基于PLC的物料分拣控制系统的设计.docx

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基于PLC的物料分拣控制系统的设计

基于PLC的物料分拣控制系统的设计

PLC技术应用项目讲明书

产品自动分拣计数操纵系统的设计

学院机械工程学院

专业机械电子工程

班级2012级机电1班

学生姓名李钊

指导老师王蕊

2015年10月30日

课程设计任务书

兹发给2012级机电1班学生李钊课程设计任务书，内容如下：

设计题目：

产品自动分拣计数操纵系统的设计

应完成的项目：

（1）选题的背景和意义；

（2）明确设计任务，拟定总体设计方案（有机械结构的要进行结构设计，三维软件建模）；

（3）硬件设计，传感器、PLC（和电机）选型，设计信号采集、转换电路，画出PLC端口分配图、接线操纵端子连接图；

（4）软件设计，编写操纵程序流程图（或重要程序），设计人机界面；

（5）课程设计讲明书1份。

参考资料以及讲明：

（1）金发庆.传感器技术与应用（第二版）[M].北京：

机械工业出版社，2004

（2）钟肇新.可编程操纵器原理及应用[M].广州：

华南理工大学出版社，2003

（3）常晓玲.电气操纵系统与可编程操纵器[M].北京：

机械工业出版社，2004

（4）盖超会，阳胜峰.三菱PLC与变频器、触摸屏综合培训教程[M].北京：

中国电力出版社，2011

（5）濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计[M].北京：

高等教育出版社，2013

本设计任务书于2015年10月12日发出，应于2015年10月30日前完成，然后进行答辩。

指导教师签发2015年10月30日

课程设计评语：

课程设计总成绩：

指导老师签字：

年月日

名目

摘要

分拣操纵系统在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。

是工业操纵及现代物流系统的重要组成部分，实现物料同时进行多口多层连续的分拣。

在社会各行业如：

物流配送中心、邮局、仓库等行业得到广泛应用。

本文在对熟悉了自动及分拣系统的原理的基础上，按照一定的分拣要求，采纳了整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化，设计了一个物料传送及分拣系统。

此系统以PLC为主操纵器，结合传感器技术，气动装置和位置操纵等技术，并运用梯形图编程，实现对铁质、铝质和不同颜色的材料的自动分拣。

具有自动化程度高、容易操纵、运行稳固、分拣精度高的特点，对不同的分拣对象，稍加修改本系统即可实现要求。

关键词：

可编程操纵器（PLC），传感器，气动操纵，物料分

第一章绪论

1.1分拣系统背景

自动分拣系统（Automaticsortingsystem）在配送中心处于十分必要的地位。

具有专门高的效率，一样来讲每小时所分拣商品的数量达6000-12000箱不等，能够讲，自动分拣作为能够提升物流分配、发送效率重要因素之一。

也是二战后在许多国家例如日本等国家物流中心所广泛使用的一种自动分拣系统，目前，该系统已广泛的应用于发达国家的大中型物流中心。

关于自动分拣系统的作业流程的描述如下：

物流中心吸取供应商送来的各种商品，同时在最短时刻内这把上述商品卸下,然后按照商品的种类、供应商和发送地点来准确分类，并将上述商品送到指定目的地，同时，如果供应商通知物流中心按自己所要求的配送指示发送物资时，分拣系统能够在最短的时刻内，从高层货存架储备系统中准确的找到要出库的商品及其所在位置，并按所需要求出库。

从不同储位上取出的不同数量的商品按配送地点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送。

1.1.1分拣系统的进展前景

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、承运物资完成物资的提取。

在那个系统中,书面文档生产和发觉,如手动处理白费了庞大的人力资源,效率专门低,明显不能满足现代物流的速度、精度要求高的特点。

随着科学技术的飞速进展,分拣系统开始运用各种各样的自动化设备,运算机操纵技术和信息技术成为信息传递和处理的重要手段。

尽管在大部分分拣系统中有些作业环节到目前为止需要有人工的参与,但作业强度越来越小。

完全由机械完成分拣作业的自动分拣系统也与之而生。

机械化、自动化、智能化成为现代分拣系统的要紧特点与进展趋势。

现代物流配送中,高科技的应用为作业效率和质量的提升提供了坚实的技术保证。

现代化的分拣系统逐步成为物流机械化系统、信息系统以及治理组织系统的有机组合。

物流机械化系统要紧是各种物流设备的有效组合和配置,信息系统是分拣信息和操纵信息等流淌的载体,治理组织系统负责设备、人员的调度,操纵系统总体的运作模式。

运算机操纵技术、信息技术以及物流自动化机械成为现代分拣系统的重要组成部分。

1.1.2国内外分拣系统的对比

应用现状及趋势

纵观国内外分拣系统的应用情形能够发觉,国外的物流配送中心倾向于采纳自动化程度专门高的分拣系统。

而在我国,由于物流业起步晚,分拣系统中人工作业的比例也较高。

国外自动分拣系统的广泛使用

以美国、日本及欧洲为代表的发达国家,在分拣系统的应用上体现出自动化程度越来越高的特点。

代表美国、日本和欧洲发达国家的应用分类系统反映的特点,自动化程度越来越高。

自动分拣系统已成为发达国家大中型物流中心、配送中心或一个配送中心是不可或缺的一部分。

自动分拣系统是二战后在美国,日本和其他国家的一个广泛应用于大中型物流中心分拣系统,参照邮局排序字母自动化体会配置。

一样包括操纵装置、分类装置、传动装置和分拣道口,它们通过运算机网络联结在一起,配合人工操纵及相应的人工处理环节构成一个完整的分拣系统。

其要紧特点为:

能连续、大量的来给物资分类,分类错误率极低,差不多实现无人操作排序。

自动分拣系统中人员的使用仅局限于进货时的接货、系统的操纵、系统的经营、治理与爱护等,这恰好达到了国外企业的下列要求：

减少人员使用、减轻职员劳动强度、提升人员使用效率，因此受到了他们的广泛重视。

就国外进行配送业务的行业或企业来讲,自动拣选系统已广泛应用在医药制造业和其他行业,例如日本,资生堂,如大木有限公司。

自动排序作为关键设备在自动分拣系统,因为它能够达到每小时5000-5000例排序的效率,也广泛用于日本和欧洲,日本,连锁经营企业（如西友、高岛屋等）和众议院JiBian（大和,佐川等等）是广泛使用的自动分选机;在日本唱片中心,CD及录像带的新出版品也利用高端的机器人自动分拣机拣货。

目前常用自动分拣系统

世界知名的自动化物流系统集成商德国德马泰克开发的自动分拣系统及有关系统；范德兰德；丹麦的克瑞斯普兰（德国伯曼机械）的全自动分拣系统；深圳市天和双力物流自动化设备有限公司的自动分拣系统；康大基业电子标签拣货系统；上海邮政通用技术设备公司的交叉带式分拣机操纵系统；壹比多系列电子分拣系统等等。

1.2研究分拣系统的意义

1、能够连续的,大批量的物资进行分类。

由于使用自动用于大规模生产流水线、自动分拣系统不受气候、时刻、躯体条件的限制,如能够连续运行,同时由于数量的自动分拣系统单位时刻排序,排序能力排序系统自动人工分拣系统能够连续运行100小时以上,每小时7000件包装商品,分类,例如使用人工分拣150件/小时左右,同时分拣工人无法工作8小时连续在这种劳动强度。

2、分类错误率极低。

自动分类系统的分类误差的大小要紧取决于准确的信息输入订单,反过来取决于分类信息输入系统,如果使用手动键盘输入或语音识别方法,出错率超过3%,如使用条码扫描输入,除非条码印刷本身有错误,或者你可不能出错。

因此,目前自动分拣系统要紧使用条形码技术来识别商品。

3、差不多实现无人整理活动的外国自动分拣系统的目的之一是为了减少人员的使用,降低了工人的劳动强度,提升使用效率的职员,因此自动分拣系统能减少人员,使用差不多是无人驾驶的。

整理活动本身并不需要使用人员,人员使用限于以下工作:

（1）、送货车辆到达终止自动分拣线进货,由工人来提货。

（2）、通过人工操纵操作系统的分类。

（3）、排序,通过人工整理排在最后的负载、装载物资。

（4）、自动分拣系统,治理和爱护业务。

如美国一家公司配送中心占地面积约100000平方米,每天近400000项排序,仅使用400名左右职员，这其中部分人员都在从事上述

（1）、（3）、（4）项工作，自动分拣线作到了无人化作业

关于分拣系统应用前景，要紧着眼于分拣系统的可靠性，优越性，应用领域的适用性以及系统的经济效益、成本等方而来考虑。

然而自动分拣系统对商品外包装要求也专门高，自动分拣系统只适合于平坦和刚性包装底部的规则排序物资。

包装商品,柔软而不平均的底部的包装,包装,容易变形,容易损坏,长、苗条、超重、超高、不能推翻的商品不能用正常的自动分类机进行排序,因此为了使大部分的物资差不多完成了机械自动排序,能够采取两种措施:

一是促进标准化的包装,使大部分的商品包装是符合国家标准的统一;二是基于排序的大部分商品的包装功能定制特定的分类机。

然而让所有供应商物资符合国家包装是专门困难的,自定义特性分类机,使硬件成本的上升,和它的普遍性是更糟更专门。

因此公司应该按照操作和物资的包装决定建立或建立什么样的自动分拣系统[1]。

1.3分拣系统的工作过程概述

1.3.1分拣系统结构图

图1-1材料分拣系统的示意图

1.3.2分拣系统的操纵要求

本课题是基于区分材料材质的不同而设计的材料分拣系统，要紧是实现对铁质、铝质和不同颜色的材料的自动分拣，具体操纵过程为：

（1）接通电源，按下启动开关SB1，系统进入启动状态，指示灯绿灯L2亮。

（2）系统启动后，下料传感器SQ1（光电传感装置）检测到料槽无材料或各气缸未复位时，传送带须连续运行一个行程10S后自动停机,指示灯红灯L1亮。

（3）系统启动后，下料传感器（光电传感装置）检测到料槽有材料，出料气缸每隔2S动作一次，动作时刻坚持为1S，将待测材料推到传送带上，待测物体开始在传送带上运行，并对其进行计数。

（4）当电感传感器SA检测到铁质材料时，且其对应的接近开关SQ2感应到材料接近，铁出料气缸将待测物体推下，并对其进行计数。

（5）当电容检测传感器SB检测到材料为铝质时，且其对应的接近开关SQ3感应到材料接近，铝出料气缸动作将被检测到的材料推下，并对其进行计数。

（6）当颜色检测传感器SC检测到材料为红色时，且其对应的接近开关SQ4感应到材料接近，红色出料气缸动作将待测物体推下，并对其进行计数。

（7）剩余材料在传送带上连续传送，当最后滑槽对应的接近开关感应到材料接近，其出料气缸动作将被检测到的材料推下，并对其进行计数。

第二章分拣系统的硬件设计

2.1PLC及其组件的选型及操纵原理

2.1.1PLC的型号选择

对PLC型号选择的差不多原则是在满足功能要求及保证可靠、爱护方便的前提下，力争最佳的性能价格比，选择时应考虑以下几点。

（1）PLC的硬件功能

开关量操纵的差不多功能是PLC的开关量操纵系统,要紧需要考虑是否最大数量的开关PLC的I/O点能够满足系统要求。

一些系统有专门要求对PLC的功能,如通信、网络、PID闭环操纵,响应速度快,高速计数和运动操纵、模块化PLC应该考虑是否有相应的专门功能模块。

一些积分PLC集成有高速计数器,高速脉冲输出,模拟电位器来调整,和脉冲捕捉、实时时钟和中断功能。

对模拟输入/输出系统、PLC需要考虑最大的模拟I/O是否能够满足要求,模块的辨论率和转换时刻，以及平均每点的价格。

本系统不需要跨范畴使用PLC对某些功能或信号也没有专门的速度要求，不需要选用具有高速I/O理功能的PLC。

（2）PLC指令系统的功能

关于小型单台仅需要开关量操纵的设备，一样的小型PLC便能够满足要求。

如果系统要求PLC完成某些专门的功能，应考虑PLC指令系统是否有相应的指令来支持。

此系统只需用开关量操纵，选用一样小型PLC即可

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