基于触控屏和plc的分拣站电气控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)

基于触控屏和plc的分拣站电气控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

开关量进行控制，也可对模拟量进行控制，既可控制 1 台生产机械、 1 条生产线，也可控制 1 个生产过程。 PLC 还具有通讯联络功能，可与上位干扰信号有良好的抑制作用。 软件方面，设置故障检测与诊断程序。 采用以上抗干扰措施后， PLC 平均无故障时间大大延长。 三、抗干扰能力强，可靠性高。 继电器接触器控制系统虽有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触头，使设备连线复杂，由于器件的老化、脱焊、触头的抖动及触头北华大学毕业设计（论文） 4 在开闭时受电弧的损害，大大降低了系统的 可靠性。 而 PLC 采用微电子技术，带领的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，大部分继电器和复杂的连线呗软件程序所取代，故其寿命长，可靠性大大提高。 微机虽然有很强的功能但抗干扰能力差，工业现场的电磁干扰、电源波动、机械振动、温度和湿度的变化，都可能使一般通用微机不能正常工作。 而 PLC 在电子线路、机械结构及结构上都吸取了生产控制经验，主要模块都采用了大规模与超大规模集成电路， I/O 系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震都有精确考虑；在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措 施；在软件上采用数字滤波等抗干扰和故障诊断措施所有这些使 PLC 具有较高的抗干扰能力，目前各生产厂家生产的 PLC，平均无故障期都大大超过了 IEC 规定的 10 万小时，有的甚至达到了几十万小时、 四、编程方法简单，容易掌握。 PLC 配备有易于接受和掌握的梯形图语言。 该语言编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。 五、控制系统的设计、安装、调试方便。 PLC 用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等部件，硬软件齐全，且为模块化积木式结构，并已商品化故可按性能、容量（输入、输出点 、内存大小）等选用组装。 又由于用软件编程取代了硬接线实现控制功能，使安装接线工作量大大减小，设计人员只要有一台 PLC 就可进行控制系统的设计并可在实验室进行模拟调试，而继电接触器系统需在现场调试，工作量大且繁琐。 六、体积小，质量小，功耗低，由于 PLC 是将微电子技术应用于工业控制设备的新型产品，因而结构紧凑，坚固，体积小，质量小，功耗低，而且具有很好的抗震性和适应环境温度湿度变化的能力 ,因此 PLC 很容易装入机械设备内部，是实现机电一体化较理想的控制设备 七、维修方便工作量小 PLC 具有完善的自诊断、履历情报存 储及监视功能，对于其内部工作状态、通信状态异常状态和输入输出点的状态均有显示。 工作人员通过它可以检查出故障原因，工作人员通过它可以查出故障原因，便于迅速处理，及时排除。 控制柜的设计、安装接线工作量大为减少。 PLC控制系统程序设计的步骤 在对一个控制系统进行设计之前，最重要的工作就是深入了解和分析系统的控制要求，只有这样才可能提出准确的、合理的系统总体设计方案，进而实现各个阶段的设计任务。 北华大学毕业设计（论文） 5 PLC 程序设计的主要步骤是： ① 对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。 对于简单 的控制系统，也可省去这一步。 ② 设计梯形图。 这是程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。 要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。 ③ 根据梯形图编制语句表程序清单。 ④ 用编程器将程序键入到 PLC 的用户存储器中，并检查键入的程序是否正确。 ⑤ 对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。 ⑥ 待控制台 (柜 )及现场施工完成后，就可以进行联机调试。 如不满足要求，再修改程序或检查接线，直到满足要求为止。 ⑦ 编制技术文件。 ⑧ 交付使用。 2 邮件自动分拣系统 最初的分拣系统是完全 基于人力的作业系统。 通过人工搜索、搬运来完成货物的提取。 这种分拣系统的作业效率低下，无法满足现代化物流配送对速度和准确性的高要求。 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。 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。 自动分拣系统 (automatic sorting system)是二战后在美国、日本以及欧洲的大中型物流中心广泛采用的一种分拣系统。 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。 随着计算机技术的飞速发展，可编程控制器应运而生。 并且功能也越来越强大。 在应用上， PLC 有着其他设备无以比拟的优越性，它可靠性高，抗干扰能力高；适用性强，应用灵活；编程方便，易于使用；功能强大，扩展能力强；控制系统设计、安装、调试方便；维修方便，维修工作量少；体积小，质量轻，易于实现机电一体化。 北华大学毕业设计（论文） 6 自动分拣系统概述 现代社会已将物流的高科技 (自动分拣桃、自动化立体仓库、信息处理及通 讯自动化等 )广泛应用于各个流通领域。 自动分拣系统 (Automatic Sorting System)现在已成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。 可以肯定，随着物流大环境的逐步改善，科学技术日新月异的进步，特别是感测技术 (激光扫描 )、电子标签及计算机控制技术等的引入使用，自动分拣系统在我国发展空间巨大。 自动分拣系统的主要特点 在我国，自动分拣系统主要用于邮政业的信函分拣或机场的行李分拣等场合。 自动分拣系统具有传统的人工分拣无可比拟的优势，其主要特点如下：  分拣效率高：由于采用流水线自动作业方式，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等因素的限制， 可以连续运行，而且单位时间分拣件数多，因此它能够连续大批量的分拣物品。 一般情况下，自动分拣系统可连续运行 100 个小时以上。 中等效率的分拣系统每小时可分拣 7000 件物品。 比起人工每小时最多分拣 150 件的效率来说，有点特别明显。 更重要的是不需要大量的劳动力来从事分拣作业。 实现了从劳动密集型到技术密集型的转变。  分拣误差率低：自动分拣系统的分拣误差率主要取决于所输入分拣信息的准确性。 而这又取决于分拣信息的输入机制。 其中携带货物的相关载体和识别装置起着主导作用。 如果采用人工输入，则误差率在 3%以上；如果采用条形码输入，在条形码喷码无误和无破损的情况下出错率很低。 目前自动分拣系统主要采用条形码技术来识别货物；如果采用当前广泛研究的电子标签，则不仅解决了分拣过程中读取信息的不便，而且提高了系统的抗干扰能力和运行稳定性。  分拣作业基本实现无人化：国外建立自动分拣系统的目的之一就是为了减少劳动力的使用，降低劳动强度，自动分拣系统能最大限度减少人员的使用，基本做到无人作业。 分拣系统本身并不需要人员，在分拣过程中主要从事以下工作：送货小车抵达自动分拣作业线的进货端时，由人工接货；由人工控制分拣系统的运行 ；分拣系统的末端用人工将分拣出来的货物进行分包、堆盘、装车；自动分拣系统系统的经营、管理与维护。 自动分拣系统最早在我国邮政部门使用。 邮件分拣作业是自动分拣的一个重要的应用领域，邮件分拣机依据邮件的地址，迅速、准确地将发往不同地点的邮件从众多邮件中按邮政编码分拣出来。 自动分拣系统的使用，改变了传统的手工作业的分拣方式，大大减轻了笨重的体力劳动，而且更为重要的是提高了邮件分拣作业的准确性。 北华大学毕业设计（论文） 7 我国人口众多，人员之间的联系紧密，邮件数量相当巨大。 近年来，随着我国经济的发展和社会的进步，邮政事业得到了空前发 展。 邮政通信网的技术含量不断增加，技术装备水平也在不断提高，邮件处理已基本实现机械化，并且朝着自动化的方向迈进。 其中，利用机器自动分拣邮件是一个重要的课题。 国内的研究工作起源于 20 世纪 70 年代中期。 20 多年来，科技人员不断跟踪国际分拣技术的发展状况，推陈出新。 截止1998 年底，全国共有 106 套邮件自动分拣设备投入运行。 供货厂家有国家邮政局上海研究所、德国 SIEMENS 公司、日本 NEC 公司。 本文主要介绍邮件分拣机的工作原理。 下图为某邮件分拣机的工作原理框图。 它主要通过对在传送带上通过的邮件进行扫码获得邮件的 信息，识别出邮政编码后由邮政编码的数字信息来控制邮件流向。 扫 码 器P L C 控 制 电 路扫 码邮 件 图 邮件分拣系统的工作原理图 北华大学毕业设计（论文） 8 邮件分拣系统 PLC控制硬件部分 PLC 控制范围及要求： 自动准确识别邮政编码。 对邮政编码不符合规格的邮件进行处理 (剔除 )，并根据邮政编码的不同加以分类，实现邮件的准确自动分拣； 自动计件，能够实时监测邮件的分拣数量。 硬件部分的分拣机是将软件识别出的邮政编码的编码信息随传送带分拣入各个代表唯一地址的邮箱中，如编码信息代表上海的就拣入上海的邮箱。 分拣机 的动作过程 分拣机工作过程如下：当传送带开始工作，绿灯 L1 亮，红灯 L2 灭，电机 M5 驱动带有推头的主链运行，扫码器读取传送带上的邮件的邮码，将结果送入 PLC 进行邮件的识别分析，得到邮件邮政编码的数字编码信息。 检测发生器 S1 检测到有邮件，若邮码信息正确， L2 亮， L1 灭，系统根据邮件的邮码启动相应的推杆定时器， PLC 从定时器中采集脉冲数，当定时器动作时就表示邮件到达分拣箱时，推进器 (M1~M4)将邮件推进相应的邮箱。 随后 L2 灭， L1 亮，继续分拣。 若邮码信息出错，则 L2 闪烁，电机M5 停止动作，待重新启动后，再运行。 具体结构见图。 M 1 M 2 M 3 M 4邮 件M 5S 1吉 林 北 京 天 津 广 州L 1 L 2 图 分拣站动作过程 北华大学毕业设计（论文） 9 机型的选择及输入输出的确定 内存估计 用户程序所需的内存容量受以下几个因素的影响：内存利率：开关量输入，输出点数；用户的程序水平。 所需内存字数 =开关量 (输入 +输出 )总点数 10； 所需内存字数 =模拟量点数 100(只有模拟量输入 )； 所需内存字数 =模拟量点数 200(模拟量输入／输出同时存 )。 响应时间 可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠地接受持续时间小于扫描周期的输入信号。 所以 ，系统响应时间没特殊要求，不需要考虑这方面的问题。 邮件分拣是一个比较固定的、环境条件较好的工艺过程，要实现的功能也相对简单，无 A/D 和 D／ A 转换、加减运算。 另外，控制程序也比较固定，不需要在线编程，选用整体式 PLC 就可以满足工艺的要求了。 综合前面的工艺要求与 I/0 点数可知，在机型上可选用西门子公司生产的 CPU 型号为 226 型的微型可编程控制器。 输入输出的确定 表 可编程控制器系统 I/O 点数估算。 系统 I/O 分配见下表 输入 输出 端子 功能 端子 功能 启动 指示进邮件 邮件检测 指示邮码是否正常 读码器输出的邮码 传送带运转接触器 读码器输出的邮码 指定邮码的推杆接触器 读码器输出的邮码 指定邮码的推杆接触器 读码器输出的邮码 指定邮码的推杆接触器 复位 指定邮码的推杆接触器 指定邮码的推杆接触器 由表可知共需 I/O 点数为 7 个输入， 8 个输出 北华大学毕业设计（论文） 10 其硬件连接图如下： I 0 . 0 I 0 . 6 I 0 . 1 I 0 . 2。