基于plc的物流分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘要本文重點(diǎn)提出了調(diào)查單位材料的控制機(jī)制組合排序,并將分揀操作過程理解為訂單的到達(dá)過程, 每個(gè)分揀器類型訂單的服務(wù)過程和分揀機(jī)器之間的轉(zhuǎn)換過程。在控制過程中分揀器的分類線分為優(yōu)先級分揀器和普通分揀器，優(yōu)先級分揀器使用完整服務(wù)控制, 普通分揀器使用有限的服務(wù)(k = 1),適用于查詢服務(wù)體系理論,通過嵌入式馬爾可夫鏈和概率生成函數(shù)建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,精確解決控制機(jī)制模型和第一和第二查詢系統(tǒng)的特征參數(shù),結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)訂單的優(yōu)先級參數(shù)選擇進(jìn)行仿真分析。關(guān)鍵詞：揀選，查詢機(jī)制，中等優(yōu)先級查詢。AbstractAbstractThe paper proposed the priority polling

2、control mechanism of the unit material combinations sorting lines, and sorters operating process is understood to be the arrival process of orders, service process of each sorter sorts orders and the conversion process between sorting machines. Control process, sorters of the combined sorting lines

3、are divided into the priority sorters and ordinary sorters, priority sorters use full service control, ordinary sorters use limited service (k = 1), applies the polling service system theory, through the embedded Markov chain and probability generating function to establish the mathematical model of

4、 the system, the exact solution of the control mechanism of the polling system model and the first and second characteristic parameters, combined with the actual production priority parameters of orders picking for simulation analysis.Index TermsOrder Picking; Polling Mechanism;Secondary Priority Po

5、lling目錄摘要11緒論41.1物流分揀系統(tǒng)簡介41.2物流分揀系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用情況41.3分揀系統(tǒng)的意義52物流分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理72.1物流分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)72.1.1傳送帶與電機(jī)簡介72.1.2傳感器簡介102.1.3可編程控制器（PLC）簡介102.1.4電磁閥122.2物流分揀系統(tǒng)的運(yùn)行原理143物流分揀系統(tǒng)中硬件選擇設(shè)計(jì)153.1傳送帶與電機(jī)的選擇153.2電機(jī)啟動(dòng)控制173.3傳感器的選擇173.4可編程控制器的選擇193.4.1輸入輸出I/O點(diǎn)的估算193.4.2儲存容量的估算193.4.3控制功能的選擇203.4.4可編程控制器接線圖213.5電磁閥的選擇213.6電氣

6、控制柜設(shè)計(jì)254物流分揀系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)264.1物流分揀系統(tǒng)的控制要求264.2物流分揀系統(tǒng)流程圖274.3軟件設(shè)計(jì)及編程274.4梯型圖295總結(jié)31致謝32參考文獻(xiàn)33附錄35附錄35附錄361緒論1.1物流分揀系統(tǒng)簡介物流分揀系統(tǒng)分為：人工物流分揀系統(tǒng)和物流自動(dòng)分揀系統(tǒng)兩種。隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，人工物流分揀系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用還占很大一部分。人工分揀系統(tǒng)的步驟一般是：揀配，發(fā)票，道口，運(yùn)輸，儲存或反檢。自動(dòng)物流自動(dòng)化分揀系統(tǒng)是集系統(tǒng)工程、電子工程、機(jī)械工程、信息識別、自動(dòng)通訊和控制、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一身的高新技術(shù)系統(tǒng)。自動(dòng)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組成。

7、 控制裝置的作用是識別、接收和處理分揀信號，根據(jù)分揀信號的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達(dá)地點(diǎn)或按貨主的類別對商品進(jìn)行自動(dòng)分類。這些分揀需求可以通過不同方式，如可通過條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測、語音識別、高度檢測及形狀識別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去根據(jù)對這些分揀信號判斷，來決定某一種商品該進(jìn)入哪一個(gè)分揀道口。分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指示，當(dāng)具有相同分揀信號的商品經(jīng)過該裝置時(shí)，該裝置動(dòng)作，使改變在輸送裝置上的運(yùn)行方向進(jìn)入其它輸送機(jī)或進(jìn)入分揀道口。分類裝置的種類很多，一般有推出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種，不同的裝置對分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底

8、面的平滑程度等有不完全相同的要求。 輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀商品貫通過控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側(cè)，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機(jī)（或主傳送帶）以便進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。 分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機(jī)（或主傳送帶）進(jìn)入集貨區(qū)域的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成滑道，使商品從主輸送裝置滑向集貨站臺，在那里由工作人員將該道口的所有商品集中后或是入庫儲存，或是組配裝車并進(jìn)行配送作業(yè)。 以上四部分裝置通過計(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)完整的自動(dòng)分揀系統(tǒng)。1.2物流分揀系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用情況在物流分揀行業(yè)開始的早

9、期大家都是使用人工分揀系統(tǒng)來進(jìn)行作業(yè)。人工方式揀?。和ǔＰ◇w積、少批量、搬運(yùn)重量在人力范圍內(nèi)揀出貨頻率不是特別高的，可以采取手工方式揀??；隨著工作量的增加和工作效率要求的提高，人們開始加入機(jī)械輔助人工作業(yè)大大提高了工作效率和工作量。機(jī)械輔助作業(yè)：對于體積大、重量大的貨物可以利用升降叉車等搬運(yùn)機(jī)械輔助作業(yè)。隨著商品品種的日益豐富和社會(huì)需求個(gè)性化的發(fā)展，簡單的人工分揀或機(jī)械分揀已不能完全滿足高速、準(zhǔn)確的分揀要求，自動(dòng)化分揀系統(tǒng)越來越廣泛地運(yùn)用于不同的物流中心，為實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的物流服務(wù)起到重要的作用。自動(dòng)分揀系統(tǒng)是二次大戰(zhàn)后率先在美國、日本的物流中心中廣泛采用一種自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)

10、成為發(fā)達(dá)國家大中型物流中心不可缺少的一部分。該系統(tǒng)的作業(yè)過程可以簡單描述如下：流動(dòng)中心每天接收成百上千家供應(yīng)商或貨主通過各種運(yùn)輸工具送來的成千上萬種商品，在最短的時(shí)間內(nèi)將這些商品卸下并按商品品種、貨主、儲位或發(fā)送地點(diǎn)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分類，將這些商品運(yùn)送到指定地點(diǎn)(如指定的貨架、加工區(qū)域、出貨站臺等)，同時(shí)，當(dāng)供應(yīng)商或貨主通知物流中心按配送指示發(fā)貨時(shí)，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在最短時(shí)間內(nèi)從龐大的高層貨架存儲系統(tǒng)中準(zhǔn)確找到要出庫的商品所在位置，并按所需數(shù)量出庫，將從不同儲位上取出的不同數(shù)量的商品按配送進(jìn)點(diǎn)的不同運(yùn)送到不同的理貨區(qū)域或配送站臺集中，以便裝車配送。在現(xiàn)代，許多大型的工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用到了物流分揀系統(tǒng)。物

11、流分揀系統(tǒng)在不斷的應(yīng)用中日趨完善。1.3分揀系統(tǒng)的意義二次大戰(zhàn)以后，自動(dòng)分揀系統(tǒng)逐漸開始在西方發(fā)達(dá)國家投入使用，成為發(fā)達(dá)國家先進(jìn)和物流中心，配送中心或流通中心所必需的設(shè)施條件之一。（1）能連續(xù)、大批量地分揀貨物 由于采用大生產(chǎn)中使用的流水線自動(dòng)作業(yè)方式，自動(dòng)分揀系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)由于自動(dòng)分揀系統(tǒng)單位時(shí)間分揀件數(shù)多，它可以連續(xù)運(yùn)行100個(gè)小時(shí)以上，每小時(shí)可分揀7000件包裝商品，如用人工分揀則每小時(shí)只能分揀150件左右，同時(shí)分揀人員也不能在這種勞動(dòng)強(qiáng)度下連續(xù)工作8小時(shí)。 （2） 分揀誤差率極低 自動(dòng)分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準(zhǔn)確性大小

12、，這又取決于分揀信息的輸入機(jī)制，如果采用人工鍵盤或語音識別方式輸入，則誤差率在3%以上，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼的印刷本身有差錯(cuò)，否則不會(huì)出錯(cuò)。因此，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。 （3）分揀作業(yè)基本實(shí)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人員的使用，減輕工員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高人員的使用效率，因此自動(dòng)分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無人化。分揀作業(yè)本身并不需要使用人員，人員的使用僅局限于送貨車輛抵達(dá)自動(dòng)分揀線的進(jìn)貨端時(shí)，由人工接貨，由人工控制分揀系統(tǒng)的運(yùn)行，分揀線末端由人工將分揀出來的貨物進(jìn)行集載、裝車，自動(dòng)分揀系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護(hù)。 如美國一公

13、司配送中心面積為10萬平方米左右，每天可分揀近40萬件商品，僅使用400名左右員工，自動(dòng)分揀線做到了無人化作業(yè)。 對于分揀系統(tǒng)的應(yīng)用前景，主要著眼于分揀系統(tǒng)的可靠性，優(yōu)越性，應(yīng)用領(lǐng)域的適用性以及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益、成本等方而來考慮。但因分揀系統(tǒng)其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，因此，在發(fā)達(dá)國家，物流中心、配送中心或流通中心不用自動(dòng)分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。對于自動(dòng)分揀系統(tǒng)因其自身存在的一些問題，在一定程度上限制了其應(yīng)用的領(lǐng)域及其范圍。在引進(jìn)和建設(shè)自動(dòng)分揀系統(tǒng)時(shí)一定要考慮以下條件：自動(dòng)分揀系統(tǒng)的一次性投資巨大，其本身需要建設(shè)短則4050米，長則150200米的機(jī)械傳輸線，還有配套的機(jī)電一體化控制

14、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大，動(dòng)輒2萬平方米以上，而且一般自動(dòng)分揀系統(tǒng)都建在自動(dòng)主體倉庫中，這樣就要建34層樓高的立體倉庫，庫內(nèi)需要配備各種自動(dòng)化的搬運(yùn)設(shè)施，這絲毫不亞于建立一個(gè)現(xiàn)代化工廠所需要的硬件投資。這種巨額的先期投入要花1020年才能收回，如果沒有可靠的貨源作保證，則有可能系統(tǒng)大都由大型生產(chǎn)企業(yè)或大型專業(yè)物流公司投資，小企業(yè)無力進(jìn)行此項(xiàng)投資。 它對商品外包裝要求也很高，自動(dòng)分揀機(jī)只適于分揀底部平坦且具有剛性的包裝規(guī)則的商品。袋裝商品、包裝底部柔軟且凹凸不平、包裝容易變形、易破損、超長、超薄、超重、超高、不能傾覆的商品不能使用普通的自動(dòng)分揀機(jī)進(jìn)行分揀，因此為了使大

15、部分商品都能用機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)分揀，可以采取二條措施：一是推行標(biāo)準(zhǔn)化包裝，使大部分商品的包裝符合國家標(biāo)準(zhǔn)；二是根據(jù)所分揀的大部分商品的統(tǒng)一的包裝特性定制特定的分揀機(jī)。但要讓所有商品的供應(yīng)商都執(zhí)行國家的包裝標(biāo)準(zhǔn)是很困難的，定制特寫的分揀機(jī)又會(huì)使硬件成本上升，并且越是特別的其通用性就越差。因此公司要根據(jù)經(jīng)營商品的包裝情況來確定是否建或建什么樣的自動(dòng)分揀系統(tǒng)。2物流分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理2.1物流分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)物流分揀系統(tǒng)顧名思義包含了運(yùn)輸與分揀兩大部分。物流分揀系統(tǒng)根據(jù)其工作流程，所需要用到的設(shè)備有：傳送帶與電機(jī)，傳感器，可編程控制器（PLC），電磁閥。物流分揀系統(tǒng)的工作流程是：物流金屬小塊從入庫場

16、傳送帶進(jìn)入物流分揀系統(tǒng)經(jīng)過力傳感器的檢測后電磁閥閘門打開，物流小塊進(jìn)入分揀階段的傳送，物流小塊分為鐵，鋁兩種。在分揀傳送階段傳感器對不同的物體進(jìn)行感應(yīng)檢測并使物流分揀系統(tǒng)做出相應(yīng)的動(dòng)作。圖1.物流分揀系統(tǒng)2.1.1傳送帶與電機(jī)簡介傳送帶是利用工作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)，或利用介質(zhì)在管道中的流動(dòng)使物料向前輸送。例如，輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的工作構(gòu)件為一系列輥?zhàn)樱佔(zhàn)幼餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以輸送物料；螺旋輸送機(jī)的工作構(gòu)件為螺旋，螺旋在料槽中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以沿料槽推送物料；振動(dòng)輸送機(jī)的工作構(gòu)件為料槽，料槽作往復(fù)運(yùn)動(dòng)以輸送置于其中的物料等。傳送帶一般按有無牽引件來進(jìn)行分類: 具有牽引件的傳送帶設(shè)備和沒有牽引件的傳送帶設(shè)備。具有

17、牽引件的傳送帶傳送帶設(shè)備種類繁多，主要有: 帶式輸送機(jī)、板式輸送機(jī)、小車式輸送機(jī)、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道、刮板輸送機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、斗式輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、懸掛輸送機(jī)和架空索道等。沒有牽引件的傳送帶設(shè)備常見的有輥?zhàn)幼餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、螺旋輸送機(jī)。常見的傳送設(shè)備有：（1）板式設(shè)備1、適用范圍廣。除粘度特別大的物料外，一般固態(tài)物料和成件物均可用它輸送；2、輸送能力大。特別是鱗板板式輸送機(jī)（一般稱為雙鏈有擋邊波浪型板式輸送機(jī)）的生產(chǎn)能力可高達(dá)1000t/h；3、牽引鏈的強(qiáng)度高，可用作長距離輸送；4、輸送線路布置靈活。與帶式輸送機(jī)相比，板式輸送機(jī)可在較大的傾角和較小的彎曲半徑的條件下輸送，因此布置的靈活性較大。

18、板式輸送機(jī)的傾角可達(dá)30-35，彎曲半徑一般約為5-8m；5、在輸送過程中可進(jìn)行分類、干燥、冷卻或裝配等各種工藝加工；6、運(yùn)行平穩(wěn)可靠；（2）斗式輸送機(jī)（Bucket elevator ）：斗式輸送機(jī)。輸送散裝貨（如煤等）貨斗的傳送帶，傳送帶連續(xù)不斷地將貨斗送到敞開的艙口上面的某一點(diǎn)后，再將貨斗向貨艙中倒空斗式輸送機(jī)，適用于冶金、礦山、建筑、化工、食品、糧食等行業(yè)一定粒度、塊度的物料和粉料的輸送。它包括有驅(qū)動(dòng)裝置（含逆止裝置）、殼體（包括水平段、改向段、垂直段）、及位于殼體內(nèi)的牽引鏈、料斗、頭輪和尾輪，在殼體的兩端設(shè)有加料段和卸料段，料斗的兩側(cè)通過聯(lián)接環(huán)分別與兩根平行的牽引鏈相聯(lián)接。頭輪上設(shè)有

19、與牽引鏈相吻合的齒。其輸送形式為一字形、L形、Z形三種。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是具有體積小、功耗低、輸送形式靈活、密封輸送等特點(diǎn)。（3）帶式設(shè)備是在一定的線路上連續(xù)輸送物料的物料搬運(yùn)機(jī)械，又稱連續(xù)輸送機(jī)。輸送機(jī)可進(jìn)行水平、傾斜和垂直輸送，也可組成空間輸送線路，輸送線路一般是固定的。輸送機(jī)輸送能力大，運(yùn)距長，還可在輸送過程中同時(shí)完成若干工藝操作，所以應(yīng)用十分廣泛。帶式輸送機(jī)（直線式）該輸送機(jī)用于物料的輸送。采用不銹鋼網(wǎng)帶作為載體，適用于各種食品行業(yè)的烘干、去濕、冷凍等、熱處理等；不銹鋼制成，具有耐高溫、便于清洗等特點(diǎn)；具體尺寸可以根據(jù)客戶要求定做。帶式輸送機(jī)應(yīng)用行業(yè)：食品、冶金、電力、煤炭、化工、建材

20、、碼頭、糧食等。帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)形式有： 水平直線輸送、提升爬坡輸送、轉(zhuǎn)彎輸送等多種形式，輸送帶上還可增設(shè)提升擋板、側(cè)擋板等附件，能滿足各種工藝要求。帶式輸送機(jī)輸送機(jī)材質(zhì)：有A3低碳鋼、201不銹鋼、304不銹鋼等。驅(qū)動(dòng)方式有：減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。調(diào)速方式有： 變頻調(diào)速、無極變速。電機(jī)按工作電源種類劃分：可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。.按結(jié)構(gòu)和工作原理可劃分：可分為直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。.按起動(dòng)與運(yùn)行方式可劃分：電容起動(dòng)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)和分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。.按用途可劃分：驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可劃分：籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)

21、（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動(dòng)機(jī)）。按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可劃分：高速電動(dòng)機(jī)、低速電動(dòng)機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī)、調(diào)速電動(dòng)機(jī)。低速電動(dòng)機(jī)又分為齒輪減速電動(dòng)機(jī)、電磁減速電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)和爪極同步電動(dòng)機(jī)等。電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)：三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，由定子、轉(zhuǎn)子和其它附件組成。（1）、定子（靜止部分）由定子鐵心；定子繞組；機(jī)座等部分組成。（2）、轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）由三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心：三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組等部分組成。（3）、三相異步電動(dòng)機(jī)的其它附件1、端蓋：支撐作用。2、軸承：連接轉(zhuǎn)動(dòng)部分與不動(dòng)部分。3、軸承端蓋：保護(hù)軸承。4、風(fēng)扇：冷卻電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)采用八角形全疊片

22、結(jié)構(gòu)，不僅空間利用率高，而且當(dāng)采用靜止整流器供電時(shí)，能承受脈動(dòng)電流和快速的負(fù)載電流變化。直流電動(dòng)機(jī)一般不帶串勵(lì)繞組，適用于需要正、反 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)的自動(dòng)控制技術(shù)中。根據(jù)用戶需要也可以制成帶串勵(lì)繞組。中心高100280mm的電動(dòng)機(jī)無補(bǔ)償繞組，但中心高250mm、280mm的電動(dòng)機(jī)根據(jù)具體情況和需要可以制成帶補(bǔ)償繞組，中心高315450mm的電動(dòng)機(jī)帶有補(bǔ)償繞組。中心高500710mm的電動(dòng)機(jī)外形安裝尺寸及技術(shù)要求均符合IEC國際標(biāo)準(zhǔn)，電機(jī)的機(jī)械尺寸公差符合ISO國際標(biāo)準(zhǔn)。2.1.2傳感器簡介傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，

23、按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成，如圖：圖2.傳感器的組成敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量有確定關(guān)系的物理量信號；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的

24、物理量信號轉(zhuǎn)換為電信號；變換電路負(fù)責(zé)對轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號進(jìn)行放大調(diào)制；轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。傳感器的常見種類有：電阻式、變頻功率、稱重、電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、激光、霍爾、溫度、無線溫度、智能、光敏、生物、視覺、位移、壓力、超聲波測距離、雷達(dá)、一體化溫度、液位、真空度、電容式物位、銻電極酸度、酸、堿、鹽電導(dǎo)。傳感器的主要特性分為：線性度；靈敏度；遲滯；重復(fù)性；漂移；分辨力；閾值。 2.1.3可編程控制器（PLC）簡介可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可以編制程序的存儲器，用來在執(zhí)行存儲邏輯運(yùn)算和順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等

25、操作的指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入(I)和輸出(O)接口，控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程?？删幊踢壿嬁刂破骱喎QPLC（英文全稱：Programmable Logic Controller）。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為適應(yīng)多品種，小批量生產(chǎn)的需求而產(chǎn)生發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置?，F(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道?，F(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。（1）、常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按

26、隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。1987年國際電工委員會(huì)（IEC）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子的電子系統(tǒng)，專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可以編制程序的存儲器，用來在執(zhí)行存儲邏輯運(yùn)算和順序

27、控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入(I)和輸出(O)接口，控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程?！盤LC的基本機(jī)構(gòu)：從PLC的硬件結(jié)構(gòu)形式上，PLC可以分為整體固定I/O型，基本單元加擴(kuò)展型，模塊式，集成式，分布式5種基本結(jié)構(gòu)形式。圖3、PLC結(jié)構(gòu)框圖（2）、可編程控制器PLC由：中央處理單元(CPU)；存儲器；輸入輸出接口（I/O模塊）；通信接口；電源等部分組成。（3）、PLC具有：可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；容易改造；體積小，重量輕，能耗低等特點(diǎn)。2.1.4電磁閥電磁閥（Electromagnetic v

28、alve）是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動(dòng)。用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥可以配合不同的電路來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。（1）、電磁閥的工作原理是：電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開有通孔，每個(gè)孔連接不同的油管，腔中間是活塞，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動(dòng)來開啟或關(guān)閉不同的排油孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過

29、油的壓力來推動(dòng)油缸的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞桿帶動(dòng)機(jī)械裝置。這樣通過控制電磁鐵的電流通斷就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。1、電磁閥從原理上分為三大類：1）、直動(dòng)式電磁閥原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但通徑一般不超過25mm。2）、分步直動(dòng)式電磁閥原理：它是一種直動(dòng)和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理，當(dāng)入口與出口沒有壓差時(shí)，通電后，電磁力直接把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門打開。當(dāng)入口與出口達(dá)到啟動(dòng)壓差時(shí)，通電后，電磁力先導(dǎo)小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開

30、；斷電時(shí)，先導(dǎo)閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動(dòng)關(guān)閉件，向下移動(dòng)，使閥門關(guān)閉。特點(diǎn)：在零壓差或真空、高壓時(shí)亦能可*動(dòng)作，但功率較大，要求必須水平安裝。3）、先導(dǎo)式電磁閥原理：通電時(shí)，電磁力把先導(dǎo)孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關(guān) 閉件周圍形成上低下高的壓差，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向上移動(dòng)，閥門打開；斷電時(shí)，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過旁通孔迅速腔室在關(guān)閥件周圍形成下低上高的壓差，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng)，關(guān)閉閥門。特點(diǎn)：流體壓力范圍上限較高，可任意安裝（需定制）但必須滿足流體壓差條件。（2）、電磁閥從閥結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別，分為六個(gè)分支小類：直動(dòng)膜片結(jié)構(gòu)、分步直動(dòng)膜片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)膜片結(jié)構(gòu)、直

31、動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、分步直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu)。（3）、電磁閥按照功能分類：水用電磁閥、蒸汽電磁閥、制冷電磁閥、低溫電磁閥、燃?xì)怆姶砰y、消防電磁閥、氨用電磁閥、氣體電磁閥、液體電磁閥、微型電磁閥、脈沖電磁閥、液壓電磁閥 常開電磁閥、油用電磁閥、直流電磁閥、高壓電磁閥、防爆電磁閥等。（4）、從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別又分為六個(gè)分支小類（直動(dòng)膜片結(jié)構(gòu)、分步重片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)膜式結(jié)構(gòu)、直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、分步直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu))，按照氣路數(shù)分為2位2通，2位3通，2位4通，2位5通。 電磁閥分為單電控和雙電控，指的是電磁線圈的個(gè)數(shù)，單線圈的稱為單電控，雙線圈的稱為雙電控，2位2通，2位3通一般

32、時(shí)是單電控（單線圈），2位4通，2位5通可以是單電控（單線圈），也可以是雙電控（雙線圈）。（5）、按電磁閥的使用材質(zhì)不同可分為：鑄鐵體（灰口鑄鐵、球墨鑄鐵）、銅體（鑄銅、鍛銅）、鑄鋼體、全不銹鋼體（304、316）、非金屬材料（ABS、聚四氟乙烯）。 （6）、按管道中介質(zhì)的壓力不同可分為：真空型（-0.10Mpa）、低壓型（00.8Mpa）、中壓型（1.02.5Mpa）、高壓型（4.06.4Mpa）、超高壓型（1021Mpa） （7）、按介質(zhì)溫度不同可分為：常溫型（）、中溫型（）、高溫型（）、超高溫型（）、低溫型（）、超低溫型（）。 （8）、按工作電壓不同分為：交流電壓：AC220V 380V

33、 110V 24V；直流電壓： DC24V 12V 6V 220V；一般常用電壓為AC220V DC24V，推薦用戶盡量選用常用電壓、特殊電壓供貨周期較長。（9）、按電磁閥的防護(hù)等級可分為：防爆型、防水型、戶外型等。2.2物流分揀系統(tǒng)的運(yùn)行原理（1）、傳送帶自動(dòng)傳送，速度在設(shè)計(jì)初期為設(shè)定好的。（2）、在檢測位置安裝傳感器，分別為檢測物塊有無得壓力傳感器和檢測鐵塊的霍爾接近開關(guān)。（3）、編制程序（4）、接通電源（5）、物塊進(jìn)入入口傳送端傳送帶。（6）、運(yùn)行方式：物塊在進(jìn)入傳送帶后開始進(jìn)入系統(tǒng)。在進(jìn)入入庫端末端的時(shí)候有壓力傳感器檢測是否真有物塊到來，若有物塊被檢測則電磁閥打開送物塊進(jìn)入合流端，在合

34、流端會(huì)將三個(gè)進(jìn)口的物塊合并到一起通過與入口端的傳送速度差來進(jìn)行調(diào)節(jié)物塊的距離，物塊在經(jīng)過合流端之后進(jìn)入分揀區(qū)，由霍爾傳感器進(jìn)行分揀，傳感器有動(dòng)作則電磁閥動(dòng)作傳送出鐵塊，若傳感器沒有信號發(fā)出則將鋁塊自行運(yùn)送到鋁塊區(qū)域。期間傳感器與電磁閥的動(dòng)作由PLC進(jìn)行控制。3物流分揀系統(tǒng)中硬件選擇設(shè)計(jì)3.1傳送帶與電機(jī)的選擇物流分揀系統(tǒng)中所需要的傳送帶與電機(jī)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選擇使用。這樣既可以保證系統(tǒng)的安全可靠的運(yùn)行也能減少不必要的費(fèi)用。（1）、首先我們要了解電機(jī)與傳送帶的選型原則，電機(jī)在選擇的過程中我們應(yīng)該遵循以下幾項(xiàng)原則：1、首先要滿足生產(chǎn)機(jī)械工作過程中的各種要求。2、選擇具有與使用場所的環(huán)境相適應(yīng)

35、的防護(hù)方式及冷卻方式的電動(dòng)機(jī)。3、計(jì)算相確定合適的電動(dòng)機(jī)容量。通常設(shè)計(jì)制造的電動(dòng)機(jī)，在75%100% 額定負(fù)載率時(shí)，效率最高。因此應(yīng)使設(shè)備需求的容量與被選電機(jī)的容量差值為最小，使電機(jī)的功率被充分利用。4、選擇可靠性高、便于維護(hù)的電動(dòng)機(jī)。5、考慮到互換性，盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)。6、為使整個(gè)系統(tǒng)高效率運(yùn)行，要綜合考慮電機(jī)的極數(shù)及電壓等級。根據(jù)以上電機(jī)選型原則和本次物流分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，決定采用西瑪電機(jī)。YJTG系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)是為了適應(yīng)市場的需要，在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)以及西瑪電機(jī)公司多年經(jīng)驗(yàn)生產(chǎn)。YJTG系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)與變頻裝置構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)，與其他調(diào)速方式相比，節(jié)能效果顯著，

36、調(diào)速性能好，調(diào)速范圍廣，具有噪音低振動(dòng)小，可與國內(nèi)外各種變頻設(shè)備配套的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于輕工、紡織、化工、冶金 、機(jī)床等行業(yè)的恒轉(zhuǎn)矩、恒功率從調(diào)速的場合及風(fēng)機(jī)、水泵等的節(jié)能調(diào)速，有助于實(shí)現(xiàn)調(diào)速系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。根據(jù)了解此次物流分揀系統(tǒng)選用YJTG225S8電機(jī)。（2）、該電機(jī)使用條件為：海拔不超過1000M；環(huán)境空氣溫度隨季節(jié)而變化但不能超過40攝氏度，最低不能低于-15攝氏度；最濕月平均相對濕度為90%，同時(shí)該月月平均最低溫度不高于25攝氏度。（3）、YJTG225S8電機(jī)結(jié)構(gòu)型式：外科防護(hù)等級為IP44，也可按用戶要求制成IP54；冷卻方式為全封閉帶軸流通風(fēng)機(jī)冷卻；根據(jù)用戶要求可帶各種高分

37、辨率的傳感器；根據(jù)用戶要求可帶電磁制動(dòng)器；從軸端視之，電極接線盒位于基座右側(cè)，可按用戶要求調(diào)整。（4）、YJTG225S8電機(jī)主要技術(shù)性能：電機(jī)為連續(xù)工作機(jī)制；額定電壓為380V，額定頻率為50HZ，可根據(jù)用戶要求設(shè)定額定點(diǎn)的電壓和頻率；絕緣等級為F級；過載能力好；低俗性能好。YJTG225S8電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為750r/min這在該系列電機(jī)中是轉(zhuǎn)速最低的，但也明顯大于物流分揀系統(tǒng)所需要的電機(jī)轉(zhuǎn)速，所以我們給每一個(gè)電機(jī)都添加了一個(gè)配套的減速器，該減速器型號為：2Q（H）系列減速器。通過減速器來調(diào)節(jié)進(jìn)庫口與合流段，分揀段的轉(zhuǎn)速來加大物塊之間的距離，增加傳送帶運(yùn)輸穩(wěn)定性，提高傳感器分揀準(zhǔn)確度。設(shè)計(jì)之初

38、傳送帶尺寸為：傳送帶寬80cm；高1m；入庫口傳送帶長度為：5m；合流段傳送帶長度為8m；分揀區(qū)傳送帶長度為10m；出庫口傳送帶長度為：5m。對于傳送帶的選擇主要有以下幾點(diǎn)要求：（1）、傳送帶的穩(wěn)定性；（2）、傳送帶的承載力；（3）要保證電動(dòng)機(jī)減速機(jī)的安裝要求；（4）、使用環(huán)境要符合物流分揀系統(tǒng)的要求。遵循以上幾點(diǎn)我們可以根據(jù)自己的要求與選擇的電動(dòng)機(jī)型號進(jìn)行定制符合本系統(tǒng)要求的傳送帶。3.2電機(jī)啟動(dòng)控制電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行控制如圖4所示：圖4、電機(jī)啟動(dòng)圖3.3傳感器的選擇在前文已經(jīng)向大家介紹了關(guān)于傳感器的基本知識。在選擇傳感器時(shí)我們要選擇能達(dá)到我們要求的傳感器，但是相應(yīng)傳感器有很多我們必須要遵循相應(yīng)的

39、選型原則。傳感器的選型原則：靈敏度的選擇、頻率響應(yīng)特性、線性范圍、穩(wěn)定性精度。圖5、壓力傳感器在物流分揀系統(tǒng)中我們主要應(yīng)用傳感器進(jìn)行物塊有無得檢測和物塊成分的檢測（物塊由鐵，鋁兩種組成）。根據(jù)本次物流分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)鐵鋁物塊具體數(shù)據(jù)如下：鐵：長*寬*高=10*30*10cm，鐵密度：7.87g/cm3 =7.87*103kg/m3。規(guī)定帶分揀鐵塊質(zhì)量為：23.61kg，重力：9.8N/kg*23.61kg=231.38N，壓力：231.38/0.003m2 =77126.67pa；鋁：長*寬*高=15*30*15cm，鋁密度：2.702g/cm3=2.702*103kg/m3。分揀鋁塊質(zhì)量為：1

40、8.24kg，重力：9.8*18.24=178.75，178.75/0.045=3972.2pa。根據(jù)大學(xué)四年的所學(xué)知識，我們知道在檢測物塊有無可以根據(jù)是否有重力來判斷是否有物塊經(jīng)過傳送帶，所以我們可以用稱重傳感器來進(jìn)行物塊有無得檢測。KCHBS S梁式傳感器具有高精度，S彎曲梁；特種合金鋼測量元件；最小量程1KG；有過在保護(hù)；KCHA型高靈敏度輸出大于300mv等特點(diǎn)，在明敏度，線性范圍，穩(wěn)定性等方面都符合本次物流分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇。另外在鐵和鋁的分類揀選上我們采用霍爾接近開關(guān)進(jìn)行鑒別分類。霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的關(guān)系?；魻栐蛯儆谶@種有源磁電轉(zhuǎn)換器件，是一種磁敏

41、元件。它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號，同時(shí)又具備工業(yè)場合實(shí)際應(yīng)用易操作和可靠性的要求?；魻栭_關(guān)就是利用霍爾元件的這一特性制作的，它的輸入端是以磁感應(yīng)強(qiáng)度B來表征的，當(dāng)B值達(dá)到一定的程度(如B1)時(shí)，霍爾開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端一般采用晶體管輸出，和其他傳感器類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型(雙極性)、雙信號輸出之分?；魻栭_關(guān)具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作。霍爾接近開關(guān)的工作過程：霍爾接近開

42、關(guān)是在當(dāng)磁性物件移近霍爾開關(guān)時(shí)，開關(guān)檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)的檢測對象必須是磁性物體。鐵屬于磁性物質(zhì)而鋁卻不屬于所以我們可以很輕松地利用這一特性進(jìn)行物流分揀系統(tǒng)鐵，鋁的分揀。并且該接近開關(guān)輸出的電壓為24V，非常容易檢測經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)絇LC進(jìn)行控制。圖6、霍爾接近開關(guān)3.4可編程控制器的選擇3.4.1輸入輸出I/O點(diǎn)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商可編程邏輯控制器的

43、產(chǎn)品特點(diǎn)，對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。該物流分揀系統(tǒng)的I/O點(diǎn)的分布情況見附錄。3.4.2儲存容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容 量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對程序容量有一定估算，通常采用 存儲器容量的估算來替代。 存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的2

44、5%考慮余量。3.4.3控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 1、運(yùn)算功能 簡單可編程邏輯控制器的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通可編程邏輯控制器的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功 能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型可編程邏輯控制器中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級運(yùn)算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，在可編程邏輯控制器中都已具有通信功 能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求 出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)

45、應(yīng)用場合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測和控制時(shí)，才使用代數(shù)運(yùn) 算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。 2、控制功能 控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定?？删幊踢壿嬁刂破髦饕糜陧樞蜻壿嬁刂?，因此，大多數(shù)場 合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高可編程邏輯控制器的處理速度和節(jié)省存儲器容 量。例如采用PID控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。 3、通信功能大中型可編程邏輯控制器系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)

46、場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。 可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口、RIO通信口、常用DCS接口等；大中型可編程邏輯控制器通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置，通信總線應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。根據(jù)上述要求與物流分揀系統(tǒng)中所需要的功能等，可編程控制器選擇S7200 CPU224 AC/DC/RLY。3.4.4可編程控制器接線圖可編程控制器外圍接線圖如圖7所示：圖7、可編程控制器接線圖3.5電磁閥的選擇電磁閥是本次物流分揀系統(tǒng)中不可缺少

47、的重要的組成部分。在選擇電磁閥時(shí)要嚴(yán)格按照選型要求進(jìn)行選擇，要確保能夠符合物流分揀系統(tǒng)要求的基礎(chǔ)。電磁閥的選型原則（1）、安全性：1、腐蝕性介質(zhì)：宜選用塑料王電磁閥和全不銹鋼；對于強(qiáng)腐蝕的介 質(zhì)必須選用隔離膜片式。中性介質(zhì)，也宜選用銅合金為閥殼材料的電磁閥，否則，閥殼中常有銹屑脫落，尤其是動(dòng)作不頻繁的場合。氨用閥則不能采用銅材。2、爆炸性環(huán)境：必須選用相應(yīng)防爆等級產(chǎn)品，露天安裝或粉塵多場合應(yīng)選用防水，防塵品種。3、電磁閥公稱壓力應(yīng)超過管內(nèi)最高工作壓力。（2）、適用性：1、介質(zhì)特性1）質(zhì)氣，液態(tài)或混合狀態(tài)分別選用不同品種的電磁閥；2）介質(zhì)溫度不同規(guī)格產(chǎn)品，否則線圈會(huì)燒掉，密封件老化，嚴(yán)重影響壽命

48、命；3）介質(zhì)粘度，通常在50cSt以下。若超過此值，通徑大于15mm時(shí)，用多功能電磁閥；通徑小于15mm時(shí)，用高粘度電磁閥。4）介質(zhì)清潔度不高時(shí)都應(yīng)在電磁閥前配裝反沖過濾閥，壓力低時(shí)，可選用直動(dòng)膜片式電磁閥；5）介質(zhì)若是定向流通，且不允許倒流，需用雙向流通；6）介質(zhì)溫度應(yīng)選在電磁閥允許范圍之內(nèi)。2、管道參數(shù)1）根據(jù)介質(zhì)流向要求及管道連接方式選擇閥門通口及型號；2）根據(jù)流量和閥門Kv值選定公稱通徑，也可選同管道內(nèi)徑；3）工作壓差：最低工作壓差在0.04Mpa以上是可選用間接先導(dǎo)式；最低工作壓差接近或小于零的必須選用直動(dòng)式或分步直接式。3、環(huán)境條件1）環(huán)境的最高和最低溫度應(yīng)選在允許范圍之內(nèi)；2）環(huán)

49、境中相對濕度高及有水滴雨淋等場合，應(yīng)選防水電磁閥；3）環(huán)境中經(jīng)常有振動(dòng)，顛簸和沖擊等場合應(yīng)選特殊品種，例如船用電磁閥；4）在有腐蝕性或爆炸性環(huán)境中的使用應(yīng)優(yōu)先根據(jù)安全性要求選用耐發(fā)蝕型；5）環(huán)境空間若受限制，需選用多功能電磁閥，因其省去了旁路及三只手動(dòng)閥且便于在線維修。4、電源條件1）根據(jù)供電電源種類，分別選用交流和直流電磁閥。一般來說交流電源取用方便；2）電壓規(guī)格用盡量優(yōu)先選用AC220V.DC24V；3）電源電壓波動(dòng)通常交流選用+%10%.-15%，直流允許%10左右，如若超差，須采取穩(wěn)壓措施；4）應(yīng)根據(jù)電源容量選擇額定電流和消耗功率。須注意交流起動(dòng)時(shí)VA值較高，在容量不足時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用間接

50、導(dǎo)式電磁閥。5.控制精度1）普通電磁閥只有開、關(guān)兩個(gè)位置，在控制精度要求高和參數(shù)要求平穩(wěn)時(shí)需選用多位電磁閥；2）動(dòng)作時(shí)間：指電信號接通或切斷至主閥動(dòng)作完成時(shí)間；3）泄漏量：樣本上給出的泄漏量數(shù)值為常用經(jīng)濟(jì)等級。（3）、可靠性：1、工作壽命，此項(xiàng)不列入出廠試驗(yàn)項(xiàng)目，屬于型式試驗(yàn)項(xiàng)目。為確保質(zhì)量應(yīng)選正規(guī)廠家的名牌產(chǎn)品。2、工作制式：分長期工作制，反復(fù)短時(shí)工作制和短時(shí)工作制三種。對于長時(shí)間閥門開通只有短時(shí)關(guān)閉的情況，則宜選用常開電磁閥。3、工作頻率：動(dòng)作頻率要求高時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)選直動(dòng)式電磁閥，電源聽優(yōu)選交流。4、動(dòng)作可靠性嚴(yán)格地來說此項(xiàng)試驗(yàn)尚未正式列入中國電磁閥專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為確保質(zhì)量應(yīng)選正規(guī)廠家的名牌產(chǎn)

51、品。有些場合動(dòng)作次數(shù)并不多，但對可靠性要求卻很高，如消防、緊急保護(hù)等 ，切不可掉以輕心。特別重要的，還應(yīng)采取兩只連用雙保險(xiǎn)。（4）、經(jīng)濟(jì)性：它選用的尺度之一，但必須是在安全、適用、可靠的基礎(chǔ)上的經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)性不單是產(chǎn)品的售價(jià)，更要優(yōu)先考慮其功能和質(zhì)量以及安裝維修及其它附件所需用費(fèi)用。更重要的是，一只電磁閥在整個(gè)自控系統(tǒng)中在整個(gè)自控系統(tǒng)中乃至生產(chǎn)線中所占成本微乎其微，如果貪圖小便宜錯(cuò)選而造成損害群是巨大的。在選用電磁閥時(shí)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求我們選用二位五通電磁閥。此類電磁閥有正反轉(zhuǎn)兩個(gè)線圈，非常有利于系統(tǒng)控制。由圖8我們可以看出該電磁閥為兩個(gè)線圈，這是便于我們的控制進(jìn)行的選擇。由圖可見，給正動(dòng)作線圈通

52、電，則正動(dòng)作氣路接通(正動(dòng)作出氣孔有氣)，即使給正動(dòng)作線圈斷電后正動(dòng)作氣路仍然是接通的，將會(huì)一直維持到給反動(dòng)作線圈通電為止。 給反動(dòng)作線圈通電，則反動(dòng)作氣路接通(反動(dòng)作出氣孔有氣)，即使給反動(dòng)作線圈斷電后反動(dòng)作氣路仍然是接通的，將會(huì)一直維持到給正動(dòng)作線圈通電為止。這相當(dāng)于“自鎖”。 基于兩位五通雙電控電磁閥的這種特性，在設(shè)計(jì)機(jī)電控制回路或編制PLC程序的時(shí)候，可以讓電磁閥線圈動(dòng)作12秒就可以了，這樣可以保護(hù)電磁閥線圈不容易損壞。圖8、二位五通電磁閥3.6電氣控制柜設(shè)計(jì)電氣控制設(shè)計(jì)如圖9所示：圖9、電氣控制柜該電氣控制柜外形尺寸為：800*600*1800，箱體顏色為駝灰色。4物流分揀系統(tǒng)軟件設(shè)

53、計(jì)4.1物流分揀系統(tǒng)的控制要求本課題是基于區(qū)分材料材質(zhì)的不同而設(shè)計(jì)的材料分揀系統(tǒng)，主要是實(shí)現(xiàn)對鐵質(zhì)、鋁質(zhì)材料的自動(dòng)分揀，具體控制過程為：（1）接通電源，按下啟動(dòng)開關(guān)，系統(tǒng)進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)，指示燈綠燈亮。（2）系統(tǒng)啟動(dòng)后，傳送帶由通電電機(jī)帶動(dòng)進(jìn)行傳送工作。 （3）系統(tǒng)啟動(dòng)后，壓力傳感器檢測物塊是否存在，如果存在則閘門打開進(jìn)入合流端。 （4）當(dāng)霍爾感傳感器檢測到鐵質(zhì)材料時(shí)，且其對應(yīng)的接近開關(guān)感應(yīng)到材料接近，則電磁閥打開將鐵塊運(yùn)出。（5）下一步是將剩余的物塊運(yùn)出系統(tǒng)。4.2物流分揀系統(tǒng)流程圖圖10、物流分揀系統(tǒng)流程圖4.3軟件設(shè)計(jì)及編程此次物流路分揀系統(tǒng)的T型圖的書寫應(yīng)用的是西門子V4.0 STEP 7

54、 MicroWIN SP9軟件。它與所選擇的S7200是配合使用的。圖11、TEP 7 MicroWIN SP9軟件主界面圖12、TEP 7 MicroWIN SP9軟件指令集對于控制系統(tǒng)的程序編輯我們必須通過TEP 7 MicroWIN SP9軟件的指令集配合自己所學(xué)的PLC知識來進(jìn)行書寫。T型圖的書寫要注意一下要求：1、信號由左向右傳遞；2、從每個(gè)梯級以及節(jié)點(diǎn)開始，以線圈或功能指令結(jié)束；3、繼電器節(jié)點(diǎn)可以使用無數(shù)次，但繼電器線圈在程序中只能使用一次；/4、T型圖總是以END指令結(jié)束；5、工作位（中間繼電器）、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器等功能性指令不能直接產(chǎn)生輸出，必須使用OUT指令才能輸出。6、在梯級

55、中既要考慮一個(gè)指令的得電條件（相當(dāng)于指令起作用）還要考慮失電條件（相當(dāng)于指令失去作用）。只有將得電條件和失電條件都考慮全了，則一個(gè)梯級的編程就完成了。4.4梯型圖根據(jù)分揀系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)出梯形圖，梯形圖的程序如下：圖13、閘門1的控制梯型圖圖13只是代表了閘門1的控制順序與程序，其他的控制T型圖見附錄。5總結(jié)綜全文所述，本文對傳感器及PLC的工作原理、適用領(lǐng)域做出了詳細(xì)的介紹，根據(jù)材料分揀的實(shí)際需求采用PLC設(shè)計(jì)出了材料分揀系統(tǒng)。設(shè)計(jì)材料分揀系統(tǒng)之前，閱讀了大量的資料和文獻(xiàn)，不但了解了自動(dòng)分揀系統(tǒng)發(fā)展的歷史，發(fā)展現(xiàn)狀，應(yīng)用背景。還學(xué)習(xí)了氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)、及用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)

56、控的基本知識。本次物流分揀系統(tǒng)的課題完成了材料分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)工作。并且基于該設(shè)計(jì)完成了控制系統(tǒng)的軟件。實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，出現(xiàn)了不少難題：傳感器的容易受到外界因素的干擾，傳感器在檢測物塊時(shí)的準(zhǔn)確度與精度的問題，電磁閥的工作動(dòng)態(tài)問題，PLC的控制順序問題。通過多次推敲以上問題結(jié)合老師的提示基本上得到了解決，如何進(jìn)一步提高控制性能，可對該系統(tǒng)進(jìn)行一些改進(jìn)。本次物流分揀系統(tǒng)進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與工作的準(zhǔn)確性，在硬件的選擇上非常嚴(yán)格，一定要滿足設(shè)計(jì)要求，經(jīng)濟(jì)適用，運(yùn)行穩(wěn)定度高，市場評價(jià)好。這對系統(tǒng)的實(shí)用與可靠性的提高有重大意義。進(jìn)一步提高傳感器的性能，找出一系列可靠的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。進(jìn)一步分析研究各種分揀系統(tǒng)地優(yōu)劣，提出材料分揀系統(tǒng)的綜合性能。本文的設(shè)計(jì)是對材料的材質(zhì)進(jìn)行的簡單分揀設(shè)計(jì)，可以在其基礎(chǔ)上對分揀物品的種類與分揀的性能進(jìn)行拓展及完善，可使其適用于實(shí)際生活中的各行各業(yè)，是分揀線實(shí)現(xiàn)無人化作業(yè)，大大提高該環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率。致謝在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，很多老師、同學(xué)給了我很大的幫助，最后才得以完成任務(wù)。在此，我對他們表示忠心的感謝。首先，我要感謝我的導(dǎo)師劉建輝老師。劉老師在百忙中，還幫助我在畢