施耐德Twido PLC 在垂直分拣机控制系统中的应用

一、概述

垂直分拣机是现代物流系统的重要组成部分,实现物料同时进行多口多层连续的垂直分拣。自动化、信息化以及方便地系统集成是目前物流行业控制系统发展的趋势。基于以上目的,提供以施耐德电气的小型控制器Twido 为中心整体解决方案。

通过Twido 控制器内置的以太网通讯口,和上位监控机进行实时的数据交换。同时根据本系统控制工艺的特点,在每层配置分布式I/O 控制模块,通过CANopen 分布式控制总线和Twido 主机进行通讯,构成方便、可靠的分布式I/O 控制系统。

二、本系统特点

1、施耐德TWDLCAE40DRF 控制器内置以太网通讯口,可以方便的进行以太网通讯,极高的通讯速度(100/M, 10/M)使PLC 与上位机的数据实时交换变得简单。同时内置的以太网口使PLC 和上位机的硬件配置不需要增加任何的额外成本,经济性能非常优越。

2、控制系统的模块化结构和标准的接口。应用Twido 的分布式I/O 功能,方便的实现控制系统的模块化、标准化。每层控制选用标准的分布式I/O 单元(基于CANopen 的分布式单元: OTB1C0DM9LP),分布式总线结构使硬件接线和软件编程更加简单、轻松。系统的模块化结构使控制具有强大的扩展能力。

3、施耐德Twido 可编程控制器的以太网功能和分布式I/O 结构,使系统的标准化成为可能。针对物流控制的特点,垂直分拣机作为整个系统的一个单元,需要预留标准的接口,同上位机监控系统进行实时的数据交换,以及现场检测元件的标准接口。整个系统预留标准的接口,具有极强的兼容性。

三、系统流程描述

垂直分拣机功能是实现多口多层连续的物料垂直分拣。通过提升机构不断升高、下降的回转运动。物料在指定的层、口进入分拣机的隔板上。随着隔板的提升、下降动作到达指定的层、口,根据上位计算机或程控器的设定,物料从提升机中送出,进入输送带。整个工艺进入下一个环节。

分拣机控制系统由上位计算机(或HMI)、Twido 控制器、现场CANopen 总线的分布式I/O 模块、以及变频器、编码器等构成。

垂直分拣机的控制系统架构图如下:控制流程说明(详见流程图):

(1) 主要工作流程如下:分为进物料和出物料两部分进行平行处理

(2) 控制数据的设定:根据系统要求,可以通过网络由外部系统的主控单元设定数据,通过以太网传输至Twido 控制器。也可以由上位机软机根据工艺直接进行设定。
(3) 控制功能的实现:物料由传送带送至入口处,PLC 采集上位机信息,或根据内部逻辑控制,把物料送入提升机,到达指定位置,同时把该物料和隔板位置进行绑定,随着隔板的运动,PLC 内部同时进行数列移位处理。到达指定出口升起提升机气缸,送物料至出口。

四、控制要求分析及实现

1、基于物流行业的特点,要求控制系统实现信息化、模块化以及分布式控制和预留标准接口。施耐德Twido 控制器,通过内置以太网、MODBUS 通讯口以及现场总线的功能方便的实现以上功能。

2、提升机工作的安全可靠性。本系统高速工作时,低故障率是所有控制的前提,通过不同的安全检测元器件实现本系统的稳定工作。包括:入口、出口物料位置的检测；物料进入提升机位置的检测；提升机内工作气缸位置的检测；以及物料是否完全送出位置的检测。同时配置编码器检测隔板传感器的安全性。

3、物料和隔板位置的绑定处理:物料从指定入口进入,同时和该隔板进行绑定。利用Twido 的数据寄存器功能可以很方便的实现此功能。

每个隔板绑定一对应数据移位寄存器,16 只隔板和16 个数据寄存器一一对应,寄存器随着隔板的提升同步进行数列移位。

对应隔板1 的数据寄存器1:
1 0 0 1 0 1 1
1 1
1 1 0 0 0 0 0

寄存器1 有16 个位(BIT),预先定义每个位的含义:包括货物的入口信息、指定出口的信息、当前隔板的位置状态信息等。

例如:入口为2＃入口,对应隔板号5、出口为4＃,对应隔板号10、当前隔板位置为从隔板0＃开始的第5＃位。则对应的数据寄存器值为:当前隔板号:5 提升机工作时,隔板每提升一个位置,数据寄存器的值加1(当前隔板号加1)。当前隔板号等于该货物的出口隔板号(即出口4 对应的隔板位置10)时,货物在该出口输出,同时寄存器清0,表明该隔板目前没有绑定货物。

Twido 可编程控制器具有停电保持功能,重新上电开机后,系统继续正常工作,不需要手工操作,取出提升机中的货物。大大提高生产效率。

五、系统总结

垂直分拣机采用施耐德控制系统解决方案,Twido 程控器内置了以太网通讯口、MODBUS 通讯口,同时具有分布式I/O 总线功能,实现了分拣机控制系统信息化、模块化以及分布式控制和预留标准接口的要求。经济上也更合理。施耐德系列产品良好的兼容性,以及产品优异的性能使控制变得更加简易、高效和稳定。

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