基于PLC的邮件分拣系统的设计

基于PLC的邮件分拣系统的设计

摘要：编程序控制器(PLC)是目前工业自动化中不可缺少的重要控制芯片，随着我国电商的迅速发展，快递行业也得到了极大的关注，在快递行业中邮件分拣是其中最为主要的一环工作，但是目前我国的邮件分拣大多数还是基于人工分拣，人工成本高且工作效率低下。基于PLC的自动控制系统，能够在各种恶劣的工业环境中可靠的运行。因此基于PLC的邮件分拣系统是必然选择和趋势。然而我国在PLC的研发还是在基于PLC的自动控制方面的研究都有很大的提高空间。利用PLC技术的自动控制在工业控制上比单片机根据有实用性，集合了传统的机电控制技术和电子通信技术的优势，专门为工业控制而设计。因此本文设计基于PLC的邮件分拣系统具有实际应用价值。本文设计的基于PLC的邮件分拣系统是采用FX2N-32RMPLC控制传送带、气缸等达到能够自动拣取不同地点的邮件的功能，该系统通过组态仿真验证了本次设计的有效性。

关键词:可编程控制器；邮件分拣；控制系统

一、绪论 3

（一）选题的背景及意义 3

（二）国内外研究 3

（三）论文的研究内容及章节安排 5

二、邮件分拣的控制要求及原理 6

2.1、控制要求 6

2.2、控制原理 7

2.3、选择PLC系统的优点 8

2.4、PLC系统的注意事项 9

三、硬件电路的设计 9

3.1、PLC选型 9

3.2、I/O分配 10

3.3、邮件分拣机的原理图 11

3.4、气缸 11

四、软件设计 13

4.1程序框图 13

4.2程序设计 14

五、调试 19

六、总结与展望 22

七、致谢 23

八、参考文献 25

九、附录 25

一、绪论

（一）选题的背景及意义

随着全球化进程的不断发展，竞争已经不是区域性，而是全球性的竞争。如果不能够实现高效率的工作，就只能是从事低端的行业，因此我国大力的支持高科技行业的发展。在工业自动化中PLC技术是上一个世纪中后期逐步发展的一种先进的电气过程控制技术,综合了传统的继电器控制技术和先进的计算机电子通信技术的优点。在工业生产中发挥了巨大的作用，因此得到了广泛的应用。特别是在机械生产，工业控制当中更是优势尽显，是当今工业生产控制的核心技术之一，也是未来发展方向的必然趋势。是从20世纪末发展起来的一种新型的电气控制装置，它将传统的继电器控制技术，我国在改革开放起初依靠廉价的劳动力，在制造行业得到了有力的发展。在各种大大小的快递站点都有集中了很多的青少年工作在邮件分拣线上，但是付出的大量的劳动力后，却并没有得到应有的回报。这种劳动密集型的产业发展方式在一定程度上促进了我国的经济发展，但是我国目前现在正在逐步改变经济发展方式，提倡高效高科技企业发展。目前在我国的生产线上比较常见的依然是人工的去进行邮件分拣，当人力资源相对廉价的时候还是可行，但是在一定程度上限制了我国的发展，束缚了大量的劳动力。使用人工分拣的效率比较低。随着我国经济水平的不断发展，人口红利逐步减少，单纯依靠人工已经很难在竞争激烈的国际环境下生存，因此在各个行业都在改进工作流程，尽可能的利用机械化自动化。在我国的沿海城市的各种工厂已将掀起了一场机器人代替劳动力的热潮，机器代替人工大大的减少了生产部分的生产成本，有效的提高了生产效率。机器做简单重复的工作比人更加可靠更加快速，解放了大量的劳动力，另一方面也为我国提供了更多的关于技术岗位的需求，提高了劳动人民的时薪。本文的研究就是基于此研究一种基于PLC的邮件分拣系统的设计，该系统的邮件分拣工作时利用PLC来控制生产线，相比人工具有较高的可靠性和快速性。能够24小时不间断的工作。基于PLC的邮件分拣系统具有灵活可靠的优点，在我国应该得到大力推广，减轻快递人员的劳动强度。

（二）国内外研究

在国内的快递站中我们经常看到的是人工进行筛选，实际的工业流程控制过程中，是存在着很多的开关量进行按照生产工序的流程进行顺序控制的，在该过程中控制系统通常采集到的数据信息都是一些离散量，然后根据工序逻辑来实现连锁的顺序动作。美国通用公司就是在上一个世纪提出了一种新的控制理念，要替之前的继电器控制方法。随后依然是美国的数字设备公司研发了PLC。起初的设计思路是利用比较有发展前景的PC软件进行替代之前的继电器开关逻辑控制防范，在硬件上是想设计出一种微型计算机。PLC的编程语言可以使用梯形图来进行百年城。因为梯形图的编程方式和传统的继电器控制方法的电路图是相近的。传统的继电器控制方案也比较容易被生产线上的工人理解，梯形图编程也非常易于理解。因此在PLC中就沿用了继电器命名参加运算和控制。在第一代的PLC结合了微处理器和传统继电器控制优点，为PLC的发展定下了基调，因此再后来的发展中，依然是该种结构方式。但是在计算机电子技术的不断发展，PLC硬件在数据处理能力得到了极大的提高，控制器的体积也是越来越小，抗干扰能力也非常的强，及时在恶劣的环境下也能够发挥很好的控制效果。因此在工业控制中得到了大力的推广。

目前国内外研究和制造PLC的公司有许多，但是其中比较有影响力的也就是以下几个公司：日本企业欧姆龙，德国西门子、美国AB等，这些公司的产品在全球都有较大的市场份额，属于世界PLC生产厂商的第一梯队。而我国由于历史原因，从上一世纪的0年代才开始研究属于国有品牌的PLC，到如今我国的PLC制造研发行业还和西方欧美国家有一定差距。

我国的电商发展迅速，因此我国的快递业也得到了极大的发展锲机，但是在快递站点经常见到的是人工进行邮件分拣，一部分是因为我国的自动化产业比较的落后，人力资源丰富且廉价。因此就造成了我国人均生产效率相对于发达国家在一个很低的一个水平，人工进行邮件分拣劳动时间长，劳动强度大，而且由于是一些简单无科技含量的工作，因此工人的报酬也不高。但是随着我国经济水平的不断发展，目前沿海地区已经不欢迎劳动密集型企业的进入，开始普遍进行机器人替代改革。这是必然之路也是形势所迫。劳动力成本的上升，使用基于PLC的邮件分拣系统的优点就会不断的放大。邮件分拣工作时需要从大量的货物中按照给定的分类标准分别放置分配。基于PLC技术的邮件分拣系统是以PLC技术为核心，配合邮件识别传感器等技术，完成全程无人工参与的邮件分拣系统。而且基于PLC 进行控制邮件分拣系统也正是目前的发展趋势。采用PLC控制的自动邮件分拣系统能够大大的减低了劳动强度和用工量。在目前较为先进的邮件分拣系统中，分拣系统可以与生产线的其他设备和系统进行通信，实现整个生产线的信息共享和统计调度分配。能够一次性的处理大量的邮件，分辨能力较强。在邮件分拣系统实际上工业生产中最为关心的可靠性和准确性，搞得可靠性能够保证邮件的准确分类配置，如果是人工会存在一定的误差。而使用的PLC利用的较为精确的传感器，能够从本质上区别不同地区的邮件，因此能够更好的捕捉邮件特性，能够准确的进行分拣配置。

邮件自动化分拣系统的提出和实施、也是首先在美国制造业中得到实践，起初的自动化主要依靠的还是传统机械构件来控制，这样的控制过程机械结构比较的复杂，且对零件质量的要去也非常的苛刻。在小范围内得到了使用，并不能够得到大力的推广。随后发展出来的就是继电器控制，继电器控制的电气原理图是比较复杂的，没有特别优秀的专业知识是设计控制系统比较的费劲，且在需要改动的时候不够灵活。PLC就是第三代自动化产业线。可以使用MCGS软件进行实时的监控控制系统中的生产过程，邮件分拣系统得出县能够大大的增加邮件分拣的效率，大大的降低了快递人员的劳动强度。基于PLC的邮件分拣系统能够保证邮件分拣的真确性和效率，特别是在我国的快递行业来讲，我国的快递行业竞争非常激烈，伴随着人工成本的不断提高，只有走基于PLC的邮件分拣线才能够在激烈的竞争下生存壮大。然而目前我国在邮件分拣系统的研究相对于发达国家还是存在非常大的差距，在很多的小快递站点内还是依靠人工作业。因此我国不管是在PLC产品的研制上，还是在基于PLC邮件邮件系统的研发都有巨大的需求和提升空间。

（三）论文的研究内容及章节安排

根据以上的分析，基于PLC的自动控制邮件分拣系统是我国工业生产的必走之路，也是未来的必然发展趋势。基于此本文设计一种基于PLC的邮件分拣系统。主要是针对某快递站点的邮件分拣系统中，在分拣系统中需要从众多的邮件中分拣出北京、上海、西安、广州、武汉5个大的邮件中转中心。从该站点的邮件需要从发件传送带上依次的读取邮件上的标签和地址，然后确定该邮件需要运往下一个哪个的快递中转中心。在本次设计中需要对快递进行统计，以防快递件遗失。

本次论文的主要研究内容及章节安排如下所示：

1、首先是对基于PLC邮件分拣系统设计的研究背景及意义做出了简要的分析，并通过查阅文献了解了目前PLC的国内外发展现状，并得出基于PLC的邮件分拣系统在我国是邮件分拣的发展必然趋势。简单介绍了本文的研究内容及章节安排。

2、分析了邮件分拣系统的工作过程及在本次设计中邮件分拣系统的需要完成的工作要求。为下一步的设计做出理论基础。

3、设计出基于PLC邮件分件系统的硬件部分设计，在本章节主要是介绍了PLC的选型，PLC在本次设计中电路设计。

4、针对本次设计的系统进行软件编写，并利用MCGS组态软件进行模拟仿真，通过组态模拟仿真验证了本次设计的有效性和实用性。

5、针对本次设计基于PLC邮件分件系统进行了总结，介绍了本次设计中所做的工作及在以后的邮件分件系统发展的方向及趋势。

参考文献

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