基于S7—1200PLC快递分拣系统设计

刘子胜 赵荣昌 于鹏

摘 要：以S7-1200PLC为分拣系统控制器，利用三相异步交流电机、光电传感器、变频器等设备，完成了系统硬件设计、功能实现和系统监控。由PLC 执行程序完成分拣控制任务，光电传感器和扫码器实现对快递件数的统计，精智面板对系统进行监控。

关键词：S7-1200PLC；快递分拣；光电传感器

近年来电子商务迅猛发展，随之日益庞大的物流配送工作对快递行业提出了更高的要求。分拣成本高、速度慢一直是困扰快递行业的主要问题，建立一个高效率、低成本的物流配送体系是人们长期以来所希望的。快递分拣环节作为其中举足轻重的一环，是自动控制领域关注的焦点之一。传统的快递分拣大部分由手工操作完成，浪费了大量的劳动力资源[ 1 ]。随着机械自动化水平的提高出现的一些分拣机由于工作效率不理想，加之花费较大也尚未得到普遍应用。

1 分拣系统原理

首先通过条码扫描器获取快递目的地信息，然后将数据传送给PLC。主控制器PLC接收快递目的地信息并进行处理，根据传送带运行速度，计算各个快递到达相应分拣出口所需时间，并确定阻挡板升降时刻。当快递到达相应分拣口时，倾斜放置的阻挡板已落下，快递受到摩擦力的作用而自行滑入储物桶。当快递落入储物桶后及时升起该处挡板，以防传送带前方阻挡板降落可能会拦截去往传送带后方的物件。

2 硬件设计

系统主体由S7-1200PLC、SINAMICS V20变频器、S9600USB条形码扫描器、传送带、漫反射光电传感器、分拣阻挡板等组成，完成对快递的识别、传送、分拣和传送带电机的启停任务。此外通过精智面板的连接实现对分拣过程的实时监控。1）主控制器PLC的选型。主控制器采用SIMATIC S7-1200系列PLC。该控制器设计紧凑、组态灵活、功能强大，可用于控制各种各样的设备，实现简单却高度精确的自动化任务。CPU本体集成数字量I/O，模拟量I/O和运动控制I/O，不需要专用编程电缆和以太网扩展模块，减少了安装空间和成本。2）光电传感器的选择。光电传感器选用漫反射光电传感器，具体型号为E3F-DS30C4，NPN常开输出方式，可调范围10-30cm，寿命长、可靠性高。传感器的状态可由LED灯进行观测，操作十分简便[ 2 ]。

3 系统功能实现

系统以PLC为控制器，通过执行实现分拣要求的指令来完成整个工作过程，系统流程图如图1所示。当快递落入储物桶时，快递遮挡住光电传感器的感光触头。系统检测到光电传感器的输出由低电平变为高电平后发出脉冲信号，传送给PLC控制器，計数器做加1处理[ 3 ]，同时将快递件数数据送触摸屏显示，实时显示出当前储物桶内快递件数。

此外，系统采用变频器实现传送带电机调速和系统节能目的。扫码器通过RS-485向PLC传送电子条码数据时，PLC控制变频器启动，变频器控制三相交流异步电动机运行，从而带动传送带开始分拣任务。而且，系统会自动记录传送电子条码的次数来统计快递的总件数，当快递件数与三个储物桶中的光电传感器统计件数之和相等时，启动定时器。一定时间后电机停转，分拣系统停止运行。

根据相关系统工作过程，在SINAMICS TIA PORTAL V12的软件环境下进行了快递分拣系统程序设计，主要包括初始化程序段，扫码器数据接收处理程序段，电机控制程序段，分拣程序段，报警输出程序段，系统程序的I/O地址分配如表1所示。

4 结语

本文在自动化理念及分拣系统原理支持下，介绍使用S7-1200PLC为控制核心的快递分拣系统。实验表明该系统操作方便、功能良好、实现简单，取得了很好的预期效果。若分拣对象改变，只需简单改动便可达到良好的控制效果。

参考文献：

[1] 颜伊庆，潘丽萍.基于PLC的自动分拣系统[J].机电工程，2012（11）.

[2] 洪祖太，王刚.基于PLC的物料分拣控制系统设计[J].中国科技信息，2013（10）.

[3] 陈刚，鲁玲，胡小东.基于S7-200PLC控制的邮件自动分拣系统[J]. 机电一体化，2008（03）.

作者简介：

刘子胜（1993-），男，河北大学电子信息工程学院电气工程及其自动化专业在读本科生。