# 自动化分拣输送线的扫码分流、气缸拨臂与卡箱监测控制

# 一、项目内容

某电商仓分拣线包含一条主输送线与一条侧向分流线。主线通过条码扫描器识别包裹目的地，当识别为“需分流”时，驱动气缸拨臂将包裹推入侧线；其他包裹继续直行。为保证运行安全与效率，系统要求：

1. 整体启停：SB1（启动，常开）与 SB2（停止，常闭）控制系统启停；GS（安全门，常闭）与 FR（过载，常闭）任一断开须全线停机。
2. 输送联动：主线电机 KM1 启动后持续运行；只有在 KM1 运行、且满足分流条件时，才允许拨臂动作。
3. 扫码分流：当入料光电 PE1 先检到包裹，再收到扫描合格信号 SC1=1（表示目标需要分流），且未达“本批分流数量上限”时，激励电磁阀 YV1 使拨臂伸出 2 s（T0=2 s）后自动回位（弹簧或失电复位）；采用到位开关 SQE/SQR 监测伸/回位。
4. 卡箱监测：每当 PE1 触发，启动看门狗定时 T1=8 s，若在 8 s 内下游清空光电 PE2 未检测到“包裹通过”，判定卡箱，立即停机并点亮报警 HL1，需 SB3（报警复位）后方可复位。
5. 分流计数：对成功分流的包裹使用计数器 C0 计数，达到 5 个后，置位旁路标志（M0.0=BYPASS），后续包裹一律直行不再分流；操作员按 SB3 可清零 C0 并解除 BYPASS，恢复分流。
6. 优先级：任何时刻，SB2/GS/FR 动作优先，必须立即停机并撤销拨臂动作（YV1 断电）。

## 二、I/O分配表

1. 输入器件

| 输入器件 | 输入点 | 功能 |
| --- | --- | --- |
| SB1 启动按钮（常开） | I0.0 | 系统启动 |
| SB2 停止按钮（常闭） | I0.1 | 系统停止 |
| GS 安全门开关（常闭） | I0.2 | 安全门联锁 |
| FR 过载保护（常闭） | I0.3 | 电机过载停机 |
| PE1 入料光电（常开） | I0.4 | 包裹到达拨臂区 |
| SC1 扫码结果（常开） | I0.5 | 1=需分流，0=直行 |
| PE2 下游清空光电（常开） | I0.6 | 包裹通过确认 |
| SQE 拨臂伸出到位（常开） | I1.1 | 气缸前行到位 |
| SQR 拨臂回位到位（常开） | I1.2 | 气缸后退到位 |
| SB3 报警/批次复位（常开） | I1.3 | 复位报警与批次计数 |

2. 输出器件

| 输出器件 | 输出点 | 功能 |
| --- | --- | --- |
| KM1 主线电机接触器 | Q0.0 | 驱动主输送线 |
| YV1 拨臂电磁阀 | Q0.1 | 伸出拨臂进行分流 |
| HL1 声光报警 | Q0.2 | 卡箱/故障报警 |
| HL2 运行指示灯 | Q0.3 | 系统运行指示 |

# 三、控制逻辑解析

1. 整体启停与自保持
- 条件：SB1 按下，且 SB2/GS/FR 都为闭合（安全/正常）→ KM1 置位并自保持；HL2 点亮。
- 任一保护断开（SB2 或 GS 或 FR）→ KM1 断电停机、YV1 断电回位、报警按需求点亮。
1. 分流允许条件
- KM1 运行为前置条件；包裹到达先触发 PE1↑。随后若 SC1=1（需分流），且未达旁路（M0.0=0），则允许一次分流周期：YV1 置位、T0 开始 2 s 计时；T0 完成或 SQE→SQR 返回后撤 YV1。
1. 分流动作与计数
- 成功分流的确认通常可用“拨臂伸出（SQE）且随后回位（SQR）且期间 PE2 有包裹通过”的组合条件判断；为简化教学，可用“YV1 有效并 T0 完成一次”近似视为一次成功分流（也可加 PE2 上升沿确认更严谨）。
- C0 对成功分流计数，达到 5 → 置位 M0.0（BYPASS），屏蔽后续分流逻辑，全部直行。按 SB3 → 复位 C0 与 M0.0。
1. 卡箱（堵塞）看门狗
- 每当 PE1 触发一个包裹到达，立即启动 T1=8 s 看门狗；若 8 s 内 PE2 未检测到包裹通过（PE2 无上升沿），判定卡箱：KM1 停机、HL1 报警；需 SB3 才能复位报警并重新允许启动。
1. 安全优先与互锁
- 任何时刻，只要 SB2/GS/FR 任一断开，强制复位 KM1、撤 YV1；分流过程被打断时气缸必须能安全回位（弹簧复位或失电回位阀）。
- 拨臂互锁：若 SQR 未回位禁止二次分流；若 SQE 未到位则允许 T0 到时强制撤 YV1 以防持续顶住。

# 四、梯形图编程

1. 多网络

```less
网络1：主线启停与自保持
|----[ ] I0.0 SB1 ----+----[ ] I0.1 SB2(NC) ----[ ] I0.2 GS(NC) ----[ ] I0.3 FR(NC)----( ) Q0.0 KM1
|                     |
|                     +----[ ] Q0.0 KM1 ----------------------------------------------|
|----[ ] Q0.0 KM1 --------------------------------------------------------------------( ) Q0.3 HL2

网络2：分流旁路与批次复位
|----[ ] I1.3 SB3 -----------------------------------------(R) C0          // 批次复位：清零分流计数
|----[ ] I1.3 SB3 -----------------------------------------(R) M0.0        // 解除旁路
|----[ ] C0.DN (计数到5) ----------------------------------(S) M0.0        // 达5件→BYPASS置位

网络3：分流允许条件（触发分流周期）
|----[ ] Q0.0 KM1 ----[ ] I0.4 PE1 ----[ ] I0.5 SC1 ----[ ] /M0.0 --------( ) YV1
// /M0.0 表示旁路未置位才允许分流

网络4：拨臂定时与回位
|----[ ] YV1 ---------------------------------------------(TON T0, PT=2s)
|----[ ] T0.Q --------------------------------------------(R) YV1
// 亦可加到位开关逻辑：SQE允许、SQR确认回位等增强安全

网络5：成功分流计数
|----[ ] T0.Q (一次分流完结沿) ---------------------------(+1) C0

网络6：卡箱看门狗触发与确认
|----[ ] I0.4 PE1 ----------------------------------------(TON T1, PT=8s)   // 包裹到达即启动看门狗
|----[ ] I0.6 PE2 ----------------------------------------(R) T1             // 下游通过则复位看门狗
|----[ ] T1.Q --------------------------------------------( ) Q0.2 HL1       // 超时报警
|----[ ] T1.Q --------------------------------------------(R) Q0.0 KM1       // 停机
// 报警复位：
|----[ ] I1.3 SB3 ----------------------------------------(R) Q0.2 HL1

网络7：安全优先互锁（冗余保护，便于阅读）
|----[ ] /I0.1 (SB2开路) ---------------------------------(R) Q0.0 KM1
|----[ ] /I0.2 (GS开路) ----------------------------------(R) Q0.0 KM1
|----[ ] /I0.3 (FR开路) ----------------------------------(R) Q0.0 KM1
|----[ ] /I0.1 -------------------------------------------(R) YV1
|----[ ] /I0.2 -------------------------------------------(R) YV1
|----[ ] /I0.3 -------------------------------------------(R) YV1

```

2. 单网络

```less
网络1：整线逻辑合并（启停+分流+计数+卡箱）

// 主线启停 + 自保持 + 运行灯
|----[ ] I0.0 SB1 ----+----[ ] I0.1 SB2(NC) ----[ ] I0.2 GS(NC) ----[ ] I0.3 FR(NC)----( ) Q0.0 KM1
|                     |
|                     +----[ ] Q0.0 KM1 ----------------------------------------------|
|----[ ] Q0.0 KM1 --------------------------------------------------------------------( ) Q0.3 HL2

// 分流旁路：计数到5置位，SB3复位
|----[ ] C0.DN -----------------------------------------------------------------------(S) M0.0
|----[ ] I1.3 SB3 --------------------------------------------------------------------(R) M0.0
|----[ ] I1.3 SB3 --------------------------------------------------------------------(R) C0

// 分流触发：KM1运行 + PE1 + SC1 + 非旁路 → YV1
|----[ ] Q0.0 KM1 ----[ ] I0.4 PE1 ----[ ] I0.5 SC1 ----[ ] /M0.0 --------------------( ) Q0.1 YV1

// 拨臂定时与回位
|----[ ] Q0.1 YV1 --------------------------------------------------------------------(TON T0, PT=2s)
|----[ ] T0.Q ------------------------------------------------------------------------(R) Q0.1 YV1
|----[ ] T0.Q ------------------------------------------------------------------------(+1) C0

// 卡箱看门狗：PE1触发 → T1；PE2通过 → 复位；超时 → 报警+停机；SB3复位报警
|----[ ] I0.4 PE1 --------------------------------------------------------------------(TON T1, PT=8s)
|----[ ] I0.6 PE2 --------------------------------------------------------------------(R) T1
|----[ ] T1.Q ------------------------------------------------------------------------( ) Q0.2 HL1
|----[ ] T1.Q ------------------------------------------------------------------------(R) Q0.0 KM1
|----[ ] I1.3 SB3 --------------------------------------------------------------------(R) Q0.2 HL1

// 安全优先：任一保护断开，撤KM1与YV1
|----[ ] /I0.1 -----------------------------------------------------------------------(R) Q0.0 KM1
|----[ ] /I0.2 -----------------------------------------------------------------------(R) Q0.0 KM1
|----[ ] /I0.3 -----------------------------------------------------------------------(R) Q0.0 KM1
|----[ ] /I0.1 -----------------------------------------------------------------------(R) Q0.1 YV1
|----[ ] /I0.2 -----------------------------------------------------------------------(R) Q0.1 YV1
|----[ ] /I0.3 -----------------------------------------------------------------------(R) Q0.1 YV1

```

# 五、常见问题解答

1. 把 SC1 当成持续条件而非事件条件：应在 PE1→SC1 的队列里触发一次性分流周期，而不是 SC1=1 就长期保持 YV1，避免无包裹时误动作。
2. 看门狗定时未复位：PE2 检到包裹通过要立即复位 T1，否则下一件会被误判卡箱。
3. 分流计数判据过于草率：仅用 T0 完成计数在教学可接受，工业上更推荐用 SQE/SQR 与 PE2 的组合确认成功分流。
4. 未做旁路（BYPASS）：达到批量上限后若仍继续分流，可能造成下游堆积；必须置位 M0.0 屏蔽分流，等待 SB3 复位。
5. 安全触点接反：SB2/GS/FR 应为常闭硬件，程序中用常闭触点；很多新人会画成常开导致失去本质安全。
6. 气缸回位互锁缺失：未确认 SQR 回位就允许下一次分流，可能造成机械干涉；应在 YV1 触发条件或结束逻辑加入位置信号互锁。
7. 把所有逻辑挤在一个网络：可运行但极不利于调试与交接；工程上建议分网络模块化。