毕业设计（论文）PLC分拣机图书分拣系统软件设计.doc

《毕业设计（论文）PLC分拣机图书分拣系统软件设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）PLC分拣机图书分拣系统软件设计.doc（33页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、北京邮电大学世纪学院毕业设计(论文)题 目 分拣机图书分拣系统软件设计 学生姓名 XXX 学 号 所在系（院） 电子与自动化系 专业名称 电子科学与技术 年 级 3 指导教师 职 称 2010年 3 月 日北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文）诚信声明本人声明所呈交的毕业设计（论文），题目 分拣机包裹分拣系统软件设计 是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。

2、本人签名： 日期： 毕业设计（论文）使用权的说明本人完全了解北京邮电大学世纪学院有关保管、使用论文的规定，其中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存论文；学校可允许论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内容。本人签名： 日期： 指导教师签名： 日期： 题目 分拣机图书分拣系统软件设计 摘要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

3、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。本设计通过对分拣机图书分拣功能的了解，硬件接线的熟悉，选取了西门子S7-200进行了软件设计，实现分拣机图书分拣系统的功能，并且通过在实验室的调试，验证了包裹分拣功能的要求。关键词 自动分拣系统 分拣信号 西门子 PLC Title Parcel Sorting Machine Sorting System Software Design AbstractAutomatic so

4、rting system control devices generally, classification unit, conveyor and sorting crossing composition. The role is to identify the control device, receiving and processing of sorting signals, sorting signals according to the requirements of directives classification device, according to the types o

5、f products, goods delivery by location or category of goods by shippers automatic classification. These requirements can be sorted in various ways, such as by bar code scanning, color code scanning, keyboard input, weight detection, speech recognition, a high degree of detection and shape recognitio

6、n, etc., input to the sorting control system to, based on the sorting signal to judge, to decide a particular sort of goods which enter the crossing of the. The design of FenJianJi book sorting through the function, the hardware connection, familiar with Siemens S7-200 for software design, realizing

7、 the function of the system FenJianJi book sorting through the laboratory and testing, and verifies the parcel sorting function requirement.Keywords Auto-sorting System Sorting Singal Siemens PLC目 录：毕业设计说明书中文摘要1毕业设计说明书外文摘要2第一章前言61.1 该系统在实际中的应用场合71.2 该研究的目的、意义71.3国内外研究现状及发展趋势7第二章 分拣机图书分拣系统的工作过程及控制要求7

8、2.1 工作过程82.1.1分拣机构造102.1.2 图书分拣系统的工作过程12第三章 分拣机图书分拣系统的主要设备及元器件123.1 PLC123.1.1 PLC在控制中的应用特点163.2 主要设备16第四章 分拣机图书分拣系统的工作流程图及编程184.1 图书分拣系统的工作流程图184.2 图书分拣系统的编程214.3 图书分拣系统接线与调试26第五章 结论27参考文献27致谢29附录30翻译32第一章 前言1.1该系统在实际中的应用场合分拣作业是物流配送中的一个关键环节，它指的是依据顾客订货要求或配送中心送货计划，迅速、准确地将商品从储位或其他区域拣出，并按照一定方式进行分类、集中，等

9、待配装送货的作业过程。分拣是配送中心作业中最繁锁、工作量最大的环节，也是配送中心作业系统的核心。这些最基本的设备目前都是采用可编程控制器（PLC）进行控制，可以说，PLC技术的先进与否是衡量一个国家工业的重要参数。1.2 该研究的目的、意义 经过多年的发展，自动分拣系统已日渐成熟。但同样有着以下问题：1、一次性投资巨大：自动分拣机系统建设短则4050米,长则150200米。并且自动分拣机系统一般都建在自动主体仓库中，因此还要建造3、4层楼高的立体仓库。这种巨型投入需要10、20年才能收回。2、对商品外包装要求高：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

10、凸不平、包装容易变形、易破损这些都不能使用普通的分拣机进行分拣，并且对商品的长度，重量，薄厚都有特定的要求。自动分拣系统目前在国外同行业技术比较成熟，但建设成本和维护成本较高且维护不能及时到位。而国内同行业对物流配送中心的建设也在摸索过程中，都不够成熟；国内的应用水平，只有在邮政物流系统中应用较好，而其他行业并不理想。因此对其他物流系统的研究及其设备开发，都是有重要意义的。不及节约了企业人力资源，而且对物流产业也作出了很大贡献。1.3国内外研究现状及发展趋势最初的分拣系统是完全基于人力的作业系统，通过人工搜索、搬运货物来完成货物的提取。书面制作、查找、人工分拣浪费了巨大的人力物力，作业效率低下

11、。随着科学技术的飞速发展，分拣系统中开始运用各种各样的自动化机械设备，计算机控制技术和信息技术成为信息传递和处理的重要手段。虽然在多数的分拣系统中，某些作业环节还需要有人工的参与，但作业强度已越来越小，完全由机械完成分拣作业的自动分拣系统也应运而生。机械化、自动化、智能化成为现代分拣系统的主要特点与发展趋势。 现代物流配送中，高科技的应用为作业效率和质量的提高提供了坚实的技术保证。现代化的分拣系统逐渐成为物流机械化系统、信息系统以及管理组织系统的有机组合。物流机械化系统主要是各种物流设备的有效组合和配置，信息系统是分拣信息和控制信息等流动的载体，管理组织系统负责设备、人员的调度，控制系统总体的

12、运作模式。计算机控制技术、信息技术以及物流自动化机械成为现代分拣系统的重要组成部分国外的物流配送中心倾向于采用自动化程度很高的分拣系统。而在我国，由于物流业起步晚，分拣系统中人工作业的比例也较高。 第二章 分拣机图书分拣系统的工作过程及控制要求2.1 工作过程空箱输出口滑动分拣机1号模块为图书自动供件机，采用皮带勾块推动图书分离的方式实现等节距分离；2号模块为条烟自动供件机，采用链条勾块推动条烟的方式实现分离；3号模块为周转箱满盒输出口；4号模块为周转箱空盒喂入口；5号模块为周转箱自动取出/喂料机；6号模块为自循环输入口，按照计数光电管对应的技术和PLC同步控制信号实现插入式供件；7号模块为自

13、循环中简段；8号模块为自循环输出口，6、7、8号模块共同组成自循环回路，自循环物品应选用底面平整的盒类纸箱；9号模块为图书输出口；10号模块为条烟和拒识物品输出口，是以电动滚筒为动力的滚筒输送机，在该输送机的邻近滑块分拣机端是接货位，存放周转箱，当周转箱装满时会自动送出并被交叉带小车接走，当交叉带小车返回空箱时，会自动接回空箱，送至接货位；11号为滑块分拣机，能按照条码扫描器的读取结果进行路向分拣，可实现图书、条烟和自循环回路三个路向的分拣；12号模块为供件汇合线，由一条平面皮带输送机构成，实现图书、条烟和自循环物品的三路汇合，汇合时的物品间距由计数光电管和相关PLC同步程序控制；13号模块为

14、电气和PLC控制箱，整机的低压电器、启闭开、PLC控制器均安装于此。2.1.2图书分拣系统的工作过程分拣机图书分拣系统是由6号自循环输入口、7号自循环中简段、8号自循环输出口、11号滑块分拣机构成。6、7、8号模块共同组成自循环回路，自循环物品应选用底面平整的盒类纸箱。6号模块为自循环输入口，按照计数光电管对应的技术和PLC同步控制信号实现插入式供件；7号模块为自循环中简段；8号模块为自循环输出口，6、7、8号模块共同组成自循环回路，自循环物品应选用底面平整的盒类纸箱；11号为滑块分拣机，能按照条码扫描器的读取结果进行路向分拣，可实现图书、条烟和自循环回路三个路向的分拣；第三章 分拣机图书分拣

15、系统的主要设备及元器件3.1 PLCPLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。根据选择传送分检要求可编程控制器必须具有高数计数器，又因为其控制的电机是双向运行的，考虑实验室的设备配置情况。综合考虑后，本设计选择了德国西门子公司生产的S7-200系列机。S7-200系列机具有体积小，功能较强，价格便宜，使用灵活、方便等优点。PLC代替了原来的交流接触器控制，通过PLC与交流接触器的优缺点比较可以发现PLC控制的种种优点。3.1.1 PLC在控制中的应用特点PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。可靠性:对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性

16、和可维修性。PLC有较高的易操作性。它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。易操作性。PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。操作方便对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。3.2 主要设备图书分拣系统主要由9台滚筒输送机电机组成，品牌：A

17、STERO；型号：H403；技术参数：220V,0.23A,1200R/MIN,1.3UF。构成一个自循环过程。PLC编程技术:一个程序块由可执行代码和注释组成。可执行代码有主程序和若干个子程序或者中断服务程序组成。可执行代码被编译并下载到S7-200中，而程序注释不会被下载。你可以使用这些组件（主程序、子程序和中断服务程序）来结构化你的控制程序。以下例子程序包括一个子程序和一个终端服务程序。该例子程序使用一个定时中断，每100ms读一次模拟量输入值。3.1.1主程序主程序包括控制应用的指令，S7-200在每一个扫描周期中顺序执行这些指令。主程序也被表示为OB1.3.1.2子程序 子程序是应用

18、程序中的可选组件。只有被主程序、中断服务程序或者其他子程序调用时，子程序才会执行。当你希望重复执行某项功能时，子程序是非常有用的。与其在主程序中的不同位置多次使用相同的程序代码，不如将这段程序写在子程序中，然后在主程序中需要的地方调用。调用子程序有几个优点：l 用子程序可以减少程序的长度l 由于代码从主程序中移出，因而用字程序可以缩短程序扫描周期。S7-200在每个扫描周期中处理主程序的代码，不管代码是否执行。而子程序只有在被调用时，S7-200才会处理其代码。在不调用子程序时，S7-200不会处理其代码。l 用子程序创建的程序代码是可传递的。你可以在一个子程序中完成一个独立的功能，然后将它复

19、制到弄一个应用程序中而无需作重复工作。提示在子程序中使用V存储器地址会限制它的可移植性。因为一个程序对于V存储器地址的分配有可能与另一个程序对其分配有冲突。相比之下，在子程序中的所有变量地址都是用局部变量(L存储器)，会使子程序有极高的可移植性。因为当子程序使用局部变量时，子程序与程序的其他部分之间不会有地址冲突。3.1.3中断服务程序中断服务程序是应用程序中的可选组件。当特定的中断事件发生时，中断服务程序执行。你可以为一个预先定好的中断事件设计一个中断服务程序。当特定的事件发生时，S7-200会执行中断服务程序。中断服务程序不会被主程序调用。你将一个中断服务程序与一个中断事件相关联。只有每次

20、中断事件发生时，S7-200才会执行中断服务程序。提示因为无法预测合适会产生中断，所以应考虑尽量限制中断服务程序和程序中其他部分所使用的变量个数。使用中断服务程序中的局部变量，可以保证中断服务程序只使用临时存储器，并且不会覆盖程序中其他部分使用的数据。为了保证主程序与中断服务程序正确地共享数据，你可以使用许多编程技巧。3.2 理解程序编辑器中使用的惯例STEP7-Micro/WIN在所用程序编辑器中使用一下惯例：l 在符号名前加（Var1）表示该符号为局部变量。l 在IEC指令中%表示直接地址。l 操作数符号“?”或者“?”表示需要配置操作数。LAD程序被分为程序段。一个程序段是按照顺序安排的

21、以一个完整电路的形式连接在一起的触点、线圈和盒，不能短路或者开路，也不能有能流倒流的现象存在。STEP7-Micro/WIN允许称为LAD程序中的每一个程序段加注释。FBD编程同样使用程序段的概念和允许注释程序。STL程序不用分段，但是你可以用关键词NETWORK将程序分段。3.2.1 LAD编辑器中使用的惯例在LAD编辑器中，你可以使用F4、F6和F9来快速输入触点、盒和线圈指令。LAD编辑器使用以下惯例：l 符号“ ”表示开路或者徐傲能流连接。l 符号“”表示指令输出能流，可以级联或串联。l 符号“”表示你可以使用能流。3.2.2 FBD编辑器中使用的惯例在FBD编辑器中，你可以使用F4、

22、F6和F9来快速输入AND、OR和盒指令。FBD编辑器使用一下惯例：l 在EN操作数上的符号“ ”表示能流或者操作数指示器。它也可用于表示开路或者需要能流连接。l 符号“”表示指令输出能流，可以级联或串联。l 符号“”和“InsertSubroutine。使ENO=0的错误条件：l 0008（超过子程序嵌套最大限制）l 0006（间接寻址）在主程序中，可以嵌套调用子程序（在子程序中调用子程序），最多嵌套8层。在终端服务程序中，不能起嵌套调用子程序。在被中断服务程序调用的子程序中不能再出现子程序调用。递归调用（子程序自己调用自己）不被禁止使用，但使用时应慎重。4.2.1图书分拣处理本程序中用到的

23、指令及简介比较指令数值比较 比较指令用于比较两个数值： IN1=IN2 IN1=IN2 IN1IN2 IN1IN2 IN1IN2 字节比较操作数是无符号的。 整数比较操作数是有符号的。 双子比较操作数是有符号的。 实属比较操作数是有符号的。 对于LAD和FBD：当比较结果为真时，比较指令使能点闭合（LAD）或者输出接通（FBD）。 对于STL：当比较结果为真时，将栈顶位值1。 当你使用IEC比较指令时，你可以使用各种数据类型作为输入，但是，两个输入的数据类型必须一致。顺控继电器（SCR）指令装载SCR指令将S位的值装载到SCR和逻辑堆栈中SCR堆栈的结果值决定是否执行SCR程序段SCR传输指令

24、将程序控制权从一个激活的SCR段传递到另一个SCR段，同时使下一个将要执行的程序段的S位置位在SCR指令执行时，复位当前激活的程序段的S位并不会影响S堆栈增计数器指令增计数器增计数指令（CTU）从当前计数值开始，在每一个（CU）输入状态从低到高是递增计数。当CXX的当前值大于等于预置值PV时，计数器位CXX置位。当复位端（R）接通或者执行复位指令后，计数器被复位。当它达到最大值（32,767）后，计数器停止计数。STL操作l 复位输入：栈顶。l 计数输入：其值被装载在第二个堆栈中。定时器指令 接通延时定时器 有记忆的接通延时定时器 接通延时定时器(TON)和有记忆的接通延时定时器在使能输入接通

25、时计时。定时器好决定了它的分辨率。分支控制 一个顺序控制状态流必须分成两个或多个不同分支控制状态流，当一个控制状态流分离成多个分支时，所有的分支控制状态流必须激活。助记符输入输入器件代码输入备注光电管G02I0.0图书供应计数输出马达输出标志位备注M12Q1.3M3.3图书满箱输出马达寄存器程序VMTC备注图书装箱处理C1图书循环计数1M6.7T47梯形图程序如下：图书通过光电管，光电管闭合与断开。增计数指令（CTU）从当前计数值开始。在每一个（CU）输入状态从低到高递增计数。光电管断开时为低电压，图书通过光电管时，光电管闭合为高电压 。当C1当前值大于等于预设值PV时（此设计中，PV值为10

26、本），计数器位C1置位。当复位端（R）接通或者执行复位指令后，计数器停止。当图书装满10本后（即满箱），扫描C1位置M6.7,从而在扫描中激活状态1（M6.7激活），对M6.7进行指令执行在M6.7激活后，定时器T47启动。定时器计时5s（当定位器达到预设时间时，定位器断开，并且停止定位器当前值）T47控制M3.3，M6.7在定时器5s后，扫描对M3.3进行指令执行，对T47和M6.7执行复位指令。即定时器当前数值定位0程序解释此程序是在图书通过汇合申机后计数，达一定数量(10本)后，满箱处理，定时器开，5s钟后 恢复初始状态，如此循环。Network 5: 图书供应计数Network 6：当

27、图书数量满十后，满箱处理Network 7：满箱处理后，定时器开是定时5sNetwork 8：5s钟后系统恢复图书计数前的状态4.3图书分拣系统接线与调试 经过在实验室对图书分拣系统的接线，以及对该系统软件的调试。该设计对于分拣机图书分拣系统调试成功第五章 结论通过这段时间的程序编写，调试，选择设备，然后把各种元器件正确合理的连接到PLC。对西门子S7-200有了较深的了解。基本达到设计要求的功能，即对图书进行分拣。设计中也遇到很多的问题，在这过程中遇到了不少困难和问题，经过宫老师的悉心指导，通过查询各种资料文献，参考相关的设计或是毕业论文，当做参考和建议，帮助解决困难和问题。 致谢在毕业设计

28、的过程中中，课题的顺利进行是与我的指导老师宫香山给予的指导和帮助分不开的。导师不仅在实际的调试过程中给予细心的指导，同时也教会了我更多处理问题的方法，为我以后的工作打一下了良好的基础。在整个论文工作即将结束之际，在此向导师表示我最真诚的感酬!同时特别感谢李冠群老师,宫香山老师在论文方面提出宝贵意见，感谢导师们在毕业设计期间给予的理论指导和建议。感谢本专业的同学们，和他们探讨学习中的问题及生活方面的心得都使我受益匪浅。在课题研究期间，和同组同学在课题方面进行很多讨论，非常感谢他们!翻译：设计一个微型PLC系统的指导原则设计一个微型PLC系统有许多设计方法。以下这些通用的指导原则适用于许多设计项目

29、。当然，您所在公司的规程和您在培训中接受的实践经验是必须遵循的。分解控制过程或者机器将您的控制过程或者机器分解成相互独立的部分。分解决定了控制器之间的界限，并将影响功能描述和资源的分配。创建功能说明写出过程或者机器每一部分的操作描述。包括下列主题：I/O点、操作的功能描述、在允许每个执行器(例如螺线管、电机和驱动器)动作之前必须达到的状态、关于操作员界面的描述以及与过程或机器其他部分相连的任何接口的描述。安全电路的设计识别要求设计硬件安全线路的设备。控制设备在不安全的条件下出现故障，会造成不可预料的启动或者机器操作的变化。在不可预料或者不正确的机器操作会造成人身伤害或严重的财产损失的场合，应该

30、考虑采用独立于S7-200的机电超驰控制来防止不安全的操作。在设计安全电路时，应考虑以下几点：_ 识别有可能不合适或者不可预料操作有可能会造成危害的执行机构。_ 识别确保操作不发生危害的条件，并决定如何独立于CPU来检测这些条件。_ 识别上电或断电时，CPU和I/O对过程有何影响，识别错误何时被检测出来。这个信息只能用于常规的和可以预料的异常操作，不能用于保障安全的目的。_ 设计独立于CPU的手动或机电超驰控制来阻止危险的操作。_ 向CPU提供独立电路的状态信息，便于程序和操作员界面得到需要的信息。_ 识别其他与过程安全操作相关的安全要求。指定操作员站根据功能描述的要求建立操作员站的组态图。包

31、括如下内容：_ 与过程或者机器有关的每个操作员站的位置总图。_ 操作员站_ 与CPU或扩展模块有关的电气图读取输入数字量输入： 每个扫描周期从读取数字量输入的当前值开始，然后将这些值写入到过程映像输入寄存器。模拟量输入：除非启用了模拟量输入过滤，否则，S7-200在正常扫描周期中不更新来自扩展模块的模拟量输入。模拟量滤波会使您得到较稳定的信号。可以启用每个模拟量输入通道的滤波功能。当您启用了模拟量输入滤波功能后，S7-200会在每一个扫描周期刷新模拟量、执行滤波功能并且在内部存储滤波值。当程序中访问模拟量输入时使用滤波值。如果没有启用模拟量输入滤波，则当程序访问模拟量输入时，S7-200都会直

32、接从扩展模块读取模拟值。在每次扫描期间，CPU224XP的AIW0和AIW2模拟量输入都会读取模-数转换器生成的最新值，从而完成刷新。该转换器求取的是均值(sigma-delta)，因此通常无需软件滤波。提示模拟量滤波会使您得到较稳定的信号。在模拟量输入信号随时间变化缓慢时使用模拟量输入滤波。如果信号变化很快，不应该选用模拟量滤波。不要对在模拟量字中传递数字信息或者报警指示的模块使用模拟量输入滤波。对于RTD、TC和ASI主站模块，不能使用模拟量输入滤波。执行程序在扫描周期的执行程序阶段，CPU从头至尾执行应用程序。在程序或中断程序的执行过程中，立即I/O指令允许您直接访问输入与输出。如果在程

33、序中使用子程序，则子程序作为程序的一部分存储。当由主程序、另一个子程序或中断程序调用时，则执行子程序。从主程序开始时子程序嵌套深度是8，从中断程序开始时子程序嵌套深度是1。如果在程序中使用了中断，与中断事件相关的中断程序就作为程序的一部分被存储。中断程序并不作为正常扫描周期的一部分来执行，而是当中断事件发生时才执行(可能在扫描周期的任意点)。为11个实体中的每一个保留局部存储器：当从主程序开始时，为1个主程序、8个子程序嵌套级别；当从中断程序开始时，为1个中断和1个子程序嵌套级别。局部存储器有一个局部范围，在该范围内它只能供其相关的程序实体使用，其他程序实体无法访问。有关局部存储器的更多信息，

34、请参见本章中的局部存储区：L。图4-3描述了一个典型的扫描流程，该流程包括局部存储器应用和两个中断事件(一个事件发生在程序执行阶段，另一个事件发生在扫描周期的通讯阶段)。子程序由下一个较高级别调用，并在调用时得到执行。不调用中断程序；中断程序是发生相关中断事件的结果。Guidelines for Designing a Micro PLC SystemThere are many methods for designing a Micro PLC system. The following general guidelines canapply to many design projects.

35、 Of course, you must follow the directives of your own companysprocedures and the accepted practices of your own training and location.Partition Your Process or MachineDivide your process or machine into sections that have a level of independence from each other.These partitions determine the bounda

36、ries between controllers and influence the functionaldescription specifications and the assignment of resources.Create the Functional SpecificationsWrite the descriptions of operation for each section of the process or machine. Include thefollowing topics: I/O points, functional description of the o

37、peration, states that must be achievedbefore allowing action for each actuator (such as solenoids, motors, and drives), description of theoperator interface, and any interfaces with other sections of the process or machine.Design the Safety CircuitsIdentify equipment requiring hard-wired logic for s

38、afety. Control devices can fail in an unsafemanner, producing unexpected startup or change in the operation of machinery. Whereunexpected or incorrect operation of the machinery could result in physical injury to people orsignificant property damage, consideration should be given to the use of electro-mechanicaloverrides which operate independently of the S7-200 to prevent unsafe operations. The followingtasks should be included in the design of safety circuits:- Identify improper or unexpected operation of actuators that could be hazardous.- Identify t