施耐德电气Twido PLC在垂直分拣机控制系统中的应用

1.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。

2.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。

3.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。

4.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。

      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。

5.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。