基于PLC的自动分拣控制系统论文文档格式.docx
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greatlyimprovethelevelofproductionenterprisesefficiency.
Familiarwiththegoodsintheautomaticandsortingsystem
principlefoundation,accordingtocertainrequesttosortthemitsubishi
PLCascontrolcore,Mcgssoftwareformonitoringsoftware,thedesign
givesmaterialsortingcontrolsystem.Thetransportofgoodsand
materialssortingsystemmainlybyPLCcontroller,combinedwith
pneumaticdevice,thesensortechnology,configurationandmonitoring
technology,on-sitecontrolproductautomaticsorting.Systemhasahigh
degreeofautomation,stableoperationandhighprecision,easycontrol
sortingbasedonthefeaturesofdifferentsortingobject,slightly
modifyingthesystemcanberealizedrequirements.
Aftercompleteditsdesignofthesystem,executingtheoverall
commissioning.Inhardware,testingtheinstallationlocationandangleof
thevariouspartstomakeitruntheblockmaterialandtheangleofthe
sensorsuitableforinstallation.Afterthevariouspartsofthehardware
debugrangeofmotion,integratinghardwareandsoftwaredebuggingto
achievematerialsortingsystem,feeding,deliveryandsortingofthe
entireprocess
Keywords:
MaterialsortingsensorPneumaticdevice
PLCMcgssoftware.徐州师范大学本科生毕业设计基于PLC的自动分拣控制系统设计
III
目
目目
目录
录录
录摘
要...............................................IAbstract:
..............................................II1绪论
绪论绪论
绪论...............................................1
1.1分拣系统基本介绍...........................................1
1.2分拣系统的意义......................................3
1.3本文研究的主要内容..................................42
分拣系统中
分拣系统中分拣系统中
分拣系统中硬件设计
硬件设计硬件设计
硬件设计.................................6
2.1PLC的选型.................................................
62.1.1PLC的分类..........................................6
2.1.2PLC种类及型号选择...................................7
2.2传感器的选择.......................................7
2.2.1传感器的简介........................................7
2.2.2传感器的选择........................................9
2.3驱动部分的分析与选择......................................10
2.4执行机构的选择............................................11
2.5硬件设计及实际模型的建立..................................12
2.6其他元器件及其选择........................................13
2.7I/O口的选择及PLC接线....................................
153自动分拣系统的软件设计
自动分拣系统的软件设计自动分拣系统的软件设计
自动分拣系统的软件设计............................18
3.1可编程控制器(PLC)简介...................................18
3.2分拣系统的控制要求及其流程图..............................21
3.3软件设计及编程............................................23
3.4材料分拣系统的调试........................................264
监控画面
监控画面监控画面
监控画面的
的的
的设计
设计设计
设计....................................31
4.1组态控制技术..............................................31
4.2模型的建立................................................32
4.3动画连接..................................................34徐州师范大学本科生毕业设计基于PLC的自动分拣控制系统设计
IV
4.4数据报表输出..............................................37
4.5PLC与组态软件之间的通信..................................
385结论与展望
结论与展望结论与展望
结论与展望........................................44致
致致
致
谢
谢谢
谢..............................................46参考文献
参考文献参考文献
参考文献............................................45
徐州师范大学本科生毕业设计基于PLC的自动分拣控制系统设计
1
1绪论1.1分拣系统基本介绍自动分拣系统(Automaticsortingsystem)是先进配送中心所必需的设施条件
之一。
它具有很高的分拣效率,通常每小时可分拣商品6000-12000箱,可以说,
自动分拣机是提高物流配送效率的一项关健因素。
它是二次大战后在美国、日本
的物流中心中广泛采用的一种自动分拣系统,该系统目前已经成为发达国家大中
型物流中心不可缺少的一部分。
自动分拣机是自动分拣系统的一个主要设备。
它本身需要建设短则40-50米,
长则150-200米的机械传输线,还有配套的机电一体化控制系统、计算机网络及
通信系统等,这一系统不仅占地面积大(动辄20000平方米以上),而且还要建
3-4层楼高的立体仓库和各种自动化的搬运设施(如叉车)与之相匹配,这项巨
额的先期投入通常需要花10-20年才能收回。
该系统的作业过程可以简单描述如下:
物流中心每天接收成百上千家供应商
或货主通过各种运输工具送来的成千上万种商品,在最短的时间内将这些商品卸
下并按商品品种、货主、储位或发送地点进行快速准确的分类,将这些商品运送
到指定地点(如指定的货架、加工区域、出货站台等),同时,当供应商或货主
通知物流中心按配送指示发货时,自动分拣系统在最短的时间内从庞大的高层货
存架存储系统中准确找到要出库的商品所在位置,并按所需数量出库,将从不同
储位上取出的不同数量的商品按配送地点的不同运送到不同的理货区域或配送
站台集中,以便装车配送。
自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。
控制装
置的作用是识别、接收和处理分拣信号,根据分拣信号的要求指示分类装置、按
商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。
这些分拣需求
可以通过不同方式,如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语
音识别、高度检测及形状识别等方式,输入到分拣控制系统中去根据对这些分拣
信号判断,来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。
分类装置的作用是根据控制装置发出的分拣指示,当具有相同分拣信号的商
品经过该装置时,该装置动作,使改变在输送装置上的运行方向进入其它输送机
或进入分拣道口。
分类装置的种类很多,一般有推出式、浮出式、倾斜式和分支徐州师范大学本科生毕业设计基于PLC的自动分拣控制系统设计
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式几种,不同的装置对分拣货物的包装材料、包装重量、包装物底面的平滑程度
等有不完全相同的要求。
输送装置的主要组成部分是传送带或输送机,其主要作用是使待分拣商品贯
通过控制装置、分类装置,并输送装置的两侧,一般要连接若干分拣道口,使分
好类的商品滑下主输送机(或主传送带)以便进行后续作业。
分拣道口是已分拣商品脱离主输送机(或主传送带)进入集货区域的通道,
一般由钢带、皮带、滚筒等组成滑道,使商品从主输送装置滑向集货站台,在那
里由工作人员将该道口的所有商品集中后或是入库储存,或是组配装车并进行配
送作业。
以上四部分装置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自动分拣系统。
1.2
分拣系统的意义二次大战以后,自动分拣系统逐渐开始在西方发达国家投入使用,成为发
达国家先进和物流中心,配送中心或流通中心所必需的设施条件之一。
(1)能连续、大批量地分拣货物由于采用大生产中使用的流水线自动作
业方式,自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等的限制,可以连续运行,同
时由于自动分拣系统单位时间分拣件数多,它可以连续运行100个小时以上,每
小时可分拣7000件包装商品,如用人工分拣则每小时只能分拣150件左右,同
时分拣人员也不能在这种劳动强度下连续工作8小时。
(2)分拣误差率极低自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入
分拣信息的准确性大小,这又取决于分拣信息的输入机制,如果采用人工键盘或
语音识别方式输入,则误差率在3%以上,如采用条形码扫描输入,除非条形码
的印刷本身有差错,否则不会出错。
因此,目前自动分拣系统主要采用条形码技
术来识别货物。
(3)分拣作业基本实无人化国外建立自动分拣系统的目的之一就是为了
减少人员的使用,减轻工员的劳动强度,提高人员的使用效率,因此自动分拣系
统能最大限度地减少人员的使用,基本做到无人化。
分拣作业本身并不需要使用
人员,人员的使用仅局限于送货车辆抵达自动分拣线的进货端时,由人工接货,
由人工控制分拣系统的运行,分拣线末端由人工将分拣出来的货物进行集载、装徐州师范大学本科生毕业设计基于PLC的自动分拣控制系统设计
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车,自动分拣系统的经营、管理与维护。
如美国一公司配送中心面积为10万平方米左右,每天可分拣近40万件商品,
仅使用400名左右员工,自动分拣线做到了无人化作业。
对于分拣系统的应用前景,主要着眼于分拣系统的可靠性,优越性,应用领
域的适用性以及系统的经济效益、成本等方而来考虑。
但因分拣系统其要求使用者必须具备一定的技术经济条件,因此,在发达国
家,物流中心、配送中心或流通中心不用自动分拣系统的情况也很普遍。
对于自
动分拣系统因其自身存在的一些问题,在一定程度上限制了其应用的领域及其范
围。
在引进和建设自动分拣系统时一定要考虑以下条件:
自动分拣系统的一次性投资巨大,其本身需要建设短则40~50米,长则
150~200米的机械传输线,还有配套的机电一体化控制系统、计算机网络及通信
系统等,这一系统不仅占地面积大,动辄2万平方米以上,而且一般自动分拣系
统都建在自动主体仓库中,这样就要建3~4层楼高的立体仓库,库内需要配备各
种自动化的搬运设施,这丝毫不亚于建立一个现代化工厂所需要的硬件投资。
这
种巨额的先期投入要花10~20年才能收回,如果没有可靠的货源作保证,则有可
能系统大都由大型生产企业或大型专业物流公司投资,小企业无力进行此项投
资。
它对商品外包装要求也很高,自动分拣机只适于分拣底部平坦且具有刚性的
包装规则的商品。
袋装商品、包装底部柔软且凹凸不平、包装容易变形、易破损、
超长、超薄、超重、超高、不能倾覆的商品不能使用普通的自动分拣机进行分拣,
因此为了使大部分商品都能用机械进行自动分拣,可以采取二条措施:
一是推行
标准化包装,使大部分商品的包装符合国家标准;
二是根据所分拣的大部分商品
的统一的包装特性定制特定的分拣机。
但要让所有商品的供应商都执行国家的包
装标准是很困难的,定制特写的分拣机又会使硬件成本上升,并且越是特别的其
通用性就越差。
因此公司要根据经营商品的包装情况来确定是否建或建什么样的
自动分拣系统[6]
。
1.3本文研究的主要内容在本文中,以货物材料的分拣系统为例,详细的分析了在基于PLC控制的
自动分拣系统的设计,文中介绍了分拣系统中信号的采集分析中传感器的一些基徐州师范大学本科生毕业设计基于PLC的自动分拣控制系统设计
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本知识,并通过要求与比较,确定了硬件系统中的一些元器件的选择与确定了
PLC的选型。
在介绍了一些PLC与组态软件的基本知识后,对本课题进行硬件与软件设
计,设计出主电路与控制回路,并建立了实际的模型,在软件设计中,确定了I/O
分配,并按照控制要求设计出了PLC梯形图。
在实际工作过程中,需要对整个控制过程进行监控,运用组态软件(MCGS)
建立其实际的模型,并进行动态画面的设定与数据报表的输出,完成一个较完整
的监控界面。
在本系统完成其设计之后,对其进行整体调试。
在硬件部分,调试其各部分
安装的位置及角度,使其材料物块的运行与传感器安装的角度适合。
将硬件各部
分的动作幅度进行调试之后,进行了软硬件综合调试,实现材料分拣系统中上料、
徐州师范大学本科生毕业设计基于PLC的自动分拣控制系统设计
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2分拣系统中硬件设计2.1PLC的选型2.1.1PLC的分类目前,在我国PLC的分类还没有一个统一的标准。
根据性能和应用范围可
将其进行如下分类。
1、按性能分类
根据PLC的I/O点数、用户程序存储器容量和控制功能的不同,可将其分
为小型、中型和大型二类。
小型PLC又称低档PLC,它的I/O点数小于128点,用户程序存储器容量
小于4K字,功能简单,以开关量控制为主,可实现条件控制、顺序控制、定时
记数控制。
适用于单机或小规模生产过程。
中型PLC又称中档PLC,它的I/O
点数在128~512点之间,用户程序存储器容量为4K~8K字,功能比较丰富、兼
有开关量和模拟量的控制能力,具有浮点数运算、数制转换、中断控制、通信联
网和PID调节等功能。
适用于小型连续生产过程的复杂逻辑控制和闭环过程控
制。
大型PLC又称高档PLC,它的I/O点数在512点以上,用户程序存储器容
量达到8K字以上,控制功能完善,在中档机的基础上,扩大和增加了函数运算、
数据库、监视、记录、打印及中断控制、智能控制、远程控制的功能。
适用于大
规模的过程控制、集散式控制系统和工厂自动化网络。
2、按结构分类
根据PLC的构成形式,可将PLC分为整体式和机架式(模块式)两大类。
整
体式PLC是将CPU、存储单元、输入输出模块和电源部件集中配置在一个机箱
内。
这种PLC输入输出点数少、体积小,价格低,便于装入设备内部。
小型PLC
通常采用这种结构。
机架式PLC将各单元做成独立的模块,使用时将这些模块
分别插入机架底板的插座上。
可根据生产实际的控制要求建立模块,构成不同的
控制系统。
这种PLC输入输出点数多,配置灵活方便,易于扩展。
大中型PLC
3、按应用范围分类徐州师范大学本科生毕业设计基于PLC的自动分拣控制系统设计
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根据应用范围的不同,可将PLC分为通用型和专用型两类。
通用型PLC作
为标准工业控制装置可在各个领域使用,而专用型PLC是为了某类控制要求专
门设计的PLC,如数控机床专用型、锅炉设备专用型、报警监视专用型等。
由于
应用的专一性,使其控制质量大大提高[9]。
2.1.2PLC种类及型号选择PLC种类较多,主要有西门子、三菱、OMRON、FANAC、东芝等,但能配
套生产,大、中、小、微型均有配套且目前用得最广泛的的主要是西门子、三菱、
OMRON的PLC。
根据系统中的控制要求PLC点数:
实际输入点15点,实际输
出点8点,综合对比三菱FX系列(包括FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N
等)、西门子系列、OMRON系列中I/O点数为32点各型号的PLC的价格、性
能、实用场合等各方面,本系统可选择PLC型号为:
FX2N—32MR,合计总数
32点—16点输入,DC24V,16点继电器输出;
尺寸(mm):
220×
87×
90,其性
能、价格都优于其他PLC。
FX2N系列是FX系列PLC家族中最先进的系列,它能最大范围地包容了标
准特点,程式执行更快,全面补充通讯功能,适合世界各国不同的电源以及满足
单个需要的大量特殊功能模块,它可以为工厂自动化控制应用提供最大的灵活性
和控制能力。
FX2N系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。
由于FX2N系列
具备如下特点:
最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功
能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块,它可以为
工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。
该型号PLC有16个输入节点,16个输出节点,能够满足系统要求并留有一
定的余量。
2.2
传感器的选择2.2.1传感器的简介国家标准GB7665-87对传感器下的定义是:
“能感受规定的被测量并按照一
定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。
传
感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一
定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、徐州师范大学本科生毕业设计基于PLC的自动分拣控制系统设计
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存储、显示、记录和控制等要求。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
传感器是一个完整的测量装置(或系统),能把被测非电量转换为与之有确
定关系的有用电量输出,以满足信息的传输处理、记录、显示和控制等要求。
[3]传感器一般由敏感元件、变换元件和其他辅助元件组成。
但是随着传感器集
成技术的发展,传感器的信号调理与转换电路也会安装在传感器的壳体内或者与
敏感元件集成在同一芯片之上。
因此,信号调理电路以及所需辅助电源都应作为
传感器组成的一部分,如图2-1所示。
图2-1传感器的组成示意图敏感元件——感受被测量,并输出与被测量成确定关系的其他量的元件,如
膜片和波纹管,可以把被测压力变成位移量。
若敏感元件能直接输出电量(如热
电偶),就兼为传感元件了。
还有一些新型传感器,如压阻式和谐振式压力传感
器、差动变压器式位移传感器等,其敏感元件和传感器就完全是融为一体的。
变换元件——又称传感元件,是传感器的重要组成元件。
它可以直接感受被
测量(一般为非电量)且输出与被测量成确定关系的电量,如热电偶和热敏电阻。
传感元件也可以不直接感受被测量,而只感受与被测量成确定关系的其他非电
量。
例如,差动变压器式压力传感器,并不直接感受压力,而只是感受与被测压
力成确定关系的衔铁位移量,然后输出电量。
一般情况下使用的都是这种传感元
件。
信号调理与转换电路——能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录
和控制的有用信
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