PLC控制的基于无线通信的快递自助终端设计

【摘 要】本快递自助终端由三个带有步进电机和直流电机的线性模组组成，采用plc作为系统的控制核心，精确定位快递在货格中的位置并存取快件。配合人机界面，实现系统的登录、信息录入和存储。具有断电保护功能，加入DTU通信模块，系统可自动通知用户领取快递。

【关键词】快递自助终端；PLC ；人机界面

1 设计背景

传统的快件派送方式需要大量劳动力，效率不高，派送点极可能出现不规范的操作。而且对于快递公司还是要支付给个体商户一笔费用。

新兴的快件派送方式是快递自助终端的应用，其本身并非新生事物，国内外都有相关的研究和尝试，快递自助终端的使用为高效率派件提供了新的解决方案。就目前快递自助终端的发展趋势，具体怎样设计能使得这样的终端更符合人们的操作习惯、存放快件效率更高、安全性更强等，是急需解决的问题。

2 系统组成

系统主要由PLC主机、人机界面、无线串口数传模块、步进电机、步进电机驱动器、直线导轨、线性模组等组成。

整个快递自助终端系统以PLC为控制核心，控制三个方向的带电机的线性模组，实现三轴联动，从而实现货物存取功能；利用人机界面登录系统，向系统输入快递的相关信息，将相关领取信息发送给收件人。实现协助快递员派件和为用户提供24小时的自助取件服务的快递自助终端。

3 系统设计

3.1 系统组成

本装置有两大任务：（1）协助快递员有序存入快递并向领件人发送相关领取信息，（2）完成用户24小时自助取件。系统组如图1所示。

3.2 系统硬件设计

3.2.1 货格及货格检测模块

货格是用来存放快递的实体，每个货格下面设有一个位置开关用于检测有无快件，当有快件放入货格时开关动作，位置开关连接到控制终端PLC，显示装置显示整个货格中装入快件的数量，以及整个装置每个货格中快件被领取的状态。

3.2.2 线性模组及电机驱动模块

本装置使用了三个线性模组（线性模组是由电机拖动丝杠，将旋转运动变换为直线运动的装置），分别安装在X轴、Y轴、Z轴三个方向上，可实现在三个相互垂直的方向上做直线运动，通过三轴联动，实现快速定位送件、取件功能。考虑到实际上只有X轴和Y轴用于定位，而Z轴每次运动的距离是固定的，故X轴、Y轴方向上采用步进电机拖动运行结构，Z轴运动采用一个12V的直流电机驱动。

3.2.3 无线通信模块

本设计使用到的无线通信模块是DTU是一款基于GPRS、CDMA以及3G网络等无线网络的无线数传模块，它的传输方式是无线透传，用户无需了解复杂的传输协议，就可实现PLC与DTU的串行通讯。DTU的接口为RS485，由正负两条线路信号相减得到差动式信号，抗噪声干扰性好。另外，RS485接口可进行一对多的主从通讯。

3.2.4 PLC

本控制系统共有输入设备 18 个，输出设备 6 个，据此，并考虑一定的余量，选择台达DVP32ES200R 型 PLC，这是台达公司一款经济型PLC，具有 32点晶体管输出，其中有两个高频率脉冲输出，控制步进电机驱动，符合本系统两个步进电机一个直流电机的控制要求。

PLC是整个自助终端的控制核心，基本功能是：

（1）控制三个方向上的线性模组，实现三轴联动，从而实现对货物的定位存取。（2）用于检测货格上的开关以及所有保护限位开关，行程限位开关的状态。（3）控制无线通信模块（DTU）向用户发信息。（4）利用断电保持的数据寄存器存储领件人手机号和领件编号等信息，确保在断电的情况下相关信息不丢失，增加装置的安全性、可用性。（5）与人机界面通讯，实现领件人验证信息的交互以及其它相关控制判断。

3.2.5 人机界面设计

（1）主登录界面

本系统只设计了一个主登录界面。快递员在每一台设备都会有一个固定的登录名和密码，对于取件人的登录，登录名就是取件人的手机后五位尾号，密码由快递员在存件时输入系统，系统自动将此密码发送给取件人，这样保证了快递的安全性，也可以防止错领误领。

（2）快递员存件界面

快递员登录系统后，快递员需将领件人的手机号和登录密码录入系统，人机界面也可以对放快递的货格有无货物状态显示。然后快递员将快件放到存货口，点击“存货”按键，系统的运行机构动作，自动将货物放至货格。

（3）用羧〖界面

用户凭手机领取到的领件编号登录系统，与领件人核对信息无误后，点击“取件”按钮，取出快件。考虑到系统可能出现故障，导致系统无法正常出件，用户在点击“否”按键后可得到相关负责人的联系方式，处理遇到的问题。

4 结语

本设计旨在协助快递员自动摆放货物以及为用户提供24小时自助服务，并提高快递自助终端的自动化程度。但作为一个模型，本设计只考虑到设计本身的创意，若要应用到实际生活中，还需要对存放箱体进行更合理的外观设计，对控制电路进行防雨防潮防雷电设计。就发短信功能而言，快递公司还需要与相关网络运行商进行商业合作，以获得资费更优惠的短信服务。另外对于快递员的送货车也可以进行相应的设计，以配合本设计形成一套完整的自动化程度更高的快递“运输―存件―派件”自动化流水线。