基于PLC的郵件分揀系統(tǒng).doc

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.課程設(shè)計說明書 課 程 名 稱: 電氣控制設(shè)備課程設(shè)計 課 程 代 碼: 9143029 題 目: 學(xué) 生 姓 名: 學(xué) 號: 年級/專業(yè)/班: 學(xué)院(直屬系) : 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 指 導(dǎo) 教 師: 徐 全 課程設(shè)計指導(dǎo)教師成績評定標準及成績評定表學(xué)生姓名： 楊德寶 學(xué)號：4120144125239 年級/班： 2014級2班 所屬學(xué)院(直屬系)： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 所在專業(yè)： 電氣自動化技術(shù)項目分值優(yōu)秀(100x90)良好(90x80)中等(80x70)及格(70x60)不及格(x60)評分學(xué)習(xí)態(tài)度15學(xué)習(xí)態(tài)度認真，科學(xué)作風嚴謹，嚴格保證設(shè)計時間并按任務(wù)書中規(guī)定的進度開展各項工作學(xué)習(xí)態(tài)度比較認真，科學(xué)作風良好，能按期圓滿完成任務(wù)書規(guī)定的任務(wù)學(xué)習(xí)態(tài)度尚好，遵守組織紀律，基本保證設(shè)計時間，按期完成各項工作學(xué)習(xí)態(tài)度尚可，能遵守組織紀律，能按期完成任務(wù)學(xué)習(xí)馬虎，紀律渙散，工作作風不嚴謹,不能保證設(shè)計時間和進度技術(shù)水平與實際能力25設(shè)計合理、理論分析與計算正確，實驗數(shù)據(jù)準確，有很強的實際動手能力、經(jīng)濟分析能力和計算機應(yīng)用能力，文獻查閱能力強、引用合理、調(diào)查調(diào)研非常合理、可信設(shè)計合理、理論分析與計算正確，實驗數(shù)據(jù)比較準確，有較強的實際動手能力、經(jīng)濟分析能力和計算機應(yīng)用能力，文獻引用、調(diào)查調(diào)研比較合理、可信設(shè)計合理，理論分析與計算基本正確，實驗數(shù)據(jù)比較準確，有一定的實際動手能力，主要文獻引用、調(diào)查調(diào)研比較可信設(shè)計基本合理，理論分析與計算無大錯，實驗數(shù)據(jù)無大錯設(shè)計不合理，理論分析與計算有原則錯誤，實驗數(shù)據(jù)不可靠，實際動手能力差，文獻引用、調(diào)查調(diào)研有較大的問題論文(說明書、圖紙)撰寫質(zhì)量60結(jié)構(gòu)嚴謹，邏輯性強，層次清晰，語言準確，文字流暢，完全符合規(guī)范化要求，書寫工整或用計算機打印成文；圖紙非常工整、清晰結(jié)構(gòu)合理，符合邏輯，文章層次分明，語言準確，文字流暢，符合規(guī)范化要求，書寫工整或用計算機打印成文；圖紙工整、清晰結(jié)構(gòu)合理，層次較為分明，文理通順，基本達到規(guī)范化要求，書寫比較工整；圖紙比較工整、清晰結(jié)構(gòu)基本合理，邏輯基本清楚，文字尚通順，勉強達到規(guī)范化要求；圖紙比較工整內(nèi)容空泛，結(jié)構(gòu)混亂，文字表達不清，錯別字較多，達不到規(guī)范化要求；圖紙不工整或不清晰成績評定：指導(dǎo)教師簽名：徐全 2016 年 6 月 30 日電氣控制PLC課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)院名稱： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)： 電氣自動化技術(shù) 年級： 2014級 郵件分揀控制系統(tǒng)設(shè)計一、選題背景及題目來源隨著社會的不斷發(fā)展，市場的競爭也越來越激烈，因此各個企業(yè)都迫切地需要改進技術(shù)，提高效率，尤其在需要進行分揀及緩沖、傳送的單位，以往一直采用人工分揀的方法，效率低成本高。為解決上述問題，將PLC技術(shù)應(yīng)用到分揀裝置中用以提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本是一個很好的途徑。為提高效率，市面上采用諸多工業(yè)控制技術(shù)對郵件進行分揀，我們這采用基于plc的郵件分揀系統(tǒng)進行分揀。工業(yè)實際項目，可在天科TKPLC-A實驗裝置郵件分揀系統(tǒng)的模擬控制實驗區(qū)完成本模擬實驗。二、訓(xùn)練目的（1）熟練使用各條基本指令，通過對工程實例的設(shè)計和模擬，熟練地掌握PLC的編程和程序調(diào)試；（2）繪制電氣原理圖及接線圖；（3）選擇電氣元器件；（4）設(shè)計工業(yè)實際系統(tǒng)；（5）完成模擬實驗。三、要求實現(xiàn)的功能分揀系統(tǒng)的主要功能是把分揀的物品按照業(yè)務(wù)品種、郵件種類或地址等信息進行分離，是同種類或同目的的地址的郵件進入同一存儲位置分揀效率高。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。1、 縮短定時時間，加速掃描和主、從傳送帶運行速率，提高郵件分揀效率。 方法；縮短定時器時間和提高掃描速度、傳送帶運行速度。郵件分揀的時候貨物不均勻，我們常見的是一個物品上都只有一個條形碼，而且很小，要掃到它很多時候都要貨物轉(zhuǎn)幾下可能才掃得到，要不就要人工負責將貨物的條形碼事先朝對準掃碼器的方向。雖然貨物都不規(guī)則，但都可近似為一個長方體。如果在物體的兩頭都貼上郵碼，而且郵碼與往常不同，是將物體兩頭各包圍一圈，重復(fù)出現(xiàn)郵碼。這樣，不論是哪頭或哪個角落進去，都可以第一時間掃到，還可以減少人力。如果不怕成本，還可以多增加幾個掃碼器安在合適的位置，比如左右一個，上面中間一個，這樣可以提高精確度。2、當郵件不符合檢測時報錯能自動把不符合郵件送入設(shè)定框中，并自動重啟繼續(xù)分揀郵件。 方法；設(shè)置置位指令，當掃描器從1開始掃描，掃描到1至5的任意一個郵政編碼數(shù)字時，停止掃描并置位；當掃描器未掃描到1至5任意郵編時，也就是掃描到數(shù)字6至0當中的任意郵編立即停止掃描并置位，直接將不符合的郵編送入郵箱中，為后續(xù)的分揀做準備。3、基于目前的郵件到達地多廣等特點，所以我們要采用分級系統(tǒng)進行郵件分揀工作。 方法；就我們實驗來說，來內(nèi)外串接一塊郵件分揀系統(tǒng)的實驗版，以供篩選后的郵件繼續(xù)分揀，達到分揀郵件的可靠性。4、把當前掃描方式更改為紅外線掃描，使不同規(guī)則大小的郵件都能順利進行分揀。 方法；把目前掃描替換為紅外線。工作原理是利用發(fā)射出紅外線光源，然后根據(jù)反射的結(jié)果，利用芯片來譯碼，最后再返回條形碼所代表的正確字符。上面是條形碼的掃描，如果條形碼位置和大小變動，就需要用到發(fā)射和反射更廣的掃碼器。四、實驗設(shè)備1、安裝了STEP7-Micro/WIN32編程軟件及其他辦公軟件的計算機一臺2、天科TKPLC-A實驗裝置五、設(shè)計任務(wù)（1）根據(jù)控制要求分析控制及動作過程，設(shè)計硬件系統(tǒng)；（2）繪制電氣原理圖及接線圖；（3）設(shè)計軟件系統(tǒng)；（4）組成控制系統(tǒng)；（5）進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)（三）所要求的控制功能，完成模擬實驗。（6）撰寫課程設(shè)計說明書。六、推薦參考資料1、天科TKPLC-A實驗裝置實驗手冊2、S7-200可編程序控制器手冊，西門子技術(shù)服務(wù)中心，四川省機械研究設(shè)計院，2000.93、現(xiàn)代電器控制及PLC應(yīng)用技術(shù)第2版，王永華，北京航空航天大學(xué)出版社，指導(dǎo)教師 徐全 簽名日期 2016 年 6 月 10 日摘 要本論文在內(nèi)容安排上首先介紹了題目的來源與意義及其相關(guān)的背景：系統(tǒng)方案的確定、總體的組成、設(shè)計思想與理論依據(jù)等。隨后對系統(tǒng)進行了詳細設(shè)計，包括：郵件分揀系統(tǒng)方案設(shè)計；郵件分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計；軟件設(shè)計并編制梯形圖；系統(tǒng)通調(diào)試等。最后，論文對全文進行總結(jié)。郵件分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計包括：硬件選型，PLC I/O 點分配，主電路的設(shè)計。郵件分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括：程序設(shè)計的一般方法，PLC 控制的相關(guān)流程圖，可編程控制器梯形圖。系統(tǒng)通調(diào)試。本文針對繼電器控制系統(tǒng)可靠性較差、使用不夠靈活方便等缺陷，利用PLC進行設(shè)計，達到了控制郵件分揀目的。在系統(tǒng)中充分利用PLC在控制方面的卓越性能實現(xiàn)了系統(tǒng)運行可靠、故障率低的功能。關(guān)鍵詞：PLC控制 ； 郵件分揀 ；梯形圖目錄引言1第1 章郵件分揀系統(tǒng)方案設(shè)計21.1 方案設(shè)計原則21.2 系統(tǒng)的整體設(shè)計要求31.3 控制系統(tǒng)的設(shè)計41.3.1 繼電器控制系統(tǒng)41.3.2 單片機控制41.3.3 工業(yè)控制計算機控制41.3.4 可編程序控制器控制4第2 章 郵件分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計62.1 硬件選型62.1.1 PLC基本結(jié)構(gòu)62.1.2傳感器的選擇72.1.3內(nèi)存估計72.1.4響應(yīng)時間72.1.5輸入輸出的確定82.2 PLC I/O 點分配102.2.1 控制系統(tǒng)I/0 數(shù)量102.2.2 PLC 的I/O 接線圖102.3 主電路的設(shè)計112.3.1外圍接線圖11第3 章 郵件分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計123.1 程序設(shè)計的一般方法123.1.2 經(jīng)驗設(shè)計法123.1.2 邏輯設(shè)計法123.1.3 順序設(shè)計法123.2 PLC 控制的相關(guān)流程圖133.2.1PLC掃描工作方式133.3 可編程控制器梯形圖14第4 章系統(tǒng)調(diào)試194.1實驗仿真19設(shè)計總結(jié)27謝 辭28精選word范本！引言最初的分揀系統(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(xué)技術(shù)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(shè)備計算機控制技術(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。一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道El四部分組成，它們通過計算機網(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)成一個完整的分揀系統(tǒng)。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展。可編程控制器應(yīng)運而生，并且功能也越來越強大。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，應(yīng)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(shè)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。郵件分揀作業(yè)是郵件配送中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它指的是依據(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，并準確、及時地運送到郵件的目的地。本文采用S7200PLC實現(xiàn)郵件的自動分揀控制。實驗原理和分揀機動作過程結(jié)構(gòu)圖分別為圖1-1，圖1-2 1-1 1-2第1 章郵件分揀系統(tǒng)方案設(shè)計1.1 方案設(shè)計原則整個設(shè)計過程是按工藝流程設(shè)計，為設(shè)備安裝、運行和保護檢修服務(wù)，設(shè)計的編寫按照國家關(guān)于電氣自動化工程設(shè)計中的電氣設(shè)備常用基本圖形符號（GB4728）及其他相關(guān)標準和規(guī)范編寫。設(shè)計原則主要包括：工作條件：工程對電氣控制線路提供的具體資料，系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟、合理、合用，減小設(shè)備成本。在方案的選擇、元器件的選型時更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品?？刂朴扇斯た刂频阶詣涌刂疲赡M控制到微機控制，使功能的實現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。以郵件分揀系統(tǒng)為設(shè)計目的，認真設(shè)計以PLC控制的自動郵件安全分揀系統(tǒng)，本次設(shè)計的郵件安全分揀系統(tǒng)通過要求與比較傳感器的基本知識和參數(shù)，擇優(yōu)選取硬件系統(tǒng)中所需的元器件并完成PLC的選型。 在了解PLC與組態(tài)軟件的相關(guān)知識后，為本選題構(gòu)思軟硬件的協(xié)調(diào)設(shè)計，設(shè)計出主電路與控制回路，并建立了軟件模擬，設(shè)計中，確定了I/O分配，并按控制條件匯成PLC梯形圖設(shè)計。 在實際工作過程中，需要對全過程控制狀態(tài)進行實時監(jiān)控，理想情況下可運用組態(tài)軟件建立其實際的模型，搭配動態(tài)畫面設(shè)定、數(shù)據(jù)報表輸出，做出較完整的監(jiān)控界面。 初次設(shè)計后，進行整體思路、運作流程調(diào)整。硬件組成方面適當優(yōu)化調(diào)節(jié)各組成部分方位、并有細微角度修正，達到平穩(wěn)系統(tǒng)運作、理想化傳感器角度的目的。硬件整體調(diào)整完善后，開始軟硬件協(xié)調(diào)測試，最終促成本設(shè)計中郵件輸入、郵件輸送、郵件分揀的系統(tǒng)全過程。1.2 系統(tǒng)的整體設(shè)計要求PLC控制范圍及要求1、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。2、自動計件，能夠?qū)崿F(xiàn)檢測郵件的分揀數(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給給代表唯一地址的郵箱中。如：編碼信息代表上海的就揀入到上海的郵箱。以郵件分揀系統(tǒng)為設(shè)計目的，認真設(shè)計以PLC控制的自動郵件安全分揀系統(tǒng)，本次設(shè)計的郵件安全分揀系統(tǒng)通過要求與比較傳感器的基本知識和參數(shù)，擇優(yōu)選取硬件系統(tǒng)中所需的元器件并完成PLC的選型。 在了解PLC與組態(tài)軟件的相關(guān)知識后，為本選題構(gòu)思軟硬件的協(xié)調(diào)設(shè)計，設(shè)計出主電路與控制回路，并建立了軟件模擬，設(shè)計中，確定了I/O分配，并按控制條件匯成PLC梯形圖設(shè)計。 在實際工作過程中，需要對全過程控制狀態(tài)進行實時監(jiān)控，理想情況下可運用組態(tài)軟件建立其實際的模型，搭配動態(tài)畫面設(shè)定、數(shù)據(jù)報表輸出，做出較完整的監(jiān)控界面。 初次設(shè)計后，進行整體思路、運作流程調(diào)整。硬件組成方面適當優(yōu)化調(diào)節(jié)各組成部分方位、并有細微角度修正，達到平穩(wěn)系統(tǒng)運作、理想化傳感器角度的目的。硬件整體調(diào)整完善后，開始軟硬件協(xié)調(diào)測試，最終促成本設(shè)計中郵件輸入、郵件輸送、郵件分揀的系統(tǒng)全過程。1.3 控制系統(tǒng)的設(shè)計就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機控制、工業(yè)控制計算機控制、可編程序控制器控制。1.3.1 繼電器控制系統(tǒng)控制功能是用硬件繼電器實現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時間及溫度等參量變化而動作，以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動控制及保護。系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統(tǒng)的正常運行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。1.3.2 單片機控制單片機作為一個超大規(guī)模的集成電路，機構(gòu)上包括CPU、存儲器、定時器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為功控領(lǐng)域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計算機之一。但是，單片機是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O 信號相連。要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和I/O 接口電路，硬件設(shè)計、制作和程序設(shè)計的工作量相當大。1.3.3 工業(yè)控制計算機控制工控機采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強，有實時操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實用性強、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢。但工控機價格較高，將它用于開關(guān)量控制有些大材小用。且其外部I/O 接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、座，直接從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。1.3.4 可編程序控制器控制可編程控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自己設(shè)計和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬件配制和設(shè)計外部接線圖，同時采用梯形圖語言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點和接線，通過修改程序適應(yīng)工藝條件的變化。隨著30 多年來微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC 也通過不斷的升級換代大大增強了其功能?，F(xiàn)在PLC 已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名符其實的多功能控制器。由PLC 為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。故選擇PLC來實施本次設(shè)計。1 開關(guān)量的邏輯控制這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水等。2 運動控制PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制，世界上各主要PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。3 閉環(huán)過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。4 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。5 通信及聯(lián)網(wǎng)PLC 通信含PLC 間的通信及PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。新近生產(chǎn)的PLC 都具有通信接口，通信非常方便。根據(jù)本控制系統(tǒng)的控制要求應(yīng)該選擇可編程序控制器控制。第2 章 郵件分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1 硬件選型2.1.1 PLC基本結(jié)構(gòu) （1）中央處理單元（CPU） 中央處理器是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯運算、數(shù)學(xué)運算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作任務(wù)等。 （2）存儲器 存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及運算數(shù)據(jù)的單元?？删幊绦蚩刂破髋溆袃煞N存儲器，即系統(tǒng)存儲器(EPROM)和用戶存儲器(RAM)。 （3）輸入/輸出（I/O）電路 輸入輸出電路是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的部分。 輸入口用來接收生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，輸出口用來送出可編程控制器的運算后得出的控制信息，并通過機外的執(zhí)行機構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。按照信號的種類歸類有直流信號輸入、輸出，交流信號的輸入、輸出；按照信號的輸人、輸出形式分有數(shù)字量輸入、輸出，開關(guān)量輸入、輸出，模擬量輸入、輸出。 （4）電源 可編程控制器的電源包括可編程控制器各工作單元供電的開關(guān)電源以及為掉電保護電路供電的后備電源，后者一般為電池。 （5）編程器 編程器是PLC的重要外部設(shè)備，利用編程器可將用戶程序送入PLC的用戶程序存儲器，調(diào)試程序、監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。編程器從結(jié)構(gòu)上可分為三種類型，輸出電路系統(tǒng)程序處理器用戶程序處理器輸入電路電源編程器中央處理單元簡易編程器、圖形編程器和通用計算機編程。2.1.2傳感器的選擇傳感器是將被檢測對象的各物理變化量變?yōu)殡娦盘柕囊环N變換器。它主要被用于檢測系統(tǒng)本身與作業(yè)對象、作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，為有效地控制系統(tǒng)的動作提供信息。 根據(jù)本設(shè)計的要求需要對紅外線掃描裝置、壓力傳感器進行選用。紅外線掃描裝置使不同規(guī)則大小的郵件都能順利進行分揀，壓力傳感器對超過一定重量的郵件進行另一條傳送帶掃描，然后送入郵箱中，這樣如果大件較少的情況下，可以避免浪費電力等資源。開始由壓阻式壓力傳感器來感應(yīng)壓力的大小，再將其通過模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字碼，再將其通過并行接口芯片8255做輸入接口，最后通過驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示出來，進行分類。2.1.3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(guān)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(guān)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)。該系統(tǒng)控制程序比較小，而且輸入輸出點較少，因此內(nèi)要求比較低。一般的PLC都能滿足其要求。我們選S7200PLC。2.1.4響應(yīng)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；但是在本系統(tǒng)中，郵件的輸入速度是相對比較慢的，不可能比掃描周期短，所以，系統(tǒng)響應(yīng)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DA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224型的微型可編程控制器。2.1.5輸入輸出的確定I/O模塊的選擇可編程控制器是一種工業(yè)控制計算機系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)過程，它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系就是通過輸入輸出(I/O)模塊實現(xiàn)的，I/O模塊是可編程控制器與生產(chǎn)現(xiàn)場相聯(lián)系的橋梁。 輸入模塊用來接收和采集輸入信號，輸入信號有兩類：一類是由按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等提供的開關(guān)量輸入信號；另一類是從電位器、熱電、測速電機、各種變送器送來的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。輸入模塊還需要將這些不同的電平信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的數(shù)字信號。輸出模塊的作用是接收中央處理器處理過的數(shù)字信號，并把它轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行部件能接收的信號，用來控制接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等，控制的另一類負載是指示燈、數(shù)字顯示器和報警裝置等。為提高抗干擾能力，一般的輸入/輸出單元都有光電隔離裝置。在數(shù)字量I/O模塊中廣泛采用由發(fā)光二極管和光電三極管組成的光電耦合器，在模擬量I/O模塊中通常采用隔離放大器。輸入模塊的選擇輸入模塊的作用是接收現(xiàn)場的輸入信號，并將輸入的高電平信號轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的低電平信號。輸入模塊的種類，按電壓分類有直流5V/12V/24V/48V/60V，交流115V/220V。按電路形式不同分為匯點輸入式和分隔輸入式兩種。選擇輸入模塊應(yīng)注意以下幾個方面。1）電壓的選擇：應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備與模塊之間的距離來考慮，一般5V、12V、24V屬低電平，其傳輸距離不宜太遠。如SV模塊最遠不得超過10m，距離較遠的設(shè)備應(yīng)選用較高電壓的模塊。2）同時接通的點數(shù)：高密度的輸入模塊，如32點、64點等，同時接通的點數(shù)與輸入電壓的高低及環(huán)境溫度有關(guān)，不宜過多。一般來講，同時接通的點數(shù)不要超過輸入點數(shù)的60%。3）門檻電平：為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，必須考慮門檻電子的大小。門檻電平越高，抗干擾能力越強，傳輸距離也就越遠。輸出模塊的選擇輸出模塊的作用是將PLC的輸出信號傳遞給外部負載，并將PLC內(nèi)部的低電平信號轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號。輸出模塊按輸出方式不同分為繼電器輸出型、晶體管輸出型、雙向可控硅輸出型等多種。此外，輸出電壓值和輸出電流值也各有不同。選擇輸出模塊應(yīng)注意以下幾個方面：1）輸出方式：繼電器輸出型模板適用于驅(qū)動較大電流負載，其價格較便宜，適用電壓范圍較寬，導(dǎo)通壓降??；但它屬于有觸點元件，其動作速度較慢、壽命較短，因此適用于不頻繁通斷的負載；當驅(qū)動感性負載時，其最大通斷頻率不得超過1Hz。對于繁頻通斷的低功率因數(shù)的電感負載，應(yīng)采用無觸點開關(guān)元件，即選用晶體管輸出（直流輸出）或雙向可控硅輸出（交流輸出）。2）輸出電流：輸出模塊的輸出電流必須大于負載電流的額定值。用戶應(yīng)根據(jù)實際負載電流的大小選擇模塊的輸出電流。3）同時接通的點數(shù)：輸出模塊同時接通點數(shù)的電流累計值必須小于公共端所允許通過的電流值。例如一個220V、2A的8點輸出模塊，每個點當然可以通過2A的電流，但輸出公共端允許通過的電流不可能是2A8=16A，通常要比這個值小得多。因此在選擇輸出模塊時也應(yīng)考慮同時接通的點數(shù)。一般來講，同時接通的點數(shù)不要超過輸出點數(shù)的60%。2.2 PLC I/O 點分配2.2.1 控制系統(tǒng)I/0 數(shù)量通過分析控制任務(wù)，共需要6 個數(shù)字量輸入和9 個數(shù)字量輸出，CPU 型號可以選擇S7-200PLC 的CPU224。該系統(tǒng)所使用的輸入輸出設(shè)備的I/O 分配如表2-1 所示。輸入接線SDS1ABCDFWI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6輸出接線 L1L2M5M1M2M3M45M6Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0 2-12.2.2 PLC 的I/O 接線圖2.3 主電路的設(shè)計通過PLC對KM1KM9這9個接觸器進行控制，進而控制M1M5這5個電動機的正反轉(zhuǎn)以達到控制要求的。2.3.1外圍接線圖西門子S7-200PLC西門子S7-200（CPU224）：額定電壓24VDC，最大持續(xù)允許電壓30VDC，本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點，可連接7個擴展模塊。22K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨立的高速計數(shù)器(100KHz)，2個100KHz的高速脈沖輸出，2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。實物圖如圖所示第3 章 郵件分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1 程序設(shè)計的一般方法3.1.2 經(jīng)驗設(shè)計法經(jīng)驗設(shè)計法也叫湊試法。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗進行選擇、組合。這種方法對于一些簡單的控制系統(tǒng)的設(shè)計是比較湊效的，可以收到快速、簡單的效果。經(jīng)驗設(shè)計法的具體步驟如下：1確定輸入/輸出電器；2確定輸入和輸出點的個數(shù)、選擇PLC 機型、進行I/O 分配；3做出系統(tǒng)動作工程流程圖；4選擇PLC 指令并編寫程序；5編寫其它控制要求的程序；將各個環(huán)節(jié)編寫的程序聯(lián)系起來，即得到一個滿足控制要求的程序。3.1.2 邏輯設(shè)計法工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過繼電器等電器元件來實現(xiàn)的。而繼電器、交流接觸器的觸點都只有兩種狀態(tài)即：斷開和閉合，因此用“0”和“1”兩種取值的邏輯代數(shù)設(shè)計電氣控制線路是完全可以的。該方法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計法進行PLC 程序的設(shè)計，它使用邏輯表達式描述問題。在得出邏輯表達式后，根據(jù)邏輯表達式畫出梯形圖。3.1.3 順序設(shè)計法對那些按動作的先后順序進行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計法進行編程。順序控制法規(guī)律性很強，雖然編程相當長，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。在用順序控制設(shè)計法編程時，功能圖是很重要的工具。功能圖能夠清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。綜上所述，本控制系統(tǒng)采用順序設(shè)計法設(shè)計。3.2 PLC 控制的相關(guān)流程圖3.2.1PLC掃描工作方式PLC工作全過程可用圖32表示PLC工作方式主要分三個階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。1)輸入采樣PLC在開始執(zhí)行程序之前，首先掃描輸入端子，按順序?qū)⑺休斎胄盘?，讀人到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，這個過程稱為輸入采樣。PLC在運行程序時，所需的輸入信號不是現(xiàn)時取輸人端子上的信息，而是取輸入映像寄存器中的信息。在本工作周期內(nèi)這個采樣結(jié)果的內(nèi)容不會改變，只有到下一個掃描周期輸入采樣階段才被刷新。2)程序執(zhí)行PLC完成了輸入采樣工作后，按順序從0000號地址開始的程序進行逐條掃描執(zhí)行，并分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進行運算處理。再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像寄存器中保存。但這個結(jié)果在全部程序未被執(zhí)行完畢之前不會送到輸出端子上。3)輸出刷新在執(zhí)行到END指令，即執(zhí)行完了用戶的所有程序后，PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中進行輸出，驅(qū)動用戶設(shè)備。PLC工作過程除了包括上述三個主要階段外，還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，在內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。3.3 可編程控制器梯形圖標準語言梯形圖語言也是我們最常用的一種語言，它有以下特點1. 它是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯(lián)等術(shù)語和一些圖形符號構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線，左邊畫輸入、右邊畫輸出。2. 梯形圖中接點（觸點）只有常開和常閉，接點可以是PLC 輸入點接的開關(guān)也可以是PLC 內(nèi)部繼電器的接點或內(nèi)部寄存器、計數(shù)器等的狀態(tài)。3. 梯形圖中的接點可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。4. 內(nèi)部繼電器、計數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負載，只能做中間結(jié)果供CPU 內(nèi)部使用。5. PLC 是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以當作條件使用。梯形圖的編制采用 STEP7Micro/WIN32 軟件，STEP7Micro/WIN32 軟件是西門子S7200PLC 的開發(fā)工具，主要用于開發(fā)程序，也可用于實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)，該軟件具有Windows 應(yīng)用軟件的通用界面,易學(xué)易用。啟動，輔助控制傳送帶停止，傳送帶啟動傳送帶停止，根據(jù)輸入郵碼啟動定時器1秒后接通指定的分揀推桿接觸器，開始分揀指定郵碼的郵件。開始分揀1.5秒后提示下一郵件進入根據(jù)輸入郵碼啟動定時器，2秒后接通分揀推桿接觸器開始分揀指定郵碼的郵件開始分揀1.5秒后提示下一郵件的進入根據(jù)輸入郵碼啟動定時器，3秒后接通指定的分揀推桿接觸器開始分揀指定郵碼的郵件開始分揀1.5秒后提示下一郵件進入根據(jù)輸入郵碼啟動定時器，4秒后接通指定的分揀推桿接觸器開始分揀指定郵碼的郵件開始分揀1.5秒后提示下一郵件的進入根據(jù)輸入郵碼啟動定時器，5秒后接通指定的分揀推桿接觸器開始分揀指定郵碼的郵件開始分揀1.5秒后提示下一郵件的進入開始分揀1.5秒后提示下一郵件進入根據(jù)輸入郵碼啟動定時器，6秒后接通指定的分揀推桿接觸器開始分揀指定郵碼的郵件開始分揀1.5秒后提示下一郵件的進入提示下一郵件進入非正常郵碼輸入接通定時器T57提示下一郵件進入非正常郵碼輸入接通定時器T57。非正常郵碼變得只有7,8,9，未改進前是6,7,8,9接通指示燈L1，設(shè)定L1閃爍周期為1秒輸入I0.6復(fù)位第4 章系統(tǒng)調(diào)試4.1實驗仿真1.根據(jù)網(wǎng)絡(luò)1，2，3。接通電源打開I0.0和I0.1，得到圖1 ，電機M5轉(zhuǎn)動（仿真圖中Q0.2閃亮） 2.根據(jù)梯形圖網(wǎng)絡(luò)5。打開開關(guān)I0.2得到電機M1轉(zhuǎn)動（仿真圖中為Q0.3閃亮）3.根據(jù)梯形圖網(wǎng)絡(luò)8。打開開關(guān)I0.3得到電機M2轉(zhuǎn)動（仿真圖中為Q0.4閃亮）4.根據(jù)梯形圖網(wǎng)絡(luò)11。打開開關(guān)I0.2和I0.3得到電機M3轉(zhuǎn)動（仿真圖中為Q0.5閃亮）5.根據(jù)梯形圖網(wǎng)絡(luò)14。打開開關(guān)I0.4得到電機M4轉(zhuǎn)動（仿真圖中為Q0.6閃亮）6.根據(jù)梯形圖網(wǎng)絡(luò)17。打開開關(guān)I0.4和I0.2得到5導(dǎo)通（仿真圖中為Q0.7閃亮）7.根據(jù)梯形圖網(wǎng)絡(luò)20。打開開關(guān)I0.4和I0.3得到電機M6轉(zhuǎn)動（仿真圖中為Q1.0閃亮）8.根據(jù)梯形圖網(wǎng)絡(luò)24，讓大于6的數(shù)輸出為L2亮（仿真圖為Q0.1閃亮）同時輸入I0.2、I0.3、I0.4時，L2燈亮，仿真圖Q0.1閃亮。同時輸入I0.2、I0.3、I0.4、I0.5時，L2燈亮，仿真圖Q0.1閃亮。9.根據(jù)梯形圖28，I0.6為復(fù)位。4.2實驗?zāi)M改進后實驗條件有限只進行了部分實驗?zāi)M。啟動，輔助控制傳送帶停止，傳送帶啟動傳送帶停止，根據(jù)輸入郵碼啟動定時器1秒后接通指定的分揀推桿接觸器，開始分揀指定郵碼的郵件。根據(jù)輸入郵碼啟動定時器，5秒后接通指定的分揀推桿接觸器開始分揀指定郵碼的郵件已進入第4個城市開始分揀1.5秒后提示下一郵件進入根據(jù)輸入郵碼啟動定時器，6秒后接通指定的分揀推桿接觸器開始分揀指定郵碼的郵件第5個城市根據(jù)情況，減少所有定時器的時間來提高效率。所有定時器都減少0.5S。梯形圖略。在掃碼器位置和分揀處位置分別添加計數(shù)器，檢查郵件分揀數(shù)量。在第一個分揀處添加的計數(shù)器：在分揀處第一個計數(shù)器計數(shù)信號為I0.2，它作為C20的技術(shù)端輸入信號，每個上升沿使C20計數(shù)一次；C20的常開觸點作為計數(shù)器C21的計數(shù)輸入信號，C20計數(shù)到1000時，使計數(shù)器C21計數(shù)一次，同理，C21計數(shù)100次，C22計數(shù)一次?？傆嫈?shù)為1000*100*2=200 000.每個分揀處的記錄郵件數(shù)和掃碼器處記錄的郵件數(shù)進行對比，檢查郵件是否有誤寄或漏寄。出現(xiàn)錯誤時能報警，在尋找錯誤郵件時，計數(shù)器也有幫助，根據(jù)多處數(shù)據(jù)對比可以看出是那處分揀有誤，在一定程度上能減小誤差和幫助尋找錯誤。結(jié) 論綜全文所述，本文對PLC及組態(tài)技術(shù)的工作原理、適用領(lǐng)域做出了詳細的介紹，根據(jù)郵件分揀的實際需求采用PLC設(shè)計出了郵件分揀系統(tǒng)，并使用組態(tài)作為監(jiān)控軟件具有很高的實用價值。 PLC可編程序控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則而設(shè)計。 組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它是處于自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的開發(fā)環(huán)境和軟件平臺，運用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供了快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的工具軟件。用監(jiān)控軟件實現(xiàn)對分揀系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控，實現(xiàn)了現(xiàn)場無人化監(jiān)控。完成了郵件分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計工作。并且基于該設(shè)計平臺完成了控制系統(tǒng)的軟件選擇設(shè)計。通過實驗測試了郵件分揀系統(tǒng)硬件和軟件。 本文的設(shè)計是對郵件分揀進行的簡單設(shè)計，可以在其基礎(chǔ)上對分揀物品的種類與分揀的性能進行拓展及完善，可使其適用于實際生活中的各行各業(yè)，實現(xiàn)無人化作業(yè)，大大提高該環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率。設(shè)計總結(jié)雖然改進實驗做起來比較難，但是通過組員們共同的努力，我們還是完成了一部分關(guān)于PLC郵件分揀系統(tǒng)的改進。我們在完成實驗過程中積極提出問題，想辦法解決問題，團結(jié)合作，共同努力，一起在實驗中成長，把很多不懂知識的重新學(xué)懂。通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)PLC 應(yīng)用方面的知識，在設(shè)計過程中尤其是自己動手編制程序時，遇到了很多困難，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。同時，這次課程設(shè)計讓我感受到了我對所學(xué)習(xí)的內(nèi)容是多么的不熟練，在設(shè)計過程中總是需要翻書，還總是會出現(xiàn)問題，同時這些問題也提醒了我那些地方?jīng)]學(xué)好，加深了對這部分知識的印象。當把問題解決，學(xué)習(xí)到東西時，我們感到很有成就感，并且認為學(xué)習(xí)應(yīng)該是理論與實踐相結(jié)合，在未來的學(xué)習(xí)生活中應(yīng)該同樣保持如實驗時積極主動地學(xué)習(xí)態(tài)度，我們才能學(xué)到更好。謝 辭我完成這篇課程設(shè)計說明書得到了許多人的幫助。本設(shè)計的順利完成,首先要感謝我的指導(dǎo)老師徐全老師。在我設(shè)計過程中，徐老師付出了大量的心血和汗水，無論是在課程設(shè)計的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在課程設(shè)計的分析設(shè)計以及成文定稿方面，我都得到了徐老師細心、耐心地輔導(dǎo)和熱情的幫助，他指導(dǎo)我們說明書一定要嚴格按照畢業(yè)設(shè)計的格式去寫，并且要有自己的觀點和看法。他廣博的學(xué)識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風深深影響了我，使我終身受益。在此我表示真誠地感謝。同時，成為一名工科學(xué)生一定要有優(yōu)秀的實踐能力，通過每一次的實驗和實訓(xùn)課程，積極提高我們的動手能力，為我以后的工作和學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ)。最后，我向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的徐老師表示衷心地感謝！參考文獻1 孫余凱，吳鳴山，項綺明.傳感器應(yīng)用電路300例M.北京：電子工業(yè)出版社，2008.3 2 陶紅艷，余成波.傳感器與現(xiàn)代檢測技術(shù)M.北京：清華大學(xué)出版社，2009.3 3 劉迎春，葉湘濱.傳感器原理設(shè)計與應(yīng)用M.長沙：國防科技大學(xué)出版社，19974 郝蕓.傳感器原理與應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社，2000.5 5 郭愛芳，王恒迪.傳感器原理及應(yīng)用M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007.281290.6 馬光.全自動洗衣機中的傳感器J.北京:家用電器,1999.7 孫振強.可編程控制器原理及應(yīng)用教程.北京：清華大學(xué)出版社.2003.8 劉子林.電機與電氣控制M.北京:電子工業(yè)出版社,2003.9 李建興.可編程序控制其應(yīng)用技術(shù)M.北京：機械工業(yè)出版社.2005. 10 陳霞.可編程控制器入門與系統(tǒng)設(shè)計M.北京：中國電力出版社，2008: 26-43精選word范本！