PLC控制的基于無線通信的快遞自助終端設(shè)計

譚嘉俊　顧雅蘭　王君普

【摘 要】本快遞自助終端由三個帶有步進電機和直流電機的線性模組組成，采用PLC作為系統(tǒng)的控制核心，精確定位快遞在貨格中的位置并存取快件。配合人機界面，實現(xiàn)系統(tǒng)的登錄、信息錄入和存儲。具有斷電保護功能，加入DTU通信模塊，系統(tǒng)可自動通知用戶領(lǐng)取快遞。

【關(guān)鍵詞】快遞自助終端；PLC ；人機界面

1 設(shè)計背景

傳統(tǒng)的快件派送方式需要大量勞動力，效率不高，代理派送點極可能出現(xiàn)不規(guī)范的操作。而且對于快遞公司還是要支付給個體商戶一筆費用。

新興的快件派送方式是快遞自助終端的應(yīng)用，其本身并非新生事物，國內(nèi)外都有相關(guān)的研究和嘗試，快遞自助終端的使用為高效率派件提供了新的解決方案。就目前快遞自助終端的發(fā)展趨勢，具體怎樣設(shè)計能使得這樣的終端更符合人們的操作習慣、存放快件效率更高、安全性更強等，是急需解決的問題。

2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由PLC主機、人機界面、無線串口數(shù)傳模塊、步進電機、步進電機驅(qū)動器、直線導軌、線性模組等組成。

整個快遞自助終端系統(tǒng)以PLC為控制核心，控制三個方向的帶電機的線性模組，實現(xiàn)三軸聯(lián)動，從而實現(xiàn)貨物存取功能；利用人機界面登錄系統(tǒng)，向系統(tǒng)輸入快遞的相關(guān)信息，將相關(guān)領(lǐng)取信息發(fā)送給收件人。實現(xiàn)協(xié)助快遞員派件和為用戶提供24小時的自助取件服務(wù)的快遞自助終端。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)組成

本裝置有兩大任務(wù)：（1）協(xié)助快遞員有序存入快遞并向領(lǐng)件人發(fā)送相關(guān)領(lǐng)取信息，（2）完成用戶24小時自助取件。系統(tǒng)組如圖1所示。

3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.2.1 貨格及貨格檢測模塊

貨格是用來存放快遞的實體，每個貨格下面設(shè)有一個位置開關(guān)用于檢測有無快件，當有快件放入貨格時開關(guān)動作，位置開關(guān)連接到控制終端PLC，顯示裝置顯示整個貨格中裝入快件的數(shù)量，以及整個裝置每個貨格中快件被領(lǐng)取的狀態(tài)。

3.2.2 線性模組及電機驅(qū)動模塊

本裝置使用了三個線性模組（線性模組是由電機拖動絲杠，將旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運動的裝置），分別安裝在X軸、Y軸、Z軸三個方向上，可實現(xiàn)在三個相互垂直的方向上做直線運動，通過三軸聯(lián)動，實現(xiàn)快速定位送件、取件功能。考慮到實際上只有X軸和Y軸用于定位，而Z軸每次運動的距離是固定的，故X軸、Y軸方向上采用步進電機拖動運行結(jié)構(gòu)，Z軸運動采用一個12V的直流電機驅(qū)動。

3.2.3 無線通信模塊

本設(shè)計使用到的無線通信模塊是DTU是一款基于GPRS、CDMA以及3G網(wǎng)絡(luò)等無線網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)傳模塊，它的傳輸方式是無線透傳，用戶無需了解復雜的傳輸協(xié)議，就可實現(xiàn)PLC與DTU的串行通訊。DTU的接口為RS485，由正負兩條線路信號相減得到差動式信號，抗噪聲干擾性好。另外，RS485接口可進行一對多的主從通訊。

3.2.4 PLC

本控制系統(tǒng)共有輸入設(shè)備 18 個，輸出設(shè)備 6 個，據(jù)此，并考慮一定的余量，選擇臺達DVP32ES200R 型 PLC，這是臺達公司一款經(jīng)濟型PLC，具有 32點晶體管輸出，其中有兩個高頻率脈沖輸出，控制步進電機驅(qū)動，符合本系統(tǒng)兩個步進電機一個直流電機的控制要求。

PLC是整個自助終端的控制核心，基本功能是：

（1）控制三個方向上的線性模組，實現(xiàn)三軸聯(lián)動，從而實現(xiàn)對貨物的定位存取。（2）用于檢測貨格上的開關(guān)以及所有保護限位開關(guān)，行程限位開關(guān)的狀態(tài)。（3）控制無線通信模塊（DTU）向用戶發(fā)信息。（4）利用斷電保持的數(shù)據(jù)寄存器存儲領(lǐng)件人手機號和領(lǐng)件編號等信息，確保在斷電的情況下相關(guān)信息不丟失，增加裝置的安全性、可用性。（5）與人機界面通訊，實現(xiàn)領(lǐng)件人驗證信息的交互以及其它相關(guān)控制判斷。

3.2.5 人機界面設(shè)計

（1）主登錄界面

本系統(tǒng)只設(shè)計了一個主登錄界面。快遞員在每一臺設(shè)備都會有一個固定的登錄名和密碼，對于取件人的登錄，登錄名就是取件人的手機后五位尾號，密碼由快遞員在存件時輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)自動將此密碼發(fā)送給取件人，這樣保證了快遞的安全性，也可以防止錯領(lǐng)誤領(lǐng)。

（2）快遞員存件界面

快遞員登錄系統(tǒng)后，快遞員需將領(lǐng)件人的手機號和登錄密碼錄入系統(tǒng)，人機界面也可以對放快遞的貨格有無貨物狀態(tài)顯示。然后快遞員將快件放到存貨口，點擊“存貨”按鍵，系統(tǒng)的運行機構(gòu)動作，自動將貨物放至貨格。

（3）用戶取件界面

用戶憑手機領(lǐng)取到的領(lǐng)件編號登錄系統(tǒng)，與領(lǐng)件人核對信息無誤后，點擊“取件”按鈕，取出快件。考慮到系統(tǒng)可能出現(xiàn)故障，導致系統(tǒng)無法正常出件，用戶在點擊“否”按鍵后可得到相關(guān)負責人的聯(lián)系方式，處理遇到的問題。

4 結(jié)語

本設(shè)計旨在協(xié)助快遞員自動擺放貨物以及為用戶提供24小時自助服務(wù)，并提高快遞自助終端的自動化程度。但作為一個模型，本設(shè)計只考慮到設(shè)計本身的創(chuàng)意，若要應(yīng)用到實際生活中，還需要對存放箱體進行更合理的外觀設(shè)計，對控制電路進行防雨防潮防雷電設(shè)計。就發(fā)短信功能而言，快遞公司還需要與相關(guān)網(wǎng)絡(luò)運行商進行商業(yè)合作，以獲得資費更優(yōu)惠的短信服務(wù)。另外對于快遞員的送貨車也可以進行相應(yīng)的設(shè)計，以配合本設(shè)計形成一套完整的自動化程度更高的快遞“運輸—存件—派件”自動化流水線。

[責任編輯：朱麗娜]