【正文】 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(dòng)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(cè)處理的分揀 , 宜采用這種分揀機(jī)。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(wàn)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(dòng)強(qiáng)度。 使用這樣的貨物分揀系統(tǒng) , 結(jié)合必要的倉(cāng)庫(kù)管理軟件 , 可以真正實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的現(xiàn)代化管理 , 充分實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)創(chuàng)造條件。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(wú)縫連接，如自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)、各種存儲(chǔ)站、自動(dòng)集放鏈、各種運(yùn)載工具、機(jī)器人等。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(duì)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)。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(lái)向化妝品及工業(yè)零配件等領(lǐng)域擴(kuò)展。目前在完成這個(gè)課題上存在的主要問(wèn)題和難點(diǎn)是： （ 1)機(jī)械手的運(yùn)轉(zhuǎn)方面：如何通過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上升，下降，夾緊，松開(kāi)等操作 。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 。 （ 2）該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的多種工作方式。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(lái)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)。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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求，1968 年美國(guó)通用汽車公司 (GM)公開(kāi)招標(biāo)，對(duì)新的汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來(lái)是： (1) 編程方便，可現(xiàn)場(chǎng)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(jìng)爭(zhēng)； (7) 輸入可以是交流 115V（美國(guó)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(dòng)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(chǔ)器至少擴(kuò)展到 4 KB。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(shuō)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。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)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(guò)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(guò)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)。定義強(qiáng)調(diào)了 PLC 是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”。 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。 整體式 PLC 是將中央處理單元 (CPU)、存儲(chǔ)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)。裝有 CPU 單元的底板稱為 CPU 底板，其它稱為擴(kuò)展底板。 現(xiàn)代 PLC 使用的 CPU 主要有以下幾種： 通用微處理器，如 8080, 8088, Z80A, 8085 等。 位片式微處理器，如 AMD2900 系列等。改變微程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容，可以改變計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。系統(tǒng)程序是不能由用戶更改的，故所使用的存儲(chǔ)器為只讀存儲(chǔ)器ROM 或 EPROM。當(dāng)用戶程序調(diào)試修改完畢，不希望被隨意改動(dòng)時(shí)，可將用戶程序?qū)懭? PLC(如歐姆龍公司的 CPMIA 型 PLC)采用快閃存儲(chǔ)器作用戶程序存儲(chǔ)器，快閃存儲(chǔ)器可隨時(shí)讀寫，掉電時(shí)數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，不需用后備電池保護(hù)。元件映象寄存器用來(lái)存儲(chǔ) PLC 的開(kāi)關(guān)量輸入 /輸出和定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等內(nèi)部繼電器的 ON/OFF 狀態(tài)。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在停電時(shí)用后備電池維持其當(dāng)前值，在停電時(shí)可保持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器區(qū)域稱為數(shù)據(jù)保持區(qū)。通過(guò)接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能夠識(shí)別和處理的信號(hào)，并存到輸入映像寄存器。 電源部件的位置形式可有多種，對(duì)于整體式結(jié)構(gòu)的 CPU，通常電源封裝到機(jī)殼內(nèi)部；對(duì)于模塊式 PLC，有的采用單獨(dú)電源模塊，有的將電源與 CPU 封裝到一個(gè)模塊中。當(dāng)PLC 與打印機(jī)相連時(shí)，可將過(guò)程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印；當(dāng)與監(jiān)視器相連時(shí)。簡(jiǎn)易型的編程器只能聯(lián)機(jī)編程，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)化為機(jī)器語(yǔ)言助記符后，才能輸入。程序被下載到 PLC，也可以將 PLC 中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。隨著微處理器 CPU 和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)在 PLC 中的應(yīng)用，形成了現(xiàn)代意義上的 PLC。 大致總結(jié)一下， PLC 的發(fā)展經(jīng)歷了五個(gè)階段。 （ 3）成熟階段 從 20 世紀(jì) 80 年代到 90 年代初期，這之前的 PLC 主要是單機(jī)應(yīng)用和小規(guī)模，小系統(tǒng)的應(yīng)用；但隨著對(duì)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)水平、控制性能和控制范圍的要求的提高，在大型的控制系統(tǒng)（如冶煉、飲料、造紙、煙草、紡織、污水處理）中， PLC也展現(xiàn)出了其強(qiáng)大的生命力。由于對(duì)模擬量處理功能和網(wǎng)絡(luò)通信功能的提高， PLC 控制系統(tǒng)在過(guò)程控制領(lǐng)域也開(kāi)始大面積的應(yīng)用，隨著芯片技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展， PLC 的功能得到了進(jìn)一步的提高，現(xiàn)在 PLC 不論從體積上，人機(jī)界面功能、端子接線技術(shù)，還是從內(nèi)在的性能（速度、存儲(chǔ)容量）、實(shí)現(xiàn)的功能（運(yùn)動(dòng)控制、通信網(wǎng)絡(luò)、多機(jī)處理等）方面都遠(yuǎn)非過(guò)去的 PLC 可比。現(xiàn)在隨著可編程序控制器國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化IEC61131 的逐步完善和實(shí)施，特別是 IEC611313 標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言的推廣，使得 PLC 真正意義上走入了一個(gè)開(kāi)放化和標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)代。 PLC 的功能不斷增強(qiáng)，將原來(lái)大中型 PLC 才有的功能部分青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 12 轉(zhuǎn)移到小型 PLC 上，如模擬量處理、復(fù)雜的指令功能和網(wǎng) 絡(luò)通信等。為了適應(yīng)工廠控制系統(tǒng)和企業(yè)信息管理系統(tǒng)日益有機(jī)結(jié)合的要求，信息技術(shù)也滲透到 了 PLC 中，如設(shè)置開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、支持 OPC 技術(shù)，等等。由于在硬件和軟件方面都采取了可靠性和便利性的措施。首先是把編制好的梯形圖程序轉(zhuǎn)換成語(yǔ)句表程序，然后使用編程器一個(gè)字符，一個(gè)字符的敲到 PLC 內(nèi)部；另外，調(diào)試時(shí)也只能通過(guò)編程器觀察很少的信息。編程軟件的調(diào)試和監(jiān)控功能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)手持式編程器，可以通過(guò)編程軟件中的監(jiān)視功能實(shí)時(shí)觀察 PLC 內(nèi)部各存儲(chǔ)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，為診斷分析 PLC 程序和工作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題帶來(lái)了極大地方便。配合有適當(dāng)?shù)耐ㄓ嵔涌诨蜻m配器， PC 機(jī)就可 以和 PLC 之間進(jìn)行信息的互換，再配合功能強(qiáng)大的組態(tài)軟件，就可以完成復(fù)雜的和大量的畫面顯示，數(shù)據(jù)處理，報(bào)警處理，設(shè)備管理等任務(wù)，這些組態(tài)軟件國(guó)外的品牌有： wincc、 ifix、 intouch 等?，F(xiàn)在世界上頂尖的自動(dòng)化設(shè)備供應(yīng)商提供的大型 PLC 中，一般都增加了安全性和冗余性的產(chǎn)品，并且符合 IEC61508 標(biāo)準(zhǔn)的要求。 e. 開(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)化 世界上大大小小的電氣設(shè)備制造商幾 乎都推出了自己的 PLC 產(chǎn)品，但由于沒(méi)有一個(gè)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，所有 PLC 產(chǎn)品在使用上都存在一些差別，而這些差別的存在對(duì) PLC 產(chǎn)品的制造商和用戶都是不利的。特別是 PLC 的國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn) IEC6113為 PLC從硬件設(shè)計(jì) 、編程語(yǔ)言、通訊聯(lián)網(wǎng)等各方面都制定了詳細(xì)的規(guī)范。 f. 通信聯(lián)網(wǎng)功能的增強(qiáng)和易用化 在中大型的 PLC 控制系統(tǒng)中，需要多個(gè) PLC 以及智能儀器儀表連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的交換。 PLC 控制系統(tǒng)通信的介質(zhì)一般有雙絞線或光纖，具備常用的串行通信功能。這個(gè)概念大概在 20 世紀(jì) 90 年代中期提出。在隨后的幾年，軟 PLC 的開(kāi)發(fā)也呈現(xiàn)了上升的勢(shì)頭。 其余的 20%的應(yīng)用要求或控制功能要求使用 PLC 無(wú)法輕松滿足，而需要使用別的控制手段或 PLC 配合其他手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。其主要特點(diǎn)是使用的 ICE611313 編程語(yǔ)言、具有多控制任務(wù)處理功能?，F(xiàn) 場(chǎng)總線是“安裝在制造和過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字模式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線”，是當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化的熱點(diǎn)之一。從某種意義上說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)給自動(dòng)控制領(lǐng)域帶來(lái)的變化時(shí)革命性的 。 PLC之所以被廣泛使用，其主要原因是： （ 1）價(jià)格越來(lái)越低 由于微處理芯片及有關(guān)元件的的價(jià)格大大下降，使得 PLC的成本下降?，F(xiàn)在開(kāi)放式、標(biāo)準(zhǔn)化的 PLC也走到了前臺(tái)，為適應(yīng)現(xiàn)在和未來(lái)的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展做好了準(zhǔn)備。這些設(shè)備對(duì)控制系統(tǒng)的要求大都屬于邏輯順序控制，所以這也是最適合 PLC 使用的 領(lǐng)域。 （ 3）運(yùn)動(dòng)控制 為適應(yīng)高精度的位置控制，現(xiàn)在的 PLC 制造 商為用戶提供了功能完善的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。 （ 4）工業(yè)過(guò)程控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，存在如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量 (即模擬量 )， PLC采用相應(yīng)的 A/D和 D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣 的控制算法程序來(lái)處理模擬量，完成閉環(huán)控制。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 PLC的特點(diǎn) 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程是復(fù)雜多樣的，它們對(duì)工業(yè)控制的要求也各不相同。 PLC的平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間通常在幾萬(wàn)小時(shí)以上，這是其他控制系統(tǒng)不能比擬的。 PLC及擴(kuò)展模塊品種多，可以靈活組成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。同一個(gè) PLC裝置用于不同的控制對(duì)象，只是輸入和輸出組件和應(yīng)用軟件的不同，青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 18 所以說(shuō) PLC控制系統(tǒng)有極高的柔性，即通用性強(qiáng)。 PLC控制系統(tǒng)可大可小，能輕松完成單機(jī)控制系統(tǒng)、批量控制系統(tǒng)、制造業(yè)自動(dòng)化中的復(fù)雜邏輯順序控制、流程工業(yè)中大量模擬量控制，以及組成通信網(wǎng) 絡(luò)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和管理等任務(wù)。所以和其他控制系統(tǒng)相比，其成本較低，而且這種趨勢(shì)還將持續(xù)下去。 （ 6）維護(hù)方便 PLC 的輸入和輸出端子能夠直觀地反應(yīng)映現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的變化狀態(tài)，通過(guò)編程工具（具 有編程功能的電腦等）可以直觀的觀察控制程序和控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、 I/O 點(diǎn)狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)等，極大地方便了維護(hù)人員查找故障，縮短了對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)時(shí)間。 （ 3）在滿足控制要求前提下，力求使控制簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、操作和維護(hù)方便。 （ 5）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，選擇 PLC 容量及 I/O 點(diǎn)數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。當(dāng)然對(duì)于不同的用戶，要求的側(cè)重點(diǎn)不同，設(shè)計(jì) 的原則也應(yīng)有所區(qū)別，如果以提高產(chǎn)品和安全為目標(biāo)，則應(yīng)將系統(tǒng)可靠性放在設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，設(shè)置考慮采取冗余控制系統(tǒng)；如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應(yīng)將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)加以強(qiáng)化；如果系統(tǒng)工藝經(jīng)常變更，則事先充分考慮。 I/O 點(diǎn)的性 質(zhì)主要是它們是直流信號(hào)還是交流信號(hào)，它們的電源電壓，以及輸出是用繼電器型還是晶體管型。這樣有可能造成輸出點(diǎn)數(shù)的浪費(fèi)，增加成本。如對(duì) PLC 與 PLC、 PLC 與智能儀表及上位機(jī)之間有靈活方便的通信聯(lián)網(wǎng)要求；或?qū)?PLC 的計(jì)算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)?PLC 的位置控制有特殊要求等。對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主，帶 有部分模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用帶有 A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶有 D/A 轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送器和驅(qū)動(dòng)裝置，并且選擇運(yùn)算功能較強(qiáng)的中小型 PLC，如西門子公司的S7300 系列 PLC。滯后時(shí)間應(yīng)控制在幾十毫秒之內(nèi)，應(yīng)小于普通繼電器的動(dòng)作時(shí)間。 (4) 機(jī)械臂右行時(shí)有小球右限（ LS4）和大球右限（ LS5）之分；下降時(shí)，當(dāng)電磁鐵壓著大球時(shí)，下限開(kāi)關(guān) LS2 斷開(kāi)（ =“ 0”）；壓著小球時(shí)，下限開(kāi)關(guān) LS2 接通（ =” 1”）。下限位閉合，吸住的是小球。如果檢測(cè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，則運(yùn)行停止。分支在機(jī)械臂下降之后根據(jù)下限位開(kāi)關(guān)（ LS2）的通斷，分別將球吸住、上升、右行到 SB4 或 SB5 處下降，此處應(yīng)為匯合點(diǎn)。吸住球后停留 1S,撿球板上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)后右行， 為小球位限位開(kāi)關(guān)， 為大球位限位開(kāi)關(guān)，在右行的過(guò)程中，如果吸住的小球，碰到青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 25 停止右行，下降到下限開(kāi)關(guān)位置，斷電釋放鋼球，然后上升到上限開(kāi)關(guān)位置停止上升，開(kāi)始左行，碰到左極限停止左行；而如果是吸住的大球，則在右行的時(shí)候碰到 就停止右行，開(kāi)始下降，下降到下限開(kāi)關(guān)出停止下行，斷電釋放鋼球，然后上升到上極限位置停止上升，開(kāi)始左行，到左極限停止左行，吸球時(shí)間T37 為 1s，釋放球時(shí)間 T38 也為 1s） 當(dāng)將旋鈕開(kāi)關(guān) 后，系統(tǒng)由開(kāi)始撿球到放球，返回再次開(kāi) 始撿球，如此循環(huán)不斷的進(jìn)行撿球和放球的過(guò)程，直到按下停止按鈕或箱內(nèi)沒(méi)球，系統(tǒng)才停下來(lái)不工作。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂 的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制。如果該存儲(chǔ)單元為“ 0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“ 0”或“ OFF”狀態(tài)。利用能流這一概念，可以幫助我們更好地理解和分析梯形圖。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 26 （ 4）梯形圖的邏輯運(yùn)算 根據(jù)梯形圖中各觸