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1、太原科技大学毕业论文太 原 科 技 大 学毕 业 论 文基于 PLC 的邮件分拣系统设计姓 名 安庆勇系 别 电气工程系班 级 电气三班专 业 电气自动化2012 年 7 月 15 日 太原科技大学毕业论文 目录摘 要 .1目录 .21. 概述 .31.1. 本课题设计要求 .31.2本课题研究的内容、目的和意义 .32. 系统设计的总体方案 .42.1 方案的比较和选择 .42.2 总体方案 .53. 控制系统硬件设计 .53.1拨码器的选择 .63.2 传送带的选择 .73.3 PLC的选择 .93.4 电动机选择 .143.5 光电检测选择 .164. 控制系统的软件设计 .174.1
2、I/O分配 .174.2 I/O接线图 .184.3 软件编程 .19总结 .24致 谢 .25参考文献 .30太原科技大学毕业论文第 0 页 共 36 页1. 概述最初的分拣系统是完全基于人力的作业系统。通过人工搜索、搬运来完成货物的提取。这种分拣系统的作业效率低下，无法满足现代化物流配送对速度和准确性的高要求。随着科学技术的飞速发展，分拣系统中开始运用各种各样的自动化机械设备。计算机控制技术和信息技术成为信息传递和处理的重要手段。机械化、自动化、智能化成为现代分拣系统的主要特点与发展趋势。自动分拣系统(automatic sorting system)是二战后在美国、日本以及欧洲的大中型物
3、流中心广泛采用的一种分拣系统。一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口四部分组成，它们通过计算机网络联结在一起，配合人工控制及相应的人工处理环节构成一个完整的分拣系统。随着计算机技术的飞速发展，可编程控制器应运而生。并且功能也越来越强大。在应用上，PLC 有着其他设备无以比拟的优越性，它可靠性高，抗干扰能力高；适用性强，应用灵活；编程方便，易于使用；功能强大，扩展能力强；控制系统设计、安装、调试方便；维修方便，维修工作量少；体积小，质量轻，易于实现机电一体化。现代社会已将物流的高科技(自动分拣桃、自动化立体仓库、信息处理及通讯自动化等)广泛应用于各个流通领域。自动分拣系统(Automati
4、c Sorting System)现在已成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。可以肯定，随着物流大环境的逐步改善，科学技术日新月异的进步，特别是感测技术(激光扫描)、电子标签及计算机控制技术等的引入使用，自动分拣系统在我国发展空间巨大。在我国，自动分拣系统主要用于邮政业的信函分拣或机场的行李分拣等场合。自动分拣系统具有传统的人工分拣无可比拟的优势，其主要特点如下： 分拣效率高：由于采用流水线自动作业方式，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等因素的限制，可以连续运行，而且单位时间分拣件数多，因此它能够连续大批量的分拣物品。一般情况下，自动分拣系统可连续运行 100个小时以上。中等效率的分
5、拣系统每小时可分拣 7000 件物品。比起人工每小时最多分拣 150 件的效率来说，有点特别明显。更重要的是不需要大量的劳动力来从事分拣作业。实现了从劳动密集型到技术密集型的转变。 分拣误差率低：自动分拣系统的分拣误差率主要取决于所输入分拣信息的太原科技大学毕业论文第 1 页 共 36 页准确性。而这又取决于分拣信息的输入机制。其中携带货物的相关载体和识别装置起着主导作用。如果采用人工输入，则误差率在 3%以上；如果采用条形码输入，在条形码喷码无误和无破损的情况下出错率很低。目前自动分拣系统主要采用条形码技术来识别货物；如果采用当前广泛研究的电子标签，则不仅解决了分拣过程中读取信息的不便，而且
6、提高了系统的抗干扰能力和运行稳定性。 分拣作业基本实现无人化：国外建立自动分拣系统的目的之一就是为了减少劳动力的使用，降低劳动强度，自动分拣系统能最大限度减少人员的使用，基本做到无人作业。分拣系统本身并不需要人员，在分拣过程中主要从事以下工作：送货小车抵达自动分拣作业线的进货端时，由人工接货；由人工控制分拣系统的运行；分拣系统的末端用人工将分拣出来的货物进行分包、堆盘、装车；自动分拣系统系统的经营、管理与维护。 自动分拣系统最早在我国邮政部门使用。邮件分拣作业是自动分拣的一个重要的应用领域，邮件分拣机依据邮件的地址，迅速、准确地将发往不同地点的邮件从众多邮件中按邮政编码分拣出来。自动分拣系统的
7、使用，改变了传统的手工作业的分拣方式，大大减轻了笨重的体力劳动，而且更为重要的是提高了邮件分拣作业的准确性。我国人口众多，人员之间的联系紧密，邮件数量相当巨大。近年来，随着我国经济的发展和社会的进步，邮政事业得到了空前发展。邮政通信网的技术含量不断增加，技术装备水平也在不断提高，邮件处理已基本实现机械化，并且朝着自动化的方向迈进。其中，利用机器自动分拣邮件是一个重要的课题。国内的研究工作起源于 20 世纪 70 年代中期。20 多年来，科技人员不断跟踪国际分拣技术的发展状况，推陈出新。截止 1998 年底，全国共有 106 套邮件自动分拣设备投入运行。供货厂家有国家邮政局上海研究所、德国 SI
8、EMENS 公司、日本 NEC 公司。本文主要介绍邮件分拣机的工作原理。下图为某邮件分拣机的工作原理框图。它主要通过对在传送带上通过的邮件进行扫码获得邮件的信息，识别出邮政编码后由邮政编码的数字信息来控制邮件流向。太原科技大学毕业论文第 2 页 共 36 页1.2 本课题研究的内容、背景和意义具体研究的内容包括几个方面是：（1）系统设计的总体方案（包括方案的比较和选择、总体方案、和系统控制的过程）（2）对硬件进行设计（拨码器，传送带，PLC，电动机，光电传感器）（3）对软件进行设计随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个企业都迫切地需要改进技术，提高效率，尤其在需要进行分拣及缓冲、
9、传送的单位，以往一直采用人工分拣的方法，效率低成本高。为解决上述问题，将 PLC 技术应用到分拣装置中用以提高生产效率降低生产成本是一个很好的途径。本文就介绍了PLC 在邮件分拣系统中的应用。PLC 的概述目前，世界上有 200 多个厂家生产 300 多品种 PLC 产品，而我国 PLC 生产厂有约 30 家，却并没有真正形成大规模的生产能力和名牌产品，其中有一部分厂家是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产。但同时，我国在 PLC 应用方面却很活跃，近年来每年约新投入 10 万台套 PLC 产品，年销售 30 亿人民币，应用的行业也很广阔川。所以说，对我国 PLC 生产厂家来说如何生产出拥有自主
10、知识产权的 PLC 产品，并形成规模化生产，打造中国自己的 PLC 品牌是其面临的一大课题。一句话，PLC 自诞生之日起就成为自动控制领域一颗耀眼的明星，到今天已经发展为一个极其巨大的产业，也形成了其在自动化控制领域中短期内不可被替代的地位。PLC 即可编程控制器（ Pragrammable Logic Controller）是一种数字运算操作的电子系统，是在 20 世纪 60 年代末面向工业环境由美国科学家首先研制成功的。它采用可编程序的存储器，其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有
11、关设备，都是按易于与工业控制太原科技大学毕业论文第 3 页 共 36 页系统形成一体、易于扩充其功能的原则设计的。PLC 自产生至今只有 30 多年的历史，却得到了迅速发展和广泛应用，成为当代工业自动化的主要支柱之一 31.2.1 PLC 的产生背景在 PLC 诞生之前，工业控制设备的主流品种是以继电器、接触器为主体的控制装置。继电器、接触器是一些电磁开关。其结构是由励磁线圈、铁心磁路、触点等部件组成。其中触点是接通或断开电路的部件，按励磁线圈通电前的状态又可分为常开和常闭两种类型。线圈通电前呈断开状态的为常开触点，呈接通状态的为常闭触点。同一只接触器或继电器常有多对常开、常闭触点。当励磁线圈通电，衔铁在磁力作用下被铁心吸合时，常开触点接通，常闭触点断开，以完成电路连接的切换。触点又分为主触点及辅助触点。用于主回路，控制较大电流的触点是主触点。用于控制电路，只能通过较小电流的触点称为辅助触点。通过继电器、接触器及其它控制元件的线路连接，可以实现一定的控制逻辑，从而实现生产设备的各种操作控制。人们将由导线连接决定器件间逻辑关系的控制方式称为接线逻辑。随着工业自动化程度的不断提高，使用继电器电路构成工业控制系统的缺陷不断暴露出来。首先是复杂的系统使用成百上千个各种各样的继电器，成千上万根导线连接得密如蛛网。只要有一个继电器、一根导线出现故障，系统就不能正常工
