1、第 页 1邮件分拣机的 PLC控制设计摘要：近年来，随着我国经济的发展和社会的进步，邮政事业得到了空前发展。邮政通信网的技术含量不断增加，技术装备水平也在不断的提高，邮件处理已基本实现机械化，并且朝着自动化的方向迈进。为此，本文介绍了一种利用PLC 控制的自动分拣系统，它不仅可以降低人工拣取、搬运的劳动强度，提高劳动生产率，降低成本，还具有较高的可靠性和安全性。关键字：PLC 控制技术，邮件分拣系统第 页 2引言本文介绍了用 PLC 控制技术实现的邮件分拣系统。分析了邮件处理自动化的实现方法和工艺流程，对设计邮件自动化设备有一定的参考价值。利用 PLC内部的指令实现邮件系统的处理技术，无需硬件
2、的额外投资即可明显提高邮件分拣效率。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、搬运来完成货物的提取。这种分拣系统的作业效率低下，无法满足现代化物流配送对速度和准确性的高要求。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。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。近年来，随着我国经济的发展和社会的进步，邮政事业得到了空前发展。邮政通信网的技术含量不断增加，技术装备水平也在不断的提高，邮件处理已基本实现机械化，并且朝着自动化的方向迈进。为此，本文介绍了一种利用 PLC 控制的自动分拣系统，它不仅可
3、以降低人工拣取、搬运的劳动强度，提高劳动生产率，降低成本，还具有较高的可靠性和安全性。1 邮件分拣机的控制要求按下启动按钮后，电动机 M5 运行，绿灯 L2 亮，传送带运转，表示可以进邮件。S1S6 为检测邮件的接近开关，当接近开关 S1 为 ON 时表示邮件分拣机检测到有邮件到来。从拨码器拨入 BCD 码模拟邮件的邮政编码，分别以1、2，3、4、5 代表北京、上海、天津、重庆、沈阳 5 个城市的邮政编码，即正常的邮政编码值为 1、2、3、4、5。若非此 5 个数，则红 L1 闪烁表示出错，电动机 M5 停止，需按下启动按钮后才能重新运行。若是此 5 个数中的任意一个，则红灯 L1 亮，绿灯
4、L2 灭，电动机 M5 持续运行。当接近开关 S2 为 ON时，表明邮件到达第一个邮箱处，如果邮件编码与此处编码相同，则电动机M5 停止，电动机 M1 启动并推动推杆，将此邮件分拣到该邮箱内，接近开关S2 变为 OFF，M1 的推杆自动收回，分拣完毕后红灯 L1 熄灭，绿灯 L2 亮表示第 页 3可以继续进邮件；如果邮件编码与此处编码不同，则电动机 M5 继续保持运行，当接近开关 S3 为 ON 时表明邮件到达第二个邮箱处再进行比较判断，依次类推，当接近开关 S4 和接近开关 S5 为 ON 时表明邮件到达第三个和第四个邮箱处；如果邮件编码与前四处编码均不同，则表明编码为 5，邮件将经过接近开
5、关 S6处自动进入第 5 个邮箱，然后红灯 L1 熄灭，绿灯 L2 亮可以继续进邮件。邮件分拣机的 PLC 控制用于对相关邮件的自动化分拣，单一邮件分拣机的硬件示意图如图 1 所示。图 1 邮件分拣机的示意图 2 任务分析邮件检测开关 S1S6 采用接近开关，与启动按钮、复位按钮和停止按钮共同作为 PLC 的输入分配 IO 地址，并且接近开关 S1S6 在邮件被分拣到邮箱内以后会自动复位。拨码器采用 BCD 码，至少需要一个字节的存储单元来存储拨入的邮政编码。电动机 M1M4 的邮件分拣推杆在邮件被分拣到邮箱内以后，将会自动弹回原位。邮码设置通过外部拨码开关来实现，三个拨码开关表示数据 0-7
6、，在 PLC 程序设计部分选用了 MOVE 指令来简化程序。第 页 42.1 响应时间可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠地接受持续时间小于扫描周期的输入信号；但是在本系统中，邮件的输入速度是相对比较慢的，不可能比扫描周期短，所以，系统响应时间没特殊要求，不需要考虑这方面的问题。2.2 邮件分拣模块此模块的功能是根据前一个模块(邮政编码检测模块)的工作结果来动作的。当邮件从邮政编码检测模块中出来时，邮件分拣模块的电机就按照 PLC 控制装置发出的控制信号工作，带动与邮件邮政编码相应的轨道动作，接到邮件传送带上，将邮件接入对应的分拣轨道上来，实现邮件按邮政编码的准确分拣。输出形式为盘袋兼容
7、，既适应目前的邮件作业方式，又可以满足将来采用信盘、集装箱运输的要求。输出单元采用玻璃钢曲面滑槽，邮件由垂直下落旋转 90。后水平入袋 (盘) ，减小了邮件的破损率。2.3 供件模块这一部分分为两块：一个是人工供件模块，一个是自动供件模块。在人工供件模式下，分拣人员阅读邮件上的地址或邮政编码，键入地址信息，将部件放入邮件传送单元；再光电检测邮件长度、厚度尺寸，剔除不符合分拣规格的邮件：合格邮件经传送带通过邮件计数模块，进入邮件分拣模块对应的轨道，完成分拣。在自动供件模式下，人工将成叠的邮件放在供件机上，邮件由动分离装置逐件分离(用吸取式机械手完成)，然后进入同步供件单元：邮件经同步供件单第 页
8、 5元进入外形检测单元。2.4 机型的选择邮件分拣是一个比较固定的、环境条件较好的工艺过程，要实现的功能也相对简单，无需A/D和D/A转换、加减运算。另外，控制程序也比较固定，不需要在线编程，选用整体式PLC就可以满足工艺的要求了。综合前面的工艺要求与I/O点数可知，在机型上可选用西门子公司生产的CPU型号为226型的微型可编程控制器。3 系统硬件设计根据该邮件分拣机的控制要求，该系统有4台电机，2个指示灯，6个接近开关，5个邮箱，3个按钮，1个BCD拨码器，1个传动装置。该邮件分拣系统采用PLC控制需要有 12个输入点，7个输出点，选用西门子S7-200 系列PLC，基本单元选用CPU226
9、模块DC24 输入/继电器10输出。3.1 IO 分配在设计过程中选用西门子S7-200系列PLC，基本单元选用 CPU226模块DC24输入/ 继电器10输出，扩展单元选用EM223DC8输入/ 继电器8输出能满足控制要第 页 6求。在确定了控制对象的控制要求和选择好PLC的机型后，即可以进行安全监控系统的流程设计，考虑到编程简单、检查方便和接线容易等因素，根据实际过程，编制了输入、输出点的地址编号，见表1。表 1 输入、输出点分配输入量 输出量启动按钮 I0.0 红灯（L1） Q0.0复位按钮 I0.1 绿灯（L2） Q0.1停止 I0.2 传送带 M5 Q0.2接近开关 1（S1） I0
10、.3 电动机 1（M1） Q0.3接近开关 2（S2） I0.4 电动机 2（M2） Q0.4接近开关 3（S3） I0.5 电动机 3（M3） Q0.5接近开关 4（S4） I0.6 电动机 4（M4） Q0.6接近开关 5（S5） I0.7接近开关 6（S6） I1.0BCD 拨码器 I2.0I2.3第 页 73.2 PLC 硬件接线图根据任务分析及I/O分配，绘制PLC硬件接线图，如图2所示，以保证硬件接线操作正确。图 2 PLC 硬件接线图4 系统软件设计第 页 8在系统软件设计过程中，首先根据系统控制要求和工艺流程设计出系统顺序功能图，然后根据顺序功能图设计出梯形图。4.1 邮件入箱
11、控制软件设计流程设计流程：邮件检测；编码信息检测；编码信息转化为脉冲信号；邮件入箱；出错控制。PLC 控制部分流程图如图 3 所示：图 3 流程图第 页 94.2 单一邮件分拣机的 PLC 控制梯形图单一邮件分拣机的 PLC 控制梯形图如图 4 所示。第 页 10第 页 11图 4 梯形图程序第 页 12结束语邮件分拣系统改变了人工分拣的工作方式，实现了自动分拣，极大地提高了工作效率。未来几年，随着全国邮政综合计算机网的建成和中心局体制的加速实施，我国邮政在机械化和自动化技术领域将取得更大的进步。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。近年来，随着我国经济的发展和社会的进步
12、，邮政事业得到了空前发展。邮政通信网的技术含量不断增加，技术装备水平也在不断的提高，邮件处理已基本实现机械化，并且朝着自动化的方向迈进第 页 13参考文献1 谢文辉,张志芳. PLC 应用技术易读通. 北京：中国电力出版社，20082 常晓玲. 电气控制系统与可编程控制器. 北京：机械工业出版社，2008.23 贺哲荣,石帅军. 流行 PLC 实用程序及设计（三菱 FX2 系列）. 西安：西安电子科技大学出版社，2006.34 夏路易,石宗义. 电路原理图与电路板设计教程.北京：北京希望电子出版社，2002.65 廖常初.PLC 基础及应用.第 2 版. 北京.机械工业出版社.20076 王兆
13、晶.维修电工（高级）.北京.机械工业出版社.20077 熊幸明.工厂电气控制技术.北京.清华大学出版社.20058 黄净.电气控制与可编程序控制器.北京.机械工业出版社.20049 王 平 ,崔 纳 新 . PLC在 电 梯 控 制 中 的 应 用 J.微 计 算 机 信 息 ， 1999(2)10 吴志宏. 可编程控制器入门及应用实例.中国电力出版社M，200811 邓星钟. 机电传动控制. 武汉：华中科技大学出版社，200112 静康. 实用电工典型线路图例. 北京：中国水利水电出版社，199813 朱英韬. 工厂电气控制技术. 北京：工业大学出版社，199114 杨长能,张兴毅. 可编程程序控制器基础及应用. 重庆：重庆大学出版社，2001第 页 14
