摘要：敘述某郵局懸掛分揀機分揀系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，以及PLC，InTouch 組態(tài)軟件的運用。
關鍵詞：懸掛分揀機；可編程邏輯控制器；人機界面；開放式數(shù)據(jù)庫互接；動態(tài)數(shù)據(jù)交換
Abstract: This paper introduces the realization and design of thecontrol system for hang classifying machine of post office, PLCand InTouch software are also studied.
Key words: Hang classifying machine；PLC；HMI；ODBC；DDE
1 概述
郵局懸掛分揀機分揀系統(tǒng)是為提高郵局各郵包種類的分揀效率，以適應包裹分揀、儲存及發(fā)運的各項要求而設計制造的。本系統(tǒng)以目前國際較先進的工業(yè)用PLC 為核心，以監(jiān)控計算機為人機界面，具有結構緊湊、故障率低、修改靈活方便、維修簡單、抗干擾能力強，整機效率高等特點，可大大降低操作人員的勞動強度，提高分揀的正確率，并具有強大的人機對話功能，便于操作人員使用。
2 工作原理和總體設計
懸掛分揀機系統(tǒng)主要由10 條儲存軌，10 條開拆軌，1 個掛袋點，1 個空鉗螺旋滑桿等部分組成，完成實時控制（郵袋儲存、開拆控制）、數(shù)據(jù)采集、運行監(jiān)控、報警、信息處理等功能。工作流程如圖1 所示。
包裹、平刷、掛刷、平信、掛信等五種不同種類的郵袋由掛袋點入主鏈，根據(jù)上位機設置的軌道類別，分別進入各儲存軌，并根據(jù)開拆軌的類別設置、數(shù)量等情況，向各開拆軌自動供袋，郵袋到開拆臺由人工分揀后，空鉗回收入空鉗滑軌，以供重復使用。
3 硬件實現(xiàn)
根據(jù)系統(tǒng)的需求，選擇PLC 控制主機，現(xiàn)場輸入輸出裝置（鍵盤）設置掛袋信息，上位管理機（工控機）實施管理和監(jiān)控。系統(tǒng)總體結構如圖2 所示。
PLC 選用日本三菱公司的A2ASCPU，它是當今世界上較先進的微型模塊式可編程控制器之一。由于使用了三菱的專用順控芯片Mitsubishi SequenceProcessor(MSP)，它可以提供能媲美大型昂貴PLC 的速度和功能。其程序容量為14kB，I/O 點數(shù)為512，內(nèi)存容量為64kB。
郵袋的探測采用無觸點接近開關進行檢測。PLC內(nèi)的主要功能模塊有PLC 輸出模塊(1 個A1SY40 和7個A1SY10)及PLC 輸入模塊(1 個A1SX40 和6 個A1SX41)。通過206 個輸入端點和134 個輸出端點為掛袋點掛袋檢測及供鉗、儲存軌進出軌的檢測及控制、開拆軌進出軌的檢測及控制、空鉗滿軌檢測及控制等提供控制信號。
(1) 掛袋點掛袋及供鉗
① 在掛袋點有一三位置開關，當開關把手在現(xiàn)地上袋位置時，按包裹/平刷/掛刷/平信/掛信上袋按鈕，如果此種類上袋還有未滿軌的，則相應的上袋燈亮，如果滿軌，則相應的上袋燈閃爍，不進行此種類上袋工作。當開關把手在條碼上袋位置時，刷條碼后，工作原理同現(xiàn)地上袋。此外，必須等此郵袋入軌道后，才能刷另外郵袋條碼進行上袋工作。
② 進行上袋時（上位機決定），上袋點所有郵袋分別進入各自儲存軌，當儲存軌滿軌時，不進行上袋工作。
③ 當放袋停放器前面的檢測開關檢測到信號，停放器動作將郵袋放出，并在2 秒鐘內(nèi)檢測開關，若檢測到信號則認為郵袋已放出。若無信號，則停放器繼續(xù)動作，若動作五次仍未放出，則不再動作。
④ 掛袋停放器放出郵袋后，供空鉗停放器動作，放出一把空鉗，供操作人員使用。
(2) 儲存軌進出軌的檢測及控制
進軌
① 儲存軌郵袋的進軌采用無觸點接近開關進行檢測，當郵袋夾鉗通過接近開關時，開關動作；同時PLC 對該軌計數(shù)，其相應軌的郵袋計數(shù)值加1。
② 當操作人員正在進行上袋的時候，郵袋將從前面的軌道開始進軌直到該軌滿軌，再進入下一軌道直到所有儲存軌滿軌（如果掛袋點一直上袋），滿軌后停止上郵袋。
③ 當郵袋進入儲存軌被第一個接近開關檢測到，但是在6 秒內(nèi)沒有被第二個接近開關檢測到，則認為此儲存軌滿軌?；蛘弋斷]袋進入儲存軌的計數(shù)值大于此儲存軌滿軌設定的滿軌值，則認為儲存軌滿軌。儲存軌滿軌時郵袋不能進軌。
出軌
① 在開拆收容軌的開拆臺設置有一三位置開關，當開關把手不在中間空位置時，如果開拆軌還有未滿軌的，則相應儲存軌從前面有郵袋的軌開始出袋，當軌中的郵袋出完，轉(zhuǎn)到下一儲存軌出袋，直到所有儲存軌郵袋出完。當開關把手在中間空位置時，不進行出袋工作。
② 在上位機設置一儲存收容軌出袋開關，按下此開關，儲存收容軌所有郵袋將進入包裹開拆軌或開拆收容軌。
(3) 開拆軌進出軌的檢測及控制
進軌
① 開拆軌郵袋的進軌采用無觸點接近開關進行檢測，當郵袋夾鉗通過接近開關時，開關動作；同時PLC 對該軌計數(shù)，其相應軌的郵袋計數(shù)值加1。
② 當郵袋進入開拆軌被第一個接近開關檢測到，但在6 秒內(nèi)沒有被第二個接近開關檢測到，則認為此開拆軌滿軌。當郵袋進入開拆軌的計數(shù)值大于此開拆軌滿軌設定的滿軌值，則認為此開拆軌滿軌。開拆軌滿軌時郵袋不能進軌。
③ 當開拆軌滿軌時開拆臺工作，只有當開拆軌郵袋數(shù)比滿軌值少5 袋，才向此開拆軌補袋直到滿軌。
出軌
① 開拆臺上分別設有1 個自動/手動把手、1 個要袋按鈕、1 個升降機上按鈕、1 個升降機下按鈕。
② 當把手在自動位置，按升降機下按鈕，升降機下降直到夾鉗到滑槽。按升降機上按鈕，升降機自動上升直到上限位，同時開拆準備停放器放一郵袋供開拆。但注意開拆臺只能有一個郵袋供開拆。
③ 當把手在手動位置時，與升降機上下按鈕、要袋按鈕相配合完成與自動方式相同的動作。但注意：開拆臺只能有一個郵袋供開拆。一般應以自動方式工作。
④ 升降機上升到上限位后，有一個空鉗停放器當儲存/開拆收容軌的郵袋多于滿軌限值，或者郵袋進入收容軌被第一個接近開關檢測到，但是在6 秒內(nèi)沒有被第二個接近開關檢測到，則懸掛機驅(qū)動停機，此時可以再啟動懸掛機，但是必須立即在上位機將儲存收容軌的郵袋放到開拆軌，或者將開拆軌收容軌的郵袋開拆。
當空鉗檢測的郵袋多于滿軌限值，或者郵袋進入空鉗檢測被第一個接近開關檢測到，但是在6 秒內(nèi)沒有被第二個接近開關檢測到，則懸掛機驅(qū)動停機，在恢復空鉗滿軌到正常前，不能啟動懸掛機。在系統(tǒng)的主電機上裝有一齒盤，提供電機運行的同步脈沖信號，PLC 將此同步脈沖信號作為控制整個電控系統(tǒng)動作時間的標準，以確定各軌道的停放器、道岔的動作，使郵袋根據(jù)要求進入各軌道。
4 軟件實現(xiàn)
現(xiàn)場監(jiān)控計算機選用研華工控機，操作系統(tǒng)選用穩(wěn)定性較強的bbbbbbs NT Workstation 4.0，開發(fā)軟件選用Wonderware 公司的InTouch 7.0。該軟件是國際領先的HMI 設計軟件，可提供控制和信息資源的單一集成視圖。InTouch 允許工程師、監(jiān)管人員和操作員通過他們生產(chǎn)過程的圖形表象來瀏覽并與所有操作相互作用。對bbbbbbs NT 4.0 和bbbbbbs 95 的版本7.0，包含一組更新的功能，特別是遠程標記引用Active X 支持、分布式報警處理等。此外，網(wǎng)絡應用程序開發(fā)環(huán)境允許系統(tǒng)被開發(fā)并使用大規(guī)模基于PC的網(wǎng)絡。另外，還提供PLC 通信程序(I/O Server)，通過串口(RS232)與PLC 通信，HMI 與I/O Server 之間通過DDE 的方式取得數(shù)據(jù)，通過ODBC 方便與郵局中心信息處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫連接，各軟件之間的邏輯關系如圖3 所示。
HMI 的各功能模塊框圖如圖4 所示。
(1) 主監(jiān)控界面實時監(jiān)控系統(tǒng)各主要功能部件的狀態(tài)和數(shù)值，例如：PLC、懸掛機的運行狀態(tài)、儲存區(qū)和開拆區(qū)各軌道的進軌道岔、出軌的機械手的狀態(tài)，當前的軌道類別、郵袋的數(shù)量，升降機的狀態(tài)，氣壓指示，釋袋器的狀態(tài)等。并提供修改各軌道郵袋數(shù)量的功能。
(2) 報警界面記錄各設備發(fā)生故障的時間、類別，各設備故障恢復的時間、類別等信息。
(3) 裝置自檢界面用于點動自檢、測試各執(zhí)行機構的動作情況。
(4) 參數(shù)設置界面設置各軌道的滿軌限值、儲存軌的類別，是否封軌等。
(5) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計界面實時顯示各軌道的郵袋數(shù)，以及包裹、平刷、掛刷、平信、掛信的分類統(tǒng)計數(shù)，總郵袋數(shù)等每日的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，設備的運行數(shù)據(jù)，并輸出數(shù)據(jù)報表。
5 結語
本系統(tǒng)控制主體PLC 無故障運行時間：≥30 萬小時，動作響應時間：≤50ms，整機連續(xù)工作時間：≥8 小時，分揀控制綜合差錯率：＜3/10000，達到設計要求。
參考文獻：
[1] MELSEC-A. 編程手冊[Z]. 三菱電機株式會社.
[2] MELSEC-A. 用戶手冊[Z]. 三菱電機株式會社.
[3] Intouch. 用戶手冊[Z]. Wonderware 公司.
作者簡介：郭愛琴（1966－），女，河北人，工程師，學士學位，主要從事電子技術應用及電氣自動化研究。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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