基于PLC的郵件分揀機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖5-3系統(tǒng)啟動工作圖（四）如圖5-4所示：按下模擬郵件檢測的按鈕I0.1，L1熄滅，同時傳送帶電動機(jī)啟動。圖5-4郵碼檢測信號輸入后系統(tǒng)狀態(tài)圖（五）如圖5-5所示：按下按鈕2區(qū)郵碼I0.3，再按下接近開關(guān)I0.7，M2開始正轉(zhuǎn)分揀，傳送帶停止。圖5-52區(qū)郵件分揀狀態(tài)圖（六）如圖5-6所示：M2正轉(zhuǎn)結(jié)束后開始反轉(zhuǎn)，綠燈HL2亮，推桿回歸原位，傳送帶繼續(xù)啟動。圖5-6推桿電動機(jī)反轉(zhuǎn)示意圖（七）2區(qū)推桿回歸原位后，L1重新點(diǎn)亮。其它3區(qū)的分揀過程同2區(qū)。當(dāng)出現(xiàn)無效郵碼時，如圖5-7所示：傳送帶停止，綠燈L2閃爍。圖5-7無效郵碼故障狀態(tài)圖5.2調(diào)試中遇到的問題（一）郵碼信號自鎖程序在進(jìn)行梯形圖程序的編寫過程中，剛開始本設(shè)計(jì)并沒有考慮到郵碼檢測信號的輸入和郵碼輸入信號是一個瞬時量而不是一個過程量，導(dǎo)致了程序在調(diào)試過程中必須要保持模擬按鈕一直接通，而這是不實(shí)際的也不合理的。因此，本設(shè)計(jì)在每一個信號輸入后都加上了自鎖，再利用輔助繼電器實(shí)現(xiàn)對分揀系統(tǒng)的控制。但是，在對信號進(jìn)行自鎖之后必須在下個信號進(jìn)來之前就斷開，所以本設(shè)計(jì)又通過借用控制推桿電動機(jī)的定時器來分?jǐn)嘧枣i信號，如圖5-8所示：圖5-81區(qū)郵碼自鎖的梯形圖程序（二）故障報警程序在編寫故障報警程序的過程中，本設(shè)計(jì)考慮了兩種故障情形：第一種，輸入的郵碼不是已知的郵碼中的任何一種；第二種，輸入的郵碼同時出現(xiàn)幾個區(qū)的郵碼。因此本設(shè)計(jì)在最初的程序編寫中，將著兩種故障情形分別用兩種處理程序進(jìn)行報警，但是在調(diào)試過程中，本設(shè)計(jì)利用了STEP7-Micro/WIN中的程序監(jiān)控功能對程序的運(yùn)行過程進(jìn)行了實(shí)時監(jiān)控，本設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)梯形圖中的能流出現(xiàn)同時運(yùn)行的沖突，在此基礎(chǔ)上本設(shè)計(jì)將程序進(jìn)行修改，把兩種故障情形合成了一種處理監(jiān)控程序圖，如圖5-9所示：圖5-9無效郵碼故障處理梯形圖程序6組態(tài)軟件6.1MCGS組態(tài)簡介MCGS組態(tài)是一款用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，主要用于數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、前端數(shù)據(jù)的處理與控制等作用。本文應(yīng)用了MCGS5.5通用版組態(tài)來對論文的系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)的調(diào)試。6.2PLC與組態(tài)軟件的連接由于學(xué)校實(shí)訓(xùn)樓9樓實(shí)驗(yàn)室里的電腦無法安裝MCGS組態(tài)以及其他各類軟件，因此本論文在進(jìn)行組態(tài)仿真時在8樓實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，又因?yàn)?樓實(shí)驗(yàn)室沒有郵件分揀模塊，所以本設(shè)計(jì)在調(diào)試成功后使用指示燈來代替各類輸出，連接圖如圖6-1所示：圖6-1MCGS組態(tài)仿真硬件連接圖6.3組態(tài)設(shè)計(jì)6.3.1主控制窗口設(shè)計(jì)打開MCGS通用版5.5，新建項(xiàng)目后進(jìn)入“用戶窗口”界面將本系統(tǒng)所要用到的各類元器件畫在窗口內(nèi)，如圖6-2所示：圖6-2用戶窗口制作圖6.3.2組態(tài)仿真（一）完成“用戶窗口”的設(shè)計(jì)后，進(jìn)入“實(shí)時數(shù)據(jù)庫窗口”對需要用到的變量進(jìn)行編譯，設(shè)置變量的屬性。由于本系統(tǒng)中不需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，所以各個變量都設(shè)置成開關(guān)量，如圖6-3所示：圖6-3實(shí)時數(shù)據(jù)庫的變量設(shè)置（二）完成對“實(shí)時數(shù)據(jù)窗口”的設(shè)置后，進(jìn)入“設(shè)備窗口”對I/O口進(jìn)行定義和設(shè)置。由于設(shè)備定義時不能以數(shù)字開頭，所以本設(shè)計(jì)將1-4區(qū)郵碼輸入定義為A-B區(qū)郵碼輸入，如圖6-4所示：圖6-4設(shè)備窗口設(shè)置（三）完成“設(shè)備定義窗口”的設(shè)計(jì)后，進(jìn)入“用戶窗口”對每一個制作的元件進(jìn)行對象定義與動畫連接設(shè)置，如圖6-5就是對接近開關(guān)1進(jìn)行設(shè)置：圖6-5設(shè)置對象動畫(四)全部的設(shè)置完成后，運(yùn)行組態(tài)，點(diǎn)擊“啟動”按鈕，L1亮，如圖6-6：圖6-6啟動系統(tǒng)（五）點(diǎn)擊“郵件檢測”按鈕，L1熄滅，傳送帶電動機(jī)M5閃爍，郵件開始隨著傳送帶運(yùn)動，如圖6-7所示：圖6-7郵件檢測狀態(tài)圖（六）按下1區(qū)郵碼輸入按鈕，當(dāng)郵件運(yùn)動到1區(qū)時，按下接近開關(guān)1，傳送帶停止，1號電動機(jī)開始正轉(zhuǎn)，開始對郵件進(jìn)行分揀，如圖6-8所示：圖6-81區(qū)郵件分揀圖（七）郵件分揀完成后，1號電動機(jī)反轉(zhuǎn)，傳送帶電動機(jī)M5繼續(xù)啟動，如圖6-9所示：圖6-91區(qū)推桿電動機(jī)反轉(zhuǎn)圖（八）1區(qū)電動機(jī)反轉(zhuǎn)結(jié)束后，L1亮，提示可以繼續(xù)放入郵件,如圖6-10所示。到此一次完整的分揀過程就結(jié)束了，其他3區(qū)的分揀過程也是如此。圖6-10分揀完成后的狀態(tài)圖（九）故障情形。點(diǎn)擊郵件檢測按鈕，然后在硬件的按鈕中同時按下I0.2和I0.3按鈕，此時傳送帶電動機(jī)M5停止運(yùn)行，紅燈L2開始閃爍，如圖6-11所示：圖6-11無效郵碼狀態(tài)圖結(jié)論本文使用可編程邏輯控制器（PLC）對郵件分揀系統(tǒng)進(jìn)行了完整的設(shè)計(jì)，并通過調(diào)試與仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性與可行性，實(shí)現(xiàn)了對不同區(qū)域的郵件進(jìn)行準(zhǔn)確的分揀，并且制作了故障報警系統(tǒng)以提高系統(tǒng)的分揀準(zhǔn)確性，減小了誤差率。本文在對PLC控制技術(shù)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，完成了以下幾個方面的工作：（1）對系統(tǒng)的分揀控制要求進(jìn)行了完善，考慮了多種故障處理方案，完成了PLC程序設(shè)計(jì)。（2）對系統(tǒng)的控制流程進(jìn)行了優(yōu)化，對梯形圖程序進(jìn)行了調(diào)試，增強(qiáng)了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。（3）對系統(tǒng)的生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行了組態(tài)仿真，以確保了系統(tǒng)的社會現(xiàn)實(shí)性與可行性。（4）對系統(tǒng)的各種元器件進(jìn)行了計(jì)算與挑選，豐富了論文內(nèi)容。最終，本論文實(shí)現(xiàn)了滿足控制要求的郵件自動控制分揀的設(shè)計(jì)。利用掃描器對郵碼進(jìn)行檢測，啟動傳送帶。檢測完成后利用撥碼器對PLC進(jìn)行分區(qū)輸入，傳送帶將郵件傳送到對應(yīng)的郵箱處，接觸開關(guān)接收到信號后傳送帶停止，啟動對應(yīng)區(qū)域的推桿電動機(jī)將郵件推入對應(yīng)的郵箱中。然后傳送帶重新啟動，推桿電動機(jī)反轉(zhuǎn)回歸原位，紅燈L1亮提示可以繼續(xù)分揀郵件。至此，一次完整的郵件分揀就完成了。當(dāng)出現(xiàn)了無效郵碼時，傳送帶停止，綠燈L2 閃爍，需要再次按下啟動按鈕才能繼續(xù)分揀。致謝本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)要十分感謝筆者的畢業(yè)論文指導(dǎo)老師曹言敬，在她的督促下筆者才能不慌不忙、腳踏實(shí)地地完成論文設(shè)計(jì)。她對筆者的悉心教導(dǎo)幫助筆者解決了一些程序上的疏漏和論文內(nèi)容上的不妥之處，她對PLC方面的深入研究讓筆者頗為嘆服，她對待工作一絲不茍的態(tài)度使筆者對畢業(yè)后的工作產(chǎn)生了深遠(yuǎn)悠長的影響。同時，筆者還要感謝信電工程學(xué)院的全體老師和同學(xué)在大學(xué)四年中給我的關(guān)懷和照顧，讓筆者在這四年中學(xué)到了很多對工作和生活有用的知識，鍛煉了筆者的耐心和承受力，磨礪了筆者的脾氣和心性，讓筆者決定在離開學(xué)校后把這種精神傳承下去，迎接充滿挑戰(zhàn)的漫長人生，筆者對此充滿了信心。在此，筆者表示由衷的感謝。參考文獻(xiàn)[1]陳宏.可編程控制器(PLC)的選型[J].化工進(jìn)展,2004,22(12):1354-1356.[2]周萬珍,高鴻斌編.PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社,2004:88-118.[3]張萬忠編.電氣控制與PLC控制技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005:124-153.[4]王志華編.PLC監(jiān)控器的研制與開發(fā)[M].大連：大連鐵道學(xué)院出版社,2003:65-105.[5]李景學(xué)編.可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法[M].北京：電子工業(yè)出版社,1995:145-165.[6]王蕊.PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)方法[J].機(jī)床電器,2009,(6):28-31.[7]史國生編.電氣控制與可編程控制器技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004:123-142.[8]廖常初編.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003:105-120.[9]胡學(xué)芝.可編程控制器的選擇[J].機(jī)械制造與自動化,2000,(8):14-17.[10]朱文勝,趙斯軍.電氣與PLC綜合控制技術(shù)[M].蘇州：蘇州大學(xué)出版社,2008:65-78.[11]路林吉,王堅(jiān).可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社,2002:63-105.[12]李樹雄.可編程序控制器原理及應(yīng)用教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2003:90-120.[13]石玉明.PLC梯形圖設(shè)計(jì)方法研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2007,30(12):145-147.[14]張建民.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,1996:24-45.[15]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2001:63-130.[16]張萬忠,劉明芹.電器與PLC控制技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004:101-121.[17]高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京：人民郵電出版社,2004:103-123．[18]李景學(xué),金廣業(yè).可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法[M].北京：電子工業(yè)出版社,1995:56-78．[19]馬國華.監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004:11-12.[20]AnpingHe.MathematicalAnalysisofStage-basedProgrammableLogicController[J].ComputersandMathematicswithApplications,2011,61(7):25-29.[21]HWang.ApplicationofComputerandPLCIntegrationControlSysteminDryIceProducti