【正文】 9 167。 觸摸屏設備組態(tài) ......................................... 20 167。 采用人機界面的工作任務 ....................................... 22 167。 人機界面組態(tài) ........................................... 22 167。 工程的下載 ................................................... 27 第五章 調(diào)試過程 ..................................... 27 致 謝 .............................................. 29 參考文獻 ........................................... 30 附 錄 .............................................. 31 1 第 一章 概 述 167。 課題的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 自動分揀系統(tǒng)（ Automated Sorting System）是二次大戰(zhàn)后在美國、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)成為發(fā)達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：通過各種運輸工具送來的各種商品，在最短的時間內(nèi)將這些商品運送到指定地點，自動分揀系統(tǒng)在最短的時間內(nèi)將各種產(chǎn)品按照規(guī)定進行篩選分類。 167。 自動分揀系統(tǒng)的主要特點 （ 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 水線自動作業(yè)方式，自動分揀系統(tǒng)不受氣候、時間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運行，同時由于自動分揀系統(tǒng)單位時間分揀件數(shù)多，因此自動分揀系統(tǒng)可以連續(xù)運行 100個小時以上，每小時可分揀 7000件包裝商品，如用人工則每小時只能分揀 150件左右，同時分揀人員也不能在這種勞動強度下連續(xù)工作 8小時。 （ 2） 無 人化 國外建立自動分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工員的勞動強度，提高人員的使用效率，因此自動分揀系統(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 達自動分揀線的進貨端時，由人工接貨；由人工控制分揀誤差率極低 自動分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機制，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，否則不會出錯。因此，目前自動分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來識別貨物。 2 167。 自動分揀系統(tǒng)的適用條件 二次大戰(zhàn)以后，自動分揀系統(tǒng)逐漸開始在西方發(fā)達國家投入使用，成為發(fā)達國家先進 的物流中心，配送中心或流通中心所必需的設施條件之一，但因其要求使用 者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟條件，因此，在發(fā)達國家，物流中心、配送中心或流通中心不用自動分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。在引進和建設自動分揀系統(tǒng)時一定要考慮以下條件： （ 1）一次性投資巨大 自動分揀系統(tǒng)本身需要建設短則 40－ 50米，長則 150－ 200米的機械傳輸線，還有配套的機電一體化控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡及通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大，動輒 2萬平方米以上，而且一般自動分揀系統(tǒng)都建在自動主體倉庫中，這樣就要建 3－ 4層樓高的立體倉庫，庫內(nèi)需要配備各種自動化的搬運設施，這絲毫不亞于建立一個現(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，則這筆巨大的投資很難收回。 （ 2）對商品外包裝要求高 自動分揀機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分揀機進行分揀，因此為了使大部分商品都能用機械進行自動分揀，可以采取二條措施：一是推行標準化包裝，使大部分商品的包裝符合國家標準；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。但要讓所有 商品的供應商都執(zhí)行國家的包裝標準是很困難的，定制特定的分揀機又會使硬件成本上升，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分揀系統(tǒng)。 167。 研究的目的和意義 自動控制的研究對象是動態(tài)系統(tǒng)，其目的是在給定的指標函數(shù)下，利用所有能得到的信息，設計控制器使被控系統(tǒng)具有穩(wěn)定性、最優(yōu)性、魯棒性和快速性，并盡可能簡單和易于實現(xiàn)。對于系統(tǒng)的自動控制問題，傳統(tǒng)控制理論（包括經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論）解決問題的方法是，首先建立被控對象的數(shù)學模型；再根據(jù)數(shù)學模型和分析結(jié)果來設 計出合適的控 3 制器。然而，在現(xiàn)代復雜工業(yè)過程控制中，由于被控對象通常具有復雜的多變量、嚴重的非線性、強耦合、大滯后、分布參數(shù)時變以及種類繁多的干擾，一般無法獲得精確的數(shù)學模型，這就導致了傳統(tǒng)控制理論在面對一般非線性系統(tǒng)時遇到了根本性的困難和局限。因此，必須尋找新的工具和方法來研究不確定性非線性系統(tǒng)的控制問題。 第 二 章 設計方案的 選擇與 確定 167。 控制方案的確定 物料的自動 分揀控制系統(tǒng)主要有繼電器控制系統(tǒng)、微機和 PLC控制系統(tǒng)。三種控制系統(tǒng)都有各自的優(yōu)缺點。 167。 繼電器控制 控制系統(tǒng)中，所用繼電器數(shù)量 不多的情況下，可采用此方案，因為這樣較經(jīng)濟。但在實際控制中會面臨許多問題。 首先，繼電器控制系統(tǒng)的接線多且復雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴展性受到很大限制。 從控制速度上看，電器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作以實現(xiàn)控制，工作頻率低，機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。 從定時和計數(shù)控制上看，電器控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時動作進行時間控制，時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時精度不高。 從可靠性和可維護性上看，由于電 器控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，其存在機械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的接線多，所以可靠性和維護性較差。 有此分析得繼電器控制系統(tǒng)不適合自動分揀的控制。 167。 微機控制 單片機具有集成度高、功能強、可靠性高、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等 4 特點，在各個領域得到了廣泛的應用和發(fā)展。在家用電器中，單片機是控制核心，它是家用電器實現(xiàn)智能化的心臟和大腦。由于家用電器體積小，故要求控制器體積更小，以便能嵌入其結(jié)構(gòu)之中。不過在設計方面有一定的難度。它的程序修改難度較大，可靠性比 PLC要差，也需要設計專門的 接口電路和抗干擾措施。其需要設計和制作輸入 /輸出接口電路、放大電路和印刷電路板，還需用匯編語言編寫控制程序，所以設計制作工作量大，周期長，而且它的抗擾能力很弱，對環(huán)境的適應性差。在使用時要求有較好的工作環(huán)境，維護技術(shù)也較高，系統(tǒng)設計較復雜，調(diào)試技術(shù)難度大，需要有系統(tǒng)的計算機知識。對于一般的設計師來說很難辦到。不過，現(xiàn)在的洗衣機絕大多數(shù)都采用此控制系統(tǒng)，無論從成本還是功能都是非常理想的。 167。 可編程序控制器（ PLC）控制 從控制方法上來看， PLC采用了計算機技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中 ，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增強系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且 PLC所謂 “ 軟繼電器 ” 實質(zhì)上是存儲器單元的狀態(tài)，所以 “ 軟繼電器 ” 的觸點數(shù)量是無限的， PLC系統(tǒng)的靈活性和可擴展性好。 進入 20世紀 70年代，采用微處理器的工業(yè)控制計算機出現(xiàn)了，它與 PLC共同推動著傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造。經(jīng)過較長時間的實踐，人們又發(fā)現(xiàn)， PLC與一般的工業(yè)控制計算機相比，PLC還是有著較強的優(yōu)勢，其原因是 PLC專為在工業(yè)環(huán)境下的應用而設計，在 PLC中采用了如下的硬件和軟件措施： （ 1）光電耦合隔離和 RC濾 波器，有效地防止了干擾信號的進入。 （ 2）內(nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾。 （ 3）采用優(yōu)良的開關(guān)電源，防止電源線引入的干擾。 （ 4）具有良好的自診斷功能可對 CPU等內(nèi)部電路進行檢測，一旦出錯，立即報警。 隨著構(gòu)成 PLC的元器件性能的提高， PLC的可靠性也在相應地提高。一般 PLC的平均無故障時間可達幾萬小時以上。某些 PLC的生產(chǎn)廠家甚至宣布，今后生產(chǎn)的 PLC不再標明可靠性這一指標，因為對 PLC來講這一指標已毫無意義了。經(jīng)過大量實踐人們發(fā)現(xiàn) PLC系統(tǒng)在使用中發(fā)生的故障大多是由于 PLC的外部開關(guān)、傳感器、執(zhí)行機構(gòu) 引起的，而不是 PLC本身發(fā) 5 生的。拋開成本問題， PLC控制系統(tǒng)也是很適合自動分揀控制系統(tǒng)的。因此本課題選用 PLC控制方案。 167。 設計思路 本產(chǎn)品傳送與分揀自動生產(chǎn)線由產(chǎn)品搬運部分、產(chǎn)品分揀部分兩部分組成，用來完成對混雜在一起的三種高矮不同的產(chǎn)品進行傳送與分揀的工作，其中產(chǎn)品傳送與分揀部分由氣壓傳動系統(tǒng)拖動，傳動帶由電動機拖動。本課題要求設計者以 PLC為核心，為產(chǎn)品傳送與分揀自動生產(chǎn)線設計一個