PLC郵件分揀系統(tǒng)

1、第一章、緒論.1.1課題的研究背景及意義.202223244.1安裝可靠性技術(shù)要求.4.2 PLC程序的調(diào)試運(yùn)行.第五章、總結(jié)第六章、參考文獻(xiàn).第一章緒論1.1課題的研究背景及意義隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，市場的競爭也越來越激烈，因此各個(gè)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(gè)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。1.2.1 PLC的產(chǎn)生背景.21.2.2 PLC的發(fā)展過程.21.2.3 PLC的特點(diǎn).31.3 PLC控制系統(tǒng)

2、程序設(shè)計(jì)的步驟 .3第二章、郵件自動(dòng)分揀系統(tǒng) .42.1自動(dòng)分揀系統(tǒng)概述 .42.2自動(dòng)分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn).42.3郵件分揀系統(tǒng)PLC控制硬件部分.52.3.1 PLC控制范圍及要求：.62.3.2分揀機(jī)的動(dòng)作過程.62.4機(jī)型的選擇及輸入輸出的確定 .72.4.1內(nèi)存估計(jì).72.4.2響應(yīng)時(shí)間.82.4.3輸入輸出的確定.9第三章、PLC控制程序.103.1梯形圖程序.113.2語句表.173.3程序圖中各輔助觸點(diǎn)的作用 .193.4程序圖中各個(gè)定時(shí)器的作用 .19第四章、安裝與調(diào)試.201.2 PLC的概述1111.2 PLC的概述目前，世界上有200多個(gè)廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，而

3、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(shí)，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(tái)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)模化生產(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(dòng)控制領(lǐng)域一顆耀眼的 明星，到今天已經(jīng)發(fā)展為一個(gè)極其巨大的產(chǎn)業(yè)，也形成了其在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中短期內(nèi)不 可被替代的地位。PLC即可編程控制器(Pragrammable Logic C

4、ontroller)是一種數(shù)字運(yùn)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(chǔ)器，其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及 其有關(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(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)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(dòng)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、接觸器為主體的控制裝置。 繼電器、接觸器是一些電磁開關(guān)。其

5、結(jié)構(gòu)是由勵(lì)磁線圈、鐵心磁路、觸點(diǎn)等部件組成。其 中觸點(diǎn)是接通或斷開電路的部件， 按勵(lì)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(diǎn)，呈接通狀態(tài)的為常閉觸點(diǎn)。同一只接觸器或繼電器 常有多對常開、常閉觸點(diǎn)。當(dāng)勵(lì)磁線圈通電，銜鐵在磁力作用下被鐵心吸合時(shí)，常開觸點(diǎn) 接通，常閉觸點(diǎn)斷開，以完成電路連接的切換。觸點(diǎn)又分為主觸點(diǎn)及輔助觸點(diǎn)。用于主回 路，控制較大電流的觸點(diǎn)是主觸點(diǎn)。用于控制電路，只能通過較小電流的觸點(diǎn)稱為輔助觸 點(diǎn)。通過繼電器、接觸器及其它控制元件的線路連接，可以實(shí)現(xiàn)一定的控制邏輯，從而實(shí) 現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的各種操作控制。人們將由導(dǎo)線連接決定器件間邏輯關(guān)系的控制方

6、式稱為接線 邏輯。隨著工業(yè)自動(dòng)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(gè)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(gè)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(shí)，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(huì)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(jī)械 功能的要求。加上當(dāng)時(shí)

7、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(chǔ)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(jì)控制系統(tǒng)和接線、降低成本、縮短時(shí)間的措施，并設(shè)想把計(jì)算機(jī)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(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，制成一種通用控 制裝置，并把計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(tái)PLC并在GM公司的汽車自動(dòng)裝配線

8、上首次使用，獲得成功。從此， 這項(xiàng)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(xiàng)新技術(shù)，很快就研制出了日本第1臺(tái)PLC 1973-1974年, 西德和法國也相繼研制出了自己的第1臺(tái)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(shí)的元器件條件和計(jì)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(shí)期。在這個(gè)時(shí)期，PLC從有觸點(diǎn)不可編程的硬接線順序控 制器發(fā)展成為小型機(jī)的無觸點(diǎn)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(qiáng)。其主要功能限于邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和順序控制，CPU由中小規(guī)模集成電

9、路組成，存儲(chǔ)器為磁芯存儲(chǔ)器。1974-1977年是PLC的發(fā)展中期。在這個(gè)時(shí)期，由于8位單片CPU和集成存儲(chǔ)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(shí)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(yùn)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(gè)時(shí)期，微型計(jì)算機(jī)行業(yè)已出現(xiàn)了16位CPUMCS-51系列單片機(jī)也由In tel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%勺遞增量迅速增長。在結(jié)構(gòu)上，PLC除了采用微處理器

10、及EPROMEEP-ROMCMCS RA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(diǎn)運(yùn)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(cuò)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(chǔ)器的容量又提高了1個(gè)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(tái)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)兼容。編程語言除了傳統(tǒng)的梯形

11、圖、流程圖語句表外， 還有用于算術(shù)的BASIC語言、用于機(jī)床控制的數(shù)控語言等。在人機(jī)接口方面，采用了現(xiàn)實(shí) 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(diǎn)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(shí)，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(diǎn)一、控制結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)，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

12、制對象的硬件配置確定以后，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(qiáng)， 適應(yīng)面廣。 現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、 計(jì)時(shí)、 計(jì)數(shù)、 順序控制等功 而且還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)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(tái)生產(chǎn)機(jī)械、1條生產(chǎn)線，也可控制1個(gè)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(shí)間大大延長。三、 抗干擾能力強(qiáng)，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(jī)械觸頭，使設(shè)備連線復(fù)雜，由于器

13、件的老化、脫焊、觸頭的抖動(dòng)及觸頭在開 閉時(shí)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(dòng)作由無觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)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(jī)雖然有很強(qiáng)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(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、 溫度和濕度的變化，都可能使一般通用微機(jī)不能正常工作。而PLC在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)， 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(jì)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

14、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PLC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(shí)，有的甚至達(dá)到了幾十萬小時(shí)、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(jì)、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(shí)間繼電器、計(jì)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(diǎn)、內(nèi)存大?。┑冗x用組裝。又由于用軟件編程取代了硬接線實(shí)現(xiàn)控制功能，使安裝接線工作量大大減小，

15、設(shè)計(jì)人員只要有一臺(tái)PLC就可進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)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(jiān)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(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)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(bào)存儲(chǔ)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(diǎn)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(shí)排除。控制柜的

16、設(shè) 計(jì)、安裝接線工作量大為減少。能，1.3 PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的步驟在對一個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(jì)方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各個(gè)階段的設(shè)計(jì)任務(wù)。PLC程序設(shè)計(jì)的主要步驟是：1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(dòng)作的順序和條 件。對于簡單的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。2設(shè)計(jì)梯形圖。這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。要設(shè)計(jì)好梯形圖， 首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。3序或檢查接線，直到滿足要求為止。4編制技術(shù)文件。5交付使用。章 郵件自動(dòng)分揀系統(tǒng)最初的分揀系

17、統(tǒng)是完全基于人力的作業(yè)系統(tǒng)。通過人工搜索、搬運(yùn)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(yùn)用各種各樣的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備。計(jì)算機(jī)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(jī)械化、自動(dòng)化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng) 的主要特點(diǎn)與發(fā)展趨勢。自動(dòng)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(jì)算機(jī)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(gè)完整的分揀

18、系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程控制器應(yīng)運(yùn)而生。并且功能也越 來越強(qiáng)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(qiáng)，應(yīng)用靈活；編程方便，易于使用；功能強(qiáng)大，擴(kuò)展能力強(qiáng)；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。2.1自動(dòng)分揀系統(tǒng)概述現(xiàn)代社會(huì)已將物流的高科技（自動(dòng)分揀桃、自動(dòng)化立體倉庫、信息處理及通 訊自動(dòng)化等）廣泛應(yīng)用于各個(gè)流通領(lǐng)域。自動(dòng)分揀系統(tǒng)（Automatic Sorting 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ǎS著物流大環(huán)境的逐步改善， 科學(xué)技術(shù)日新月異

19、的進(jìn)步，特別是感測技術(shù)（激光掃描）、電子標(biāo)簽及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等的 引入使用，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在我國發(fā)展空間巨大。2.2自動(dòng)分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn)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(chǔ)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(tái)（柜）及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。如不滿足要求，再修改程在我國，自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要用于郵政業(yè)的信函分揀或機(jī)場的行李分揀等場合。自動(dòng)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(diǎn)如下： 分揀效率高：由于采用流水線自動(dòng)作業(yè)方式，自動(dòng)分揀系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的 體力等因素的限制，可以連續(xù)運(yùn)行，而且單位時(shí)間

20、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(dòng)分揀系統(tǒng)可連續(xù)運(yùn)行100個(gè)小時(shí)以上。中等效率的分揀系統(tǒng) 每小時(shí)可分揀7000件物品。比起人工每小時(shí)最多分揀150件的效率來說，有點(diǎn)特別明顯。 更重要的是不需要大量的勞動(dòng)力來從事分揀作業(yè)。實(shí)現(xiàn)了從勞動(dòng)密集型到技術(shù)密集型的轉(zhuǎn) 變。分揀誤差率低：自動(dòng)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(jī)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(cuò)率很低。目前自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來識別貨物；如果采用

21、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(yùn)行穩(wěn)定性。分揀作業(yè)基本實(shí)現(xiàn)無人化：國外建立自動(dòng)分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少勞動(dòng)力 的使用，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，自動(dòng)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(dòng)分揀作 業(yè)線的進(jìn)貨端時(shí)，由人工接貨；由人工控制分揀系統(tǒng)的運(yùn)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(dòng)分揀系統(tǒng)系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護(hù)。自動(dòng)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(dòng)分揀的一個(gè)重要的應(yīng)用 領(lǐng)域，郵件分揀機(jī)依據(jù)郵件的地址，迅

22、速、準(zhǔn)確地將發(fā)往不同地點(diǎn)的郵件從眾多郵件中按 郵政編碼分揀出來。自動(dòng)分揀系統(tǒng)的使用，改變了傳統(tǒng)的手工作業(yè)的分揀方式，大大減輕 了笨重的體力勞動(dòng)，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(jì)的 發(fā)展和社會(huì)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(shí)現(xiàn)機(jī)械化，并且朝著自動(dòng)化的方向邁進(jìn)。其中， 利用機(jī)器自動(dòng)分揀郵件是一個(gè)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

23、郵件自動(dòng)分揀設(shè)備投入運(yùn)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(jī)的工作原理。下圖為某郵件分揀機(jī)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。圖1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(dòng)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(shí)現(xiàn)郵件的準(zhǔn)確自動(dòng)分揀；自動(dòng)計(jì)件，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測郵件的分揀數(shù)量。硬件部分的分揀機(jī)是將軟件識別出的 郵政編碼的編碼信息隨傳送帶分

24、揀入各個(gè)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(jī)的動(dòng)作過程分揀機(jī)工作過程如下：XcXDXEX用撥碼開關(guān)輸入，當(dāng)XCXDXEX取值不是1、2、3、4（0001、0010、0011、0100、0101）時(shí)，L1閃亮表示出錯(cuò)，按停止按鈕無效。必須取XCXDXEXF為1、2、3、4（0001、0010、0011、0100、0101）后，再按停止按鈕，復(fù)位一下，再按起動(dòng)按鈕，則L2亮表示可以進(jìn)郵件，同時(shí)M5亮，S1產(chǎn)生1s的脈沖閃亮。在這基礎(chǔ)上當(dāng)XCXDXEXF取值0001時(shí)，表示郵編第一個(gè)數(shù)字為1,當(dāng)按下S2表示檢測到了，脈沖開始計(jì)數(shù)，經(jīng)五個(gè) 脈沖后M2亮2s，表

25、示開頭為1的郵編進(jìn)北京的郵箱，同時(shí)M5 L2、S1滅2s。當(dāng)XCXDXEXF取值0010時(shí)，表示郵編第一個(gè)數(shù)字為2,當(dāng)按下S2表示檢測到了，脈沖開始計(jì)數(shù)，經(jīng)十個(gè) 脈沖后M2亮2s，表示開頭為2的郵編進(jìn)上海的郵箱，同時(shí)M5 L2、S1滅2s。當(dāng)XCXDXEXF取值0011時(shí)，表示郵編第一個(gè)數(shù)字為3,當(dāng)按下S2表示檢測到了，脈沖開始計(jì)數(shù)，經(jīng)十五 個(gè)脈沖后M3亮2s,表示開頭為3的郵編進(jìn)天津的郵箱，同時(shí)M5 L2、S1滅2s。當(dāng)XCXDXEXF取值0100時(shí)，表示郵編第一個(gè)數(shù)字為4,當(dāng)按下S2表示檢測到了，脈沖開始計(jì)數(shù)，經(jīng)二十 個(gè)脈沖后M4亮2s，表示開頭為4的郵編進(jìn)武漢的郵箱，同時(shí)M5 L2、S1

26、滅2s。當(dāng)XCXDXEXF取值0101時(shí)，表示郵編第一個(gè)數(shù)字為5,當(dāng)按下S2表示檢測到了，脈沖開始計(jì)數(shù)，經(jīng)二十 五個(gè)脈沖后，M5 L2、S1滅2s，表示開頭為5的郵編進(jìn)廣州的郵箱。當(dāng)開頭為1的郵編檢測到了，但M1還沒亮?xí)r，轉(zhuǎn)變XCXDXEX的值，發(fā)生錯(cuò)誤L1閃亮，情況就跟開頭說的一樣 了，以此類推當(dāng)其他號碼檢測到了，但還沒投進(jìn)箱子時(shí)，轉(zhuǎn)變號碼就發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)郵編投進(jìn)郵箱后再按S2表示檢測到郵件工作。具體結(jié)構(gòu)見圖2。 圖2分揀機(jī)工作過程2.4機(jī)型的選擇及輸入輸出的確定2.4.1內(nèi)存估計(jì)用戶程序所需的內(nèi)存容量受以下幾個(gè)因素的影響：內(nèi)存利率：開關(guān)量輸入，輸出點(diǎn)數(shù)；用戶的程序水平。所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開關(guān)量（

27、輸入+輸出）總點(diǎn)數(shù)X10;所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點(diǎn)數(shù)X100（只有模擬量輸入）；所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點(diǎn)數(shù)X200（模擬量輸入/輸出同時(shí)存）。該系統(tǒng)控制程序比較小, 而且輸入輸出點(diǎn)較少，因此內(nèi)要求比較低。一般的PLC都能滿足其要求。242響應(yīng)時(shí)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(shí)間小于掃描周期的輸入 信號；但是在本系統(tǒng)中，由M牛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(shí)間沒特殊要求，不需要考慮這方面的問題。郵件分揀是一個(gè)比較固定的、環(huán)境條件較好的工藝過程，要實(shí)現(xiàn)的功能也相對簡單， 無A/D和D/A轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算。另外，控制程序也比較固定，不需要在線編程，選

28、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/O點(diǎn)數(shù)可知，在機(jī)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。243輸入輸出的確定可編程控制器系統(tǒng)I/O點(diǎn)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(dòng)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(yùn)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Q0.7指定郵碼的推桿接觸器由表可知共需I/

29、O點(diǎn)數(shù)為7個(gè)輸入，8個(gè)輸出其硬件連接圖如下圖3：88他w雜iW匚eTM-000000000000000ss.0 ows s=0gumorK 09,0s,0尋.0M w-0職，QT-ops!0000003分揀機(jī)與PLC的硬件連接圖第三章PLC控制程序控制系統(tǒng)選用SIEMENS7-200 CPU226C型PLC它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動(dòng)化控 制需求。S7-200的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)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(qiáng)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

30、制軟件設(shè)計(jì)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；圖4 PLC控制部分程序流程圖LDI0.0ANI0.5OQ0.0AQ0.2ANM11.0ANM10.0OM10.2TONT40, +16ANM10.0=M0.0=Q0.0LDT40LDI0.0=Q0.3OM11.0LDQ0.3ANM10.0TONT41, +24=M10.3LDI0.3LDI0.0ANI0.2ANM10.0ANI0.4ANM11.0ANI0.5SQ0.2, 1AQ0.2LDM10.3ANM10.0OM10.0TONT42, +32RQ0.2, 1=M0.1LDI0.2LDT42ANI0.3=Q0.4四

31、是郵件入箱；五是出錯(cuò)控制。PLC控制部分程序流程圖如下圖4。3.1梯形圖程序3.2語句表ANI0.4LDQ0.4TON T43, +24AN M10.0TON T48, +80TON T44, +48TON T49,+24AN I0.4AN I0.5A Q0.2AN M0.0M0.4LD T48Q0.7LD Q0.7M0.2LD T44Q0.5LD Q0.5TON T45, +24LDI0.4ANI0.2ANI0.3ANI0.5A Q0.2AN M10.0TON T46, +64M0.3LD T46Q0.6LD Q0.6TON T47, +24LD I0.2A I0.4AN I0.3AN I0

32、.5LDT41OT43OT45OT47OT49=M10.2LDNI0.2ANI0.3ANI0.4ANI0.5OI0.2I0.3I0.3I0.4I0.5AN M10.0M11.0LD M11.0AN T58TON T57, +16LD T57A Q0.5LD I0.2A I0.3OMO.O=Q0.1OM0.1LDQ0.1OM0.2ANM10.2OM0.3=M10.1OM0.4TONT58, +16ANM10.0LDI0.6AM10.3=M10.03.3程序圖中各輔助觸點(diǎn)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輔助顯示正常郵碼M0.3輔助顯示正常郵碼M0.4輔助

33、顯示正常郵碼M10.0輔助復(fù)位M10.1在郵碼輸入錯(cuò)誤時(shí)互鎖啟動(dòng)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(cuò)誤郵碼輸入時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T57，并輔助停止電機(jī)M53.4程序圖中各個(gè)定時(shí)器的作用定時(shí)器功能T40根據(jù)郵碼啟動(dòng)定時(shí)，1.6秒后接通指定的分揀接觸器T41設(shè)定分揀時(shí)長，2.4秒后提示下一郵件進(jìn)入T42根據(jù)郵碼啟動(dòng)定時(shí)，3.2秒后接通指定的分揀接觸器T43設(shè)定分揀時(shí)長，2.4秒后提示下一郵件進(jìn)入T44根據(jù)郵碼啟動(dòng)定時(shí)，4.8秒后接通指定的分揀接觸器T45設(shè)定分揀時(shí)長，2.4秒后提示下一郵件進(jìn)入T46根據(jù)郵碼啟動(dòng)定時(shí)，6.4秒后接通指定的分揀接觸器T47設(shè)定分

34、揀時(shí)長，2.4秒后提示下一郵件進(jìn)入T48根據(jù)郵碼啟動(dòng)定時(shí)，8秒后接通指定的分揀接觸器T49設(shè)定分揀時(shí)長，2.4秒后提示下一郵件進(jìn)入T57設(shè)定L1閃爍時(shí)每周期燈滅時(shí)長為1.6秒T58設(shè)定L1閃爍時(shí)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(qiáng)烈，或安 裝使用不當(dāng)，都不能保證P LC的正常運(yùn)行，因此使用時(shí)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(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面,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

35、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(qiáng)迫通風(fēng)。2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）。3震動(dòng)應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為10.55Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免振動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施，如采用減震膠等。4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。5電源四周通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。對于可靠性要求很高的場合或電源干擾特別嚴(yán)重的

36、環(huán)境，可以安裝一臺(tái)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(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯(cuò)誤信息。2)安裝與布線動(dòng)力線、控制線以及PLC的電源線和I/0線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙絞線連接。PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開關(guān)柜內(nèi)。入輸出最好分開走線，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)小于屏蔽電阻的基本單元與擴(kuò)展單元以及功能模塊的連接線纜應(yīng)單獨(dú)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(dòng)力線，避免同行。3) I/0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(shí)，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(diǎn)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(dú)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。 但在同一組中的輸出只能