【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 開關(guān)量進(jìn)行控制，也可對(duì)模擬量進(jìn)行控制，既可控制 1 臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、 1 條生產(chǎn)線，也可控制 1 個(gè)生產(chǎn)過程。 PLC 還具有通訊聯(lián)絡(luò)功能，可與上位干擾信號(hào)有良好的抑制作用。軟件方面，設(shè)置故障檢測(cè)與診斷程序。采用以上抗干擾措施后， PLC 平均無故障時(shí)間大大延長(zhǎng)。 三、抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。繼電器接觸器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機(jī)械觸頭，使設(shè)備連線復(fù)雜，由于器件的老化、脫焊、觸頭的抖動(dòng)及觸頭北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 在開閉時(shí)受電弧的損害，大大降低了系統(tǒng)的 可靠性。而 PLC 采用微電子技術(shù)，帶領(lǐng)的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來完成，大部分繼電器和復(fù)雜的連線唄軟件程序所取代，故其壽命長(zhǎng)，可靠性大大提高。 微機(jī)雖然有很強(qiáng)的功能但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾、電源波動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、溫度和濕度的變化，都可能使一般通用微機(jī)不能正常工作。而 PLC 在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)，主要模塊都采用了大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路， I/O 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震都有精確考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措 施；在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施所有這些使 PLC 具有較高的抗干擾能力，目前各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 PLC，平均無故障期都大大超過了 IEC 規(guī)定的 10 萬小時(shí)，有的甚至達(dá)到了幾十萬小時(shí)、 四、編程方法簡(jiǎn)單，容易掌握。 PLC 配備有易于接受和掌握的梯形圖語言。該語言編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。 五、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便。 PLC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等部件，硬軟件齊全，且為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，并已商品化故可按性能、容量（輸入、輸出點(diǎn) 、內(nèi)存大小）等選用組裝。又由于用軟件編程取代了硬接線實(shí)現(xiàn)控制功能，使安裝接線工作量大大減小，設(shè)計(jì)人員只要有一臺(tái) PLC 就可進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，而繼電接觸器系統(tǒng)需在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，工作量大且繁瑣。 六、體積小，質(zhì)量小，功耗低，由于 PLC 是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制設(shè)備的新型產(chǎn)品，因而結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，質(zhì)量小，功耗低，而且具有很好的抗震性和適應(yīng)環(huán)境溫度濕度變化的能力 ,因此 PLC 很容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化較理想的控制設(shè)備 七、維修方便工作量小 PLC 具有完善的自診斷、履歷情報(bào)存 儲(chǔ)及監(jiān)視功能，對(duì)于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)異常狀態(tài)和輸入輸出點(diǎn)的狀態(tài)均有顯示。工作人員通過它可以檢查出故障原因，工作人員通過它可以查出故障原因，便于迅速處理，及時(shí)排除?？刂乒竦脑O(shè)計(jì)、安裝接線工作量大為減少。 PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的步驟 在對(duì)一個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，最重要的工作就是深入了解和分析系統(tǒng)的控制要求，只有這樣才可能提出準(zhǔn)確的、合理的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各個(gè)階段的設(shè)計(jì)任務(wù)。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 PLC 程序設(shè)計(jì)的主要步驟是： ① 對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。對(duì)于簡(jiǎn)單 的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。 ② 設(shè)計(jì)梯形圖。這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 ③ 根據(jù)梯形圖編制語句表程序清單。 ④ 用編程器將程序鍵入到 PLC 的用戶存儲(chǔ)器中，并檢查鍵入的程序是否正確。 ⑤ 對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。 ⑥ 待控制臺(tái) (柜 )及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。如不滿足要求，再修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。 ⑦ 編制技術(shù)文件。 ⑧ 交付使用。 2 郵件自動(dòng)分揀系統(tǒng) 最初的分揀系統(tǒng)是完全 基于人力的作業(yè)系統(tǒng)。通過人工搜索、搬運(yùn)來完成貨物的提取。這種分揀系統(tǒng)的作業(yè)效率低下，無法滿足現(xiàn)代化物流配送對(duì)速度和準(zhǔn)確性的高要求。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開始運(yùn)用各種各樣的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)。 自動(dòng)分揀系統(tǒng) (automatic sorting system)是二戰(zhàn)后在美國(guó)、日本以及歐洲的大中型物流中心廣泛采用的一種分揀系統(tǒng)。一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口四部分組成，它們通過計(jì) 算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的分揀系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程控制器應(yīng)運(yùn)而生。并且功能也越來越強(qiáng)大。在應(yīng)用上， PLC 有著其他設(shè)備無以比擬的優(yōu)越性，它可靠性高，抗干擾能力高；適用性強(qiáng)，應(yīng)用靈活；編程方便，易于使用；功能強(qiáng)大，擴(kuò)展能力強(qiáng)；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便；維修方便，維修工作量少；體積小，質(zhì)量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 自動(dòng)分揀系統(tǒng)概述 現(xiàn)代社會(huì)已將物流的高科技 (自動(dòng)分揀桃、自動(dòng)化立體倉庫、信息處理及通 訊自動(dòng)化等 )廣泛應(yīng)用于各個(gè)流通領(lǐng)域。自動(dòng)分揀系統(tǒng) (Automatic Sorting System)現(xiàn)在已成為發(fā)達(dá)國(guó)家大中型物流中心不可缺少的一部分?？梢钥隙?，隨著物流大環(huán)境的逐步改善，科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，特別是感測(cè)技術(shù) (激光掃描 )、電子標(biāo)簽及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等的引入使用，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在我國(guó)發(fā)展空間巨大。 自動(dòng)分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 在我國(guó)，自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要用于郵政業(yè)的信函分揀或機(jī)場(chǎng)的行李分揀等場(chǎng)合。 自動(dòng)分揀系統(tǒng)具有傳統(tǒng)的人工分揀無可比擬的優(yōu)勢(shì)，其主要特點(diǎn)如下： ? 分揀效率高：由于采用流水線自動(dòng)作業(yè)方式，自動(dòng)分揀系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的體力等因素的限制， 可以連續(xù)運(yùn)行，而且單位時(shí)間分揀件數(shù)多，因此它能夠連續(xù)大批量的分揀物品。一般情況下，自動(dòng)分揀系統(tǒng)可連續(xù)運(yùn)行 100 個(gè)小時(shí)以上。中等效率的分揀系統(tǒng)每小時(shí)可分揀 7000 件物品。比起人工每小時(shí)最多分揀 150 件的效率來說，有點(diǎn)特別明顯。更重要的是不需要大量的勞動(dòng)力來從事分揀作業(yè)。實(shí)現(xiàn)了從勞動(dòng)密集型到技術(shù)密集型的轉(zhuǎn)變。 ? 分揀誤差率低：自動(dòng)分揀系統(tǒng)的分揀誤差率主要取決于所輸入分揀信息的準(zhǔn)確性。而這又取決于分揀信息的輸入機(jī)制。其中攜帶貨物的相關(guān)載體和識(shí)別裝置起著主導(dǎo)作用。如果采用人工輸入，則誤差率在 3%以上；如果采用條形碼輸入，在條形碼噴碼無誤和無破損的情況下出錯(cuò)率很低。目前自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來識(shí)別貨物；如果采用當(dāng)前廣泛研究的電子標(biāo)簽，則不僅解決了分揀過程中讀取信息的不便，而且提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和運(yùn)行穩(wěn)定性。 ? 分揀作業(yè)基本實(shí)現(xiàn)無人化：國(guó)外建立自動(dòng)分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少勞動(dòng)力的使用，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，自動(dòng)分揀系統(tǒng)能最大限度減少人員的使用，基本做到無人作業(yè)。分揀系統(tǒng)本身并不需要人員，在分揀過程中主要從事以下工作：送貨小車抵達(dá)自動(dòng)分揀作業(yè)線的進(jìn)貨端時(shí)，由人工接貨；由人工控制分揀系統(tǒng)的運(yùn)行 ；分揀系統(tǒng)的末端用人工將分揀出來的貨物進(jìn)行分包、堆盤、裝車；自動(dòng)分揀系統(tǒng)系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)、管理與維護(hù)。 自動(dòng)分揀系統(tǒng)最早在我國(guó)郵政部門使用。郵件分揀作業(yè)是自動(dòng)分揀的一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，郵件分揀機(jī)依據(jù)郵件的地址，迅速、準(zhǔn)確地將發(fā)往不同地點(diǎn)的郵件從眾多郵件中按郵政編碼分揀出來。自動(dòng)分揀系統(tǒng)的使用，改變了傳統(tǒng)的手工作業(yè)的分揀方式，大大減輕了笨重的體力勞動(dòng)，而且更為重要的是提高了郵件分揀作業(yè)的準(zhǔn)確性。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 我國(guó)人口眾多，人員之間的聯(lián)系緊密，郵件數(shù)量相當(dāng)巨大。近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，郵政事業(yè)得到了空前發(fā) 展。郵政通信網(wǎng)的技術(shù)含量不斷增加，技術(shù)裝備水平也在不斷提高，郵件處理已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，并且朝著自動(dòng)化的方向邁進(jìn)。其中，利用機(jī)器自動(dòng)分揀郵件是一個(gè)重要的課題。國(guó)內(nèi)的研究工作起源于 20 世紀(jì) 70 年代中期。 20 多年來，科技人員不斷跟蹤國(guó)際分揀技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，推陳出新。截止1998 年底，全國(guó)共有 106 套郵件自動(dòng)分揀設(shè)備投入運(yùn)行。供貨廠家有國(guó)家郵政局上海研究所、德國(guó) SIEMENS 公司、日本 NEC 公司。本文主要介紹郵件分揀機(jī)的工作原理。 下圖為某郵件分揀機(jī)的工作原理框圖。它主要通過對(duì)在傳送帶上通過的郵件進(jìn)行掃碼獲得郵件的 信息，識(shí)別出郵政編碼后由郵政編碼的數(shù)字信息來控制郵件流向。 掃 碼 器P L C 控 制 電 路掃 碼郵 件 圖 郵件分揀系統(tǒng)的工作原理圖 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 郵件分揀系統(tǒng) PLC控制硬件部分 PLC 控制范圍及要求： 自動(dòng)準(zhǔn)確識(shí)別郵政編碼。對(duì)郵政編碼不符合規(guī)格的郵件進(jìn)行處理 (剔除 )，并根據(jù)郵政編碼的不同加以分類，實(shí)現(xiàn)郵件的準(zhǔn)確自動(dòng)分揀； 自動(dòng)計(jì)件，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)郵件的分揀數(shù)量。硬件部分的分揀機(jī)是將軟件識(shí)別出的郵政編碼的編碼信息隨傳送帶分揀入各個(gè)代表唯一地址的郵箱中，如編碼信息代表上海的就揀入上海的郵箱。 分揀機(jī) 的動(dòng)作過程 分揀機(jī)工作過程如下：當(dāng)傳送帶開始工作，綠燈 L1 亮，紅燈 L2 滅，電機(jī) M5 驅(qū)動(dòng)帶有推頭的主鏈運(yùn)行，掃碼器讀取傳送帶上的郵件的郵碼，將結(jié)果送入 PLC 進(jìn)行郵件的識(shí)別分析，得到郵件郵政編碼的數(shù)字編碼信息。檢測(cè)發(fā)生器 S1 檢測(cè)到有郵件，若郵碼信息正確， L2 亮， L1 滅，系統(tǒng)根據(jù)郵件的郵碼啟動(dòng)相應(yīng)的推桿定時(shí)器， PLC 從定時(shí)器中采集脈沖數(shù)，當(dāng)定時(shí)器動(dòng)作時(shí)就表示郵件到達(dá)分揀箱時(shí)，推進(jìn)器 (M1~M4)將郵件推進(jìn)相應(yīng)的郵箱。隨后 L2 滅， L1 亮，繼續(xù)分揀。若郵碼信息出錯(cuò)，則 L2 閃爍，電機(jī)M5 停止動(dòng)作，待重新啟動(dòng)后，再運(yùn)行。 具體結(jié)構(gòu)見圖 。 M 1 M 2 M 3 M 4郵 件M 5S 1吉 林 北 京 天 津 廣 州L 1 L 2 圖 分揀站動(dòng)作過程 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 機(jī)型的選擇及輸入輸出的確定 內(nèi)存估計(jì) 用戶程序所需的內(nèi)存容量受以下幾個(gè)因素的影響：內(nèi)存利率：開關(guān)量輸入，輸出點(diǎn)數(shù)；用戶的程序水平。 所需內(nèi)存字?jǐn)?shù) =開關(guān)量 (輸入 +輸出 )總點(diǎn)數(shù) 10； 所需內(nèi)存字?jǐn)?shù) =模擬量點(diǎn)數(shù) 100(只有模擬量輸入 )； 所需內(nèi)存字?jǐn)?shù) =模擬量點(diǎn)數(shù) 200(模擬量輸入／輸出同時(shí)存 )。 響應(yīng)時(shí)間 可編程控制器順序掃描的工作方式使它不能可靠地接受持續(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào) 。 所以 ，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間沒特殊要求，不需要考慮這方面的問題。 郵件分揀是一個(gè)比較固定的、環(huán)境條件較好的工藝過程，要實(shí)現(xiàn)的功能也相對(duì)簡(jiǎn)單，無 A/D 和 D／ A 轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算。另外，控制程序也比較固定，不需要在線編程，選用整體式 PLC 就可以滿足工藝的要求了。綜合前面的工藝要求與 I/0 點(diǎn)數(shù)可知，在機(jī)型上可選用西門子公司生產(chǎn)的 CPU 型號(hào)為 226 型的微型可編程控制器。 輸入輸出的確定 表 可編程控制器系統(tǒng) I/O 點(diǎn)數(shù)估算。系統(tǒng) I/O 分配見下表 輸入 輸出 端子 功能 端子 功能 啟動(dòng) 指示進(jìn)郵件 郵件檢測(cè) 指示郵碼是否正常 讀碼器輸出的郵碼 傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器 讀碼器輸出的郵碼 指定郵碼的推桿接觸器 讀碼器輸出的郵碼 指定郵碼的推桿接觸器 讀碼器輸出的郵碼 指定郵碼的推桿接觸器 復(fù)位 指定郵碼的推桿接觸器 指定郵碼的推桿接觸器 由表可知共需 I/O 點(diǎn)數(shù)為 7 個(gè)輸入， 8 個(gè)輸出 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 其硬件連接圖如下： I 0 . 0 I 0 . 6 I 0 . 1 I 0 . 2