摘 要

随着科技的发展，自动化输送设备在仓储物流广泛应用。在众多自动输送设备里面，自动分拣输送机参与的分拣工作是仓储物流重要环节，但是目前比较国内普遍的分拣输送机还是半自动化，需要人工参与。本文则根据实际情况，设计一套适用于分拣的自动化分拣输送机。首先，通过学习分拣的流程，完成对合流、信息识别、分拣这些环节的原理认知。然后依据场景，设计各个环节工作流程。在电机控制部分使用变频器来控制电机的启停；在信息识别部分使用面阵相机来扫描并获取条码信息；在分拣环节使用摆轮的方式来实现代分拣动作；在输送线路部分使用西门子的S7-200 PLC作为控制核心，根据输送要求编写梯形图程序，并利用仿真软件仿真验证程序的可行度。通过分拣系统、硬件系统、输送线系统等相互配合，组成一套自动化分拣输送系统，在确保系统可靠性和稳定性的同时也考虑了经济性。

关键词：自动化；输送设备；分拣输送机；逻辑控制

Abstract

With the development of science and technology, automatic transportation equipment is widely used in warehousing and logistics. In many automatic conveying equipment, the sorting work that the automatic sorting conveyor participates in is an important link of warehousing logistics, but at present, the sorting conveyor that is more common in China is semi-automatic, which needs manual participation.According to the actual situation, this paper designs a set of automatic sorting conveyor which is suitable for sorting.First of all, through learning the process of sorting, the principle cognition of merging, information identification and sorting are completed. Then according to the scene, design the workflow of each link. In the motor control part, the frequency converter is used to control the start and stop of the motor; in the information identification part, the area array camera is used to scan and obtain barcode information; in the sorting part, the pendulum wheel is used to realize the modern sorting action; in the transmission line part, the Siemens S7-200 PLC is used as the control core, and the ladder diagram program is compiled according to the transmission requirements, and the simulation verification program is used by the simulation software The feasibility of. Through the cooperation of sorting system, hardware system and conveying line system, a set of automatic sorting and conveying system is formed, which not only ensures the reliability and stability of the system, but also considers the economy.

Key words: Automation；Conveying equipment；Sorting conveyor；Control logistics

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究的目的及意义 1

1.3 分拣输送机的国内外研究现状 1

1.4 章节安排 3

第2章 自动分拣输送机概述 4

2.1 自动分拣输送机分类 4

2.2 分拣输送机的系统结构 6

2.2.1 合流机构 6

2.2.2 识别系统 7

2.2.3 代分拣结构 8

2.2.4 输送机 11

第3章 分拣输送机的设计及硬件选型 13

3.1 分拣输送机的运行场景 13

3.2 分拣机系统设计 14

3.3 机器管理系统 15

3.3.1 皮带输送机 15

3.3.2 光电传感器 15

3.4 分拣系统 16

3.4.1 面阵相机组成的条码识别系统 16

3.4.2 自动分拣机构 18

3.5 输送系统 18

3.5.1 驱动系统 18

3.5.2 传送带系统 20

第4章 传送带系统PLC控制程序的编写 25

4.1 程序编写 25

4.1.1 I/O表 25

4.1.2 梯形图编写 26

4.2 S7-200 sim 2.0 仿真验证 29

第5章 总结 31

参考文献 32

附录 33

致谢 38

第1章 绪论

1.1 研究背景

自动化、智能化是当今仓储物流的趋势，自动化输送设备方面也有长足的发展。在输送设备中有传统传输机，还有具有高科技含量的无人叉车、AGV、无人机等。传统的输送机设备有：皮带输送机、滚筒输送机、链条输送机、链板输送机、移栽输送机、回转输送机、螺旋式输送机等^[1]。输送机在搭配其他机构时可以实现基础输送任务以外的功能：可伸缩输送机、合流式输送机、分拣输送机等。这些输送机在完成本职输送任务的同时还会完成其他任务，减轻了人工，提高了物流效率。可伸缩输送机多使用在出库阶段，在带式输送机上添加伸缩结构，可以直接把伸缩机伸长到载运车辆里；同时也可以附加升降装置，方便控制输送机的高度，可以柔性对接其他物流设备。合流设备工作在“打包”这一流程之前，适用于一些特殊商品上如：书籍，文具等。分拣输送机工作在“打包”这一流程之后，分拣输送机的具体工作是在输送基础上，使用代分拣机构分拣出已确定目的路径的包裹。

1.2 研究的目的及意义

目前仓储物流的分拣工作受人工限制，分拣效率不高，无法满足日益增长快递量需求，且人工分拣失误率高，给物流增加二次分拣问题。现如今，随着快递单量的不断增加，低效率的人工分拣制约了仓储物流的前行。相关数据表明在仓储物流中，分拣的作业成本占总作业成本的60%~80%，时间占总时间的40%~60%^[2]，高成本的人工分拣同样限制了仓储物流的发展。近几年在物流中，人力成本较高（40%-50%），并成逐年上涨趋势；但与此相反的是，快递单价逐年下滑，从2016年的单价14.65元/件到目前的单件10元。业务单价逐年下降，人工成本不断增加，故使用自动化、智能化设备替代人工来提升效率和准确率显得尤为重要。

与人工分拣相比，自动分拣输送机系统具有很大的优势：自动化分拣输送机可以灵活对接其他物流设备，机器人、运载工具、伸缩机、自动化仓库等；提高劳动效率，先进的自动化分拣机可达到1万/小时，远远超过人工分拣；投放目的地准确，直接从系统调取已设定目的地，大大降低了分拣错误的物品数量；模块化、标准化布局灵活、方便维修；分拣成本低，单个包裹的成本大概是人工的一半。

1.3 分拣输送机的国内外研究现状

早在上个世纪40年代，一些发达国家就开始使用自动分拣输送设备。这些设备的制造厂到目前为止依旧掌握着相关产品的核心优势（分拣速度、软件管理平台等），在自动分拣系统领域充当绝对的领头羊作用。西门子^[3]在瑞士巴塞尔的交叉带分拣系统（variosort）^[4],由229架运输小车组成，总长183m,拥有五个高速感应器。每个小车上安装一条运行方向与小车呈90°交叉的皮带输送线。小车之间通过工业局域网实现相互通讯，采用直线电机控制，结构简单，提高了整体系统的稳定性，方便维修。同时该系列中的倾斜式托盘分拣机（variosort）,在增加相关功能的同时提高了工作效率。Variosort采用高效节能的同步电动机^[5]降低生命周期成本，使用I-WLAN（无线局域网）控制倾斜托盘。托盘采用非常坚固的高压胶合板层压板制成，确保其坚固性。倾斜式托盘分拣机^[6]同时具有很高的吞吐量，每小时最高分拣可达9000袋。而伯曼集团的E-TRAY托盘分拣机（BEUMER E-Tray Sorters）,倾斜装置采用电动驱动，而非传统的机械式驱动，使翻转动作与分拣动作分离，明显提高分拣速度。同时倾斜装置创造式的采用非接触式能量传输方式，使翻转动作乃至整个系统的运行噪音极低。模块化的设计可以根据不同用户需求，设计最理想的分拣设备，确保最优工作效率。在提高分拣效率方面，Johnson通过通用的分拣系统上建立分析模型，该系统由一个单一的输入通道、一个再循环输送机和多个堆积通道组成^[7]。该模型证明，当分拣系统中累积通道阻塞较少或没有阻塞，在吞吐量和操作时间固定的情况下，将下一个可用订单分配给未分配的累积通道的策略优于任何固定通道分配规则。