【正文】 分揀系統(tǒng)的影響在物流系統(tǒng)中傳輸系統(tǒng)內(nèi)在分揀機(jī)之前的部分稱之為輸送。在郵政系統(tǒng)中稱之為供件裝置。供件裝置一般設(shè)有人工輔助工位 , 對物品進(jìn)行整理以便于識別分揀信息 , 控制作業(yè)節(jié)奏 , 在一些高速分揀機(jī)多個(gè)供件裝置之間的自動協(xié)調(diào) , 按著分揀機(jī)的要求能夠控制物品的適度的間隔 , 并可準(zhǔn)確按著節(jié)拍同步將物品送到控制系統(tǒng)所規(guī)定的分揀機(jī)的相應(yīng)位置 , 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中供件系統(tǒng)的效率要充分保證分揀機(jī)的需求。 分揀機(jī)也是傳輸系統(tǒng)的一部分 , 僅僅是在傳輸過程中可改變物品的路由方向。分揀機(jī)后面可以是多個(gè)傳輸系統(tǒng)在功能上起到傳輸與存貯兩種功能 : 如果按著鐵路的運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行比喻 , 物流傳輸過程中分揀機(jī)的作用如同鐵路的搬道叉的功能。它將使物品按著需要進(jìn)入不同的路向進(jìn)行輸送。分揀輸送設(shè)備有以下幾種分類的 方式 :按承載裝置的不同區(qū)分 , 如小車翻盤式、皮帶式 (平、斜 )、鋼帶式、滾輪分離式。適于普通包裹類及周轉(zhuǎn)箱與盒式包裝物品的分揀作業(yè) : 推式懸掛式、地面鏈?zhǔn)椒謷C(jī)適于較重載荷的物品分揀作業(yè) : 按分揀尺寸大小分類 , 如郵政領(lǐng)域里的小件分揀機(jī)、扁平件分揀機(jī)具有高的分揀效率 : 按分揀機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)區(qū)分 , 如交叉帶式分揀機(jī)、滑塊式分揀機(jī)、翻盤式分揀機(jī)、翻板式分揀機(jī)、斜行皮帶式等 : 按分揀過程的物流某種形態(tài)可區(qū)分為有落差和無落差兩種分揀方式。按工藝流程布置的方式分類 , 可分為環(huán)型布置的分揀機(jī)和直線布置的分揀機(jī)。 按工藝流 程的可塑性分類 , 可分為剛性分揀傳輸系統(tǒng)和柔性分揀傳輸系統(tǒng)。自動分揀傳輸系統(tǒng)的規(guī)劃及選型應(yīng)注意的問題在對分揀系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)要考慮以下幾個(gè)因素首先是要根據(jù)企業(yè)總體業(yè)務(wù)需求。經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后 , 注意先進(jìn)青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 3 行工藝設(shè)計(jì) , 然后根據(jù)工藝設(shè)計(jì)廠房 , 這個(gè)次序很重要。其次 , 由所設(shè)計(jì)的工藝流程需要、分揀的業(yè)務(wù)總量、作業(yè)的時(shí)間要求 , 單位時(shí)間的處理件數(shù)來選擇相應(yīng)的分揀機(jī)的分揀效率、分揀的格口數(shù)量。同樣在總體上如果考慮使用 RFID 作為物品的標(biāo)識 , 則在分揀的供件過程中將不再需要人工整理物品的可識讀面 (標(biāo)簽、標(biāo)識面朝上 ), 從而較大地提高了自動化的程度和分揀的效率。對分揀技術(shù)市場需求是多樣性的。如適應(yīng)易碎物品分揀的無落差分揀技術(shù)、具有高精度控制分揀技術(shù) , 都會有適度的發(fā)展。無論是哪一種分揀機(jī)都要在提高分揀效率上要取得新的發(fā)展水平 , 高速度是分揀技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。 根據(jù)場地的環(huán)境、被分揀的物品尺寸范圍、被分揀物品的質(zhì)量及是否是易碎品、包裝方式、包裝的標(biāo)準(zhǔn)化程度等來選擇分揀機(jī)的類型。例如 ,受被分揀物品的影響 , 在一些便利店的物流配送中心有一些諸如酒類、雞蛋的物品所選分揀機(jī)應(yīng)該是無落差或者小落差的分揀機(jī)如滑靴式分揀機(jī)或交叉帶式分揀 機(jī)。它們之間具體的區(qū)別是，滑靴式的分揀機(jī)比較適宜被分揀的物品尺寸在長度上較長而變化較大、包裝規(guī)范的物品。在工藝上適合直線布置的分揀機(jī)；翻盤小車式的分揀機(jī)具備在運(yùn)行中物品的落差較大但是有圈套承載能力 , 適用于航站的行李分揀；自動高速扁平件分揀機(jī)是在較大圖書物流中心的退貨流程中 , 量大而且基本是零冊處理的分揀 , 宜采用這種分揀機(jī)。環(huán)型布置分揀機(jī)適合工藝設(shè)計(jì)要求很多的供件席位及大量格口的分揀 , 因?yàn)榄h(huán)形的任何一個(gè)格口理論上都可以變成供件席位。屬于快聚快散作業(yè)工藝方式。 自動分揀系統(tǒng)的意義 今天 , 一個(gè)先 進(jìn)的貨物分揀系統(tǒng) , 對于系統(tǒng)集成商、倉儲業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、后勤管理業(yè)等是至關(guān)重要的 ,因?yàn)檫@意味著比競爭對手更快的物流速度 , 更快地滿足顧客的需求 , 其潛在的回報(bào)是驚人的。建立一個(gè)先進(jìn)的貨物分揀系統(tǒng) , 結(jié)合有效的吞吐量 , 不但可以節(jié)省數(shù)十、數(shù)百、甚至數(shù)千萬元的成本 , 而且可以大大提高工作效率 , 顯著降低工人的勞動強(qiáng)度。使用這樣的貨物分揀系統(tǒng) , 完全屏棄了使用書面文件完成貨物分揀的傳統(tǒng)方法 , 采用高效、準(zhǔn)確的電子數(shù)據(jù)的形式 , 提高效率 , 節(jié)省勞動力 。 使用這樣的貨物分揀系統(tǒng) , 不但可以快速完成簡單的存儲提取 , 而且可 以方便地根據(jù)貨物的尺寸、提貨的速度要求、裝卸要求等實(shí)現(xiàn)復(fù)雜貨物的存儲與提取 。 使用這樣的貨物分揀系統(tǒng) ,分揀工人只需簡單的操作就可以實(shí)現(xiàn)貨物的自動進(jìn)庫、出庫、包裝、裝卸等作業(yè) , 降低了工人的勞動強(qiáng)度 , 提高了效率 。 使用這樣的貨物分揀系統(tǒng) , 結(jié)合必要的倉庫管理軟件 , 可以真正實(shí)現(xiàn)倉庫的現(xiàn)代化管理 , 充分實(shí)現(xiàn)倉庫空間的合理利用 , 顯著提高企業(yè)的物流速度 , 為企業(yè)創(chuàng)造、保持市場競爭優(yōu)勢創(chuàng)造條件。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 4 課題的目的及要求 本課題為了更全面系統(tǒng)地與市場接軌，從實(shí)用的角度出發(fā)，利用已掌握的有關(guān) PLC 及其的知識實(shí)現(xiàn) 自動分揀系統(tǒng)控制，該設(shè)計(jì)分為硬件原理圖設(shè)計(jì)及軟件編程兩大部分。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生更系統(tǒng)地利用學(xué)過的知識，更快更好地投入到社會的工作中。 課題目前的發(fā)展?fàn)顩r 自動分揀系統(tǒng)在生產(chǎn)工業(yè)中有著舉足輕重的作用。它的可靠性，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、成本分揀系統(tǒng)能靈活的與其他物流設(shè)備實(shí)現(xiàn)無縫連接，如自動化倉庫、各種存儲站、自動集放鏈、各種運(yùn)載工具、機(jī)器人等。實(shí)現(xiàn)對物料實(shí)物流的分配、對物料信息流的分配和管理 [3]。采用分揀系統(tǒng)，人工分揀、堆置物料的勞動強(qiáng)度大大降低，操作人員無須為跟蹤物料而進(jìn)行 大量的報(bào)表工作、登單工作，因而顯著提高勞動生產(chǎn)率。另外，非直接勞動力如物料倉庫人員、發(fā)料員以及運(yùn)貨員工作量的減少甚至取消又進(jìn)一步直接降低了作業(yè)成本。由于分揀系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)、安全性高，同時(shí)，人工揀取物料的作業(yè)量降低，對物品的損壞減少，為顧客假造了更多的價(jià)值，為公司贏得了更多的信譽(yù)和商機(jī)。 我國自動分揀機(jī)的應(yīng)用大約始于 1980 年代 , 近期的市場興起和技術(shù)發(fā)展始于 1997 年。自動分揀的概念先在機(jī)場行李處理和郵政處理中心得到應(yīng)用 , 然后普及到其他行業(yè)。隨著業(yè)界對現(xiàn)代化物流的實(shí)際需求的增長 , 各行業(yè)對高速精確的分揀 系統(tǒng)的要求正在不斷地提高。這一需求最明顯地表現(xiàn)在煙草、醫(yī)藥、圖書及超市配送領(lǐng)域 , 并有望在將來向化妝品及工業(yè)零配件等領(lǐng)域擴(kuò)展。這些領(lǐng)域的一個(gè)共同特點(diǎn)是產(chǎn)品的種類繁多、附加值高、配送門店數(shù)量多、準(zhǔn)確性要求高和人工處理效率低等特點(diǎn)。 隨著生產(chǎn)力的需要，自動分揀系統(tǒng)在生產(chǎn)工業(yè)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，該系統(tǒng)主要有機(jī)械手的運(yùn)用和 PLC 而自動分揀系統(tǒng)的軟件編程是這設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的成敗。本文正是以基于機(jī)械手中電動機(jī)轉(zhuǎn)動為研究對象，并結(jié)合plc 軟件編程控制進(jìn)行了一系列研究，最終提出了一整自動分揀機(jī) plc 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 方案，并進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。目前在完成這個(gè)課題上存在的主要問題和難點(diǎn)是： （ 1)機(jī)械手的運(yùn)轉(zhuǎn)方面：如何通過電動機(jī)的轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上升，下降，夾緊，松開等操作 。機(jī)械手如何能夠?qū)a(chǎn)品分揀出來。以上這些都將給我們的設(shè)計(jì)帶來難度。 （ 2） PLC 的步進(jìn)指令編程方面：首先要把整個(gè)控制過程按任務(wù)要求分解，如何畫出機(jī)械手系統(tǒng)控制過程的流程圖 。分配，確定狀態(tài)器元件，弄清每個(gè)被分配狀態(tài)器的功能 。如何編寫程序。這些都成為解決問題的重點(diǎn)。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 5 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 控制要求 及設(shè)計(jì)要求 為實(shí)現(xiàn)大小球的分揀控制，所設(shè)計(jì)系統(tǒng) 程序必須實(shí)現(xiàn)以下主要功能： （ 1）該系統(tǒng)可以完成對大小球的自動識別、自動運(yùn)送和自動到大球缸或者小球缸釋放對應(yīng)的球。 （ 2）該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的多種工作方式。 （ 3）該系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)，撿球裝置必須進(jìn)行復(fù)位。 （ 4） 能夠用 PLC 實(shí)現(xiàn)基本功能。 設(shè)計(jì)任務(wù) （ 1）初步設(shè)計(jì)：了解設(shè)計(jì)任務(wù)，理解系統(tǒng)控制要求；收集相關(guān)資料； （ 2）硬件設(shè)計(jì)： PLC I/O 接線圖； （ 3）軟件設(shè)計(jì)：控制系統(tǒng)順序功能圖；控制系統(tǒng)梯形圖程序；控制系統(tǒng)語句表程序。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 6 2 可編程控制器概述 PLC 的產(chǎn)生與定義 PLC 的產(chǎn)生 20 世紀(jì) 80 年代起，人們把各種繼電器，定時(shí)器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，這就是大家熟悉的傳統(tǒng)的的繼電器控制器系統(tǒng)。由于它結(jié)構(gòu)簡單，容易掌握，價(jià)格便宜，可以滿足大部分場合電氣順序邏輯控制的要求，因而在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。但是繼電接觸器控制系統(tǒng)具有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動作速度慢，功能弱，難于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜繁瑣，當(dāng)生產(chǎn)工藝或者對象需要改變時(shí)，原有的接線和控制柜就要更換，所以通用性和靈活性就很差 。 20 世紀(jì) 60 年代末期，美國的汽車制造業(yè)競爭激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，并且對整個(gè)控制系統(tǒng)重新配置。為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場競爭要求，1968 年美國通用汽車公司 (GM)公開招標(biāo)，對新的汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來是： (1) 編程方便，可現(xiàn)場修改程序； (2) 維修方便，系統(tǒng)插件結(jié)構(gòu)； (3) 可靠性高于繼電控制裝置； (4) 體積小于繼電控制器； (5) 數(shù)據(jù)可以直接送入管理計(jì)算機(jī)； (6) 成本可以與繼電控制 盤競爭； (7) 輸入可以是交流 115V（美國電壓標(biāo)準(zhǔn)）； (8) 輸出為交流 115V，容量要求在 2A 以上，可以直接驅(qū)動接觸器，電磁閥等； (9) 擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最?。? (10) 用戶存儲器至少擴(kuò)展到 4 KB。 以上就是著名的 “GM 十條 ” 。這些要求的實(shí)質(zhì)內(nèi)容是提出了將繼電接觸器控制的簡單易用，使用方便，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)與計(jì)算機(jī)的功能完善、靈活性、通用性好的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，將繼電接觸器控制的硬連線邏輯轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)的軟件邏輯編程的設(shè)想。 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)上述十點(diǎn)要求，研制出世界上第一臺可編程控制器， 型號為 PDP— 14，人們把它稱作可編程邏輯控制器（ PLC Programmable Logic Controller）簡稱為 PLC。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展， 20 世紀(jì) 70 年代出現(xiàn)青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 7 了微型處理器和微型計(jì)算機(jī)，人們將微型技術(shù)應(yīng)用到 PLC 中，使得它可以發(fā)揮更多計(jì)算機(jī)的功能，不僅用邏輯編程取代了硬連線邏輯，還增加了運(yùn)算。數(shù)據(jù)傳送和處理等功能，使其真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)設(shè)備。隨著科技的發(fā)展， PLC開始大面積的應(yīng)用在工業(yè)自動控制的生產(chǎn)活動中。 PLC 的定義 PLC 一直在飛速發(fā)展中，因此到現(xiàn)在為止，都沒有對其下 一個(gè)準(zhǔn)確的定義，國際電工委員會（ IEC） 1987 年 2 月頒布了終稿，終稿對可編程控制器的定義是： “可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲邏輯運(yùn)算、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)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程，而有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。” 在該定義中重點(diǎn)說明了三個(gè)概念：即 PLC 是什么，它具備什么功能，以及PLC 及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則。定義強(qiáng)調(diào)了 PLC 應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具備很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。定義強(qiáng)調(diào)了 PLC 是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”。也是一種計(jì)算機(jī)；它是“專業(yè)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的”工業(yè)計(jì)算機(jī)。這種計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程簡單。它能完成邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的功能，并且非常容易和工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)于一體，易于“擴(kuò)充”。 應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是， OLC 與以往所講的機(jī)械式的順序控制器在“可編程”方面有質(zhì)的區(qū)別。由 于 PLC 引入了微處理機(jī)以及半導(dǎo)體存儲器等新一代電子元件，并用規(guī)定的指令進(jìn)行編程，所以能靈活的修改程序，即它是用軟件方式來實(shí)現(xiàn)“可編程”的目的。 PLC 的基本組成及其作用 PLC 是一種通用的工業(yè)控制裝置，其組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)基本相同。按結(jié)構(gòu)形式的不同， PLC 可分為整體式和組合式兩類。 整體式 PLC 是將中央處理單元 (CPU)、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口等組裝成一體，構(gòu)成主機(jī)。另外還有獨(dú)立的 1/0 擴(kuò)展單元與主機(jī)配合使用。主機(jī)中， CPU 是 PLC 的核心， 1/0 單元是連接 CPU 與現(xiàn)場設(shè)備之 間的接口電路，通信接口用于 PLC 與編程器和上位機(jī)等外部設(shè)備的連接。 組合式 PLC 將 CPU 單元、輸入單元、輸出單元、智能 1/0 單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，各模塊插在底板上，模塊之間通過底板上的總青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 8 線相互聯(lián)系。裝有 CPU 單元的底板稱為 CPU 底板，其它稱為擴(kuò)展底板。 CPU 底板與擴(kuò)展底板之間通過電纜連接，距離一般不超過 PLC，都可以根據(jù)需要進(jìn)行配置與組合。 中央處理單元（ CPU） CPU 在 PLC 中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞，它是 PLC 的運(yùn)算、控制中心。它按照系統(tǒng)程 序所賦予的功能，完成以下任務(wù)： (1) 接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)； (2) 診斷電源、 PLC