王世光 王艷鑫 李志剛 李奎 王嘉輝 施玲 林盛昌 南通理工學(xué)院

1 引言

目前，我國農(nóng)民對快遞的分揀還都是依靠人力來完成，當(dāng)快遞到達(dá)一個(gè)中轉(zhuǎn)公司首先需要人工從貨車上卸貨，接下來由人員將快遞放到傳送帶上對快遞進(jìn)行識別，然后將快遞按不同區(qū)域放到指定地方。最后工作人員將快遞分別裝車送往指定地方。

為了使快遞分揀過程更加快捷、更加智能、更加準(zhǔn)確。使買家與賣家達(dá)到最快速度的交易，使買家能夠在最短時(shí)間收到自己的貨物。本產(chǎn)品還實(shí)現(xiàn)對整個(gè)快遞分揀過程進(jìn)行全程無死角的監(jiān)控與管理。工作人員只需要將快遞掃描然后按下相應(yīng)的控制按鈕，整個(gè)系統(tǒng)對快遞進(jìn)行精準(zhǔn)的分揀。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 電氣選型

（1）使用觸摸屏替換原有復(fù)雜的計(jì)算機(jī)人機(jī)界面系統(tǒng)，觸摸屏的操作簡便、體積小容易安裝放置，線路也只需要電源線和通訊線，大大簡化了人機(jī)交互系統(tǒng)。

（2）由于觸摸屏提供了友好易學(xué)的組態(tài)軟件，且提供了簡潔實(shí)用編輯功能和各種現(xiàn)成的庫文件。只需要較簡單的基礎(chǔ)知識儲備，就可以動手制作自己想要的交互界面，并能夠?qū)崿F(xiàn)模擬調(diào)試。

（3）人機(jī)界面由觸摸屏完成，而邏輯控制則由原有的復(fù)雜計(jì)算機(jī)或單片機(jī)替換成工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的可編程邏輯控制器PLC，其使用方便，編程簡單，功能強(qiáng)，性價(jià)比高，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少，維修工作量小、方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。

2.2 硬件選型

（1）選取性價(jià)比高，硬度高的不銹鋼材料進(jìn)行加工，完成整個(gè)裝配系統(tǒng)。

（2）選用噪聲低、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行更穩(wěn)定不失步的伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。

（3）選取速度更加快、更加精準(zhǔn)、更加安全的氣動裝置為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動提供動力。

2.3 具體實(shí)施方式

（1）對具體的控制對象進(jìn)行分析，具體控制對象如電機(jī)，傳送帶移動電機(jī)，快遞分揀裝置等，以及其必須的驅(qū)動設(shè)備，完成PLC原理接線圖。

（2）統(tǒng)計(jì)控制對象的所有可進(jìn)行的動作，再針對具體動作分析其屬性，如速度高低選擇、方向、速度數(shù)值、距離等。

（3）在對象分析的基礎(chǔ)上，對其屬性進(jìn)行簡單的有規(guī)律性編碼，在PLC中完成每一種動作或子動作的子程序編程，以及必要的組織程序部分。

（4）之后，開始對觸摸屏進(jìn)行組態(tài)編輯，界面體現(xiàn)出所有控制對象，利用觸摸屏中可編輯的下拉菜單功能及其相關(guān)功能函數(shù)，實(shí)現(xiàn)每一步的具體設(shè)置和查看以及修改功能。

（5）在觸摸屏的后臺任務(wù)中，實(shí)現(xiàn)對已編輯動作的數(shù)據(jù)編碼，并將編譯好的數(shù)據(jù)有序下載至PLC的功能編輯中，同時(shí)完成PLC動作任務(wù)數(shù)據(jù)的接收分析和保存工作。

（6）在觸摸屏組態(tài)和PLC程序完成后，兩者通訊連接，模擬調(diào)試，達(dá)到預(yù)計(jì)的動作序列信號，輸出效果。

（7）完成具體硬件設(shè)備的電氣連接，檢查通過后，系統(tǒng)上電調(diào)試，觀察對象動作的實(shí)際情況，完善觸摸屏和PLC工作部分達(dá)到預(yù)期功能。

2.4 系統(tǒng)的優(yōu)勢

本系統(tǒng)能連續(xù)、大批量地對農(nóng)作物進(jìn)行處理。由于采用大生產(chǎn)中使用的流水線自動作業(yè)方式，整個(gè)系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運(yùn)行，不間斷作業(yè)中途不需要休息，大大減輕快遞分揀處理時(shí)的人力以及財(cái)力的投入，大大加快了快遞分揀的速度。整個(gè)系統(tǒng)中人員的使用僅局限于操作控制臺、減輕了快遞分揀人員的操作難度，提高了勞動生產(chǎn)率。

3 快遞運(yùn)輸機(jī)器

其工作原理為：使用噪聲低、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行更穩(wěn)定不失步的伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，通過PLC指令控制伺服轉(zhuǎn)動進(jìn)而部件按預(yù)定順序進(jìn)行動作，實(shí)現(xiàn)快遞精準(zhǔn)分揀的目標(biāo)。其結(jié)構(gòu)圖若圖1所示

圖1 快遞運(yùn)輸機(jī)器

3.1 快遞分揀功能分析

本系統(tǒng)是將需要分揀的快遞運(yùn)送到到達(dá)傳送帶上時(shí)；首先通過識別二維碼對快遞進(jìn)行識別；當(dāng)判斷快遞所需區(qū)域時(shí)，工作人員通過觸摸屏點(diǎn)擊需要分揀的區(qū)域按鈕（如，山西，河北，江蘇）；然后plc通過工作人員需要執(zhí)行的指令控制伺服電機(jī)將快遞運(yùn)送到機(jī)械推手旁邊；最后機(jī)械推手將推到指定區(qū)域完成快遞的分揀。

在傳送帶上裝有用于分揀快遞的三個(gè)機(jī)械推手將掃描好的快遞精確的推送到各個(gè)區(qū)域（如，山西，河北，江蘇）進(jìn)行精確分揀。

4 電氣原理

4.1 電氣控制原理

當(dāng)操作人員啟動機(jī)器時(shí)，快遞會隨著傳送帶到達(dá)掃描器旁邊、進(jìn)行掃描；然后在觸摸屏上點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕這時(shí)觸摸屏?xí)玫揭粋€(gè)輸入信號x1閉合然后PLC與觸摸屏通訊將接收到的信號傳送給PLC此時(shí)X1閉合將輸出5000個(gè)脈沖信號的Y1閉合、此時(shí)伺服系統(tǒng)帶動傳送帶運(yùn)行完5000個(gè)脈沖以后、將返回值送回給PLC、這時(shí)PLC的X2觸點(diǎn)閉合1秒后Y4閉合氣動裝置啟動將快遞準(zhǔn)確的運(yùn)送到指定位置。

4.2 伺服電機(jī)控制原理圖

伺服電機(jī)控制原理圖如圖2所示。

圖2 伺服電機(jī)控制原理圖

5 總結(jié)

本文針對目前快遞行業(yè)進(jìn)行分析后，對其快遞分揀系統(tǒng)進(jìn)行智能化的改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一款更加高效、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的一體化的智能分揀系統(tǒng)。值得高興的是，該快遞分揀的模型現(xiàn)在已經(jīng)成型，并且已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室完成了相應(yīng)的調(diào)試，調(diào)試結(jié)果可基本達(dá)到預(yù)期。