一种用于交叉带分拣机的自动供件台及控制方法与流程

本发明属于物流设备技术领域，尤其涉及一种用于交叉带分拣机的自动供件台控制方法。

背景技术：

供件台是交叉带分拣机的核心设备之一。供件台用于将一定大小、质量的邮件、包裹自动导入到主环中去，同时将邮件信息发送给主环plc。传统上，供件台需要人工在末尾的置件段摆件。随着人力成本的提升，邮政、物流行业对设备的自动化程度的要求越来越高，需要开发一款能满足省去人工摆件，直接从卸车口经皮带机传输直接上件的自动供件台。由于上件位置离供件台很远且无人值守，这就对供件台的效率和上件准确度提出更高的要求。

当前普遍采用的供件台一般为两段或四段式，它们或对包裹或者称为邮件的摆放位置有要求，或效率不够，无法满足大规模自动传输的需求。一般而言，增加皮带段数并减少每段长度，会使邮件的控制方式更加灵活，进而会提高效率，但也会对控制方式提出更高的要求。此外，考虑到包裹的计费，必须包含邮件的重量信息，因此必须开发带称重功能的高效率供件台。

目前普遍使用供件台最高效率为2200～2400件/小时，自动供件台要达到3000件以上。随着邮件段数的增多，如何在满足最大效率的前提下准确的定位邮件的位置，缩小邮件间距，并将该包裹准确的送入主环的托盘上，涉及到对邮件跟踪和上件的问题。邮件从上游皮带机送入自动供件台，在通过龙门架之前，必须进行邮件间距的调节，以防止小间距的产生。此外，如果主环上包裹比较多，出现需要等待上包的情况，必须控制各皮带段和上游皮带机的启停。对于称重段，在称重准确的前提下需尽可能的提高接包效率。

技术实现要素：

本发明提供一种适用于交叉带分拣机使用的九段式自动供件台控制方法。

一种用于交叉带分拣机的自动供件台，采用九段式结构，将最靠近主环的上件段设为第一段，并依次排序，将靠近皮带机的斜接段设为第九段，

在第六段和第七段之间设置测量光电龙门架，用于测量包裹的尺寸，

其中的第七段作为称重段，

全部九个段的驱动电机通过总线与控制系统相连。

控制系统包括主控制器，主控制器与变频器、上包轨道板、数字io模块、皮带机、主环plc、供件台终端相连。

包裹运行的顺序是从第九段至第一段，自动供件台的控制步骤包括：

s101，当包裹的尾部离开皮带机，清空第九段跟随定时器的时间，

当第八段跟随标志位为零时，第九段根据第九段跟随定时器的值来确定该段的停止，若该值大于一个特定值，则说明该段包裹已经走远，可以接包后再停止，否则必须立即停止；

s102，当包裹进入第八段并挡住第八段邮件检测光电时，根据第七段跟随标志位来决定当前邮件的运行，

如果第七段跟随标志位为0，则停止第八段，等待第七段跟随标志位为1后再起动，在此过程中动态监测包裹的运行距离，保证停止时运行距离不超过第八段；

s103，当包裹完全进入第七段，开始称重，当达到称重时间后，停止称重并开始接收称重数据，此时若运行距离已超过设定距离，则根据上件跟踪使能位来决定当前邮件的运行，

如果上件跟踪使能位为0，则停止第七段，等待该位置1后再起动；

s104，包裹随着第七段的运动进入测量光电，根据码盘和测量光电的反馈值实时计算邮件的长度、宽度参量；

s105，当包裹完成尺寸测量之后，继续向前运动并使能通信，

若收到轨道光电的触发信号，自动台即向主环plc询问当前托盘号及托盘状态，若回复当前托盘号且托盘可用，通过串口向红外轨道板询问托盘，若托盘回复允许上包，则通信结束，包裹进入同步阶段；

s106，若通信失败导致该托盘无法上件，判断是否进行第二次通信，

若在动态通信结束点前能完成第二次通信，则进行第二次通信，

通信成功则进入同步阶段，

若在匀速运动过程中通信均不成功，包裹减速并在停止后继续进行通信，直到通信成功进入同步阶段；

s107，通信成功后，根据当前邮件的运动距离、形心位置参数计算上包参数，对于正在运动的包裹计算出其继续匀速运动的时间，对已经停止的包裹计算出其继续等待的时间，

当相应的匀速运动或等待时间到达后，包裹进入加速阶段并一直加速到同步速度，此后以该同步速度继续运动直至将包裹送入托盘；

s108，自动供件台通过各段的码盘实时检测当前包裹在供件台上的位移，并以此作为邮件序号传递、速度控制的依据。

本发明针对现有技术的缺点，实现了将所有符合要求的规格邮件平稳、准确导入主环托盘。本发明的自动供件台，特别是龙门架测量光电后的皮带段数多，相应的各段皮带长度也减小了，这样使得包裹之间的间距也相应变小了，有利于提高效率。在交叉带分拣机的九段式自动供件台的实际使用中获得了很好的效果。

附图说明

图1是本发明实施例中九段式自动供件台示意图。

图2本发明控制方法流程示意图。

图3本发明实施例中通信原理图

其中：1——第一段皮带，2——第二段皮带，3——第三段皮带，4——第四段皮带，5——第五段皮带，6——第六段皮带，7——第七段皮带，8——第八段皮带，9——第九段皮带，10——含检测光电的测量光电龙门架，11——七八段间检测光电，12——第八段检测光电，13——轨道触发光电，14——红外轨道板1，15——红外轨道板2。

具体实施方式

本发明的控制系统是将靠近主环的三角段(上件段)作为第一段，并依次排序，将靠近皮带机的斜接段作为第九段。在第六段和第七段之间设置测量光电龙门架，用于测量邮件的尺寸，第七段为称重段。九段电机均通过变频器控制，并通过profibus-dp总线系统和控制系统相连。控制系统采用可编程逻辑控制器作为主控cpu，通过dp模块(和变频器)、串口模块(和上包轨道板)、数字io模块和相关外围设备、器件进行连接和通信，并通过profinet接口和皮带机、主环plc、供件台终端进行通信。本发明的技术方案适用于邮件和包裹，在控制中邮件和包裹是同一含义。

用于交叉带分拣机的九段式自动供件台的控制方法，包括如下步骤：

a)当包裹的尾部离开皮带机，程序会清空第九段跟随定时器的时间。当第八段跟随标志位为零时，第九段根据第九段跟随定时器的值来确定该段的停止。若该值大于一个特定值，则说明该段邮件已经走远，可以接包后再停止，否则必须立即停止。该步骤中，第九段起停逻辑控制上游皮带机，邮件进入自动台控制。

b)当邮件进入第八段并挡住第八段邮件检测光电时，程序根据第七段跟随标志位来决定当前邮件的运行。如果第七段跟随标志位为0，则停止第八段，等待第七段跟随标志位为1后再起动，在此过程中程序动态监测邮件的运行距离，保证停止时运行距离不超过第八段。该步骤中，称重段进入邮件控制，保证称重邮件的唯一性。

c)当包裹完全进入第七段，开始称重，当达到称重时间后，停止称重并开始接收称重数据。此时若运行距离已超过设定距离，程序根据上件跟踪使能位来决定当前邮件的运行。如果上件跟踪使能位为0，则停止第七段，等待该位置1后再起动。该步骤中对称重控制并控制邮件上件次序。

d)邮件随着第七段的运动进入测量光电，程序根据码盘和测量光电的反馈值实时计算邮件的长度、宽度等参量。

e)当邮件完成尺寸测量之后，继续向前运动并使能通信。若收到轨道光电的触发信号，自动台即向主环plc询问当前托盘号及托盘状态。若回复当前托盘号且托盘可用，程序即通过串口向红外轨道板询问托盘，若托盘回复允许上包，则通信结束，邮件进入同步阶段。

f)若通信失败导致该托盘无法上件，程序会判断是否进行第二次通信。若在动态通信结束点前能完成第二次通信，则进行第二次通信。通信过程和第一次相同，通信成功则进入同步阶段。若在匀速运动过程中通信均不成功，邮件减速并在停止后继续进行通信，直到通信成功进入同步阶段。该步骤实现邮件运动上包通信控制。

g)通信成功后，程序根据当前邮件的运动距离、形心位置等参数计算上包参数。正在运动的邮件计算出其继续匀速运动的时间，已经停止的邮件计算出其继续等待的时间。当相应的匀速运动或等待时间到达后，邮件进入加速阶段并一直加速到同步速度，此后以该同步速度继续运动直至将邮件进入托盘。该步骤是上包运动控制步骤。

h)自动台通过各段的码盘实时检测当前邮件在供件台上的位移，并以此作为邮件序号传递、速度控制的依据。

下面结合具体实施案例和附图，进一步阐述本发明：

1)如图1所示，自动台共分为9段，靠近主环为第一段，依次类推，靠近上游皮带机的为第九段。开机之后，在主环速度为2.0m/s的运行速度下，第一段按同步速度2.3m/s运行，第二段到第八段按1.5m/s运行，第九段按2.0m/s运行。控制系统plc通过profibus-dp总线和各段的变频器通信，用于对各段的起停、转速进行控制。该九段式自动供件台能和很好的与上游皮带机配合，最大程度的提高效率，保证称重、上件的稳定性与可靠性。

2)该自动台1～8段均设有码盘，并通过光电获取码盘数进而得到运行距离，实时获取邮件在整个供件台上的运行距离，可以使程序更精确地定位邮件位置，控制各段邮件的传递，最大程度的减少邮件间距，准确的控制各段速度。同时对邮件整个供件台的运行过程分为进件、称重、通信、上件各阶段，并设置不同的邮件序号，避免了各个过程的互相干扰，提高效率。

3)自动台通过一个以太网端口和上游皮带机交换状态信息，并通过一个硬接点实时控制上游皮带机是否能向自动台传输邮件。自动台和皮带机之间设有光电检测装置，每当有邮件被允许进入第九段时，自动台会收到该邮件进入信息并清空第九段跟随定时器的时间。程序根据第八段的运行状态来决定第九段的运行和发给上游皮带机的控制命令。当第八段跟随标志位为零时，则根据第九段跟随定时器的值来确定第九段是否停止。若该值大于一个特定值，则说明该段包裹已经走远，可以接包后再停止，否则必须立即停止并向上游皮带机发送停止命令。

4)当邮件从上游皮带机进入第九段后，该段较快的速度可以使邮件更容易冲到第八段中间位置。当邮件进入第八段后，运行到第八段邮件检测光电处(如图1中标记12所示位置)后，自动台将该段运行距离值置零。此时判断第七段跟随标志位，若该标志位为1时，邮件可以继续向前运行。若为0，则立即停下等待。如果在继续运行中第七段的跟随标志位变为0，同样立即停下等待并判断此时的运行距离。若无法保证该邮件停在第七段之前，则报系统故障。

5)第七段是称重段，该段要求邮件在称重时必须保持匀速运动且邮件个数唯一，以保证称重的准确性。称重段的长度一般设定为s1＝v*t+lmax+lplus,其中v为第七段运行速度，t为动态称响应时间，lmax为最大邮件尺寸，lplus为设计余量。第七段和第八段之间设有检测光电，用来检测邮件的进入。有邮件进入时，即清空该段的运行距离值。当邮件完全进入该段后，则立即开始称重，当达到称重时间后，停止称重并开始接收称重数据。此时邮件继续向前运行，若运行距离已超过设定距离，程序根据上件跟踪使能位来决定当前邮件的运行。如果该位为0，则停止第七段，等待该位置1后再起动。

6)邮件随着第七段的运动进入测量光电，程序根据运行距离和测量光电的反馈值实时计算邮件的长度、宽度和面积。

7)当邮件完成尺寸测量之后，继续向前运动并开始进行上包通信。如图3所示，在主环轨道靠近供件台短边侧分别设有轨道触发光电(图2中13)、红外轨道板1(图2中14)、红外轨道板2(图2中15)。若轨道光电收到小车头部通过时的触发信号，自动台即向主环plc询问当前通过托盘号及托盘状态。若主控plc回复当前托盘号且托盘可用，自动台即可与托盘进行通信。程序通过串口向红外轨道板1询问小车状态，该轨道板通过红外和托盘进行通信。若托盘回复红外轨道板2允许上件并将消息返回自动台，则通信结束。其流程图如图3所示。

8)程序设有一个动态通信停止点。该点和通信起始点的距离为：

s2＝(t1+t2)*v0，t1为一个托盘通过触发光电的时间，t2为托盘通信超时时间。

若第一次通信没有得到有效的上件信息，且在动态通信停止点前能完成第二次通信，则进行第二次通信。通信过程和第一次相同。若在匀速运动过程中通信均不成功，邮件在动态通信结束点减速并在停止后继续进行通信，等待通信成功进入上件阶段。

9)通信成功后，程序根据当前邮件的运动距离、形心位置等参数计算上包参数。正在运动的邮件计算出其继续匀速运动的时间，已经停止的邮件计算出其继续等待的时间。当相应的匀速运动时间或等待时间到达后，邮件进入加速阶段并一直加速到同步速度，此后以该同步速度继续运动直至将邮件送入托盘。由于第一段是以同步速度运行，若计算出邮件在进入第一段时尚未达到同步速度，则第一段速度需要降到和第二段速度同步来接邮件。