为回收公司简化分类系统

系统集成洞察

• 一家回收公司希望改进一种运动控制和文档流程，该流程旨在帮助客户满足能源与环境设计领导力(LEED)认证的文件要求。
• LEED认证有许多严格的要求，这对回收公司来说是一个挑战，因为他们拥有的信息并不总是准确的。
• 自动化流程为回收公司提供了提供更准确结果的能力，并简化了流程。

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理查德·伯恩斯公司，一家回收公司，每天处理超过1500吨的建筑垃圾和材料，并使用运动控制和文件来衡量环境改善。他们想要自动化一个全新的流程，以帮助客户满足能源与环境设计领导力(LEED)认证的文件要求。

该过程涉及到一个分拣系统，需要自动提升和物料跟踪。回收公司的目标是为每张票收集已分类商品的完整单个箱子的重量，在这种情况下，汇总了与单个客户相关的一组推车的内容。

随着设计开发的进展，很明显系统需要更加自动化。随着信息技术(IT)软件的出现和生产线复杂性的增加，很明显，生产线需要更好、更准确的控制。

在这个系统发明之前，提供给客户的LEED报告并不是那么准确，分类也很麻烦。现场承包商共用垃圾箱，没有办法确定A公司或B公司从工作中回收了什么。回收公司手动处理垃圾箱，将材料分类到滚动垃圾箱中，称重，并手动记录数据，这给错误留下了很大的空间。

回收公司现在有了条形码车，使他们能够将每个公司从工作地点带到回收设施的东西分开。每个顾客都有8到20辆推车。每个推车上都有一个与车票相关的条形码。每张票是分配给客户站点的一组购物车。每件回收商品都要称重，并将这些数据报告给每个客户的LEED文件。

项目挑战:自动化、数据收集、编程

该公司有能力生成一张票，取走购物车，然后把它们带回来。他们需要自动控制来倾倒、拍照和称重这些材料。他们还需要通过回收材料类型将数据制成表格，并将数据传送回公司的结构化查询语言(SQL)数据库。回收公司有自己的工程师和IT专家致力于这个解决方案，但他们没有编程工业自动化控制与数字机电反馈设备(如编码器)接口的经验，也没有如何将收集到的适当数据传输回SQL数据库。

在这个系统之前，分拣过程通常是人工处理的。有一个专门编写的可视化基本软件程序，用于拍照和分类物品，但分类过程是手动的。他们在购物车上实现了条形码，以将购物车与门票联系起来，而不是在取票方面，而不是在处理和分类方面。

工程师必须预测可能发生的错误，然后开发代码来响应特定的错误可以发生。工程师们依靠与现实世界问题打交道的经验，以及在机器制造中管理常见问题的经验，来确定潜在问题的位置，并从控制的角度提供解决方案。

改进自动化、通信流程

积分商推荐了可编程逻辑控制器(PLC))，因为它的通信能力和整合各种设备的能力。拥有一个更强大的PLC使编程更简单，更简洁，更容易理解。集成商团队选择了一个足够大的PLC，可以同时独立运行两条线路，因为他们知道在未来，公司将增加第二条线路。该项目采用了微软Windows PC触摸屏人机界面(HMI)，允许操作人员根据当天的商品情况实时调整垃圾箱。

客户已经有了可以工作的SQL数据库前端，系统集成商添加了预先设计的SQL网关模块来与提供诊断的SQL接口。当购物车滚入系统时，它向SQL数据库发送一个查询，并查找包含该购物车的票据。SQL数据库将票证中的购物车信息发送给PLC，按顺序处理每个购物车。在这个过程的最后，将总数制成表格，并完成票据。重量信息和图片被发送回服务器，回收公司继续对其进行处理，以获得LEED文件和客户账单。

数字通信使更好的诊断成为可能。如果垃圾箱下面的测压元件坏了，使用数字通信，很容易确定故障发生的位置。如果一个秤出现故障，在使用模拟输出和输入时断电或死亡，它可能只显示0磅的重量。使用数字通信，如果出现错误，HMI触摸屏会显示“我们与X设备失去了通信”，并在出现问题时显示，从而更容易进行诊断。

这个系统有36个不同的设备通过数字通信进行“交谈”。安全系统传递每个输入和输出的状态，每个秤都在通信，运行输送机和液压的变频驱动器(vfd)也在通信，条形码阅读器也在通信，此外还有SQL数据库通信。

该集成商还提供了条形码扫描仪、限位开关、接近开关和照片眼传感器，以确保一切都在正确的位置，并正确地进行提升。由于垃圾箱使用液压，工程师们决定他们需要增加两个输出，分别连接到两个液压电磁阀，每个垃圾箱上有两个传感器，一个用于操作人员倾倒的按钮，以及指示垃圾箱已满的信标。所有的转储阶段都有多个输入/输出(I/O)设备，除了联锁和安全相关的项目。总的来说，该项目需要数百个I/O系统输入和输出。

对于视觉元素，集成商安装并集成了高分辨率摄像机，使用PLC的触发输出来捕获图像信号，然后自动写入与票据相关的文件存储服务器。为了保持摄像头和条形码读取器的清洁和读取能力，集成了一个喷水降尘系统，该系统通过安装控制装置，根据倾倒推车的距离循环开关。PLC根据需要触发喷雾，以保持镜片清洁。

原来的液压输送机无法提供所需的速度和扭矩，所以积分器将输送机转换为电气系统。该团队增加了编码器，可以跟踪皮带的位置，以了解产品在任何给定时间内移动了多远。随着编码器在两个输送机，有反馈，一个功能安全系统的绳索拉，和一个精心设计的单线安全系统。

这是一个安全完整性等级(SIL3)的PLe系统，接近最高级别的安全要求。根据按需失效概率(PFD)来衡量安全系统性能。SIL越高，危险故障的风险就越低。这个系统的主要危险是升降机。它能举起上千磅的东西。一扇安全门通过电磁锁和其他安全传感器防止进入，以确保它在运行过程中不会被打开。各种e-stop位于系统周围。在传送带上操作人员使用的绳拉安全开关，由单独的安全处理器控制。安全处理器将每个传感器的状态与PLC进行通信，因此如果出现问题，PLC将关闭设备并触发HMI警报。

积分器团队预计，在他们在车间中构建面板之后，必须在开发阶段减轻编程代码序列中许多潜在的现实问题。

例如，如果购物车太重而无法抬起，系统将记录重量而不倾倒它，并将其添加到返回SQL系统的商品总重量中。在另一个例子中，如果一辆车里装满了干墙，操作员可以使用人机界面说，“所有的材料都是干墙”，然后推车的重量就会加到商品上。每个运动控制应用挑战都有解决方案，并编程到系统中。

回收公司的IT工程师戴夫·库里说他们为小组编写的软件非常准确。我们没有bug;它非常、非常可靠。”

另一个现实问题是“丢失的购物车”因素。装货码头和集结地通常有数百辆大车，有时堆成两到三层。这个过程的开始仍然是手动的，如果操作员正在为票X寻找购物车，而它被卡在票Y的购物车后面，购物车可能会延迟。编程处理只包含未完成购物车的部分票据。这是一个团队的努力。回收公司的工程师必须重新编程他们的系统来处理部分罚单，而集成商必须处理返回的部分罚单。

电梯的运动控制需要调整。问题发生在寒冷的月份，材料会冻结或粘在车的底部。顺序必须修改，以摇动推车来松开物品。PLC被编程来命令液压系统来回旋转几次。在推车第一次滚入时，它会进行正常的旋转来转储，然后再旋转回来，但如果同一辆车第二次滚入，它会自动认为这是一次重新转储。

如果购物车在电梯上下降，电梯下的秤可以检测出购物车中是否还有重量。如果是这种情况，它会通过人机界面提示操作员按下重新转储按钮，再次摇晃购物车。操作员还可以手动松开物品，然后重新发送购物车进行转储。

自动运动控制的好处，文档

与越来越重视可持续发展和循环利用，t他的系统帮助公司满足并记录LEED认证要求。这一过程的自动化部分使其更加可持续和高效。最终，这种创新的解决方案成本更低，因为它消除了大部分手工处理，在报告中比手工分类材料更准确。

内森Ferrin是控制专家基础自动化,一个相成员。CSIA是CFE媒体和技术内容合作伙伴。由Chris Vavra编辑，web内容经理，CFE媒体和技术，cvavra@cfemedia.com。

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关键词:自动化、拣箱、运动控制、系统集成

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