1、基于plc的郵件分揀系統1、緒論1、PLC的基本概念早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發展，這種采用微型計算機技術的工業控制裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PG但是為了避免與個人計算機(PersonalComputer)的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC自1969年美國數據設備公司(DECX制出現，現行美國，日本，德國的可編程序控制器質量優良，功能強大。2、PLC的基本結構PLC實質是一種專用于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為：a、電源PLC的電源在整個系統中

2、起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%范圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去b.中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，并分別存入I/O映象區，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算

3、數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之后，最后將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU勾成冗余系統,或采用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統仍能正常運行。c、存儲器存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。d、輸入輸出接口電路1（現場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現場控制的接口界面的輸入通道。2（現場輸出接口電路由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路集

4、成，作用PLC通過現場輸出接口電路向現場的執行部件輸出相應的控制信號。e、功能模塊如計數、定位等功能模塊。f、通信模塊如以太網、RS485通訊模塊等。3、PLC的工作原理一.掃描技術當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。（一）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應的單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象

5、區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（二）用戶程序執行階段在用戶程序執行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAMMW區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀

6、態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAMMW區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區別。（三）輸出刷新階段當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU®照I/O

7、映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出4、PLC內部運作方式雖然PLC所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計時器與計數器等名稱，但PLC內部并非實體上具有這些硬件，而是以內存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機械裝置做實體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實際上PLC執行階梯圖程式的運作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入CPU中并最后執行控制運作。在整個的掃描過程包括三大步驟，“輸入狀態檢查”、“程式執行”、“輸出狀態更新”說明如下：步驟一“輸入狀態檢查”：PLC首先檢查輸入端元件所連接之各

8、點開關或傳感器狀態(1或0代表開或關)，并將其狀態寫入內存中對應之位置XN步驟二“程式執行”：將階梯圖程式逐行取入CPU中運算，若程式執行中需要輸入接點狀態，CPUS接自內存中查詢取出。輸出線圈之運算結果則存入內存中對應之位置，暫不反應至輸出端YN步驟三”輸出狀態更新”：將步驟二中之輸出狀態更新至PLC輸出部接點，并且重回步驟一。此三步驟稱為PLC之掃描周期，而完成所需的時間稱為PLC之反應時間，PLC輸入訊號之時間若小于此反應時間，則有誤讀的可能性。每次程式執行后與下一次程式執行前，輸出與輸入狀態會被更新一次，因此稱此種運作方式為輸出輸入端“程式結束再生”。5、PLC的特點plc具有以下鮮明

9、的特點。(1)系統構成靈活，擴展容易，以開關量控制為其特長；也能進行連續過程的DDC和DCS等，實現生產PID回路控制；并能與上位機構成復雜的控制系統，如過程的綜合自動化。(2)使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統開發周期短，現場調試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。(3)能適應各種惡劣的運行環境，抗干擾能力強，可靠性強，遠高于其他各種機型。2、課題介紹隨著科技的發張，自動化程度越來越高，郵件分揀系統的出現能提高工作的效率，減小出錯率。笨課題主要實現對郵件分揀系統的模擬，運用可編程控制器實現對器件的自動控制。通過設計熟悉

10、課題工作原理。設計方案論證，系統建立，電氣原理控制設計。元器件選擇，梯形圖設計(控制分析)。完成設計圖紙，完成設計任務書。郵件分揀系統的有點如下：1、分揀誤差率極低自動分揀系統的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機制，如果采用人工鍵盤或語音識別方式輸入，則誤差率在3%以上，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼的印刷本身有差錯，否則不會出錯。因止匕，自動分揀系統主要采用條形碼技術來識別貨物。2、能連續、大批量地分揀貨物由于采用大生產中使用的流水線自動作業方式，自動分揀系統不受氣候、時間、人的體力等的限制，可以連續運行，同時由于自動分揀系統單位時間分揀件數多，

11、因此自動分揀系統的分揀能力是人工分揀系統可以連續運行100個小時以上，每小時可分揀7000件包裝商品，如用人工則每小時只能分揀150件左右，同時分揀人員也不能在這種勞動強度下連續工作8小時。3、分揀作業基本實無人化國外建立自動分揀系統的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工員的勞動強度，提高人員的使用效率，因此自動分揀系統能最大限度地減少人員的使用，基本做到無人化。分揀作業本身并不需要使用人員，人員的使用僅局限于以下工作：(1)送貨車輛抵達自動分揀線的進貨端時，由人工接貨。(2)由人工控制分揀系統的運行。(3)分揀線末端由人工將分揀出來的貨物進行集載、裝車。(4)自動分揀系統的經營、管理與維護

12、。3、設計內容及要求1(控制要求啟動后電機5工作，綠燈L1亮表示可以進郵件，A,B,C,D模擬撥碼器，從撥碼器讀到的郵碼的正常值為1、2、3、4,當把A合上則表示讀到了一號郵件，當把B合上時，表示讀到了2號郵件，合上C表示讀到了3號郵件，合上D則表示讀到了4號郵件。若是此四個數中的任一個，則紅燈閃爍，將郵件分揀至對應的郵箱內，完后L2滅，表示可以繼續分揀郵件。若讀到的郵碼不是該4個數，則紅燈L2常亮，表示出錯，電機5停止工作，重新啟動后，能重新運行。2（設計要求1、具有啟動和停止功能2、能夠自動運行3、能對郵件進行準確的分揀4、出現錯誤后，重新啟動能夠重新運行3（控制原理介紹及圖示蟀M之阻.M

13、4n向向向向幗鄴箝1瓢箱2郵箱*郵箱4郵箱5。彰回回回叵回進郵件擷甘牛啟動檢醐。碼O4。比O01接通電源后按下啟動按鈕，電機5工作，綠燈L1亮。郵件進去，檢測郵碼。當檢測到為1時電機M1工作將郵件推入郵箱1同時燈L2閃爍，推入郵箱后紅燈停止閃爍并且熄滅。當檢測到為2,3,4時，對映的電機工作推入相應郵箱，當檢測到的不是該四個數字時M5停止工作，L2常亮。4、硬件設計1、主要元器件的選擇1 .PLC的選擇PLC機型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護使用最方便以及性能價格比的最優化機型。在工藝過程比較固定、環境條件較好（維修量較小）的場合，建議選用整體式結構的PLC;其它情

14、況則最好選用模塊式結構的PLC對于開關量控制以及以開關量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目中，一股其控制速度無須考慮，因此，選用帶A/D轉換、D/A轉換、加減運算、數據傳送功能的低檔機就能滿足要求。而在控制比較復雜，控制功能要求比較高的工程項目中（如要實現，運算、閉環控制、通信聯網等），可視控制規模及復雜程度來選用中檔或高檔機。其中高檔機主要用于大規模過程控制、全PLC的分布式控制系統以及整個工廠的自動化等。根據不同的應用對象FX2N系列是三菱PLCFX家族中最先進的系列。有高速處理及可擴展大量滿足單個需要的特殊功能模塊，靈活性和控制能力強，可擴展到256點。符合此次設計的要求。FX2N特點

15、:1.系統配置即固定又靈活；2 .編程簡單；3 .備有可自由選擇，豐富的品種；4 .令人放心的高性能；5 .高速運算；6 .使用于多種特殊用途；7 .外部機器通訊簡單化；8 .共同的外部設備。2.熱繼電器的選擇為使熱繼電器能真正起到保護作用，必須要正確選用熱繼電器。過去大家都習慣按電動機額定電流來選用熱繼電器，實際上這樣是不夠確當的，如果保護一臺重載起動的電動機，只按電動機額定電流選用，那么電動機在起動時熱繼電器就要脫扣，造成誤動作。因此在選用熱繼電器時，要考慮幾個基本條件。（一）電動機的容量和電壓是選擇熱繼電器的主要依據。（二）按電動機所帶負載性質來選用；例如是輕載還是重載，是長期工作還是短

16、期工作等等。（三）電動機的起動時間及起動電流倍數，是選用熱繼電器的重要依據。如果負載慣性居大起動時間長，所選用的熱繼電器的整定電流應比電動機額定電流稍高，才能達到正確保護。如果出廠的整定電流與選用值有差距，可用調節凸輪調到合適值。3、交流接觸器的選擇根據被控對象和工作參數如電壓、電流、功率、頻率及工作制等確定接觸器的額定參數。1）接觸器的線圈電壓，一般應低一些為好，這樣對接觸器的絕緣要求可以降低，使用時也較安全。但為了方便和減少設備，常按實際電網電壓選取。2）電動機的操作頻率不高，如壓縮機、水泵、風機、空調、沖床等，接觸器額定電流大于負荷額定電流即可。接觸器類型可選用CJ10、CJ20等。3）

17、對重任務型電機，如機床主電機、升降設備、絞盤、破碎機等，其平均操作頻率超過100次,min,運行于起動、點動、正反向制動、反接制動等狀態，可選用CJ10Z、CJ12型的接觸器。為了保證電壽命，可使接觸器降容使用。選用時，接觸器額定電流大于電機額定電流。4）對特重任務電機，如印刷機、鏈床等，操作頻率很高，可達600,12000次,h,經常運行于起動、反接制動、反向等狀態，接觸器大致可按電壽命及起動電流選用，接觸器型號選CJ10Z、CJ12等。5）交流回路中的電容器投入電網或從電網中切除時，接觸器選擇應考慮電容器的合閘沖擊電流。一般地，接觸器的額定電流可按電容器的額定電流的1.5倍選取，型號選CJ

18、1RCJ20等。6）用接觸器對變壓器進行控制時，應考慮浪涌電流的大小。例如交流電弧焊機、電阻焊機等，一般可按變壓器額定電流的2倍選取接觸器，型號選CJ10、CJ20等。7）對于電熱設備，如電阻爐、電熱器等，負荷的冷態電阻較小，因此起動電流相應要大一些。選用接觸器時可不用考慮（起動電流），直接按負荷額定電流選取。型號可選用CJ10、CJ20等。8）由于氣體放電燈起動電流大、起動時間長，對于照明設備的控制，可按額定電流1.1,1.4倍選取交流接觸器，型號可選CJ10、CJ20等。9）接觸器額定電流是指接觸器在長期工作下的最大允許電流，持續時間？8h,且安裝于敞開的控制板上，如果冷卻條件較差，選用接

19、觸器時，接觸器的額定電流按負荷額定電流的110%,120流取。對于長時間工作的電機，由于其氧化膜沒有機會得到清除，使接觸電阻增大，導致觸點發熱超過允許溫升。實際選用時，可將接觸器的額定電流減小30%£用。這里選用CJ10-202、元器件清單序列名稱型號數量1PLCFX2N-32MR12電動機Y250M-453傳送帶DV6014啟動按鈕XB2EA15關閉按鈕XB2EA16指示燈XB4B-LED27熔斷器RT18-32/2A158交流接觸器CJ10-2059快速斷路器C65-D20/3P110熱繼電器JR16-20/3511電動機Y250-M453、硬件控制原理圖M1L2SB1AM1BM

20、2M3CPLCM4DM5FX2N-32MRSB2L1FRCOMCOM220V郵件分揀系統5、軟件設計1、設計思想及程序框圖啟動，綠燈L1亮，電機電機五運行判別郵件若可判別，紅燈閃爍，不可判別，紅燈長亮，電機相應電機運行五停止運行推入郵箱重啟紅燈停止閃爍，并熄滅2、I/O地址表輸入編號啟動按鈕X000AX001BX002CX003DX004關閉按鈕X005輸出編號紅燈L2Y000電機1Y001電機2Y002電機3Y003電機4Y004電機5Y005綠火LL1Y0073、程序設計與說明JWtl社仁J1J(1JFILI-jkr-i1>1i|ICCICCIfl.MkJOiratT1-IFTl/N

21、Vmiire*T卜I'f-沔MOClTh-nM;,1-amid_II0模擬撥碼器MDUMEhlip*Jf/瓏-vvx.|.ar*啟動與關閉程序，X000為啟動按鈕，X005為關閉按鈕，并行成自鎖fn陀仁it知/井一SFJ-UCD1郵件判別程序，如果不是那四個數字則紅燈L2常亮并且電機5停止運行當撥碼器符合M1時，電機5運行2秒，達到郵箱1上方，同時電機1工作,將郵件推入郵箱，用時1秒，電機1復位。在符合M1條件時燈L2閃爍當撥碼器符合M2時，電機5運行3秒，達到郵箱2上方，同時電機2工作,將郵件推入郵箱2,用時1秒，電機2復位。在符合M2條件時燈L2閃爍當撥碼器符合M3時，電機5運行4

22、秒，達到郵箱3上方，同時電機3工作,將郵件推入郵箱3,用時1秒，電機3復位。在符合M舔件時燈L2閃爍nd當撥碼器符合M4時，電機5運行4秒，達到郵箱4上方，同時電機4工作,將郵件推入郵箱4,用時1秒，電機4復位。在符合M4條件時燈L2閃爍K在C5ILC113I抨-TI"加1驍31出TI紅燈L2閃爍程序6、運行調試將編好的程序寫入PLC中，接通電源，查看顯示情況。如果系統未能將程序輸入到PLC存儲器中，說明程序有問題，活操作步驟有錯誤，先排查操作步驟，再打開源程序，逐個查看是不是將程序輸入錯誤，然后立即糾正，重新輸入程序。如果顯示燈L1和L2不能正常顯示，查看接線，或者更換接線，再或者

23、檢查程序設計是不是出現遺漏。觀察程序運行的時候是不是按照當初的設計進行的，如果是的話就說明程序運行正確，否則檢查程序的設計是不是合理。正常的程序運行調試應該如下：當按下啟動按鈕時，M5電動機以帶動傳輸帶運行，綠燈L1常亮。進行編碼。系統進行識別。如果可以識別，經過1S將它輸送到郵箱1并驅動電機1工作。系統重新對下一個郵件進行檢測，如果無法識別則紅燈L2閃爍，電機5停止運行。7、小結本次設計，頗有感悟，課程設計是實踐性很強的一個環節，是對理論學習的補充，檢驗理論知識的較理想的途經本次設計，對我來說是比較困難的，在設計過程中感到自己的知識的匱乏，但我認為這并不是壞事，這對我以后的學習很有幫助，很受啟發。這次設計中，我感到，在學校里的課程設計，能不能設計出好的作品不能放在首要的地位，最重要的是體會其中的過程，一個運用知識的過程，一個培養