【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)。建立一個先進(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) , 結(jié)合必要的倉庫管理軟件 , 可以真正實現(xiàn)倉庫的現(xiàn)代化管理 , 充分實現(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。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。由于分揀系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)、安全性高，同時，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。目前在完成這個課題上存在的主要問題和難點是： （ 1)機(jī)械手的運(yùn)轉(zhuǎn)方面：如何通過電動機(jī)的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)機(jī)械手的上升，下降，夾緊，松開等操作 。分配，確定狀態(tài)器元件，弄清每個被分配狀態(tài)器的功能 。 （ 2）該系統(tǒng)可以實現(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，定時器及其觸點按一定的邏輯關(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)。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)展時原系統(tǒng)改變最?。? (10) 用戶存儲器至少擴(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)計說明書（論文） 7 了微型處理器和微型計算機(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器，用來在其內(nèi)部存儲邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(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)連成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。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。改變微程序存儲器的內(nèi)容，可以改變計算機(jī)的指令系統(tǒng)。系統(tǒng)程序是不能由用戶更改的，故所使用的存儲器為只讀存儲器ROM 或 EPROM。當(dāng)用戶程序調(diào)試修改完畢，不希望被隨意改動時，可將用戶程序?qū)懭? PLC(如歐姆龍公司的 CPMIA 型 PLC)采用快閃存儲器作用戶程序存儲器，快閃存儲器可隨時讀寫，掉電時數(shù)據(jù)不會丟失，不需用后備電池保護(hù)。元件映象寄存器用來存儲 PLC 的開關(guān)量輸入 /輸出和定時器、計數(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)在停電時用后備電池維持其當(dāng)前值，在停電時可保持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲器區(qū)域稱為數(shù)據(jù)保持區(qū)。通過接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成中央處理器能夠識別和處理的信號，并存到輸入映像寄存器。 電源部件的位置形式可有多種，對于整體式結(jié)構(gòu)的 CPU，通常電源封裝到機(jī)殼內(nèi)部；對于模塊式 PLC，有的采用單獨電源模塊，有的將電源與 CPU 封裝到一個模塊中。當(dāng)PLC 與打印機(jī)相連時，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打??；當(dāng)與監(jiān)視器相連時。簡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 中的程序上傳到計算機(jī)。隨著微處理器 CPU 和微型計算機(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；但隨著對工業(yè)自動化技術(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)在過程控制領(lǐng)域也開始大面積的應(yīng)用，隨著芯片技術(shù)、計算機(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、存儲容量）、實現(xiàn)的功能（運(yùn)動控制、通信網(wǎng)絡(luò)、多機(jī)處理等）方面都遠(yuǎn)非過去的 PLC 可比?，F(xiàn)在隨著可編程序控制器國際標(biāo)準(zhǔn)化IEC61131 的逐步完善和實施，特別是 IEC611313 標(biāo)準(zhǔn)編程語言的推廣，使得 PLC 真正意義上走入了一個開放化和標(biāo)準(zhǔn)化的時代。 PLC 的功能不斷增強(qiáng)，將原來大中型 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)計說明書（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)換成語句表程序，然后使用編程器一個字符，一個字符的敲到 PLC 內(nèi)部；另外，調(diào)試時也只能通過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)超過手持式編程器，可以通過編程軟件中的監(jiān)視功能實時觀察 PLC 內(nèi)部各存儲單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，為診斷分析 PLC 程序和工作過程中出現(xiàn)的問題帶來了極大地方便。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，報警處理，設(shè)備管理等任務(wù)，這些組態(tài)軟件國外的品牌有： wincc、 ifix、 intouch 等?，F(xiàn)在世界上頂尖的自動化設(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，但由于沒有一個規(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 PLC 產(chǎn)品的制造商和用戶都是不利的。特別是 PLC 的國際化標(biāo)準(zhǔn) IEC6113為 PLC從硬件設(shè)計 、編程語言、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 PLC 以及智能儀器儀表連接成一個網(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 的開發(fā)也呈現(xiàn)了上升的勢頭。 其余的 20%的應(yīng)用要求或控制功能要求使用 PLC 無法輕松滿足，而需要使用別的控制手段或 PLC 配合其他手段來實現(xiàn)。其主要特點是使用的 ICE611313 編程語言、具有多控制任務(wù)處理功能?，F(xiàn) 場總線是“安裝在制造和過程區(qū)域的現(xiàn)場與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字模式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線”，是當(dāng)前工業(yè)自動化的熱點之一。從某種意義上說，現(xiàn)場總線技術(shù)給自動控制領(lǐng)域帶來的變化時革命性的 。 PLC之所以被廣泛使用，其主要原因是： （ 1）價格越來越低 由于微處理芯片及有關(guān)元件的的價格大大下降，使得 PLC的成本下降。現(xiàn)在開放式、標(biāo)準(zhǔn)化的 PLC也走到了前臺，為適應(yīng)現(xiàn)在和未來的自動化技術(shù)發(fā)展做好了準(zhǔn)備。這些設(shè)備對控制系統(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)動控制系統(tǒng)。 （ 4）工業(yè)過程控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(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 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程是復(fù)雜多樣的，它們對工業(yè)控制的要求也各不相同。 PLC的平均無故障運(yùn)行時間通常在幾萬小時以上，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 PLC裝置用于不同的控制對象，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)計說明書（論文） 18 所以說 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)場信號的變化狀態(tài)，通過編程工具（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，縮短了對系統(tǒng)的維護(hù)時間。 （ 3）在滿足控制要求前提下，力求使控制簡單、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 點數(shù)時，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。當(dāng)然對于不同的用戶，要求的側(cè)重點不同，設(shè)計 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)計的重點，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 點的性 質(zhì)主要是它們是直流信號還是交流信號，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數(shù)的浪費(fèi)，增加成本。如對 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。對于以開關(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。滯后時間應(yīng)控制在幾十毫秒之內(nèi)，應(yīng)小于普通繼電器的動作時間。 (4) 機(jī)械臂右行時有小球右限（ LS4）和大球右限（ LS5）之分；下降時，當(dāng)電磁鐵壓著大球時，下限開關(guān) LS2 斷開（ =“ 0”）；壓著小球時，下限開關(guān) LS2 接通（ =” 1”）。下限位閉合，吸住的是小球。如果檢測開關(guān)斷開，則運(yùn)行停止。分支在機(jī)械臂下降之后根據(jù)下限位開關(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。吸住球后停留 1S,撿球板上升，碰到上限位開關(guān)后右行， 為小球位限位開關(guān)， 為大球位限位開關(guān)，在右行的過程中，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)計說明書（論文） 25 停止右行，下降到下限開關(guān)位置，斷電釋放鋼球，然后上升到上限開關(guān)位置停止上升，開始左行，碰到左極限停止左行；而如果是吸住的大球，則在右行的時候碰到 就停止右行，開始下降，下降到下限開關(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，開始左行，到左極限停止左行，吸球時間T37 為 1s，釋放球時間 T38 也為 1s） 當(dāng)將旋鈕開關(guān) 后，系統(tǒng)由開始撿球到放球，返回再次開 始撿球，如此循環(huán)不斷的進(jìn)行撿球和放球的過程，直到按下停止按鈕或箱內(nèi)沒球，系統(tǒng)才停下來不工作。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，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。如果該存儲單元為“ 0”狀態(tài)，對應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點的狀態(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)計說明書（論文） 26 （ 4）梯形圖的邏輯運(yùn)算 根據(jù)梯形圖中各觸