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1、自动输送分拣系统（控制部分）工 学 部 工学一部专 业自动化班 级4418501学 号200413185019姓 名马千里指导教师刘 剑负责教师刘 剑沈阳航空工业学院北方科技学院2008年7月摘 要本文较为详细的介绍了自动输送分拣系统的工作原理，传感器应用技术和分拣机的结构、性能、优缺点以及采用PLC控制的优点。通过收集大量的资料，结合当今世界采用的分拣技术，根据毕业设计要求，我采用了传送带输送系统、传感器识别材料材质技术和气泵组成了自动输送分拣系统。通过计算机编写PLC程序，再通过通讯线缆实现计算机与PLC的通讯，由上位机显示出运行画面，下位机控制材料分拣系统，自动输送分拣系统在生产过程中的
2、运用，大大提高了劳动生产率。关键词：传感器；PLC；自动化；材料分拣AbstractThis paper is more detailed introduction of the automatic sorting conveyor system works, sensor technology and sorting of the structure, performance, and the advantages and disadvantages of using the advantages of PLC control. A lot of information through th
3、e collection, with the world today using the sorting technology, in accordance with design requirements graduation, I used a belt conveyor system, sensor technology to identify materials and material composition of the pump automatically sorting conveyor system. PLC program prepared by computer, and
4、 then through the Computer and Communications PLC cable communications, from the top of the screen shows running, under the control of material sorting systems, automatic sorting conveyor system in use in the production process, greatly improving the labor Productivity.Keywords: sensors; PLC; automa
5、tion; material sorting目 录1 绪论11.1 毕设课题概述11.2 自动分拣系统发展概况12 自动输送分拣系统的设计42.1 设计目的42.2 设计思想42.3 自动分拣系统组成52.4 传感器的选型6 传感器的种类6 传感器的选择83 系统设计93.1 可编程控制器的工作原理93.2 STEP7程序使用介绍123.3 应用系统方案设计14 控制程序设计14 硬件系统设计164 系统调试194.1 工作原理194.2 软硬件设备19 计算机与PLC串接口19 I/O接口通讯194.3 下位机与上位机通讯20结 论22结束语错误！未定义书签。参考文献23致 谢23附 录I
6、硬件接线图25附 录II 梯形图程序261 绪论1.1 毕设课题概述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。虽然在多数的分拣系统中，某些作业环节还需要有人工的参与，但作业强度已越来越小，完全由机械完成分拣作业的自动分拣系统也应运而生。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。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。其主要特点: 能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率极低，分拣作业基本实现无
7、人化。自动分拣系统中人员的使用仅局限于进货时的接货、系统的控制、系统的经营、管理与维护等，这恰好适应了企业对减少人员使用、减轻员工劳动强度、提高人员使用效率的要求，因此受到了广泛重视。完成这次毕业设计题目所使用的自动分拣系统装置是一个模拟自动化工业生产过程的微缩模型，它使用了PLC、传感器、位置控制、气泵。1.2 自动分拣系统发展概况自动分拣系统（Automated Sorting System）是二次大战后在美国、日本的物流中心中广泛采用的一种自动分拣系统，该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。该系统的作业过程可以简单描述如下：物流中心每天接收成百上千家供应商或货主通过各
8、种运输工具送来的成千上万种商品，在最短的时间内将这些商品卸下并按商品品种、货主、储位或发送地点进行快速准确的分类，将这些商品运送到指定地点（如指定的货架、加工区域、出货站台等），同时，当供应商或货主通知物流中心按配送指示发货时，自动分拣系统在最短的时间内从庞大的高层货存架存储系统中准确找到要出库的商品所在位置，并按所需数量出库，将从不同储位上取出的不同数量的商品，按配送地点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送。 自动分拣系统的主要特点： 能连续、大批量地分拣货物。由于采用大生产中使用的流水线自动作业方式，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等的限制，可以连续运行，同时由于自动
9、分拣系统单位时间分拣件数多，因此自动分拣系统的分拣能力是人工分拣系统可以连续运行100个小时以上，每小时可分拣7000件包装商品，如用人工则每小时只能分拣150件左右，同时分拣人员也不能在这种劳动强度下连续工作8小时。 分拣误差率极低。自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入分拣信息的准确性大小，这又取决于分拣信息的输入机制，如果采用人工键盘或语音识别方式输入，则误差率在3%以上，如采用条形码扫描输入，除非条形码的印刷本身有差错，否则不会出错。因此，目前自动分拣系统主要采用条形码技术来识别货物。 分拣作业基本实无人化。国外建立自动分拣系统的目的之一就是为了减少人员的使用，减轻工员的劳动强度
10、，提高人员的使用效率，因此自动分拣系统能最大限度地减少人员的使用，基本做到无人化。分拣作业本身并不需要使用人员，人员的使用仅局限于以下工作： 送货车辆抵达自动分拣线的进货端时，由人工接货。 由人工控制分拣系统的运行。 分拣线末端由人工将分拣出来的货物进行集载、装车。 自动分拣系统的经营、管理与维护。 如美国一公司配送中心面积为10万平方米左右，每天可分拣近40万件商品，仅使用400名左右员工，这其中部分人员都在从事上述一、三、四项工作，自动分拣线作到了无人化作业。 自动分拣系统的组成： 自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。 控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根
11、据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。分类装置的作用是根据控制装置发出的分拣指示，当具有相同分拣信号的商品经过该装置时，该装置动作，使改变在输送装置上的运行方向进入其它输送机或进入分拣道口。分类装置的种类很多，一般有推出式、浮出式、倾斜式和分支式几种，不同的装置对分拣货物的包装材料、包装重量、包装物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。输送装置的主要组
12、成部分是传送带或输送机，其主要作用是使待分拣商品通过控制装置、分类装置，并输送装置的两侧，一般要连接若干分拣道口，使分好类的商品滑下主输送机（或主传送带）以便进行后续作业。 分拣道口是已分拣商品脱离主输送机（或主传送带）进入集货区域的通道，一般由钢带、皮带、滚筒等组成滑道，使商品从主输送装置滑向集货站台，在那里由工作人员将该道口的所有商品集中后或是入库储存，或是组配装车并进行配送作业。以上四部分装置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自动分拣系统。2 自动输送分拣系统的设计2.1 设计目的材料输送分拣系统主要由气动部分、电器控制部分组成。气动部分由电磁阀和气
13、缸组成，电气控制由西门子的可编程控制器、电源、传感器等部件组成。通过传感器信号采集，PLC编程，实现对异步电机、电磁阀进行较复杂的位置控制、开关控制等功能。主要特点： 系统可持续，大批量的进行分拣货物； 系统工作效率高，分拣误差率很低； 系统分拣过程可实现自动化，无人监控，减少工作人员，减轻人工工作强度，提高劳动生产率。2.2 设计思想实现各种材质货物的自动输送与分拣，功能实现：对三种不同材质的货物进行分拣。方案实现：货物输送控制、货物识别与分拣。物料分拣实物教学模型由底座、气动部分、及电气控制等三部分组成。气动部分由电磁阀和气缸组成，电气控制由西门子的可编程控制器、电源、传感器等部件组成。通
14、过传感器信号采集，PLC编程，实现对异步电机、电磁阀进行较复杂的位置控制、开关控制等功能。当材料靠近各传感器时，就会使传感器动作，此时材料并没有到达物料槽的位置，因此要在检测到物块之后再计传送带运行的步距。当光电编码器检测到所走的步距后，驱动相应的电磁阀，控制气缸推动物块到相应的物料槽中。 图2.1分拣系统过程示意图2.3 自动分拣系统组成自动分拣系统是物流中心广泛采用的一种分拣系统，该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心、陪送中心不可缺少的一部分。自动输送分拣系统机种很多，但其主要组成部分基本相似。基本由如下各部分组成：1输入装置：被分拣物品由输送机送入分拣系统。2货架传感器设定装置：被分
15、拣物品进入分拣系统前，先把对应传感器设定信息。3进货装置：它把被分拣物品依次均衡的送入分拣传送带，与此同时还要使物品逐步加速到分拣传送带的速度。4分拣装置：它是自动分拣机的主要部分，包括传送装置和分拣装置两部分，前者的功能是把分拣物品送到分拣通道位置上，后者的功能是把被分拣的物品送入相对应分拣通道。5分拣道口：它是从分拣传送带上接纳被分拣物品的装置，可暂时存放进入的商品，当分拣道口满载时，由光电管控制阻止分拣物品再进入分拣道口。6计算机控制器：是传递处理和控制整个分拣系统的指挥中心，自动分拣系统的实施主要靠它把分拣信号传送到相应的分拣道口，并控制启动分拣装置，把被分拣物品送入道口。分拣机控制方式主要是脉冲信号跟踪法。2.4 传感器的选型2.4.1 传感器的种类传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测物理量来分；另一种是按传感器的工作原理来分。按被测物理量划分的传感器，常见的有：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、
