基于PLC的物料自主分拣控制器设计.docx

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1、摘要在这个经济快速发展的时代，传统的手工分拣方式已经不能适应现代社会的发展，利用传统人工手动来进行物料分类的统计工作，会使社会的经济成本提高、劳动力传统的手工分拣方式已经不能适应现代社会的发展，加大，还会因为工作的疏忽导致物料的漏捡和统计。取而代之的是机械式的物料自主分拣的方式。物料自主分拣系统的功能是以P1C为核心来进行设计研究的，系统中主要是利用西门子公司的P1C产品，分别从硬件和软件两个方面来进行设计。设计过程中首先对系统总体进行分析和设计，然后对P1C的选用来进行分析和选择。此系统的硬件主要包括传送带、气缸、传感器、P1C控制器；软件包括系统运行和编程。自主分拣系统对提高物料分拣的效率

2、、减少人力资源的浪费；有较好发展前景。关键词：P1C；物料分类；分拣系统AbstractInthiseraofrapideconomicdeve1opment,thetraditiona1manua1sortingwayhasbeenunab1etoadapttothedeve1opmentofmodernsociety,usingthetraditiona1artificia1manua1materia1c1assificationstatistica1work,wi11makethesocia1economiccostincrease,1abortraditiona1manua1sorti

3、ngwayhasbeenunab1etoadapttothedeve1opmentofmodernsociety,increase,buta1sobecauseoftheneg1igenceofworkmateria1pickupandstatistics.Instead,mechanica1sortingofmateria1s.Thefunctionoftheindependentmateria1sortingsystemisdesignedandstudiedwithP1Casthecore.Thesystemmain1yusestheP1CproductsofSiemenscompany

4、,whichisdesignedfromthehardwareandsoftwareaspectsrespective1y.Inthedesignprocess,theovera11systemisana1yzedanddesigned,andthentheP1Cisana1yzedandse1ected.Thehardwareofthissystemmain1yinc1udesconveyorbe1t,cy1inder,sensor,P1Ccontro11er;thesoftwareinc1udessystemoperationandprogramming.Independentsortin

5、gsystemimprovestheefficiencyofmateria1sortingandreducesthewasteofhumanresources.Keywords：P1C;materia1c1assification;sortingsystem目录摘要IAbstractII第一章绪论111选题的背景及研究意义112国内外研究现状11.2.1国内发展状况112.2国外发展状况1第二章物料自主分拣系统的总体设计22.1物料自主分拣技术22.2物料自主分拣技术的特点22.3物料自主分拣系统设计思想22.4物料自主分拣系统的工作过程32. 5物料自主分拣系统设计流程4第三章硬件设计42.

6、1 硬件系统组成43. 2传感器的选型53.2.1传感器的选择53.2.2光纤传感器53.2.3扫码枪53.3传送带选型63.4P1C选型及端口分配73.4.1P1C的结构73.4.2P1C的特点73.4.3P1C的选择7第四章软件设计74.1 功能分析74.2 流程设计91. 2.1自动控制部分104. 2.2手动控制部分104. 3物料自主分拣系统的过程要求10第五章物料分拣系统与上位机之间的通信协议115. 1系统与上位机的通信协议115.2上位机11第六章仿真分析126.1 组态设计126.2 仿真分析12结论15参考文献16附录17致谢错误!未定义书签。第一章绪论物料分拣技术经过了许

7、多年的发展，这项技术已经被人们知道和了解。现在已经应用到了众多的行业中，比如物流服务、货物运输、商品管理、工业生产、商业销售等行业。甚至是在军事装备的工程项目中也运用了物料分拣技术。因此可以看出这项技术已经和人们的生活密切相关。系统中我们就以P1C为核心来设计一项基于P1C的物料自主分拣控制系统设计，主要围绕硬件和软件这两方面来进行设计，硬件设计从物料自主分拣系统的传感器、P1C系统控制器、传送带、气缸这几个方面进行设计，软件设计主要从P1C的类型选择进行设计和上位机的监控功能方面来进行设计。1.1选题的背景及研究意义随着计算机技术的发展以及通信技术和信息安全的快速发展，信息的传输、处理以及储

8、存的能力逐渐变得强大，物料自主分拣系统应运而生。只有信息采集与输入信息足够准确，才能确保信息的有效。在上世纪中期，这项技术的使用标志着我国的物流管理从传统的人工分拣向自动化分拣转变。因此准确有效的完成物料自主分拣传输和处理成为了P1C控制物料分拣系统的关键步骤。研究物料自主分拣系统的目的是解放人们的双手，降低劳动力，提高分拣的效率。1.2国内外研究现状1.2.1国内发展状况在我国基本物流行业起步较晚，物料分拣在人工中所占的比例较高。物料分拣系统有很多的好处，但是也有一定的缺点，要求它使用的工作人员具有一定的经济技术要求，在一些国家的一些行业不用自动分拣的情况也很多。主要有以下两个原因：一是投入

9、大，0收慢，设备的情况复杂多变，运行成本和投资成本高，需要有稳定的资源作为保证。二是自动分拣系统对商品包装有要求有一定的局限性。但随着物流行业的快速发展，高效率的分拣系统方式被人们越来越重视，特别是我国加入世界贸易组织(WTO)后，我国工业效率提升在持续增长。1.2.2国外发展状况国外从20世纪60年代开始，欧美等其他国家就已经开始研究分拣系统模型了，Harvey.SubcommandRichards.Muffin在1960年提出来为亨氏公司(H.J.HeinzCompany)开发。20世纪80年代后，国外的分拣系统发展越来越来迅速，他们将不同输送带有机结合起来，形成一个高效的物料分拣固定形状

10、；同样另外一些人研究从物料搬运到物料检测、分拣系统传送带之间如何构建，以及如何搭配传送带的输送线，构建一个良好的物料工序检测、分拣、搬运系统。目前，国际上有比较先进的自动分拣机，有小物品型自动分拣机、小型中速自动分拣机、推块式自动分拣机、数字式分拣系统和全自动分拣系统等等。第二章物料自主分拣系统的总体设计2.1物料自主分拣技术目前，物流行业的高端科技产品(自动化立体仓库、自动分拣机和自动化信息处理以及通讯等)被不断应用于各个领域。自主分拣系统出现在公众眼前是在第一次世界大战之后，美国和日本配送物料所采用的一种设备，自主分拣系统现在已经成为发达国家物流中心不可或缺的一部分。随着科技的进步，电子标

11、签的出现，计算机技术的引进，物料自主分拣的相关技术在我国的发展空间会变得越来越大。2.2物料自主分拣技术的特点我们所研究的物料自主分拣系统不仅有人工分拣和半自动化的分拣的优点，还具备以下几种特点：1 .使用的效率高。我们研究物料的自主分拣系统要在受不同时间、气候、人力、温度等诸多方面的影响下，还能够继续进行自主分拣，并且可以进行大批量的货物分拣。2 .误差小。物料自主分拣系统的误差率很大程度上取决于输入信息的准确度的原因问题，其中产品的信息识别和载体起主要作用。在物料自主分拣系统中我们使用的是扫码枪扫描条形码输入，只要我们能够保证条形码没有错误，那么它的出错率就会很小。扫码枪扫描条形码输入能够

12、解决我们系统读取信息不准确的问题，能提高物料自主分拣系统的抗干扰能力和稳定性。3 .可以基本上实现系统没有人。研究物料自主分拣系统最重要的是解决劳动力人员多和降低劳动人员的工作强度问题。2.3物料自主分拣系统设计思想当系统应用在快递行业时，我们可以把物料自主分拣系统的类别按照地区来区分。当然我们所研究的系统并不是只能用在快递行业，其他行业也可以适用。当然也可以应用到其他行业，具体应用到某个行业时只需要把对应的类别改变成为自己所需要的那一个类别即可。下面我们就围绕此系统来进行研究和分析。当上料口上面有货物时，可编程控制器(P1C)通知扫码枪的扫描条形码阅读器读取产品的条形码信息。条形码读取信息输

13、入系统后，判断出货物的类型为第一类，传送带启动，与第一类对应的气缸和次传送带开始动作。把第一类货物分到对应第一类槽口完成计数后,就完成一个周期。如果条形码识别出来货物为第二类的话，第二类的气缸和次传送带开始运行，把第二类货物分到第二类货物的槽口进行计数，第三类的动作过程也是同样的步骤。若条形码没有识别出货物是前面三类的哪一类时，把它规定成第四类，后面步骤跟前面的一样。在设计物料自主分拣系统时，我们优先的是使用自动化运行，但是考虑到工厂情况的复杂程度多种多样，可能会出现其他的意外情况，为此我们还加入了手动操作的环节。当物料自主分拣系统出现故障时，我们检查系统是否是在安全的环境下，如果系统是在人为

14、因素情况下出现的故障时我们可以采用手动的方式对物料的自主分拣系统进行分拣。手动分拣完成后，查看系统环境是否安全，是在安全的情况下我们按下复位按钮，系统开始重新启动运行。2.4物料自主分拣系统的工作过程当物料自主分拣系统接通电源后，P1C上电，设备的准备工作完成；运行指示灯亮，按下启动按钮，物料自主分拣系统的启动，启动灯亮；P1C给上料口一个上料的工作指令，上料口开始上料；然后P1C又给主传送带一个运行指令，传送带开始运行；P1C给扫描枪一个扫描条形码识别输入的指令，扫描枪开始扫描进行输入分类；若扫描出来的物料是第一类时，P1C给气缸一个指令，气缸伸出；之后P1C给次传送带一个运行指令，次传送带

15、开始运行把物料传送到相应的位置并进行计数。这样就完成了系统的一个周期，后面的操作过程也是这样循环进行的，唯一不同的地方是如果扫描出来的物料是第二类的话，它的气缸和次传送带运行的就不是刚才启动的那一组，而是另外一组气缸和次传送带运行。如此循环下去。如果系统出现故障的话，按下停止按钮，系统全部停止运行。上料区上料扫码枪扫描传送带启动可编程控制器P1C次传送带启动图2.1物料自主分拣顺序图2. 5物料自主分拣系统设计流程物料自主分拣系统首先要确定上料区、传感器、气缸、传送带的顺序，他们之间如何布置以及和如何运行的，确定好以后就分别进行叙述。图2.2物料自主分拣系统示意图第三章硬件设计3.1硬件系统组成物料自主分拣系统整体包含传感器、条形码识别、传送带、气缸、P1C等，系统上电后，用扫码枪扫描条形码识别有无货物，如果有货物条形码就会对检测的货物进行识别和分类。系统全部采用全自动的模式，系统启动运行后，扫码枪扫描条形码能自动检测识别判断出货物的某一类，条形码识别检测出之后对应的那一组气缸和次传送带动作进行货物的自主分拣。3. 2传感器的选型3. 2.1传感器的选择传感器一般是把化学量或者其他物理量转换成电信号的器件。它一般是由转换元件和敏感元件组成的，具有独立的检测货物的能力，可以将检测出来的信号反馈给P1C,P1C给出输出信号。被测量按一定的规律转换成我们