基于PLC的快遞分揀控制系統(tǒng)設計

2024-01-18基于PLC的快遞分揀控制系統(tǒng)設計目錄項目背景與意義整體方案設計硬件選型程序設計PLC仿真項目總結與展望01項目背景與意義Part03自動化程度低，成本高傳統(tǒng)人工快遞分揀，缺乏智能化控制，無法實現(xiàn)遠程監(jiān)控和自動調節(jié)。由于需要大量的員工，意味著大量的人工成本，進一步限制公司的發(fā)展。01效率低、準確差傳統(tǒng)人工快遞分揀，常因個人因素導致效率低、準確差，減緩了快遞分揀速度，制約了物流公司發(fā)展。02分揀量小傳統(tǒng)人工快遞分揀，由于個人工作時間、工作量的制約，分揀的總體數(shù)目也被制約?？爝f分揀現(xiàn)狀及問題快遞分揀系統(tǒng)優(yōu)勢效率高、準確高采用變頻器調節(jié)傳送帶轉速，實現(xiàn)正常高速運轉，故障手動低速排故，通過傳感器準確識別快遞包裹，防止錯誤分揀。分揀量大由于傳感器的自動識別，以及在plc控制下，整個快遞分揀系統(tǒng)能24小時不停運轉，其分揀量遠遠大于人工分揀總量。自動化程度高，成本低采用PLC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和自動調節(jié)，提高運維效率，降低了人工成本。項目目標與預期成果實現(xiàn)高效率分揀通過變頻器調節(jié)傳送帶轉速，確保實現(xiàn)傳送帶正常運作時的高速運轉；故障手動運作時的低速運轉，實現(xiàn)高效率分揀。實現(xiàn)高準確分揀通過傳感器準確識別快遞包裹，防止錯誤分揀，提高快遞分揀準確性。24小時運轉，提高分揀總量在傳感器的自動識別，以及在plc控制下，整個快遞分揀系統(tǒng)能24小時不停運轉，提高了分揀總量。提高自動化程度、成本低采用PLC控制系統(tǒng)和遠程監(jiān)控技術，實現(xiàn)系統(tǒng)自動化運行和智能化管理，降低了人工成本。02整體方案設計Part系統(tǒng)簡圖變頻技術原理及應用通過變頻器對一個主傳送帶和三個副傳送帶進行正反轉和高低速的控制，實現(xiàn)正反轉和高低兩段速的控制：在自動模式下，正常運轉都是以高速正轉，只有產生故障電機才為高速反轉，即自動模式下均為高速運行（頻率50Hz）;在手動模式下，無論四個傳送帶電機正反轉運行，他們的速度均為低速運行（頻率10Hz）。變頻技術原理廣泛應用于快遞分揀，物流運輸系統(tǒng)等領域。通過變頻技術，可以實現(xiàn)快遞分揀系統(tǒng)的高效、節(jié)能、穩(wěn)定、可靠運行。變頻技術應用系統(tǒng)能夠根據是否出現(xiàn)故障，調整傳送帶轉速保證高效率分揀。同時，具備手動控制功能，方便調試和應急處理。自動控制功能當設備出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能夠進入自動故障狀態(tài)，此時故障指示燈亮可手動切換進入手動模式，故障指示燈方便了管理人員隨時了解系統(tǒng)運行情況進行排故維修。故障診斷與保護功能系統(tǒng)能夠通過指示燈及相關人機界面實時觀察分揀系統(tǒng)的工作情況、傳送帶電機轉速等關鍵參數(shù)。故障指示功能系統(tǒng)功能設計系統(tǒng)組成主要由PLC控制器、變頻器、氣缸、壓力傳感器、激光傳感器等組成。工作流程PLC控制器接收壓力傳感器和激光傳感器的信號，根據設定的變頻器參數(shù)值，控制傳送帶轉速。同時，PLC控制器還負責故障診斷與處理、數(shù)據采集與遠程監(jiān)控等功能。人機界面通過PLC指示燈或現(xiàn)場總線等通訊方式，實現(xiàn)PLC控制器與上位機、遠程監(jiān)控中心等設備的實時數(shù)據交換。系統(tǒng)框架圖03硬件選型Part選型與配置方案PLC控制器選用高性能、高可靠性的S7-200系列的CPU226CN作為PLC控制器，具備豐富的IO接口和強大的處理能力，滿足系統(tǒng)控制需求。氣缸選用功能單一的單作用氣缸，成本相對低廉，能夠實現(xiàn)快進快退的功能，其滿足了分揀系統(tǒng)推送快遞包裹的需求。變頻器選用高效能、高精度的三菱FR-D740變頻器，實現(xiàn)傳送帶電機的平穩(wěn)調速和節(jié)能運行。傳感器選用微動開關式壓力傳感器，以及光電開關與自動感應掃碼器兩種激光傳感器，實時傳送帶電機受壓即運轉與快遞包裹準確推送。根據系統(tǒng)控制需求，設置PLC控制器的掃描周期、IO接口參數(shù)等，確保控制器穩(wěn)定運行。PLC控制器參數(shù)設置變頻器參數(shù)設置傳感器參數(shù)設置根據傳送帶電機參數(shù)和包裹傳送速度需求，設置變頻器的輸出頻率、加速時間、減速時間等，實現(xiàn)電機的平穩(wěn)調速。根據包裹二維碼或條形碼信息，設置相應的掃描參數(shù)，識別并輸出信號給PLC控制器。關鍵設備選型與參數(shù)設置1423I/O分配表輸入信號包括啟動/停止按鈕、故障信號等，通過PLC控制器的數(shù)字量輸入接口接收。輸出信號包括變頻器控制信號、氣缸伸出信號等，通過PLC控制器的數(shù)字量輸出接口發(fā)送。模擬量輸入包括壓力傳感器信號等，通過PLC控制器的模擬量輸入接口接收。模擬量輸出包括變頻器頻率設定信號等，通過PLC控制器的模擬量輸出接口發(fā)送。STEP01STEP02STEP03主回路接線圖電源接線將電機接入變頻器的主回路中，實現(xiàn)電機的調速控制。電機接線保護電路接線在主回路中接入保護電路，如過載保護、短路保護等，確保系統(tǒng)安全運行。將電源接入PLC控制器和變頻器的主回路中，確保設備正常工作。PLC控制器接線將PLC控制器的IO接口與相應的輸入/輸出信號連接，實現(xiàn)系統(tǒng)控制功能。變頻器接線將PLC控制器的輸出信號接入變頻器的控制回路中，實現(xiàn)變頻器的遠程控制。傳感器接線將壓力傳感器的信號線接入PLC控制器的模擬量與數(shù)字量輸入輸出接口中，實時監(jiān)測變化情況?？刂苹芈方泳€圖氣缸控制回路接線圖04程序設計Part流程圖手動控制程序流程圖自動控制流程圖數(shù)據采集模塊通過PLC的模擬量與數(shù)字量輸入模塊，實時采集傳送帶上快遞包裹的數(shù)據，并將其轉換為數(shù)字信號進行處理。相關參數(shù)模塊根據變頻器、傳感器的參數(shù)設置，調整變頻器的輸出頻率以及傳感器掃描參數(shù)，實現(xiàn)對快遞分揀系統(tǒng)的控制。故障檢測與排故模塊當系統(tǒng)出現(xiàn)故障，PLC故障指示燈亮，此時可以進入手動模式，再手動模式下進行維修與排故。關鍵模塊功能實現(xiàn)和代碼展示模擬量轉換程序模擬量輸入處理將PLC模擬量輸入模塊的電壓或電流信號轉換為對應的壓力或流量值。模擬量輸出處理將壓力傳感器檢測到的模擬量信號轉換為對應的PLC編程的輸入信號，作為控制變頻器開關信號。05PLC仿真調試Part顯示分揀系統(tǒng)整體運行狀態(tài)，包括傳送帶電機、氣缸伸縮、傳感器等設備的實時數(shù)據。展示界面提供對傳送帶、氣缸、變頻器等設備的遠程控制功能，如啟動、停止、轉向調速等操作?？刂平缑嫱ㄟ^故障指示燈展示系統(tǒng)的故障信息，用以作為排故信號。故障界面仿真調試相關功能仿真1）傳送帶正常運行狀態(tài)

2）傳送帶故障運行狀態(tài)

1.傳送帶自動模式下系統(tǒng)運行過程調試相關功能仿真相關功能仿真2.傳送帶手動模式下系統(tǒng)運行過程調試1）主傳送帶運行狀態(tài)2）副1傳送帶運行狀態(tài)相關功能仿真相關功能仿真3.氣缸自動/手動模式下系統(tǒng)運行過程調試1)自動模式下氣缸運行狀態(tài)2)手動模式下氣缸運行狀態(tài)設備連接將PLC、變頻器、傳感器、氣缸等設備按照系統(tǒng)要求進行連接和配置。參數(shù)設置根據實際需求，設置變頻器參數(shù)、傳感器參數(shù)等。PLC程序編程使用S7-200編寫控制程序，實現(xiàn)快遞分揀的自動、手動運行功能。仿真測試在仿真軟件環(huán)境中進行系統(tǒng)測試，驗證控制邏輯的正確性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。調試過程06項目總結與展望Part24小時運轉，提高分揀總量在傳感器的自動識別，以及在plc控制下，整個快遞分揀系統(tǒng)能24小時不停運轉，提高了分揀總量。提高自動化程度、成本低采用PLC控制系統(tǒng)和遠程監(jiān)控技術，實現(xiàn)系統(tǒng)自動化運行和智能化管理，降低了人工成本。實現(xiàn)高準確分揀通過傳感器準確識別快遞包裹，防止錯誤分揀，提高快遞分揀準確性。實現(xiàn)高效率分揀通過變頻器調節(jié)傳送帶轉速，確保實現(xiàn)傳送帶正常運作時的高速運轉；故障手動運作時的低速運轉，實現(xiàn)高效率分揀。項目成果總結回顧ABCD經驗教訓分享充分調研用戶需求在項目初期，應充分調研用戶需求，確保系統(tǒng)設計方案滿足用戶實際需求。重視軟件編程與調試PLC編程是項目成功的關鍵，應注重編程規(guī)范性和調試過程，確保程序穩(wěn)定性和可靠性。合理選擇硬件設備在硬件選型時，應綜合考慮性能、價格、可靠性等因素，選擇性價比高的設備。強化團隊協(xié)作與溝通團隊成員之間應保持密切溝通與