基于plc的物流分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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)分揀器類型訂單的效勞過程和分揀機(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(jí)分揀器和普通分揀器，優(yōu)先級(jí)分揀器使用完整效勞控制,普通分揀器使用有限的效勞(k=1),適用于查詢效勞體系理論,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(jí)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(jí)查詢。AbstractAbstract—Thepaperproposedtheprioritypollingcontrolmechanismoftheunitmaterialcombinationssortinglines,andsortersoperatingprocessisunderstoodtobethearrivalprocessoforders,serviceprocessofeachsortersortsordersandtheconversionprocessbetweensortingmachines.Controlprocess,sortersofthecombinedsortinglinesaredividedintotheprioritysortersandordinarysorters,prioritysortersusefullservicecontrol,ordinarysortersuselimitedservice(k=1),appliesthepollingservicesystemtheory,throughtheembeddedMarkovchainandprobabilitygeneratingfunctiontoestablishthemathematicalmodelofthesystem,theexactsolutionofthecontrolmechanismofthepollingsystemmodelandthefirstandsecondcharacteristicparameters,combinedwiththeactualproductionpriorityparametersoforderspickingforsimulationanalysis.IndexTerms—OrderPicking;PollingMechanism;SecondaryPriorityPolling目錄摘要11緒論41.1物流分揀系統(tǒng)簡(jiǎn)介41.2物流分揀系統(tǒng)的開展及應(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)7傳送帶與電機(jī)簡(jiǎn)介7傳感器簡(jiǎn)介10可編程控制器〔PLC〕簡(jiǎn)介10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19輸入輸出I/O點(diǎn)的估算19儲(chǔ)存容量的估算19控制功能的選擇20可編程控制器接線圖213.5電磁閥的選擇213.6電氣控制柜設(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Ⅰ35附錄Ⅱ361緒論1.1物流分揀系統(tǒng)簡(jiǎn)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)步和開展，人工物流分揀系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用還占很大一局部。人工分揀系統(tǒng)的步驟一般是：揀配，發(fā)票，道口，運(yùn)輸，儲(chǔ)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(shí)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?？刂蒲b置的作用是識(shí)別、接收和處理分揀信號(hào)，根據(jù)分揀信號(hào)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(duì)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(cè)、語(yǔ)音識(shí)別、高度檢測(cè)及形狀識(shí)別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去根據(jù)對(duì)這些分揀信號(hào)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(hào)的商品經(jīng)過該裝置時(shí)，該裝置動(dòng)作，使改變?cè)谳斔脱b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(duì)分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底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局部是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀商品貫穿過控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側(cè)，一般要連接假設(shè)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(tái)，在那里由工作人員將該道口的所有商品集中后或是入庫(kù)儲(chǔ)存，或是組配裝車并進(jìn)行配送作業(yè)。以上四局部裝置通過計(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)的開展及應(yīng)用情況在物流分揀行業(yè)開始的早期大家都是使用人工分揀系統(tǒng)來進(jìn)行作業(yè)。人工方式揀取：通常小體積、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取；隨著工作量的增加和工作效率要求的提高，人們開始參加機(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(duì)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)性化的開展，簡(jiǎn)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)量的物流效勞起到重要的作用。自動(dòng)分揀系統(tǒng)是二次大戰(zhàn)后率先在美國(guó)、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)成為興旺國(guó)家大中型物流中心不可缺少的一局部。該系統(tǒng)的作業(yè)過程可以簡(jiǎn)單描述如下：流動(dòng)中心每天接收成百上千家供給商或貨主通過各種運(yùn)輸工具送來的成千上萬(wàn)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(chǔ)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(tái)等)，同時(shí)，當(dāng)供給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(chǔ)系統(tǒng)中準(zhǔn)確找到要出庫(kù)的商品所在位置，并按所需數(shù)量出庫(kù)，將從不同儲(chǔ)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(tái)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)逐漸開始在西方興旺國(guó)家投入使用，成為興旺國(guó)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?！?〕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，如用人工分揀那么每小時(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)?！?〕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，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(yǔ)音識(shí)別方式輸入，那么誤差率在3%以上，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼的印刷本身有過失，否那么不會(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(shí)別貨物。〔3〕分揀作業(yè)根本實(shí)無(wú)人化國(guó)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，根本做到無(wú)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(yíng)、管理與維護(hù)。如美國(guó)一公司配送中心面積為10萬(wàn)平方米左右，每天可分揀近40萬(wàn)件商品，僅使用400名左右員工，自動(dòng)分揀線做到了無(wú)人化作業(yè)。對(duì)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、本錢等方而來考慮。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，在興旺國(guó)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(duì)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)短那么40~50米，長(zhǎng)那么150~200米的機(jī)械傳輸線，還有配套的機(jī)電一體化控制系統(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(wàn)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(cāng)庫(kù)中，這樣就要建3~4層樓高的立體倉(cāng)庫(kù)，庫(kù)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10~20年才能收回，如果沒有可靠的貨源作保證，那么有可能系統(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(wú)力進(jìn)行此項(xiàng)投資。它對(duì)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)那么的商品。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(zhǎng)、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，因此為了使大局部商品都能用機(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，使大局部商品的包裝符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；二是根據(jù)所分揀的大局部商品的統(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給商都執(zhí)行國(guó)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)使硬件本錢上升，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(yíng)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)輸與分揀兩大局部。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(kù)場(chǎng)傳送帶進(jìn)入物流分揀系統(tǒng)經(jīng)過力傳感器的檢測(cè)后電磁閥閘門翻開，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(duì)不同的物體進(jìn)行感應(yīng)檢測(cè)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(jiǎn)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)?，輥?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(wú)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(zhǎng)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。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、枯燥、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)〔Bucketelevator〕：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(zhǎng)，還可在輸送過程中同時(shí)完成假設(shè)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、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(wú)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)〔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)的根本結(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〔靜止局部〕由定子鐵心；定子繞組；機(jī)座等局部組成。〔2〕、轉(zhuǎn)子〔旋轉(zhuǎn)局部〕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)子繞組等局部組成?！?〕、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)局部與不動(dòng)局部。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100～280mm的電動(dòng)機(jī)無(wú)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315～450mm的電動(dòng)機(jī)帶有補(bǔ)償繞組。中心高500～710mm的電動(dòng)機(jī)外形安裝尺寸及技術(shù)要求均符合IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，電機(jī)的機(jī)械尺寸公差符合ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。傳感器簡(jiǎn)介傳感器〔英文名稱：transducer/sensor〕是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、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(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和開展，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)其根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局部組成，如圖：圖2.傳感器的組成敏感元件直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的物理量信號(hào)；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；變換電路負(fù)責(zé)對(duì)轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)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(wú)線溫度、智能、光敏、生物、視覺、位移、壓力、超聲波測(cè)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(jiǎn)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(chǔ)器，用來在執(zhí)行存儲(chǔ)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?jiǎn)稱PLC〔英文全稱：ProgrammableLogicController〕。隨著科學(xué)技術(shù)的開展，為適應(yīng)多品種，小批量生產(chǎn)的需求而產(chǎn)生開展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置?，F(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)控制的接口界面的輸入通道?，F(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)存放器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)?！?〕、常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號(hào)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所能管理的根本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。1987年國(guó)際電工委員會(huì)〔IEC〕公布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)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(chǔ)器，用來在執(zhí)行存儲(chǔ)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。〞PLC的根本機(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，根本單元加擴(kuò)展型，模塊式，集成式，分布式5種根本結(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(chǔ)器；輸入輸出接口〔I/O模塊〕；通信接口；電源等局部組成。〔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)人員歡送；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〔Electromagneticvalve〕是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，是用來控制流體的自動(dòng)化根底元件，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、平安閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等?！?〕、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，閥門翻開；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，閥門翻開。當(dāng)入口與出口到達(dá)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；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)孔翻開，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)，閥門翻開；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?！?〕、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)?！?〕、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?！?〕、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〕?！?〕、按管道中介質(zhì)的壓力不同可分為：真空型〔-0.1~0Mpa〕、低壓型〔0~0.8Mpa〕、中壓型〔1.0~2.5Mpa〕、高壓型〔4.0~6.4Mpa〕、超高壓型〔10~21Mpa〕〔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〔〕?！?〕、按工作電壓不同分為：交流電壓：AC220V380V110V24V；直流電壓：DC24V12V6V220V；一般常用電壓為AC220VDC24V，推薦用戶盡量選用常用電壓、特殊電壓供貨周期較長(zhǎng)?！?〕、按電磁閥的防護(hù)等級(jí)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?！?〕、在檢測(cè)位置安裝傳感器，分別為檢測(cè)物塊有無(wú)得壓力傳感器和檢測(cè)鐵塊的霍爾接近開關(guān)?！?〕、編制程序〔4〕、接通電源〔5〕、物塊進(jìn)入入口傳送端傳送帶?！?〕、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(kù)端末端的時(shí)候有壓力傳感器檢測(cè)是否真有物塊到來，假設(shè)有物塊被檢測(cè)那么電磁閥翻開送物塊進(jìn)入合流端，在合流端會(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)作那么電磁閥動(dòng)作傳送出鐵塊，假設(shè)傳感器沒有信號(hào)發(fā)出那么將鋁塊自行運(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)的平安可靠的運(yùn)行也能減少不必要的費(fèi)用?！?〕、首先我們要了解電機(jī)與傳送帶的選型原那么，電機(jī)在選擇的過程中我們應(yīng)該遵循以下幾項(xiàng)原那么：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(chǎng)所的環(huán)境相適應(yīng)的防護(hù)方式及冷卻方式的電動(dòng)機(jī)。3、計(jì)算相確定適宜的電動(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(jí)。根據(jù)以上電機(jī)選型原那么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(chǎng)的需要，在引進(jìn)國(guó)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，調(diào)速性能好，調(diào)速范圍廣，具有噪音低振動(dòng)小，可與國(guó)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(chǎng)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YJTG225S—8電機(jī)?！?〕、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(duì)濕度為90%，同時(shí)該月月平均最低溫度不高于25攝氏度?！?〕、YJTG225S—8電機(jī)結(jié)構(gòu)型式：外科防護(hù)等級(jí)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?！?〕、YJTG225S—8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(jí)為F級(jí)；過載能力好；低俗性能好。YJTG225S—8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(hào)為：2Q〔H〕系列減速器。通過減速器來調(diào)節(jié)進(jìn)庫(kù)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)之初傳送帶尺寸為：傳送帶寬80cm；高1m；入庫(kù)口傳送帶長(zhǎng)度為：5m；合流段傳送帶長(zhǎng)度為8m；分揀區(qū)傳送帶長(zhǎng)度為10m；出庫(kù)口傳送帶長(zhǎng)度為：5m。對(duì)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(hào)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)于傳感器的根本知識(shí)。在選擇傳感器時(shí)我們要選擇能到達(dá)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)的選型原那么。傳感器的選型原那么：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(wú)得檢測(cè)和物塊成分的檢測(cè)〔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(zhǎng)*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(zhǎng)*寬*高=15*30*15cm，鋁密度：2.702g/cm3=2.702*103kg/m3。分揀鋁塊質(zhì)量為：18.24kg，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(shí)，我們知道在檢測(cè)物塊有無(wú)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(wú)得檢測(cè)。KCHBSS梁式傳感器具有高精度，S彎曲梁；特種合金鋼測(cè)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?；魻栃?yīng)的靈敏度上下與外加磁場(chǎng)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，是一種磁敏元件。它是在霍爾效應(yīng)原理的根底上，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(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號(hào)，同時(shí)又具備工業(yè)場(chǎng)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值到達(dá)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(hào)輸出之分?；魻栭_關(guān)具有無(wú)觸電、低功耗、長(zhǎng)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：霍爾接近開關(guān)是在當(dāng)磁性物件移近霍爾開關(guān)時(shí)，開關(guān)檢測(cè)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(shí)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(cè)對(duì)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(cè)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產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)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Ⅰ。3.4.2儲(chǔ)存容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用工程使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)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(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來替代。存儲(chǔ)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10～15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25%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(jiǎn)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、比擬等運(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(jí)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)應(yīng)用場(chǎng)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)傳送和比擬，當(dāng)用于模擬量檢測(cè)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糜陧樞蜻壿嬁刂疲虼?，大多數(shù)場(chǎng)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(chǔ)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)場(chǎng)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)?？删幊踢壿嬁刂破飨到y(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(guó)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S7—200CPU224AC/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)中不可缺少的重要的組成局部。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)要求的根底。電磁閥的選型原那么〔1〕、平安性：1、腐蝕性介質(zhì)：宜選用塑料王電磁閥和全不銹鋼；對(duì)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，否那么，閥殼中常有銹屑脫落，尤其是動(dòng)作不頻繁的場(chǎng)合。氨用閥那么不能采用銅材。2、爆炸性環(huán)境：必須選用相應(yīng)防爆等級(jí)產(chǎn)品，露天安裝或粉塵多場(chǎng)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?！?〕、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，否那么線圈會(huì)燒掉，密封件老化，嚴(yán)重影響壽命命；3〕介質(zhì)粘度，通常在50cSt以下。假設(shè)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)假設(shè)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(hào)；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)境中相對(duì)濕度高及有水滴雨淋等場(chǎng)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(chǎng)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)平安性要求選用耐發(fā)蝕型；5〕環(huán)境空間假設(shè)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?jī)?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，如假設(shè)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，在容量缺乏時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用間接導(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(hào)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(jí)?！?〕、可靠性：1、工作壽命，此項(xiàng)不列入出廠試驗(yàn)工程，屬于型式試驗(yàn)工程。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(zhǎng)期工作制，反復(fù)短時(shí)工作制和短時(shí)工作制三種。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間閥門開通只有短時(shí)關(guān)閉的情況，那么宜選用常開電磁閥。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(guó)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)品。有些場(chǎng)合動(dòng)作次數(shù)并不多，但對(duì)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)?！?〕、經(jīng)濟(jì)性：它選用的尺度之一，但必須是在平安、適用、可靠的根底上的經(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)線中所占本錢微乎其微，如果貪圖小廉價(jià)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)作線圈通電，那么正動(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，那么反動(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1~2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)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(duì)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(cè)物塊是否存在，如果存在那么閘門翻開進(jìn)入合流端?！?〕當(dāng)霍爾感傳感器檢測(cè)到鐵質(zhì)材料時(shí)，且其對(duì)應(yīng)的接近開關(guān)感應(yīng)到材料接近，那么電磁閥翻開將鐵塊運(yùn)出?！?〕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V4.0STEP7MicroWINSP9軟件。它與所選擇的S7—200是配合使用的。圖11、TEP7MicroWINSP9軟件主界面圖12、TEP7MicroWINSP9軟件指令集對(duì)于控制系統(tǒng)的程序編輯我們必須通過TEP7MicroWINSP9軟件的指令集配合自己所學(xué)的PLC知識(shí)來進(jìn)行書寫。T型圖的書寫要注意一下要求：1、信號(hào)由左向右傳遞；2、從每個(gè)梯級(jí)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(wú)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(jí)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，那么一個(gè)梯級(jí)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Ⅱ。5總結(jié)綜全文所述，本文對(duì)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)開展的歷史，開展現(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)控的根本知識(shí)。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(cè)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。通過屢次推敲以上問題結(jié)合老師的提示根本上得到了解決，如何進(jìn)一步提高控制性能，可對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行一些改良。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(chǎng)評(píng)價(jià)好。這對(duì)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(duì)材料的材質(zhì)進(jìn)行的簡(jiǎn)單分揀設(shè)計(jì)，可以在其根底上對(duì)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(wú)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(duì)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，還幫助我在畢業(yè)設(shè)計(jì)上選題、在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中提出了許多珍貴的意見。劉老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、謙遜的品格讓我非常敬