)管理，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)自動(dòng)分揀機(jī)處理，在分揀轉(zhuǎn)盤(pán)上安裝有另外一套掃描儀，連接到控制分揀轉(zhuǎn)盤(pán)的PLC分系統(tǒng)上。分揀轉(zhuǎn)盤(pán)的PLC同時(shí)采用S7-400的PLC，除了和輸送設(shè)備上的S7-400的主站連接外，還通過(guò)Ethernet網(wǎng)線(xiàn)連接到HUB上，和MFC內(nèi)的貨物信息進(jìn)行比對(duì)，可以知道貨物應(yīng)該發(fā)往的區(qū)域，包括數(shù)量和貨物的品名。根據(jù)不同地區(qū)的訂貨，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一維碼的數(shù)據(jù)信息對(duì)比，自動(dòng)安排快速的貨物輸出分揀口。通過(guò)伸縮式皮帶機(jī)，包裝好的貨物被直接送到運(yùn)輸車(chē)上。根據(jù)分揀的速度，通常分揀機(jī)的ProfiBus-DP的模塊速率需要達(dá)到1.5Mbps，如果ProfiBus-DP長(zhǎng)度超過(guò)200m，要增加一套中繼放大器（REPEATER），來(lái)提高通信速度的穩(wěn)定性。

滑塊式直線(xiàn)分揀機(jī)在倉(cāng)儲(chǔ)中，被應(yīng)用在產(chǎn)品大類(lèi)的快速分揀和分類(lèi)。比如：體育用品中分類(lèi)有鞋類(lèi)和服裝類(lèi)，鞋類(lèi)和服裝又可以按季節(jié)再分類(lèi)，也可以按性別再分類(lèi)，應(yīng)根據(jù)客戶(hù)的要求來(lái)實(shí)施?；瑝K式分揀機(jī)可以設(shè)計(jì)成多個(gè)分流口和1個(gè)匯流口，每個(gè)分流口事先可以由操作人員在電腦里設(shè)定。MFC和該分揀系統(tǒng)連接，經(jīng)過(guò)掃描后的貨物就可以準(zhǔn)確地送到指定的分流口，從而被交到需要的操作人員手上。本系統(tǒng)被安裝有2套滑塊式分揀機(jī)，每套分揀機(jī)有8個(gè)分揀口。每套的分揀能力是每小時(shí)5000件次。如果一些貨物沒(méi)有被掃描到或者由于系統(tǒng)的問(wèn)題，不能實(shí)現(xiàn)正常的分揀，貨物會(huì)從匯流口導(dǎo)出，回到分揀機(jī)前，再次進(jìn)行掃描，直到正常地分揀出去。皮帶式分揀轉(zhuǎn)盤(pán)，可以用來(lái)分揀出貨物的規(guī)格、型號(hào)。長(zhǎng)度100m的轉(zhuǎn)盤(pán)上裝有150臺(tái)小型皮帶輸送機(jī)，分揀效率可達(dá)到每分鐘6000件次。

倉(cāng)儲(chǔ)工業(yè)現(xiàn)代化采用智能機(jī)器設(shè)備代替了原始的人工操作，提高了分揀和整理貨物的效率，降低了人工成本，同時(shí)，也減輕了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。