郵件自動分揀系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、目 錄摘 要1abstract2第一章 緒 論31.1 課題的研究背景及意義31.2 plc的概述31.2.1 plc的產(chǎn)生背景41.2.2 plc的發(fā)展過程41.2.3 plc的特點61.3 plc控制系統(tǒng)程序設(shè)計的步驟7第二章 郵件自動分揀系統(tǒng)92.1 自動分揀系統(tǒng)概述92.2 自動分揀系統(tǒng)的主要特點92.3 郵件分揀系統(tǒng)plc控制硬件部分112.3.1 plc控制范圍及要求：112.3.2 分揀機的動作過程112.4機型的選擇及輸入輸出的確定122.4.1 內(nèi)存估計122.4.2 響應(yīng)時間122.4.3 輸入輸出的確定13第三章 plc控制程序153.1 梯形圖程序163.2 語句表22

2、3.3 程序圖中各輔助觸點的作用243.4 程序圖中各個定時器的作用24第四章 安裝與調(diào)試254.2 plc程序的調(diào)試運行27第五章 總結(jié)28參考文獻(xiàn)29致 謝30摘 要可編程序控制器(plc)是以微處理器為核心，綜合計算機技術(shù)、自動化技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置。目前，可編程序控制器已成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，其廣泛的深度和廣度成為衡量一個國家工業(yè)自動化程度高低的標(biāo)志。本文針對繼電器控制系統(tǒng)可靠性較差、使用不夠靈活方便等缺陷，利用plc進(jìn)行設(shè)計，達(dá)到了控制郵件分揀目的。在系統(tǒng)中充分利用plc在控制方面的卓越性能實現(xiàn)了系統(tǒng)運行可靠、故障率低的功能。本論

3、文在內(nèi)容安排上首先介紹了題目的來源與意義及其相關(guān)的背景：系統(tǒng)方案的確定、總體的組成、設(shè)計思想與理論依據(jù)等。隨后對系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計，包括：部分硬件設(shè)計、安裝；軟件設(shè)計并編制梯形圖；系統(tǒng)通調(diào)試等。最后，論文對全文進(jìn)行總結(jié)。關(guān)鍵詞：plc控制 郵件分揀 第一章 緒 論1.1課題的研究背景及意義隨著社會的不斷發(fā)展，市場的競爭也越來越激烈，因此各個企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)技術(shù)，提高效率，尤其在需要進(jìn)行分揀及緩沖、傳送的單位，以往一直采用人工分揀的方法，效率低成本高。為解決上述問題，將plc技術(shù)應(yīng)用到分揀裝置中用以提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本是一個很好的途徑。本文就介紹了plc在郵件分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用。1.2 p

4、lc的概述目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)300多品種plc產(chǎn)品，而我國plc生產(chǎn)廠有約30家，卻并沒有真正形成大規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，其中有一部分廠家是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn)。但同時，我國在plc應(yīng)用方面卻很活躍，近年來每年約新投入10萬臺套plc產(chǎn)品，年銷售30億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣闊川。所以說，對我國plc生產(chǎn)廠家來說如何生產(chǎn)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的plc產(chǎn)品，并形成規(guī)?；a(chǎn)，打造中國自己的plc品牌是其面臨的一大課題。一句話，plc自誕生之日起就成為自動控制領(lǐng)域一顆耀眼的明星，到今天已經(jīng)發(fā)展為一個極其巨大的產(chǎn)業(yè)，也形成了其在自動化控制領(lǐng)域中短期內(nèi)不可被替代的地位。pl

5、c即可編程控制器（pragrammable logic controller）是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，是在20世紀(jì)60年代末面向工業(yè)環(huán)境由美國科學(xué)家首先研制成功的。它采用可編程序的存儲器，其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴充其功能的原則設(shè)計的。plc自產(chǎn)生至今只有30多年的歷史，卻得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。1.2.1 plc的產(chǎn)生背景在plc誕生之前，工業(yè)控制設(shè)備的主流品種是以繼電器、接觸器為主

6、體的控制裝置。繼電器、接觸器是一些電磁開關(guān)。其結(jié)構(gòu)是由勵磁線圈、鐵心磁路、觸點等部件組成。其中觸點是接通或斷開電路的部件，按勵磁線圈通電前的狀態(tài)又可分為常開和常閉兩種類型。線圈通電前呈斷開狀態(tài)的為常開觸點，呈接通狀態(tài)的為常閉觸點。同一只接觸器或繼電器常有多對常開、常閉觸點。當(dāng)勵磁線圈通電，銜鐵在磁力作用下被鐵心吸合時，常開觸點接通，常閉觸點斷開，以完成電路連接的切換。觸點又分為主觸點及輔助觸點。用于主回路，控制較大電流的觸點是主觸點。用于控制電路，只能通過較小電流的觸點稱為輔助觸點。通過繼電器、接觸器及其它控制元件的線路連接，可以實現(xiàn)一定的控制邏輯，從而實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的各種操作控制。人們將由導(dǎo)線

7、連接決定器件間邏輯關(guān)系的控制方式稱為接線邏輯。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，使用繼電器電路構(gòu)成工業(yè)控制系統(tǒng)的缺陷不斷暴露出來。首先是復(fù)雜的系統(tǒng)使用成百上千個各種各樣的繼電器，成千上萬根導(dǎo)線連接得密如蛛網(wǎng)。只要有一個繼電器、一根導(dǎo)線出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就不能正常工作，這就大大降低了這種接線邏輯系統(tǒng)的可靠性。其次是這樣的系統(tǒng)維修及改造很不容易，特別是技術(shù)改造，當(dāng)試圖改變設(shè)備的工作過程以改善設(shè)備的功能時，人們寧愿新生產(chǎn)一套控制設(shè)備也都不愿意將繼電器控制柜中的線路重接。而在20世紀(jì)60-70年代，社會的進(jìn)步要求制造業(yè)生產(chǎn)出小批量、多品種多規(guī)格、低成本、高質(zhì)量的產(chǎn)品以滿足市場需要，不斷地提出改善生產(chǎn)機械功能的

8、要求。加上當(dāng)時電子技術(shù)已經(jīng)有了一定的發(fā)展，于是人們開始尋求一種以存儲邏輯代替接線邏輯的新型工業(yè)控制設(shè)備。這就是plc。1.2.2 plc的發(fā)展過程1968年，美國通用汽車公司(gm)為適應(yīng)汽車型號的不斷翻新，想尋找一種能減少重新設(shè)計控制系統(tǒng)和接線、降低成本、縮短時間的措施，并設(shè)想把計算機功能的完備、靈活通用和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，并把計算機的編程方法和程序輸入方式加以簡化，用面向控制過程、面向用戶的，自然語言，編程，使不熟悉計算機的人也能方便地使用。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（dec）研制出世界上第1臺plc，并在gm公司的汽車自動裝

9、配線上首次使用，獲得成功。從此，這項新技術(shù)便迅速發(fā)展起來。1971年日本從美國引進(jìn)了該項新技術(shù)，很快就研制出了日本第1臺plc。1973-1974年，西德和法國也相繼研制出了自己的第1臺plc。中國從1974年開始研制，1977年應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。限于當(dāng)時的元器件條件和計算技術(shù)的發(fā)展水平，早期的plc主要由分立元件和小規(guī)模集成電路組成。1959-1973年是plc的初創(chuàng)時期。在這個時期，plc從有觸點不可編程的硬接線順序控制器發(fā)展成為小型機的無觸點可編程邏輯控制器，可靠性比以往的繼電器控制系統(tǒng)有較大提高，靈活性也有所增強。其主要功能限于邏輯運算、計時、計數(shù)和順序控制，cpu由中小規(guī)模集成電路組成

10、，存儲器為磁芯存儲器。1974-1977年是plc的發(fā)展中期。在這個時期，由于8位單片cpu和集成存儲器芯片的出現(xiàn)，plc得到了迅速發(fā)展和完善，并逐步趨向系列化和實用化，普遍應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制。plc除了原有功能外，又增加了數(shù)值運算、數(shù)據(jù)的傳遞和比較、模擬量的處理和控制等功能，可靠性進(jìn)一步提高，開始具備自診斷功能。1978-1983年，plc進(jìn)入成熟階段。這個時期，微型計算機行業(yè)已出現(xiàn)了16位cpu，mcs-51系列單片機也由intel公司推出，使plc也開始朝著大規(guī)模、高速度和高性能方向發(fā)展，plc的生產(chǎn)量在國際上每年以30%的遞增量迅速增長。在結(jié)構(gòu)上，plc除了采用微處理器及eprom

11、，eep-rom，cmcs ram等lsi電路外，還向多微處理器發(fā)展，使plc的功能和處理速度大大提高；plc的功能又增加了浮點運算、平方、三角函數(shù)、相關(guān)數(shù)、查表、列表、脈寬調(diào)制變換等，初步形成了分布式可編程控制器的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有通訊功能和遠(yuǎn)程i/o處理能力，編程語言較規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化。此外自診斷功能及容錯技術(shù)發(fā)展迅速，使plc系統(tǒng)的可靠性得到了進(jìn)一步提高。1984年后，plc的規(guī)模更大，存儲器的容量又提高了1個數(shù)量級（最高可達(dá)896k），有的plc已采用了32位微處理器，多臺plc可與大系統(tǒng)一起連成整體的分布式控制系統(tǒng)，在軟件方面有的已與通用計算機系統(tǒng)兼容。編程語言除了傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖語句表

12、外，還有用于算術(shù)的basic語言、用于機床控制的數(shù)控語言等。在人機接口方面，采用了現(xiàn)實信息等更多直觀的crt，完全代替了原來的儀表盤，使用戶的編程和操作更加方便靈活。plc的i/o模件一方面發(fā)展自帶微處理器的智能i/o模件，另一方面也注意增大i/o點數(shù)，以適應(yīng)控制范圍的增大和在系統(tǒng)中使用a/d，d/a通訊及其他特殊功能模件的需要。同時，各plc生產(chǎn)廠家還注意提高i/o的密集度，生產(chǎn)高密度的i/o模件，以節(jié)省空間，降低系統(tǒng)的成本。1.2.3 plc的特點一、控制結(jié)構(gòu)簡單，通用性強，使用方便。由于plc產(chǎn)品的系列化和模塊化，plc配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，當(dāng)控制對象的硬件配置確定以后

13、，就可通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。二、功能性強，適應(yīng)面廣?，F(xiàn)代plc不僅具有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，而且還具有a/d和d/a轉(zhuǎn)換、數(shù)值運算、數(shù)據(jù)處理等功能。因此，它既可對開關(guān)量進(jìn)行控制，也可對模擬量進(jìn)行控制，既可控制1臺生產(chǎn)機械、1條生產(chǎn)線，也可控制1個生產(chǎn)過程。plc還具有通訊聯(lián)絡(luò)功能，可與上位干擾信號有良好的抑制作用。軟件方面，設(shè)置故障檢測與診斷程序。采用以上抗干擾措施后，plc平均無故障時間大大延長。三、抗干擾能力強，可靠性高。繼電器接觸器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機械觸頭，使設(shè)備連線復(fù)雜，由于器件的老化、脫焊、觸頭的抖動及觸頭在開閉時

14、受電弧的損害，大大降低了系統(tǒng)的可靠性。而plc采用微電子技術(shù)，帶領(lǐng)的開關(guān)動作由無觸點的電子存儲器件來完成，大部分繼電器和復(fù)雜的連線唄軟件程序所取代，故其壽命長，可靠性大大提高。微機雖然有很強的功能但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾、電源波動、機械振動、溫度和濕度的變化，都可能使一般通用微機不能正常工作。而plc在電子線路、機械結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)控制經(jīng)驗，主要模塊都采用了大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路，i/o系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護(hù)與信號調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震都有精確考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施；在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施所有這些使pl

15、c具有較高的抗干擾能力，目前各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的plc，平均無故障期都大大超過了iec規(guī)定的10萬小時，有的甚至達(dá)到了幾十萬小時、四、編程方法簡單，容易掌握。plc配備有易于接受和掌握的梯形圖語言。該語言編程元件的符號和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。五、控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試方便。plc用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等部件，硬軟件齊全，且為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，并已商品化故可按性能、容量（輸入、輸出點、內(nèi)存大小）等選用組裝。又由于用軟件編程取代了硬接線實現(xiàn)控制功能，使安裝接線工作量大大減小，設(shè)計人員只要有一臺plc就可進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計并可在實驗室進(jìn)

16、行模擬調(diào)試，而繼電接觸器系統(tǒng)需在現(xiàn)場調(diào)試，工作量大且繁瑣。六、體積小，質(zhì)量小，功耗低，由于plc是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制設(shè)備的新型產(chǎn)品，因而結(jié)構(gòu)緊湊，堅固，體積小，質(zhì)量小，功耗低，而且具有很好的抗震性和適應(yīng)環(huán)境溫度濕度變化的能力,因此plc很容易裝入機械設(shè)備內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化較理想的控制設(shè)備七、維修方便工作量小 plc具有完善的自診斷、履歷情報存儲及監(jiān)視功能，對于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)異常狀態(tài)和輸入輸出點的狀態(tài)均有顯示。工作人員通過它可以檢查出故障原因，工作人員通過它可以查出故障原因，便于迅速處理，及時排除?？刂乒竦脑O(shè)計、安裝接線工作量大為減少。1.3 plc控制系統(tǒng)程序設(shè)計的步驟在

17、對一個控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計之前，最重要的工作就是深入了解和分析系統(tǒng)的控制要求，只有這樣才可能提出準(zhǔn)確的、合理的系統(tǒng)總體設(shè)計方案，進(jìn)而實現(xiàn)各個階段的設(shè)計任務(wù)。plc程序設(shè)計的主要步驟是： 對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動作的順序和條件。對于簡單的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。 設(shè)計梯形圖。這是程序設(shè)計的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。要設(shè)計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計的實踐經(jīng)驗。 根據(jù)梯形圖編制語句表程序清單。 用編程器將程序鍵入到plc的用戶存儲器中，并檢查鍵入的程序是否正確。 對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。 待控制臺(柜)及現(xiàn)場施工完

18、成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機調(diào)試。如不滿足要求，再修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。 編制技術(shù)文件。 交付使用。 第二章 郵件自動分揀系統(tǒng)最初的分揀系統(tǒng)是完全基于人力的作業(yè)系統(tǒng)。通過人工搜索、搬運來完成貨物的提取。這種分揀系統(tǒng)的作業(yè)效率低下，無法滿足現(xiàn)代化物流配送對速度和準(zhǔn)確性的高要求。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開始運用各種各樣的自動化機械設(shè)備。計算機控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。機械化、自動化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點與發(fā)展趨勢。自動分揀系統(tǒng)(automatic sorting system)是二戰(zhàn)后在美國、日本以及歐洲的大中型物流中心廣泛采用的一種分揀系統(tǒng)。一

19、般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口四部分組成，它們通過計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個完整的分揀系統(tǒng)。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程控制器應(yīng)運而生。并且功能也越來越強大。在應(yīng)用上，plc有著其他設(shè)備無以比擬的優(yōu)越性，它可靠性高，抗干擾能力高；適用性強，應(yīng)用靈活；編程方便，易于使用；功能強大，擴展能力強；控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便；維修方便，維修工作量少；體積小，質(zhì)量輕，易于實現(xiàn)機電一體化。2.1自動分揀系統(tǒng)概述現(xiàn)代社會已將物流的高科技(自動分揀桃、自動化立體倉庫、信息處理及通訊自動化等)廣泛應(yīng)用于各個流通領(lǐng)域。自動分揀系統(tǒng)(automatic sort

20、ing system)現(xiàn)在已成為發(fā)達(dá)國家大中型物流中心不可缺少的一部分?？梢钥隙?，隨著物流大環(huán)境的逐步改善，科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，特別是感測技術(shù)(激光掃描)、電子標(biāo)簽及計算機控制技術(shù)等的引入使用，自動分揀系統(tǒng)在我國發(fā)展空間巨大。2.2 自動分揀系統(tǒng)的主要特點 在我國，自動分揀系統(tǒng)主要用于郵政業(yè)的信函分揀或機場的行李分揀等場合。 自動分揀系統(tǒng)具有傳統(tǒng)的人工分揀無可比擬的優(yōu)勢，其主要特點如下： 分揀效率高：由于采用流水線自動作業(yè)方式，自動分揀系統(tǒng)不受氣候、時間、人的體力等因素的限制，可以連續(xù)運行，而且單位時間分揀件數(shù)多，因此它能夠連續(xù)大批量的分揀物品。一般情況下，自動分揀系統(tǒng)可連續(xù)運行100個小

21、時以上。中等效率的分揀系統(tǒng)每小時可分揀7000件物品。比起人工每小時最多分揀150件的效率來說，有點特別明顯。更重要的是不需要大量的勞動力來從事分揀作業(yè)。實現(xiàn)了從勞動密集型到技術(shù)密集型的轉(zhuǎn)變。 分揀誤差率低：自動分揀系統(tǒng)的分揀誤差率主要取決于所輸入分揀信息的準(zhǔn)確性。而這又取決于分揀信息的輸入機制。其中攜帶貨物的相關(guān)載體和識別裝置起著主導(dǎo)作用。如果采用人工輸入，則誤差率在3%以上；如果采用條形碼輸入，在條形碼噴碼無誤和無破損的情況下出錯率很低。目前自動分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來識別貨物；如果采用當(dāng)前廣泛研究的電子標(biāo)簽，則不僅解決了分揀過程中讀取信息的不便，而且提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和運行穩(wěn)定性

22、。 分揀作業(yè)基本實現(xiàn)無人化：國外建立自動分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少勞動力的使用，降低勞動強度，自動分揀系統(tǒng)能最大限度減少人員的使用，基本做到無人作業(yè)。分揀系統(tǒng)本身并不需要人員，在分揀過程中主要從事以下工作：送貨小車抵達(dá)自動分揀作業(yè)線的進(jìn)貨端時，由人工接貨；由人工控制分揀系統(tǒng)的運行；分揀系統(tǒng)的末端用人工將分揀出來的貨物進(jìn)行分包、堆盤、裝車；自動分揀系統(tǒng)系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護(hù)。 自動分揀系統(tǒng)最早在我國郵政部門使用。郵件分揀作業(yè)是自動分揀的一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域，郵件分揀機依據(jù)郵件的地址，迅速、準(zhǔn)確地將發(fā)往不同地點的郵件從眾多郵件中按郵政編碼分揀出來。自動分揀系統(tǒng)的使用，改變了傳統(tǒng)的手工作業(yè)的分揀方

23、式，大大減輕了笨重的體力勞動，而且更為重要的是提高了郵件分揀作業(yè)的準(zhǔn)確性。我國人口眾多，人員之間的聯(lián)系緊密，郵件數(shù)量相當(dāng)巨大。近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進(jìn)步，郵政事業(yè)得到了空前發(fā)展。郵政通信網(wǎng)的技術(shù)含量不斷增加，技術(shù)裝備水平也在不斷提高，郵件處理已基本實現(xiàn)機械化，并且朝著自動化的方向邁進(jìn)。其中，利用機器自動分揀郵件是一個重要的課題。國內(nèi)的研究工作起源于20世紀(jì)70年代中期。20多年來，科技人員不斷跟蹤國際分揀技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，推陳出新。截止1998年底，全國共有106套郵件自動分揀設(shè)備投入運行。供貨廠家有國家郵政局上海研究所、德國siemens公司、日本nec公司。本文主要介紹郵件分揀機

24、的工作原理。下圖為某郵件分揀機的工作原理框圖。它主要通過對在傳送帶上通過的郵件進(jìn)行掃碼獲得郵件的信息，識別出郵政編碼后由郵政編碼的數(shù)字信息來控制郵件流向。郵件分揀系統(tǒng)的工作原理圖2.3 郵件分揀系統(tǒng)plc控制硬件部分2.3.1 plc控制范圍及要求：自動準(zhǔn)確識別郵政編碼。對郵政編碼不符合規(guī)格的郵件進(jìn)行處理(剔除)，并根據(jù)郵政編碼的不同加以分類，實現(xiàn)郵件的準(zhǔn)確自動分揀；自動計件，能夠?qū)崟r監(jiān)測郵件的分揀數(shù)量。硬件部分的分揀機是將軟件識別出的郵政編碼的編碼信息隨傳送帶分揀入各個代表唯一地址的郵箱中，如編碼信息代表上海的就揀入上海的郵箱。2.3.2 分揀機的動作過程分揀機工作過程如下：當(dāng)傳送帶開始工作

25、，綠燈l1亮，紅燈l2滅，電機m5驅(qū)動帶有推頭的主鏈運行，掃碼器讀取傳送帶上的郵件的郵碼，將結(jié)果送入plc進(jìn)行郵件的識別分析，得到郵件郵政編碼的數(shù)字編碼信息。檢測發(fā)生器s1檢測到有郵件，若郵碼信息正確，l2亮，l1滅，系統(tǒng)根據(jù)郵件的郵碼啟動相應(yīng)的推桿定時器，plc從定時器中采集脈沖數(shù)，當(dāng)定時器動作時就表示郵件到達(dá)分揀箱時，推進(jìn)器(m1m4)將郵件推進(jìn)相應(yīng)的郵箱。隨后l2滅，l1亮，繼續(xù)分揀。若郵碼信息出錯，則l2閃爍，電機m5停止動作，待重新啟動后，再運行。具體結(jié)構(gòu)見圖2。 圖2 2.4機型的選擇及輸入輸出的確定2.4.1 內(nèi)存估計用戶程序所需的內(nèi)存容量受以下幾個因素的影響：內(nèi)存利率：開關(guān)量輸

26、入，輸出點數(shù)；用戶的程序水平。所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開關(guān)量(輸入+輸出)總點數(shù)10；所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點數(shù)100(只有模擬量輸入)；所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點數(shù)200(模擬量輸入輸出同時存)。該系統(tǒng)控制程序比較小，而且輸入輸出點較少，因此內(nèi)要求比較低。一般的plc都能滿足其要求。2.4.2 響應(yīng)時間可編程控制器順序掃描的工作方式使它不能可靠地接受持續(xù)時間小于掃描周期的輸入信號；但是在本系統(tǒng)中，郵件的輸入速度是相對比較慢的，不可能比掃描周期短，所以，系統(tǒng)響應(yīng)時間沒特殊要求，不需要考慮這方面的問題。郵件分揀是一個比較固定的、環(huán)境條件較好的工藝過程，要實現(xiàn)的功能也相對簡單，無a/d和da轉(zhuǎn)換、加減運算。另外，

27、控制程序也比較固定，不需要在線編程，選用整體式plc就可以滿足工藝的要求了。綜合前面的工藝要求與i/0點數(shù)可知，在機型上可選用西門子公司生產(chǎn)的cpu型號為226型的微型可編程控制器。2.4.3 輸入輸出的確定可編程控制器系統(tǒng)i/o點數(shù)估算。系統(tǒng)i/o分配見下表輸入輸出端子功能端子功能i0.0啟動q0.0指示進(jìn)郵件i0.1郵件檢測q0.1指示郵碼是否正常i0.2讀碼器輸出的郵碼q0.2傳送帶運轉(zhuǎn)接觸器i0.3讀碼器輸出的郵碼q0.3指定郵碼的推桿接觸器i0.4讀碼器輸出的郵碼q0.4指定郵碼的推桿接觸器i0.5讀碼器輸出的郵碼q0.5指定郵碼的推桿接觸器i0.6復(fù)位q0.6指定郵碼的推桿接觸器q

28、0.7指定郵碼的推桿接觸器由表可知共需i/o點數(shù)為7個輸入，8個輸出其硬件連接圖如下：上圖為分揀機與plc的硬件連接圖。第三章 plc控制程序控制系統(tǒng)選用siemens s7-200 cpu226cn型plc，它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動化控制需求。s7-200的用戶程序中包括了位邏輯、計數(shù)器、定時器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運算以及其他智能模塊通信等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強大的指令集使s7-200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。郵件入箱控制軟件設(shè)計流程：一是郵件檢測；二是編碼信息檢測；三是編碼信息轉(zhuǎn)化為脈沖信號；四是郵件入箱；五是出錯控制。p

29、lc控制部分程序流程圖如下。3.1 梯形圖程序3.2 語句表ld i0.0o q0.0an m11.0o m10.2an m10.0= q0.0ld i0.0o m11.0an m10.0= m10.3ld i0.0an m10.0an m11.0s q0.2, 1ld m10.3o m10.0r q0.2, 1ld i0.2an i0.3an i0.4an i0.5a q0.2an m10.0ton t40, +16= m0.0ld t40= q0.3ld q0.3ton t41, +24ld i0.3an i0.2an i0.4an i0.5a q0.2an m10.0ton t42, +

30、32= m0.1ld t42= q0.4ld q0.4ton t43, +24ld i0.2a i0.3an i0.4an i0.5a q0.2an m0.0ton t44, +48= m0.2ld t44= q0.5ld q0.5ton t45, +24ld i0.4an i0.2an i0.3an i0.5a q0.2an m10.0ton t46, +64= m0.3ld t46= q0.6ld q0.6ton t47, +24ld i0.2a i0.4an i0.3an i0.5a q0.5an m10.0ton t48, +80= m0.4ld t48= q0.7ld q0.7ton

31、 t49, +24ld t41o t43o t45o t47o t49= m10.2ldn i0.2an i0.3an i0.4an i0.5o i0.2a i0.3o i0.3a i0.4o i0.5an m10.0= m11.0ld m11.0an t58ton t57, +16ld t57o m0.0o m0.1o m0.2o m0.3o m0.4an m10.0a m10.3= q0.1ld q0.1an m10.2= m10.1ton t58, +16ld i0.6= m10.03.3 程序圖中各輔助觸點的作用 輔助繼電器功能m0.0輔助顯示正常郵碼m0.1輔助顯示正常郵碼m0.2輔

32、助顯示正常郵碼m0.3輔助顯示正常郵碼m0.4輔助顯示正常郵碼m10.0輔助復(fù)位m10.1在郵碼輸入錯誤時互鎖啟動電路m10.2輔助控制指示下一郵件可以進(jìn)入m10.3輔助控制傳送帶停止m11.0錯誤郵碼輸入時啟動定時器t57，并輔助停止電機m53.4程序圖中各個定時器的作用定時器功能t40根據(jù)郵碼啟動定時，1.6秒后接通指定的分揀接觸器t41設(shè)定分揀時長，2.4秒后提示下一郵件進(jìn)入t42根據(jù)郵碼啟動定時，3.2秒后接通指定的分揀接觸器t43設(shè)定分揀時長，2.4秒后提示下一郵件進(jìn)入t44根據(jù)郵碼啟動定時，4.8秒后接通指定的分揀接觸器t45設(shè)定分揀時長，2.4秒后提示下一郵件進(jìn)入t46根據(jù)郵碼啟

33、動定時，6.4秒后接通指定的分揀接觸器t47設(shè)定分揀時長，2.4秒后提示下一郵件進(jìn)入t48根據(jù)郵碼啟動定時，8秒后接通指定的分揀接觸器t49設(shè)定分揀時長，2.4秒后提示下一郵件進(jìn)入t57設(shè)定l1閃爍時每周期燈滅時長為1.6秒t58設(shè)定l1閃爍時每周期燈亮?xí)r長為1.6秒第四章 安裝與調(diào)試4.1安裝可靠性技術(shù)要求plc是專門為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的控制裝置，通常不需要采取什么措施，就可以直在工業(yè)環(huán)境中使用。但是當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當(dāng)，都不能保證plc的正常運行，因此使用時應(yīng)注意以下問題。1) 工作環(huán)境 溫度plc要求環(huán)境溫度在55。c。安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通

34、風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大，開關(guān)柜上、下部應(yīng)有通風(fēng)的百葉窗，防止太陽光直接照射；如果周圍環(huán)境溫度超過55。c，要安裝電風(fēng)扇，強迫通風(fēng)。 濕度為了保證plc的絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于85(無凝路)。 震動應(yīng)使plc遠(yuǎn)離強烈的震動源，防止振動頻率為1055hz的頻繁或連續(xù)振動。當(dāng)使用環(huán)境不可避免振動時，必須采取減震措施，如采用減震膠等。 空氣避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有許多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將plc安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中，并安裝空氣凈化裝置。 電源plc供電電源為50hz、220(110)v的交流電，對于電源線來的干擾，plc本身具有足夠的抵御能力

35、。對于可靠性要求很高的場合或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境，可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1：1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。還可以在電源輸入端串接lc濾波電路。s7-200系列plc有直流24v輸出接線端，該接線端可以為輸入傳感器提供24v電源。當(dāng)輸入端使用外接直流電源時，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因為普通的整流濾波電源，由于紋波的影響，容易使plc接收到錯誤信息。2) 安裝與布線動力線、控制線以及plc的電源線和io線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與plc和io之間應(yīng)采用雙絞線連接。plc應(yīng)遠(yuǎn)離強干擾源如電焊機、大功率硅整流裝置和大型動力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個開關(guān)柜內(nèi)。plc的輸入輸出最好分開

36、走線，開關(guān)量和模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽電阻的110。plc基本單元與擴展單元以及功能模塊的連接線纜應(yīng)單獨敷設(shè)，以防外界信號干擾。交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動力線，避免同行。3) io端的接線 輸入接線輸入線一般不要超過30mm。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入線可適當(dāng)長些。輸入輸出線不能用同一根電纜，輸入輸出線要分開。盡可能采用常開觸點形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。 輸出連接輸出端接線分為獨立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓級的輸出電壓

37、。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源。由于plc的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板，因此，應(yīng)用熔絲保護(hù)輸出元件。采用繼電器輸出時，所承受的電感性負(fù)載的大小，會影響到繼電器的壽命，因此采用電感性負(fù)載時選擇繼電器工作壽命要長。plc輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制，如直流輸出的續(xù)流管保護(hù)，交流輸出的阻容吸收電路，晶體管及雙向晶閘管的旁路電阻保護(hù)。4) 外部安全電路為了確保整個系統(tǒng)能在安全狀態(tài)下可靠工作，避免由于外部電源發(fā)生故障、plc出現(xiàn)異常、誤操作以及誤輸出造成的重大經(jīng)濟損失和人身傷亡事故，plc外部應(yīng)安裝

38、必要的保護(hù)電路。5）plc的接地良好的接地是保證plc可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。plc的接地線與機器的接地端相接，接地線的截面積應(yīng)不小于2平方毫米，接地電阻小于100歐；如果要用擴展單元接地點應(yīng)與基本單元接地點接在一起。為抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給plc接上專用地線，接地點應(yīng)與動力設(shè)備的接地點分開；若達(dá)不到這種要求，也必須做到與其他設(shè)備公共接地，禁止與其他設(shè)備串聯(lián)接地。接地點應(yīng)盡可能靠近plc。4.2 plc程序的調(diào)試運行按下啟動按鈕i0.0綠燈l1亮后他表示郵件可以進(jìn)入。當(dāng)掃碼器上檢測元件檢測到物體時，掃碼器開始掃碼，并將郵碼輸入plc。若郵碼為正常值

39、，則紅燈l2亮，傳送帶開始動作。plc根據(jù)輸入郵碼啟動相應(yīng)定時器，當(dāng)郵件到達(dá)指定郵箱位置時定時器接通，分揀推桿動作，將郵件分揀至郵箱內(nèi)。2.4秒后，紅燈l2滅，綠燈l1亮，表示下一郵件可以進(jìn)入。若輸入郵碼不是正常值，則紅燈閃爍表示出錯，傳送帶停止。重新啟動后系統(tǒng)重新運行。第五章 總 結(jié)本文主要利用plc作為通用工業(yè)控制計算機，可靠性高、抗干擾能力強、配套齊全、功能完善，適用性強、系統(tǒng)設(shè)計建造量小、維護(hù)方便等等優(yōu)點，采用s7-200型plc，實現(xiàn)郵件自動分揀的自動控制。論文在深入研究plc控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，完成了以下幾方面的工作：1) 系統(tǒng)分析了自動分揀系統(tǒng)的要求，完成了基于plc控制的郵件自動

40、分揀系統(tǒng)的部分設(shè)計。2) 制器是控制系統(tǒng)的核心部分，在全面分析了可編程控制器的基礎(chǔ)上確定采用西門子plc作為本課題的控制器，使系統(tǒng)的開放性和通用性大大加強。3) 對控制系統(tǒng)工藝流程進(jìn)行了細(xì)化，優(yōu)化了系統(tǒng)控制邏輯；設(shè)計了plc控制系統(tǒng)軟件并進(jìn)行調(diào)試，提高了系統(tǒng)的可靠性和通用性。參考文獻(xiàn)1 電氣與plc綜合控制技術(shù)朱文勝，趙斯軍.蘇州大學(xué)出版社，20082 可編程控制器原理及應(yīng)用路林吉，王堅清華大學(xué)出版社，20023 plc基礎(chǔ)及應(yīng)用廖常初機械工業(yè)出版社，20034 plc的發(fā)展寨希林，曲非非微計算機信息，20025 plc編程及應(yīng)用廖常初機械工業(yè)出版社，20026 plc的選型問題王兆義上海電器

41、技術(shù)，19977 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計張建民北京理工大學(xué)出版社，19968 小型可編程控制器實用技術(shù)王兆義機械工業(yè)出版社，20039 可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用邱公偉清華大學(xué)出版社，200110 可編程序控制器原理及應(yīng)用教程李樹雄北京航空航天大學(xué)出版200311 可編程控制器plc的基本原理及應(yīng)用武峰電子世界，2002致 謝本論文是在尹群星老師的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷下完成的，從論文選題到論文完成的整個過程中，都凝聚了導(dǎo)師的心血。導(dǎo)師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象，必將對我今后的工作和生活產(chǎn)生極大的影響。我還感謝學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)和同學(xué)們，是他們在學(xué)習(xí)上給了我許多便利和支持，

42、使我能有更多的時間和更好的條件做好論文。在此，再一次向尹老師表示我最誠摯的謝意，向我的家人及學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)同學(xué)們表示感謝。馬,陪f?lm嫄w壙獑?n?)?0?q?3拞屓?p勌m:b5a漬璺1疆lv0瘩艌v?2屘b瘌tq 妋4uk袢,疀薤,a6玭$? $徤?|?罪=t?g駁op1尚懇袹戦疈u圻?賡o?a?*p懡0l)w懱拽?e?/扢?9镃/潺hr烞b蔔ye嚁劑bb?捚?慳曥t?ufuz!醋mm蘇g壺鰷伸?qfg%厧1t? 戯憤焿驆罳騙萡p?躀cp縮蒕?np砫 ?c?z豸值?橒忋喏曚ni耔nenb峢mt鸏s眑+?該|紖?!汩?膾f抙氄宨澻s箔xm竴玐訨?v?腡?,b衹絵2n吞輷匽e馬e馬,陪f?lm嫄

43、w壙獑?n?)?0?q?3拞屓?p勌m:b5a漬璺1疆lv0瘩艌v?2屘b瘌tq 妋4uk袢,疀薤,a6玭$? $徤?|?罪=t?g駁op1尚懇袹戦疈u圻?賡o?a?*p懡0l)w懱拽?e?/扢?9镃/潺hr烞b蔔ye嚁劑bb?捚?慳曥t羈8?p蟇7硏楓pg裋.1瑡2陹?泝z祘?$賕?諑矽?|d蚈/盰#,vdle嵮禋t?ni耔nenb峢mt鸏s眑+?該|紖?!汩?膾f抙氄宨澻s箔xm竴玐訨?v?腡?,b衹絵2n吞輷匽之銻蚗v枉h5di:t詮i?懣忋忑殆#懛嗕!v汁 赸l偎蠽mn?鈹舤y?忩efhga厏a堳膷q?h芛vf?瘐?c+粂鰌q惦ez 赸l偎蠽mn?鈹舤y?忩efhga厏a堳膷q?h芛v

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45、e嵮禋t羈8?p蟇7硏楓pg裋.1瑡2陹?泝z祘?$賕?諑矽?|d蚈/盰#,vdle嵮禋t?ni耔nenb峢mt鸏s眑+?該|紖?!汩?膾f抙氄宨澻s箔xm竴玐訨?v?腡?,b衹絵2n吞輷匽之銻蚗v枉h5di:t詮i?懣忋忑殆#懛嗕寒絫 赸l偎蠽mn?鈹舤y?忩efhga厏a堳膷q?h芛vf?瘐?c+粂鰌q惦ez 赸l偎蠽mn?鈹舤y?忩efhga厏a堳膷q?h芛vf?瘐?c+粂鰌q惦e摭f訥,#ru?遴?eyk?窅脆?_躵y膠?宗卝?xa蛋?h7曮z- e馬,陪f?lm嫄w壙獑?n?)?0?q?3拞屓?p勌m:b5a漬璺1疆lv0瘩艌v?2屘b瘌tq 妋4uk袢,疀薤,a6玭$? $徤?|?

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