基于PLC对邮件分拣系统的控制设计.doc

基于PLC对邮件分拣系统的控制 摘要 最初的分拣系统是完全基于人力的作业系统．通过人工搜索、搬运来完成货物的提取。这种分拣系统的作业效率低下，无法满足现代化物流配送对速度和准确性的高要求。随着科学技术的飞速发展，分拣系统中开始运用各种各样的自动化机械设备．计算机控制技术和信息技术成为信息传递和处理的重要手段。机械化、自动化、智能化成为现代分拣系统的主要特点与发展趋势。 随着计算机技术的飞速发展，可编程控制器应运而生。并且功能也越来越强大。在应用上，PLC有着其他设备无以比拟的优越性，它可靠性高，抗干扰能力高；适用性强，应用灵活；编程方便，易于使用；功能强大，扩展能力强；控制系统设计、安装、调试方便；维修方便，维修工作量少；体积小，质量轻，易于实现机电一体化。邮件分拣作业是邮件配送中的一个关键环节，它指的是依据邮件的地址．迅速、准确地将发往不同地点的邮件从众多邮件中按邮政编码分拣出来，并准确、及时地运送到邮件的目的地。 本文介绍了用PLC控制技术实现的邮件分检系统。分析了邮件处理自动化的实现方法和工艺流程，对设计邮件自动化设备有一定的参考价值。利用PLC内部的指令实现邮件系统的处理技术，无需硬件的额外投资即可明显提高邮件分拣效率。 关键词：西门子S7-200PLC BCD拔码器 邮件分局 Mail sorting system based on PLC control Abstract The initial sorting system is based entirely on human operating system. Through manualsearches, handling to complete the extraction of goods. The sorting system operatingefficiency, can not meet the modern logistics distribution on the speed and accuracy of high demand. With the rapid development of science and technology, sorting system began using a variety of automated machinery and equipment. The computer control technology and information technology has become an important means of information transmission and processing. Mechanization, automation, intelligent modern sorting system main characteristic and development trend. With the rapid development of computer technology, the programmable controller to emerge as the times require. And the function is more and more powerful. In the application of, PLC with other equipment unparalleled superiority, it has high reliability, high anti-interference ability; strong applicability, flexible application; programming convenient, easy to use; powerful, scalable; control system design, installation, convenient debugging; repair repair convenient, less workload; has the advantages of small volume, light weight, and is easy to realize the integration of mechanical and electrical. Mail sorting mail distribution is a key link in the basis, it refers to the mail address. Quickly, accurately sent to different locations of the messages from the other mail by postal code sorting out, and accurate, timely delivery of the message destination. This paper introduces the use of PLC control technology to realize the mail sorting system. Analysis of the mail processing automation to realize the method and the process of design, mail automation equipment has a certain reference value. Using the PLC internal instruction realizing mail processing technology, without the need for additional investment can obviously improve the hardware of mail sorting efficiency. Key words: Siemens S7-200PLC BCD code dialing device mail Branch Bureau 目 录 第一章 绪论 1 1.1 邮件分拣系统的国内外现状 1 1.2 邮件分拣系统的研究意义 2 1.3邮件分拣系统的特色与优势 2 第二章邮件分拣系统设计方案 4 2.1邮件分拣系统的控制要求 4 2.2邮件分拣系统的任务分析 4 2.3邮件分拣系统的硬件设计 7 2.4邮件分拣系统的软件设计 8 第三章PLC的电路设计 10 3.1 PLC硬件示意图 10 3.2 PLC硬件接线图 11 第四章邮件分拣系统的仿真与调试 12 4.1邮箱入箱控制软件设计流程 12 4.2单一邮件分拣系统的PLC控制梯形图  PAGEREF _Toc28670 12  HYPERLINK \l _Toc28077 参考文献：  PAGEREF _Toc28077 16  HYPERLINK \l _Toc12843 结束语  PAGEREF _Toc12843 17 第一章 绪论 1.1 邮件分拣系统的国内外现状 在世界范围内，目前大多数邮政机构面临着用户多方面业务需求的增长。用户要求更短的时限和更可靠的服务，私营快递服务和邮政服务的市场分额越做越大、越来越得到用户青睐。为保持竞争能力、使业务持续增长，邮政机构必须不断改进其运作经营状况。邮政自动化是达到这些业务目标的有效方式。在主要工业国家，邮政服务均实施了自动化，在改善生产效率和缩短服务视线方面已显示出明显效果。 当前，邮政服务正在进入一个崭新的自动化阶段。伴随着在邮政运作中以及处理流程管理引进新的管理理念，在邮件处理中心内部也正在实现处理流程全部自动化。现代化邮政技术服务可以理解为现代化物流技术在邮政物流这个特殊物流领域中的应用。自动分拣系统(automatic sorting system)是二战后在美国、日本以及欧洲的大中型物流中心广泛采用的一种分拣系统。一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口四部分组成，它们通过计算机网络联结在一起，配合人工控制及相应的人工处理环节构成一个完整的分拣系统。随着计算机技术的飞速发展，可编程控制器应运而生。并且功能也越来越强大。从20世纪50年代起，德国邮政和英国邮政等西方国家的邮政机构开始使用传统的邮政自化设备，也就是至今仍广泛使用的、典型的信函分拣设备。随着半个世纪以来各国邮政机构业务的发展、各种高新技术的应用以及各大公司和科研机构的不断开发创新，到上世纪末和本世纪初，各国邮政自动化的水平已经达到一个前所未有的高度。目前，西方发达国家的邮机构，例如美国邮政服务、英国皇家邮政、德国邮政以及荷兰邮政机构等，均基本上实现了信函、扁平件和包裹分拣的自动化处理，并在普遍使用自动化设备对邮件进行处理的同时，不断利用IT技术完善其信息管理系统，使其处理流程得到进一步优化，服务水平进一步提高，并派生出许多新型服务业务。 而在我国，到目前为止，各级分拣中心已经配备有包裹分拣机。所有一级、二级和部分三级中心局配备了信函分拣机；随着扁平件业务的增长，从一级中心局开始装备扁平件分拣系统。与此同时，中国邮政投入巨资建设起全国范围的邮政综合计算机网络及金融网络，这为全面提升我国邮政自动化、现代化水平打造一个基础和平台。近年来，随着我国经济的发展和社会的进步，邮政事业得到了空前发展。邮政通信网的技术含量不断增加，技术装备水平也在不断的提高，邮政处理已基本实现机械化并且朝着自动化的方向迈进。邮什分拣机系统改变了人工分拣的工作方式．实现了自动分拣．极大地提高了效率。自动分拣系(automatic sorting system)是二战后在美国、日本以及欧洲的大中型物流中心广泛采用的一种分拣系统。一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口四部分组成，它们通过计算机网络联结在一起，配合人工控制及相应的人工处理环节构成一个完整的分拣系统。随着计算机技术的飞速发展，可编程控制器应运而生。并且功能也越来越强大。 1.2 邮件分拣系统的研究意义 可编程序控制器（PLC）具有可靠性高，编程容易，维修方便，通用性好体积小等特点 ，成为当今用途最为广泛的工业控制器A 现在，它的应用早已突破了最初逻辑控制的场合，深入到过程控制、位置控制、网络通信等工程领域。 文中利用PLC 内部定时器实现邮件分拣系统的并行处理技，保证了系统具有可靠性高，维修方便，性价比高，明显地提高邮件分拣效率。 随着科学技术的飞速发展，分拣系统中开始运用各种各样的自动化机械设备．计算机控制技术和信息技术成为信息传递和处理的重要手段。机械化、自动化、智能化成为现代分拣系统的主要特点与发展趋势。 1.3邮件分拣系统的特色与优势 最初的分拣系统是完全基于人力的作业系统．通过人工搜索、搬运来完成货物的提取。这种分拣系统的作业效率低下，无法满足现代化物流配送对速度和准确性的高要求。随着科学技术的飞速发展，分拣系统中开始运用各种各样的自动化机械设备．计算机控制技术和信息技术成为信息传递和处理的重要手段。机械化、自动化、智能化成为现代分拣系统的主要特点与发展趋势。 随着计算机技术的飞速发展，可编程控制器应运而生。并且功能也越来越强大。在应用上，PLC有着其他设备无以比拟的优越性，它可靠性高，抗干扰能力高；适用性强，应用灵活；编程方便，易于使用；功能强大，扩展能力强；控制系统设计、安装、调试方便；维修方便，维修工作量少；体积小，质量轻，易于实现机电一体化。邮件分拣作业是邮件配送中的一个关键环节，它指的是依据邮件的地址．迅速、准确地将发往不同地点的邮件从众多邮件中按邮政编码分拣出来，并准确、及时地运送到邮件的目的地。 第二章邮件分拣系统设计方案 2.1邮件分拣系统的控制要求 一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口四部分组成，它们通过计算机网络联结在一起，配合人工控制及相应的人工处理环节构成一个完整的分拣系统。随着计算机技术的飞速发展，可编程控制器应运而生。并且功能也越来越强大。在应用上，ＰＬＣ有着其他设备无以比拟的优越性，它可靠性高，抗干扰能力高；适用性强，应用灵活；编程方便，易于使用；功能强大，扩展能力强；控制系统设计、安装、调试方便；维修方便，维修工作量少；体积小，质量轻，易于实现机电一体化。邮件分拣作业是邮件配送中的一个关键环节，它指的是依据邮件的地址．迅速、准确地将发往不同地点的邮件从众多邮件中按邮政编码分作者简介：陈刚副教授。主要从事教学和电机控制的研究。拣出来，并准确、及时地运送到邮件的目的地。本文采用Ｓ７—２００ＰＬＣ实现邮件的自动分拣控制。１控制对象和控制范围的确定我国人口众多，人员之间的联系紧密，邮件数量相当巨大的，种类也极其繁多；但是，通过调查发现，我国是以扁平邮件为主的．其中厚度在３０ｍｍ以下的邮件要占到邮件总量的９ｌ％一９５％：因此。解决扁平邮件的自动分拣是目前的主要问题。 2.2邮件分拣系统的任务分析 系统就是针对扁平邮件分拣的。控制范围及要求：——能够实现自动供件和人工供件：——检测并剔除外形不合格的邮件；——自动准确识别邮政编码。对邮政编码不符合规格的邮件进行处理（剔除），并根据邮政编码的不同加以分类，实现邮件的准确自动分拣；——自动计件，能够实时监测邮件的分拣数量。具体工艺过程为：当邮件进入分拣系统时，首先进入外形检测区。在这里，外形不符合要求（封装不好或邮件过大）的邮件被系统从流程线上剔除；如果邮件外形合格，就继续前进到邮编检测区。在邮编检测区，ＰＬＣ根据邮件邮编的不同，将邮件进行分类存储。以达到邮件分拣的目的。机电一体化８７万方数据２可编程控制器（ＰＬＣ）的选择２．１输入／输出的确定可编程控制器系统Ｉ，０点数估算。系统Ｉ，ｏ分配见表１。表ｌ输入／输出端口分配由表１可知，共需Ｉ／０点数为９个输入，１６个输出２．２内存估计用户程序所需的内存容量受以下几个因素的影响：内存利用率：开关量输入，输出点数；用户的程序水平。所需内存字数＝开关量（输入＋输出）总点数×１０；所需内存字数＝模拟量点数×１００（只有模拟量输入）；所需内存字数＝模拟量点数×２００（模拟量输入／输出同时存在）。该系统控制程序比较小，输入输出点数一共才２５，因此内存要求比较低。一般的ＰＬＣ都能满足其要求。２．３响应时间可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠地接受持续时间小于扫描周期的输入信号；但是在本系统中，邮件的输入速度是相对比较慢的，不可能比扫描周期短，所以，系统响应时间没特殊要求，不需要考虑这方面的问题。２．４机型的选择邮件分拣是一个比较固定的、环境条件较好的工艺过程，要实现的功能也相对简单，无需ⅣＤ和Ｄ／Ａ转换、加减运算。另外．控制程序也比较固定，不需要在线编程，选用整体式ＰＬＣ就可以满足工艺的要求了。综合前面的工艺要求与Ｉ，０点数可知，在机型上可选用西门子公司生产的ＣＰＵ型号为２２６型的微型可编程控制器。３系统构成该系统是１台ＰＩ￡控制的机电一体化的设备，功能完备。整机采用模块化设计，其配置和规模可根据各分拣中心的实际船机电一体化ｉ２∞朗。情况进行灵活方便的选择。该系统的主要模块有人工供件模块、自动供件模块、外形检测模块、邮政编码检测、传输输出摸块、主机中央控制模块（ＰＬＣ控钳模块）和上位管理计算机模块。图１为该系统的组成示意。ｌ—－Ｉ外形检测Ｉ—一ｌ邮编检测ｌ—Ｉ邮件计数Ｉ—．１分拣模劂卤ｌｌｌ上位管理计算机图ｌ系统模块示意图系统各模块分析如下。３．１供件模块这一部分分为两块：１个是人工供件模块，１个是自动供件模块。在人工供件模式下．分拣人员阅读邮件上的地址或邮政编码，键入地址信息，将部件放入邮件传送单元；再光电检测邮件长度、厚度尺寸，剔除不符合分拣规格的邮件；合格邮件经传送带通过邮件计数模块．进入邮件分拣模块对应的轨道，完成分拣。在自动供件模式下，人工将成叠的邮件放在供件机上，邮件由动分离装置逐件分离（用吸取式机械手完成），然后进入同步供件单元：邮件经同步供件单元进入外形检测单元。３．２外形检测模块此处是用光电传感器进行的邮件外形（邮件的长度与厚度）检测的。模块启动后，对进入检测区的邮件光电检测它的长度、厚度，然后与设定的限度相比较。如果邮件的某一项指标超过限度，即过长或过厚或者既过长又过厚，此模块的出错信号发生器发出错误脉冲信号。错误脉冲信号经过放大器放大后，一方面传输给ＰＬＣ控制器，ＰＬＣ收到信号后作出响应，发出控制脉冲信号，进行响应的处理（系统工作）；另一个方面该脉冲信号驱动一继电器动作，将邮件从分拣轨道上推人回收邮件容器中，实现分离外形不合格的邮件的目的。如果邮件外形合格（即长度厚度均不超过限度），信号发生器不动作，邮件顺利通过邮件外形检测单元．接着进入邮编检测区。３．３邮政编码检测模块传统的邮件都只手写邮政编码．对这样的邮件实行自动分拣比较困难．要实现邮政编码的识别需要采用模糊控制设备，增加了分拣系统的成本。本系统设计的前提是邮政编码实现条码化。在这种情况下，识别不同邮件的邮政编码只需进行条形码扫描就可以轻松实现。邮件邮政编码的识别过程如下：邮件进入邮政编码检测模块后，邮政编码扫描器就扫描