基于PLC的郵件分揀機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖5-3系統(tǒng)啟動(dòng)工作圖（四）如圖5-4所示：按下模擬郵件檢測(cè)的按鈕I0.1，L1熄滅，同時(shí)傳送帶電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。圖5-4郵碼檢測(cè)信號(hào)輸入后系統(tǒng)狀態(tài)圖（五）如圖5-5所示：按下按鈕2區(qū)郵碼I0.3，再按下接近開(kāi)關(guān)I0.7，M2開(kāi)始正轉(zhuǎn)分揀，傳送帶停止。圖5-52區(qū)郵件分揀狀態(tài)圖（六）如圖5-6所示：M2正轉(zhuǎn)結(jié)束后開(kāi)始反轉(zhuǎn)，綠燈HL2亮，推桿回歸原位，傳送帶繼續(xù)啟動(dòng)。圖5-6推桿電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)示意圖（七）2區(qū)推桿回歸原位后，L1重新點(diǎn)亮。其它3區(qū)的分揀過(guò)程同2區(qū)。當(dāng)出現(xiàn)無(wú)效郵碼時(shí)，如圖5-7所示：傳送帶停止，綠燈L2閃爍。圖5-7無(wú)效郵碼故障狀態(tài)圖5.2調(diào)試中遇到的問(wèn)題（一）郵碼信號(hào)自鎖程序在進(jìn)行梯形圖程序的編寫(xiě)過(guò)程中，剛開(kāi)始本設(shè)計(jì)并沒(méi)有考慮到郵碼檢測(cè)信號(hào)的輸入和郵碼輸入信號(hào)是一個(gè)瞬時(shí)量而不是一個(gè)過(guò)程量，導(dǎo)致了程序在調(diào)試過(guò)程中必須要保持模擬按鈕一直接通，而這是不實(shí)際的也不合理的。因此，本設(shè)計(jì)在每一個(gè)信號(hào)輸入后都加上了自鎖，再利用輔助繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)分揀系統(tǒng)的控制。但是，在對(duì)信號(hào)進(jìn)行自鎖之后必須在下個(gè)信號(hào)進(jìn)來(lái)之前就斷開(kāi)，所以本設(shè)計(jì)又通過(guò)借用控制推桿電動(dòng)機(jī)的定時(shí)器來(lái)分?jǐn)嘧枣i信號(hào)，如圖5-8所示：圖5-81區(qū)郵碼自鎖的梯形圖程序（二）故障報(bào)警程序在編寫(xiě)故障報(bào)警程序的過(guò)程中，本設(shè)計(jì)考慮了兩種故障情形：第一種，輸入的郵碼不是已知的郵碼中的任何一種；第二種，輸入的郵碼同時(shí)出現(xiàn)幾個(gè)區(qū)的郵碼。因此本設(shè)計(jì)在最初的程序編寫(xiě)中，將著兩種故障情形分別用兩種處理程序進(jìn)行報(bào)警，但是在調(diào)試過(guò)程中，本設(shè)計(jì)利用了STEP7-Micro/WIN中的程序監(jiān)控功能對(duì)程序的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)控，本設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)梯形圖中的能流出現(xiàn)同時(shí)運(yùn)行的沖突，在此基礎(chǔ)上本設(shè)計(jì)將程序進(jìn)行修改，把兩種故障情形合成了一種處理監(jiān)控程序圖，如圖5-9所示：圖5-9無(wú)效郵碼故障處理梯形圖程序6組態(tài)軟件6.1MCGS組態(tài)簡(jiǎn)介MCGS組態(tài)是一款用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，主要用于數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制等作用。本文應(yīng)用了MCGS5.5通用版組態(tài)來(lái)對(duì)論文的系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)的調(diào)試。6.2PLC與組態(tài)軟件的連接由于學(xué)校實(shí)訓(xùn)樓9樓實(shí)驗(yàn)室里的電腦無(wú)法安裝MCGS組態(tài)以及其他各類(lèi)軟件，因此本論文在進(jìn)行組態(tài)仿真時(shí)在8樓實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，又因?yàn)?樓實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有郵件分揀模塊，所以本設(shè)計(jì)在調(diào)試成功后使用指示燈來(lái)代替各類(lèi)輸出，連接圖如圖6-1所示：圖6-1MCGS組態(tài)仿真硬件連接圖6.3組態(tài)設(shè)計(jì)6.3.1主控制窗口設(shè)計(jì)打開(kāi)MCGS通用版5.5，新建項(xiàng)目后進(jìn)入“用戶窗口”界面將本系統(tǒng)所要用到的各類(lèi)元器件畫(huà)在窗口內(nèi)，如圖6-2所示：圖6-2用戶窗口制作圖6.3.2組態(tài)仿真（一）完成“用戶窗口”的設(shè)計(jì)后，進(jìn)入“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口”對(duì)需要用到的變量進(jìn)行編譯，設(shè)置變量的屬性。由于本系統(tǒng)中不需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，所以各個(gè)變量都設(shè)置成開(kāi)關(guān)量，如圖6-3所示：圖6-3實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的變量設(shè)置（二）完成對(duì)“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)窗口”的設(shè)置后，進(jìn)入“設(shè)備窗口”對(duì)I/O口進(jìn)行定義和設(shè)置。由于設(shè)備定義時(shí)不能以數(shù)字開(kāi)頭，所以本設(shè)計(jì)將1-4區(qū)郵碼輸入定義為A-B區(qū)郵碼輸入，如圖6-4所示：圖6-4設(shè)備窗口設(shè)置（三）完成“設(shè)備定義窗口”的設(shè)計(jì)后，進(jìn)入“用戶窗口”對(duì)每一個(gè)制作的元件進(jìn)行對(duì)象定義與動(dòng)畫(huà)連接設(shè)置，如圖6-5就是對(duì)接近開(kāi)關(guān)1進(jìn)行設(shè)置：圖6-5設(shè)置對(duì)象動(dòng)畫(huà)(四)全部的設(shè)置完成后，運(yùn)行組態(tài)，點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕，L1亮，如圖6-6：圖6-6啟動(dòng)系統(tǒng)（五）點(diǎn)擊“郵件檢測(cè)”按鈕，L1熄滅，傳送帶電動(dòng)機(jī)M5閃爍，郵件開(kāi)始隨著傳送帶運(yùn)動(dòng)，如圖6-7所示：圖6-7郵件檢測(cè)狀態(tài)圖（六）按下1區(qū)郵碼輸入按鈕，當(dāng)郵件運(yùn)動(dòng)到1區(qū)時(shí)，按下接近開(kāi)關(guān)1，傳送帶停止，1號(hào)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)，開(kāi)始對(duì)郵件進(jìn)行分揀，如圖6-8所示：圖6-81區(qū)郵件分揀圖（七）郵件分揀完成后，1號(hào)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，傳送帶電動(dòng)機(jī)M5繼續(xù)啟動(dòng)，如圖6-9所示：圖6-91區(qū)推桿電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)圖（八）1區(qū)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)結(jié)束后，L1亮，提示可以繼續(xù)放入郵件,如圖6-10所示。到此一次完整的分揀過(guò)程就結(jié)束了，其他3區(qū)的分揀過(guò)程也是如此。圖6-10分揀完成后的狀態(tài)圖（九）故障情形。點(diǎn)擊郵件檢測(cè)按鈕，然后在硬件的按鈕中同時(shí)按下I0.2和I0.3按鈕，此時(shí)傳送帶電動(dòng)機(jī)M5停止運(yùn)行，紅燈L2開(kāi)始閃爍，如圖6-11所示：圖6-11無(wú)效郵碼狀態(tài)圖結(jié)論本文使用可編程邏輯控制器（PLC）對(duì)郵件分揀系統(tǒng)進(jìn)行了完整的設(shè)計(jì)，并通過(guò)調(diào)試與仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性與可行性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同區(qū)域的郵件進(jìn)行準(zhǔn)確的分揀，并且制作了故障報(bào)警系統(tǒng)以提高系統(tǒng)的分揀準(zhǔn)確性，減小了誤差率。本文在對(duì)PLC控制技術(shù)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，完成了以下幾個(gè)方面的工作：（1）對(duì)系統(tǒng)的分揀控制要求進(jìn)行了完善，考慮了多種故障處理方案，完成了PLC程序設(shè)計(jì)。（2）對(duì)系統(tǒng)的控制流程進(jìn)行了優(yōu)化，對(duì)梯形圖程序進(jìn)行了調(diào)試，增強(qiáng)了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。（3）對(duì)系統(tǒng)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了組態(tài)仿真，以確保了系統(tǒng)的社會(huì)現(xiàn)實(shí)性與可行性。（4）對(duì)系統(tǒng)的各種元器件進(jìn)行了計(jì)算與挑選，豐富了論文內(nèi)容。最終，本論文實(shí)現(xiàn)了滿足控制要求的郵件自動(dòng)控制分揀的設(shè)計(jì)。利用掃描器對(duì)郵碼進(jìn)行檢測(cè)，啟動(dòng)傳送帶。檢測(cè)完成后利用撥碼器對(duì)PLC進(jìn)行分區(qū)輸入，傳送帶將郵件傳送到對(duì)應(yīng)的郵箱處，接觸開(kāi)關(guān)接收到信號(hào)后傳送帶停止，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)區(qū)域的推桿電動(dòng)機(jī)將郵件推入對(duì)應(yīng)的郵箱中。然后傳送帶重新啟動(dòng)，推桿電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)回歸原位，紅燈L1亮提示可以繼續(xù)分揀郵件。至此，一次完整的郵件分揀就完成了。當(dāng)出現(xiàn)了無(wú)效郵碼時(shí)，傳送帶停止，綠燈L2 閃爍，需要再次按下啟動(dòng)按鈕才能繼續(xù)分揀。致謝本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)要十分感謝筆者的畢業(yè)論文指導(dǎo)老師曹言敬，在她的督促下筆者才能不慌不忙、腳踏實(shí)地地完成論文設(shè)計(jì)。她對(duì)筆者的悉心教導(dǎo)幫助筆者解決了一些程序上的疏漏和論文內(nèi)容上的不妥之處，她對(duì)PLC方面的深入研究讓筆者頗為嘆服，她對(duì)待工作一絲不茍的態(tài)度使筆者對(duì)畢業(yè)后的工作產(chǎn)生了深遠(yuǎn)悠長(zhǎng)的影響。同時(shí)，筆者還要感謝信電工程學(xué)院的全體老師和同學(xué)在大學(xué)四年中給我的關(guān)懷和照顧，讓筆者在這四年中學(xué)到了很多對(duì)工作和生活有用的知識(shí)，鍛煉了筆者的耐心和承受力，磨礪了筆者的脾氣和心性，讓筆者決定在離開(kāi)學(xué)校后把這種精神傳承下去，迎接充滿挑戰(zhàn)的漫長(zhǎng)人生，筆者對(duì)此充滿了信心。在此，筆者表示由衷的感謝。參考文獻(xiàn)[1]陳宏.可編程控制器(PLC)的選型[J].化工進(jìn)展,2004,22(12):1354-1356.[2]周萬(wàn)珍,高鴻斌編.PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社,2004:88-118.[3]張萬(wàn)忠編.電氣控制與PLC控制技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005:124-153.[4]王志華編.PLC監(jiān)控器的研制與開(kāi)發(fā)[M].大連：大連鐵道學(xué)院出版社,2003:65-105.[5]李景學(xué)編.可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法[M].北京：電子工業(yè)出版社,1995:145-165.[6]王蕊.PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)方法[J].機(jī)床電器,2009,(6):28-31.[7]史國(guó)生編.電氣控制與可編程控制器技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004:123-142.[8]廖常初編.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003:105-120.[9]胡學(xué)芝.可編程控制器的選擇[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化,2000,(8):14-17.[10]朱文勝,趙斯軍.電氣與PLC綜合控制技術(shù)[M].蘇州：蘇州大學(xué)出版社,2008:65-78.[11]路林吉,王堅(jiān).可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社,2002:63-105.[12]李樹(shù)雄.可編程序控制器原理及應(yīng)用教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2003:90-120.[13]石玉明.PLC梯形圖設(shè)計(jì)方法研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2007,30(12):145-147.[14]張建民.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,1996:24-45.[15]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2001:63-130.[16]張萬(wàn)忠,劉明芹.電器與PLC控制技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004:101-121.[17]高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京：人民郵電出版社,2004:103-123．[18]李景學(xué),金廣業(yè).可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法[M].北京：電子工業(yè)出版社,1995:56-78．[19]馬國(guó)華.監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004:11-12.[20]AnpingHe.MathematicalAnalysisofStage-basedProgrammableLogicController[J].ComputersandMathematicswithApplications,2011,61(7):25-29.[21]HWang.ApplicationofComputerandPLCIntegrationControlSysteminDryIceProducti