基于PLC的快遞分揀控制系統(tǒng)設(shè)計

2024-01-18基于PLC的快遞分揀控制系統(tǒng)設(shè)計目錄項目背景與意義整體方案設(shè)計硬件選型程序設(shè)計PLC仿真項目總結(jié)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(yuǎn)程監(jiān)控和自動調(diào)節(jié)。由于需要大量的員工，意味著大量的人工成本，進(jìn)一步限制公司的發(fā)展。01效率低、準(zhǔn)確差傳統(tǒng)人工快遞分揀，常因個人因素導(dǎo)致效率低、準(zhǔn)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(zhǔn)確高采用變頻器調(diào)節(jié)傳送帶轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)正常高速運轉(zhuǎn)，故障手動低速排故，通過傳感器準(zhǔn)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(zhuǎn)，其分揀量遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yuǎn)程監(jiān)控和自動調(diào)節(jié)，提高運維效率，降低了人工成本。項目目標(biāo)與預(yù)期成果實現(xiàn)高效率分揀通過變頻器調(diào)節(jié)傳送帶轉(zhuǎn)速，確保實現(xiàn)傳送帶正常運作時的高速運轉(zhuǎn)；故障手動運作時的低速運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)高效率分揀。實現(xiàn)高準(zhǔn)確分揀通過傳感器準(zhǔn)確識別快遞包裹，防止錯誤分揀，提高快遞分揀準(zhǔn)確性。24小時運轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)，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(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，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(shè)計Part系統(tǒng)簡圖變頻技術(shù)原理及應(yīng)用通過變頻器對一個主傳送帶和三個副傳送帶進(jìn)行正反轉(zhuǎn)和高低速的控制，實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和高低兩段速的控制：在自動模式下，正常運轉(zhuǎn)都是以高速正轉(zhuǎn)，只有產(chǎn)生故障電機才為高速反轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)運行，他們的速度均為低速運行（頻率10Hz）。變頻技術(shù)原理廣泛應(yīng)用于快遞分揀，物流運輸系統(tǒng)等領(lǐng)域。通過變頻技術(shù)，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(shù)應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)是否出現(xiàn)故障，調(diào)整傳送帶轉(zhuǎn)速保證高效率分揀。同時，具備手動控制功能，方便調(diào)試和應(yīng)急處理。自動控制功能當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能夠進(jìn)入自動故障狀態(tài)，此時故障指示燈亮可手動切換進(jìn)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(jìn)行排故維修。故障診斷與保護(hù)功能系統(tǒng)能夠通過指示燈及相關(guān)人機界面實時觀察分揀系統(tǒng)的工作情況、傳送帶電機轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵參數(shù)。故障指示功能系統(tǒng)功能設(shè)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(jù)設(shè)定的變頻器參數(shù)值，控制傳送帶轉(zhuǎn)速。同時，PLC控制器還負(fù)責(zé)故障診斷與處理、數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)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(yuǎn)程監(jiān)控中心等設(shè)備的實時數(shù)據(jù)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?qū)崿F(xiàn)快進(jìn)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(diào)速和節(jié)能運行。傳感器選用微動開關(guān)式壓力傳感器，以及光電開關(guān)與自動感應(yīng)掃碼器兩種激光傳感器，實時傳送帶電機受壓即運轉(zhuǎn)與快遞包裹準(zhǔn)確推送。根據(jù)系統(tǒng)控制需求，設(shè)置PLC控制器的掃描周期、IO接口參數(shù)等，確?？刂破鞣€(wěn)定運行。PLC控制器參數(shù)設(shè)置變頻器參數(shù)設(shè)置傳感器參數(shù)設(shè)置根據(jù)傳送帶電機參數(shù)和包裹傳送速度需求，設(shè)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(diào)速。根據(jù)包裹二維碼或條形碼信息，設(shè)置相應(yīng)的掃描參數(shù)，識別并輸出信號給PLC控制器。關(guān)鍵設(shè)備選型與參數(shù)設(shè)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(shè)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(diào)速控制。電機接線保護(hù)電路接線在主回路中接入保護(hù)電路，如過載保護(hù)、短路保護(hù)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(shè)備正常工作。PLC控制器接線將PLC控制器的IO接口與相應(yīng)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(yuǎn)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(shè)計Part流程圖手動控制程序流程圖自動控制流程圖數(shù)據(jù)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(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行處理。相關(guān)參數(shù)模塊根據(jù)變頻器、傳感器的參數(shù)設(shè)置，調(diào)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(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，PLC故障指示燈亮，此時可以進(jìn)入手動模式，再手動模式下進(jìn)行維修與排故。關(guān)鍵模塊功能實現(xiàn)和代碼展示模擬量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為對應(yīng)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(zhuǎn)換為對應(yīng)的PLC編程的輸入信號，作為控制變頻器開關(guān)信號。05PLC仿真調(diào)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(shè)備的實時數(shù)據(jù)。展示界面提供對傳送帶、氣缸、變頻器等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制功能，如啟動、停止、轉(zhuǎn)向調(diào)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(diào)試相關(guān)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(diào)試相關(guān)功能仿真相關(guān)功能仿真2.傳送帶手動模式下系統(tǒng)運行過程調(diào)試1）主傳送帶運行狀態(tài)2）副1傳送帶運行狀態(tài)相關(guān)功能仿真相關(guān)功能仿真3.氣缸自動/手動模式下系統(tǒng)運行過程調(diào)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(shè)備連接將PLC、變頻器、傳感器、氣缸等設(shè)備按照系統(tǒng)要求進(jìn)行連接和配置。參數(shù)設(shè)置根據(jù)實際需求，設(shè)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(jìn)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(diào)試過程06項目總結(jié)與展望Part24小時運轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)，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(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，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(zhǔn)確分揀通過傳感器準(zhǔn)確識別快遞包裹，防止錯誤分揀，提高快遞分揀準(zhǔn)確性。實現(xiàn)高效率分揀通過變頻器調(diào)節(jié)傳送帶轉(zhuǎn)速，確保實現(xiàn)傳送帶正常運作時的高速運轉(zhuǎn)；故障手動運作時的低速運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)高效率分揀。項目成果總結(jié)回顧ABCD經(jīng)驗教訓(xùn)分享充分調(diào)研用戶需求在項目初期，應(yīng)充分調(diào)研用戶需求，確保系統(tǒng)設(shè)計方案滿足用戶實際需求。重視軟件編程與調(diào)試PLC編程是項目成功的關(guān)鍵，應(yīng)注重編程規(guī)范性和調(diào)試過程，確保程序穩(wěn)定性和可靠性。合理選擇硬件設(shè)備在硬件選型時，應(yīng)綜合考慮性能、價格、可靠性等因素，選擇性價比高的設(shè)備。強化團隊協(xié)作與溝通團隊成員之間應(yīng)保持密切溝通與