卷煙卸貨入庫系統聯鎖及剔除功能實現

李茂波

（成都誠至誠商務物流有限責任公司 成都）

一、問題的提出

成都誠至誠商務物流有限責任公司卷煙卸貨區域有4臺LLE500-15型伸縮鏈板機，完成成品件煙卸車及輸送任務。人工將車內件煙卸放到伸縮鏈板機上輸送并進行國家局一號工程掃碼，再由下游設備的輸送機接力，運送到末段后由人工碼垛于托盤，經傳送裝置環形穿梭車，巷道堆垛機送入立體高架庫相應貨位，完成入庫。

以第一卸貨道為例，卸貨入庫設備分布見圖1，其中，三角符號指示預留的檢測開關，箭頭符號表示件煙輸送運行方向。件煙由伸縮鏈板機輸送到一號工程掃碼工位掃碼，若出現掃碼物料不合格（出現掃碼錯誤件煙）時，伸縮鏈板機立即停機，人工處理后重啟設備進行卸貨。伸縮鏈板機為格雷伯公司產品，采用西門子S7-200作為主控；輥道輸送機為昆船公司產品，采用西門子S7-400，兩臺設備未作任何應答通信和控制硬件連接。當下游停機時上游無法自動停，極易造成件煙堵塞和相互擠壓，并且一旦掃碼錯誤，下游設備不能在線剔除該件煙，通過立刻停止伸縮鏈板機提醒人工處理，嚴重影響卸貨效率。為了避免件煙擠壓堵塞，實現大段連續卸貨輸送工作，需要在兩臺設備之間進行控制聯鎖，實現在線剔除掃碼錯誤煙，避免頻繁啟停設備影響元器件壽命，提高卸貨效率。

圖1 卷煙卸貨入庫設備分布

二、硬件改造

1.伸縮鏈板機和下游設備的控制聯鎖

為實現上、下游設備的控制聯鎖功能，需要有上游伸縮鏈板機運行信號、下游停止上游設備的信號及掃碼信號。伸縮鏈板機原件煙掃碼電路（圖2）中，一旦主掃描器（掃碼）掃描到條碼錯誤件煙，則送出DC 24 V電壓，使KA8得電，KA8的常開觸點閉合，信號電壓送至本機PLC的I0.7，實現停機。圖3和圖4分別是伸縮鏈板機輸送的繼電器控制電路和變頻控制電路，其中，KA5控制電機正轉（物料從設備尾部向伸縮頭運行），KA6控制電機反轉（物料從伸縮頭向設備尾部運行），KA7是輸送慢速停機控制。對于卸貨工作，是使用KA6控制的反轉輸送功能實現，因此伸縮鏈板機運行信號即從KA6取出。

圖2 伸縮鏈板機件煙掃碼電路

圖3 伸縮鏈板機輸送繼電器電路

現選擇KA6的一對備用常開觸點，連接下游設備來的 1#、2#線，將伸縮鏈板機的運行信號送至下游設備；將下游設備引來的4#、5#線，接入圖2的I0.7回路，即用下游設備控制的常開觸點，代替圖2中KA8的常開觸點，實現下游設備對伸縮鏈板機的停機控制。

圖4 伸縮鏈板機輸送變頻電路

2.掃碼系統改造

利用下游設備預留的功能剔除錯誤條碼件煙。原設備設置的掃碼元件安裝位置距伸縮鏈板機尾5.3 m，按照每件煙含間距0.8 m計算，可存放近7件煙，即掃碼檢測到條碼錯誤煙，要經過近7件正確煙，才能被剔除。這就需要增加檢測元件，用計數來實現準確剔除，改造成本和工作量均很大。故考慮用軟件實現準確剔除，在檢測到條碼錯誤煙后，立刻進行準確剔除。將掃碼元件安裝位置改至距伸縮鏈板機尾端0.45 m處（不足1件煙的距離），將控制柜KA8的常開觸點5、9從原電路斷開，改接為下游設備引來的1#線和3#線，將掃碼結果信號送至下游設備。

3.下游設備的電路連接。

上、下游設備互連5根線，2#線對應伸縮鏈板機運行信號，送入下游PLC模塊DI113的DI1，3#線對應件煙掃碼錯誤信號，送入模塊DI113的DI2，1#線24V直流“+”作2#、3#線對應的公共電源，4#線則是伸縮鏈板機送來的直流24V“+”，經下游常開觸點后，沿5#線返回伸縮鏈板機PLC模塊，實現對其停機控制功能。

三、軟件實現

硬件連接后，幾句簡單語言即能完成上下游設備的聯鎖功能，故軟件程序介紹的重點是剔除功能的實現。剔除功能本質講就是從主道上分流，為避免件煙在輸送帶上堵塞，應充分考慮各類引起堵塞的狀況。從預留的剔除輥道可以看出，僅夠兩件條碼錯誤煙存放，當第三件條碼錯誤煙到來時，只能剔除該件煙的1/3，剩余2/3仍占據主通道，造成后續來料卡住致使全線堵塞，即最多連續剔除3件錯誤條碼煙就必須停上游伸縮鏈板機。末尾人工取貨碼盤等下游各段輸送設備，跟不上來料速度、電機過載和隔離斷開等各類狀況，都必須停止上游伸縮鏈板機，避免堵塞和件煙在輸送摩擦力作用下互相擠壓。各類異常狀況指向一個目標--及時停止伸縮鏈板機的輸送，這就體現了上下游設備聯鎖功能。整個聯鎖及剔除功能實現的PLC語句如下，該語句是調用功能FC188子程序，包含其參數說明，主要實現剔除的計數存儲及控制實際剔除動作，具體程序段見圖5。圖5語句表示對出現件煙掃碼錯誤信號（#code-fault-from-ZR）的次數進行計數。由于掃碼元件無存儲功能，為此使用1個存儲空間記錄，每產生1個條碼錯誤信號，#fault-count（MW3500）加1，代表應剔除煙的計數。

圖5 PLC程序

圖6語句產生彈出輪上升條件信號#up-ruquiremen（M3490.0）。當#fault-count值大于1，即有件煙掃碼錯誤信號，同時該件煙運行到下游首段輥道1049，觸發其光電管I45.0上升沿（#BQ上升沿）時，產生信號#up-ruquiremen；當I45.0光電管下沿（#BQ下降沿）時，消除此信號。此處用到正/負跳變指令，實現用同一個光電開關區別出2個時刻條件，避免增加檢測元件。圖7語句用#up-ruquiremen信號下沿對#fault-count減1，表示已剔除1次后，應剔除計數減1。

圖6 PLC程序

圖7 PLC程序

圖8語句完成實際剔除動作，其中T1斷觸發延時500 ms，當件煙通過I45.0光電管下沿時，彈出輪保持升起繼續執行剔除動作，直至延時到才恢復下降恢復正常位，目的是確保剔除件煙完全離開主道，避免引起主通道堵塞。圖8后面兩句控制彈出輪上升和下降。

圖8 PLC程序

圖9梯形圖中，當件煙離開伸縮鏈板機，進入下游首段輥道輸送機，觸發1049位光電管，同時有剔除信號（M3490.0）時，MW2830加1，對已剔除件煙進行計數。圖9后面語句是對MW2830值清零，這又分為3種前提：①當件煙觸發1049位光電管，但無剔除信號M3490.0（表示掃碼正確），將其清零；②當MW2830剔除計數達3次以上，但1051剔除輥道上的光電管I45.5未動作（人工已及時搬走了掃碼錯誤件煙），計數清零；③當MW2830剔除計數達1次以上，但I46.1常閉觸點動作，即上游伸縮鏈板機停機（表示人工停機來處理掃碼錯誤件煙），計數清零。此段語句主要目的是對記錄存儲連續3件剔除的情況。

圖9 PLC程序

圖10第一句表示下游末端光電檢測1047及次末段輸送帶光電檢測1048同時被件煙遮擋而動作，觸發計時器T174計時，延時4s后產生上游停機信號，表示末尾人工取貨碼盤跟不上來料速度，即將堵塞；第二句對首段輥道機光電管1049動作的計時，延時4 s后停止上游伸縮鏈板機，表示件煙來料過密，無法正常區分，在剔除動作時將正常煙帶出主道。

圖10 PLC程序

圖11第一句是對1051剔除輥道上的光電管I45.5計時，延時3 s后T500動作，濾除所剔除的第一件煙通過光電管時引起的干擾，表明剔除道上已有兩件錯誤條碼煙，第二句針對剔除道已有兩件錯誤條碼煙，即T500常開觸點閉合，同時再來一件錯誤條碼煙需剔除的狀況（MW350值＞0），此時也應立刻停止上游設備，避免主通道堵塞。

圖11 PLC程序

圖12 PLC程序

綜合上述各類情況，共同構成最終停止上游伸縮鏈板機機的邏輯，一共11鐘情況，用或邏輯聯系起來（圖12）。圖12前5行代表下游5個設備出現的故障停機；T174表示主道堵塞情況；M3480.0表示剔除道已有兩件煙，再來一件剔除的情況；T220代表件煙來料過密，無正常間距的情況；第一個比較指令代表外界干擾使掃碼元件輸出3個錯誤信號的情況，避免剔除正確煙；第二個比較指令針對剔除道有一件錯誤條碼煙（正經過1051光電檢測I45.5），再來了兩件需要剔除煙的情況，此時同樣會堵塞主道，因此必須停止上游機；第三個比較指令則是對MW2830計數，若值達到3以上，表示連續3件剔除煙，需停伸縮鏈板機。

四、結束語

改造后，第一卸貨道調試運行，上下游設備實現聯鎖，各類件煙剔除功能正常，達到預期目的。推廣應用至其他3道，目前運行穩定、可靠，減小了頻繁啟動對設備元器件的沖擊，件煙被輸送擠壓變形的現象也明顯減少，卸貨效率提高。