【文章內(nèi)容簡介】 開關量進行控制，也可對模擬量進行控制，既可控制 1 臺生產(chǎn)機械、 1 條生產(chǎn)線，也可控制 1 個生產(chǎn)過程。 PLC 還具有通訊聯(lián)絡功能，可與上位干擾信號有良好的抑制作用。軟件方面，設置故障檢測與診斷程序。采用以上抗干擾措施后， PLC 平均無故障時間大大延長。 三、抗干擾能力強，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，但使用了大量的機械觸頭，使設備連線復雜，由于器件的老化、脫焊、觸頭的抖動及觸頭北華大學畢業(yè)設計（論文） 4 在開閉時受電弧的損害，大大降低了系統(tǒng)的 可靠性。而 PLC 采用微電子技術，帶領的開關動作由無觸點的電子存儲器件來完成，大部分繼電器和復雜的連線唄軟件程序所取代，故其壽命長，可靠性大大提高。 微機雖然有很強的功能但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾、電源波動、機械振動、溫度和濕度的變化，都可能使一般通用微機不能正常工作。而 PLC 在電子線路、機械結(jié)構及結(jié)構上都吸取了生產(chǎn)控制經(jīng)驗，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)設計有完善的通道保護與信號調(diào)理電路；在結(jié)構上對耐熱、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，有的甚至達到了幾十萬小時、 四、編程方法簡單，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和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。 五、控制系統(tǒng)的設計、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、時間繼電器、計數(shù)器等部件，硬軟件齊全，且為模塊化積木式結(jié)構，并已商品化故可按性能、容量（輸入、輸出點 、內(nèi)存大?。┑冗x用組裝。又由于用軟件編程取代了硬接線實現(xiàn)控制功能，使安裝接線工作量大大減小，設計人員只要有一臺 PLC 就可進行控制系統(tǒng)的設計并可在實驗室進行模擬調(diào)試，而繼電接觸器系統(tǒng)需在現(xiàn)場調(diào)試，工作量大且繁瑣。 六、體積小，質(zhì)量小，功耗低，由于 PLC 是將微電子技術應用于工業(yè)控制設備的新型產(chǎn)品，因而結(jié)構緊湊，堅固，體積小，質(zhì)量小，功耗低，而且具有很好的抗震性和適應環(huán)境溫度濕度變化的能力 ,因此 PLC 很容易裝入機械設備內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化較理想的控制設備 七、維修方便工作量小 PLC 具有完善的自診斷、履歷情報存 儲及監(jiān)視功能，對于其內(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，及時排除?？刂乒竦脑O計、安裝接線工作量大為減少。 PLC控制系統(tǒng)程序設計的步驟 在對一個控制系統(tǒng)進行設計之前，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確的、合理的系統(tǒng)總體設計方案，進而實現(xiàn)各個階段的設計任務。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 5 PLC 程序設計的主要步驟是： ① 對于較復雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動作的順序和條件。對于簡單 的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。 ② 設計梯形圖。這是程序設計的關鍵一步，也是比較困難的一步。要設計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設計的實踐經(jīng)驗。 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 的用戶存儲器中，并檢查鍵入的程序是否正確。 ⑤ 對程序進行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。 ⑥ 待控制臺 (柜 )及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行聯(lián)機調(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 編制技術文件。 ⑧ 交付使用。 2 郵件自動分揀系統(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)代化物流配送對速度和準確性的高要求。隨著科學技術的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開始運用各種各樣的自動化機械設備。計算機控制技術和信息技術成為信息傳遞和處理的重要手段。機械化、自動化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點與發(fā)展趨勢。 自動分揀系統(tǒng) (automatic sorting system)是二戰(zhàn)后在美國、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 算機網(wǎng)絡聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應的人工處理環(huán)節(jié)構成一個完整的分揀系統(tǒng)。隨著計算機技術的飛速發(fā)展，可編程控制器應運而生。并且功能也越來越強大。在應用上， PLC 有著其他設備無以比擬的優(yōu)越性，它可靠性高，抗干擾能力高；適用性強，應用靈活；編程方便，易于使用；功能強大，擴展能力強；控制系統(tǒng)設計、安裝、調(diào)試方便；維修方便，維修工作量少；體積小，質(zhì)量輕，易于實現(xiàn)機電一體化。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 6 自動分揀系統(tǒng)概述 現(xiàn)代社會已將物流的高科技 (自動分揀桃、自動化立體倉庫、信息處理及通 訊自動化等 )廣泛應用于各個流通領域。自動分揀系統(tǒng) (Automatic Sorting System)現(xiàn)在已成為發(fā)達國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，科學技術日新月異的進步，特別是感測技術 (激光掃描 )、電子標簽及計算機控制技術等的引入使用，自動分揀系統(tǒng)在我國發(fā)展空間巨大。 自動分揀系統(tǒng)的主要特點 在我國，自動分揀系統(tǒng)主要用于郵政業(yè)的信函分揀或機場的行李分揀等場合。 自動分揀系統(tǒng)具有傳統(tǒng)的人工分揀無可比擬的優(yōu)勢，其主要特點如下： ? 分揀效率高：由于采用流水線自動作業(yè)方式，自動分揀系統(tǒng)不受氣候、時間、人的體力等因素的限制， 可以連續(xù)運行，而且單位時間分揀件數(shù)多，因此它能夠連續(xù)大批量的分揀物品。一般情況下，自動分揀系統(tǒng)可連續(xù)運行 100 個小時以上。中等效率的分揀系統(tǒng)每小時可分揀 7000 件物品。比起人工每小時最多分揀 150 件的效率來說，有點特別明顯。更重要的是不需要大量的勞動力來從事分揀作業(yè)。實現(xiàn)了從勞動密集型到技術密集型的轉(zhuǎn)變。 ? 分揀誤差率低：自動分揀系統(tǒng)的分揀誤差率主要取決于所輸入分揀信息的準確性。而這又取決于分揀信息的輸入機制。其中攜帶貨物的相關載體和識別裝置起著主導作用。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率很低。目前自動分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術來識別貨物；如果采用當前廣泛研究的電子標簽，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)的抗干擾能力和運行穩(wěn)定性。 ? 分揀作業(yè)基本實現(xiàn)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勞動力的使用，降低勞動強度，自動分揀系統(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：送貨小車抵達自動分揀作業(yè)線的進貨端時，由人工接貨；由人工控制分揀系統(tǒng)的運行 ；分揀系統(tǒng)的末端用人工將分揀出來的貨物進行分包、堆盤、裝車；自動分揀系統(tǒng)系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護。 自動分揀系統(tǒng)最早在我國郵政部門使用。郵件分揀作業(yè)是自動分揀的一個重要的應用領域，郵件分揀機依據(jù)郵件的地址，迅速、準確地將發(fā)往不同地點的郵件從眾多郵件中按郵政編碼分揀出來。自動分揀系統(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，而且更為重要的是提高了郵件分揀作業(yè)的準確性。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 7 我國人口眾多，人員之間的聯(lián)系緊密，郵件數(shù)量相當巨大。近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，郵政事業(yè)得到了空前發(fā) 展。郵政通信網(wǎng)的技術含量不斷增加，技術裝備水平也在不斷提高，郵件處理已基本實現(xiàn)機械化，并且朝著自動化的方向邁進。其中，利用機器自動分揀郵件是一個重要的課題。國內(nèi)的研究工作起源于 20 世紀 70 年代中期。 20 多年來，科技人員不斷跟蹤國際分揀技術的發(fā)展狀況，推陳出新。截止1998 年底，全國共有 106 套郵件自動分揀設備投入運行。供貨廠家有國家郵政局上海研究所、德國 SIEMENS 公司、日本 NEC 公司。本文主要介紹郵件分揀機的工作原理。 下圖為某郵件分揀機的工作原理框圖。它主要通過對在傳送帶上通過的郵件進行掃碼獲得郵件的 信息，識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 北華大學畢業(yè)設計（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： 自動準確識別郵政編碼。對郵政編碼不符合規(guī)格的郵件進行處理 (剔除 )，并根據(jù)郵政編碼的不同加以分類，實現(xiàn)郵件的準確自動分揀； 自動計件，能夠?qū)崟r監(jiān)測郵件的分揀數(shù)量。硬件部分的分揀機是將軟件識別出的郵政編碼的編碼信息隨傳送帶分揀入各個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 的動作過程 分揀機工作過程如下：當傳送帶開始工作，綠燈 L1 亮，紅燈 L2 滅，電機 M5 驅(qū)動帶有推頭的主鏈運行，掃碼器讀取傳送帶上的郵件的郵碼，將結(jié)果送入 PLC 進行郵件的識別分析，得到郵件郵政編碼的數(shù)字編碼信息。檢測發(fā)生器 S1 檢測到有郵件，若郵碼信息正確， L2 亮， L1 滅，系統(tǒng)根據(jù)郵件的郵碼啟動相應的推桿定時器， PLC 從定時器中采集脈沖數(shù)，當定時器動作時就表示郵件到達分揀箱時，推進器 (M1~M4)將郵件推進相應的郵箱。隨后 L2 滅， L1 亮，繼續(xù)分揀。若郵碼信息出錯，則 L2 閃爍，電機M5 停止動作，待重新啟動后，再運行。 具體結(jié)構見圖 。 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 分揀站動作過程 北華大學畢業(yè)設計（論文） 9 機型的選擇及輸入輸出的確定 內(nèi)存估計 用戶程序所需的內(nèi)存容量受以下幾個因素的影響：內(nèi)存利率：開關量輸入，輸出點數(shù)；用戶的程序水平。 所需內(nèi)存字數(shù) =開關量 (輸入 +輸出 )總點數(shù) 10； 所需內(nèi)存字數(shù) =模擬量點數(shù) 100(只有模擬量輸入 )； 所需內(nèi)存字數(shù) =模擬量點數(shù) 200(模擬量輸入／輸出同時存 )。 響應時間 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)時間小于掃描周期的輸入信號 。 所以 ，系統(tǒng)響應時間沒特殊要求，不需要考慮這方面的問題。 郵件分揀是一個比較固定的、環(huán)境條件較好的工藝過程，要實現(xiàn)的功能也相對簡單，無 A/D 和 D／ A 轉(zhuǎn)換、加減運算。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 點數(shù)可知，在機型上可選用西門子公司生產(chǎn)的 CPU 型號為 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 指示進郵件 郵件檢測 指示郵碼是否正常 讀碼器輸出的郵碼 傳送帶運轉(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 點數(shù)為 7 個輸入， 8 個輸出 北華大學畢業(yè)設計（論文） 10 其硬件連接圖如下： I 0 . 0 I 0 . 6 I 0 . 1 I 0 . 2