基于PLC的邮件分拣机控制系统设计

图5-3系统启动工作图（四）如图5-4所示：按下模拟邮件检测的按钮I0.1，L1熄灭，同时传送带电动机启动。图5-4邮码检测信号输入后系统状态图（五）如图5-5所示：按下按钮2区邮码I0.3，再按下接近开关I0.7，M2开始正转分拣，传送带停止。图5-52区邮件分拣状态图（六）如图5-6所示：M2正转结束后开始反转，绿灯HL2亮，推杆回归原位，传送带继续启动。图5-6推杆电动机反转示意图（七）2区推杆回归原位后，L1重新点亮。其它3区的分拣过程同2区。当出现无效邮码时，如图5-7所示：传送带停止，绿灯L2闪烁。图5-7无效邮码故障状态图5.2调试中遇到的问题（一）邮码信号自锁程序在进行梯形图程序的编写过程中，刚开始本设计并没有考虑到邮码检测信号的输入和邮码输入信号是一个瞬时量而不是一个过程量，导致了程序在调试过程中必须要保持模拟按钮一直接通，而这是不实际的也不合理的。因此，本设计在每一个信号输入后都加上了自锁，再利用辅助继电器实现对分拣系统的控制。但是，在对信号进行自锁之后必须在下个信号进来之前就断开，所以本设计又通过借用控制推杆电动机的定时器来分断自锁信号，如图5-8所示：图5-81区邮码自锁的梯形图程序（二）故障报警程序在编写故障报警程序的过程中，本设计考虑了两种故障情形：第一种，输入的邮码不是已知的邮码中的任何一种；第二种，输入的邮码同时出现几个区的邮码。因此本设计在最初的程序编写中，将着两种故障情形分别用两种处理程序进行报警，但是在调试过程中，本设计利用了STEP7-Micro/WIN中的程序监控功能对程序的运行过程进行了实时监控，本设计发现梯形图中的能流出现同时运行的冲突，在此基础上本设计将程序进行修改，把两种故障情形合成了一种处理监控程序图，如图5-9所示：图5-9无效邮码故障处理梯形图程序6组态软件6.1MCGS组态简介MCGS组态是一款用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件，主要用于数据的采集与监测、前端数据的处理与控制等作用。本文应用了MCGS5.5通用版组态来对论文的系统进行组态的调试。6.2PLC与组态软件的连接由于学校实训楼9楼实验室里的电脑无法安装MCGS组态以及其他各类软件，因此本论文在进行组态仿真时在8楼实验室中进行，又因为8楼实验室没有邮件分拣模块，所以本设计在调试成功后使用指示灯来代替各类输出，连接图如图6-1所示：图6-1MCGS组态仿真硬件连接图6.3组态设计6.3.1主控制窗口设计打开MCGS通用版5.5，新建项目后进入“用户窗口”界面将本系统所要用到的各类元器件画在窗口内，如图6-2所示：图6-2用户窗口制作图6.3.2组态仿真（一）完成“用户窗口”的设计后，进入“实时数据库窗口”对需要用到的变量进行编译，设置变量的属性。由于本系统中不需要对数据进行显示，所以各个变量都设置成开关量，如图6-3所示：图6-3实时数据库的变量设置（二）完成对“实时数据窗口”的设置后，进入“设备窗口”对I/O口进行定义和设置。由于设备定义时不能以数字开头，所以本设计将1-4区邮码输入定义为A-B区邮码输入，如图6-4所示：图6-4设备窗口设置（三）完成“设备定义窗口”的设计后，进入“用户窗口”对每一个制作的元件进行对象定义与动画连接设置，如图6-5就是对接近开关1进行设置：图6-5设置对象动画(四)全部的设置完成后，运行组态，点击“启动”按钮，L1亮，如图6-6：图6-6启动系统（五）点击“邮件检测”按钮，L1熄灭，传送带电动机M5闪烁，邮件开始随着传送带运动，如图6-7所示：图6-7邮件检测状态图（六）按下1区邮码输入按钮，当邮件运动到1区时，按下接近开关1，传送带停止，1号电动机开始正转，开始对邮件进行分拣，如图6-8所示：图6-81区邮件分拣图（七）邮件分拣完成后，1号电动机反转，传送带电动机M5继续启动，如图6-9所示：图6-91区推杆电动机反转图（八）1区电动机反转结束后，L1亮，提示可以继续放入邮件,如图6-10所示。到此一次完整的分拣过程就结束了，其他3区的分拣过程也是如此。图6-10分拣完成后的状态图（九）故障情形。点击邮件检测按钮，然后在硬件的按钮中同时按下I0.2和I0.3按钮，此时传送带电动机M5停止运行，红灯L2开始闪烁，如图6-11所示：图6-11无效邮码状态图结论本文使用可编程逻辑控制器（PLC）对邮件分拣系统进行了完整的设计，并通过调试与仿真验证了设计的正确性与可行性，实现了对不同区域的邮件进行准确的分拣，并且制作了故障报警系统以提高系统的分拣准确性，减小了误差率。本文在对PLC控制技术进行深入研究的基础上，完成了以下几个方面的工作：（1）对系统的分拣控制要求进行了完善，考虑了多种故障处理方案，完成了PLC程序设计。（2）对系统的控制流程进行了优化，对梯形图程序进行了调试，增强了系统运行的稳定性和准确性。（3）对系统的生产现场进行了组态仿真，以确保了系统的社会现实性与可行性。（4）对系统的各种元器件进行了计算与挑选，丰富了论文内容。最终，本论文实现了满足控制要求的邮件自动控制分拣的设计。利用扫描器对邮码进行检测，启动传送带。检测完成后利用拨码器对PLC进行分区输入，传送带将邮件传送到对应的邮箱处，接触开关接收到信号后传送带停止，启动对应区域的推杆电动机将邮件推入对应的邮箱中。然后传送带重新启动，推杆电动机反转回归原位，红灯L1亮提示可以继续分拣邮件。至此，一次完整的邮件分拣就完成了。当出现了无效邮码时，传送带停止，绿灯L2 闪烁，需要再次按下启动按钮才能继续分拣。致谢本次毕业论文设计要十分感谢笔者的毕业论文指导老师曹言敬，在她的督促下笔者才能不慌不忙、脚踏实地地完成论文设计。她对笔者的悉心教导帮助笔者解决了一些程序上的疏漏和论文内容上的不妥之处，她对PLC方面的深入研究让笔者颇为叹服，她对待工作一丝不苟的态度使笔者对毕业后的工作产生了深远悠长的影响。同时，笔者还要感谢信电工程学院的全体老师和同学在大学四年中给我的关怀和照顾，让笔者在这四年中学到了很多对工作和生活有用的知识，锻炼了笔者的耐心和承受力，磨砺了笔者的脾气和心性，让笔者决定在离开学校后把这种精神传承下去，迎接充满挑战的漫长人生，笔者对此充满了信心。在此，笔者表示由衷的感谢。参考文献[1]陈宏.可编程控制器(PLC)的选型[J].化工进展,2004,22(12):1354-1356.[2]周万珍,高鸿斌编.PLC分析与设计应用[M].北京：电子工业出版社,2004:88-118.[3]张万忠编.电气控制与PLC控制技术[M].北京：化学工业出版社,2005:124-153.[4]王志华编.PLC监控器的研制与开发[M].大连：大连铁道学院出版社,2003:65-105.[5]李景学编.可编程控制器应用系统设计方法[M].北京：电子工业出版社,1995:145-165.[6]王蕊.PLC梯形图程序的设计方法[J].机床电器,2009,(6):28-31.[7]史国生编.电气控制与可编程控制器技术[M].北京：化学工业出版社,2004:123-142.[8]廖常初编.PLC基础及应用[M].北京：机械工业出版社,2003:105-120.[9]胡学芝.可编程控制器的选择[J].机械制造与自动化,2000,(8):14-17.[10]朱文胜,赵斯军.电气与PLC综合控制技术[M].苏州：苏州大学出版社,2008:65-78.[11]路林吉,王坚.可编程控制器原理及应用[M].北京：清华大学出版社,2002:63-105.[12]李树雄.可编程序控制器原理及应用教程[M].北京：北京航空航天大学出版社,2003:90-120.[13]石玉明.PLC梯形图设计方法研究[J].现代电子技术,2007,30(12):145-147.[14]张建民.机电一体化系统设计[M].北京：北京理工大学出版社,1996:24-45.[15]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社,2001:63-130.[16]张万忠,刘明芹.电器与PLC控制技术[M].北京：化学工业出版社,2004:101-121.[17]高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例[M].北京：人民邮电出版社,2004:103-123．[18]李景学,金广业.可编程控制器应用系统设计方法[M].北京：电子工业出版社,1995:56-78．[19]马国华.监控组态软件及其应用[M].北京:清华大学出版社,2004:11-12.[20]AnpingHe.MathematicalAnalysisofStage-basedProgrammableLogicController[J].ComputersandMathematicswithApplications,2011,61(7):25-29.[21]HWang.ApplicationofComputerandPLCIntegrationControlSysteminDryIceProducti