基于PLC的邮件分拣系统

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课程设计说明书

课程名称:电气控制设备课程设计课程代码:9143029题目:学生姓名:学号:

年级/专业/班:

学院(直属系):应用技术学院指导教师:徐全

课程设计指导教师成绩评定标准及成绩评定表

学生姓名：杨德宝学号：4120234125239年级/班：2023级2班所属学院(直属系)：应用技术学院所在专业：电气自动化技术

项目分值优秀(100≥x≥90)学习态度认真，科学作风学习态度严谨，严格保15证设计时间并按任务书中规定的进度开展各项工作设计合理、理论分析与计算正确，试验数技术水平与实际能力25据确凿，有很强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献查阅能力调查调研十分合理、可信结构严谨，逻论文(说明书、图纸)撰写质量60辑性强，层次明了，语言准完全符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸十分工整、明了结构合理，符合规律，文章层次明显，语流畅，符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸工整、明了结构合理，层次较为明显，文理通顺，基本达到规范化要求，书写比较工整；图纸比较工整、明了设计合理、理论分析与计算正确，试验数据比较确凿，有较强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献引用、合理、可信设计合理，理论分析与计算基本正确，试验数据比较确凿，有一定的实际动手能力，主要文献引用、调查调研比较可信理论分析与计算无大错，试验数据无大错良好(90>x≥80)学习态度比较认真，科学作风良好，能按期圆满完成任务书规定的任务中等(80>x≥70)学习态度尚好，遵守组织纪律，基本保证设计时间，按期完成各项工作及格(70>x≥60)不及格(x<60)评分学习态度尚可，学习马虎，能遵守组织纪律，能按期完成任务纪律分散，工作作风不严谨,不能保证设计时间和进度设计基本合理，设计不合理，理论分析与计算有原则错误，试验数据不可靠，实际动手能力差，文献引用、调查调研有较大的问题结构基本合理，内容空泛，规律基本明了，结构混乱，文字尚通顺，勉强达到规范化要求；图纸对比工整文字表达不清，错别字较多，达不到规范化要求；图纸不工整或不清楚强、引用合理、调查调研对比确，文字流畅，言确切，文字成绩评定：

指导教师签名：徐全2023年6月30日

电气控制PLC课程设计任务书

学院名称：应用技术学院专业：电气自动化技术年级：2023级

邮件分拣控制系统设计

一、选题背景及题目来源

随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越强烈，因此各个企业都迫切地需要改进技术，提高效率，特别在需要进行分拣及缓冲、传送的单位，以往一直采用人工分拣的方法，效率低成本高。为解决上述问题，将PLC技术应用到分拣装置中用以提高生产效率降低生产成本是一个很好的途径。为提高效率，市面上采用诸多工业控制技术对邮件进行分拣，我们这采用基于plc的邮件分拣系统进行分拣。

工业实际项目，可在天科TKPLC-A试验装置邮件分拣系统的模拟控制试验区完成本模拟试验。

二、训练目的

（1）熟练使用各条基本指令，通过对工程实例的设计和模拟，熟练地把握PLC的编程和程序调试；

（2）绘制电气原理图及接线图；（3）选择电气元器件；（4）设计工业实际系统；（5）完成模拟试验。

三、要求实现的功能

分拣系统的主要功能是把分拣的物品依照业务品种、邮件种类或地址等信息进行分开，是同种类或同目的的地址的邮件进入同一存储位置分拣效率高。由于采用流水线自动作业方式，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等因素的限制，可以连续运行，而且单位时间分拣件数多，因此它能够连续大批量的分拣物品。

1、缩短定时时间，加速扫描和主、从传送带运行速率，提高邮件分拣效率。

方法；缩短定时器时间和提高扫描速度、传送带运行速度。邮件分拣的时候货物不均匀，我们常见的是一个物品上都只有一个条形码，而且很小，要扫到它好多时候都要货物转几下可能才扫得到，要不就要人工负责将货物的条形码事先朝对准扫码器的方向。虽然货物都不规矩，但都可近似为一个长方体。假如在物体的两头都贴上邮码，而且邮码与平时不同，是将物体两头各包围一圈，重复出现邮码。这样，不管是哪头或哪个角落进去，都可以第一时间扫到，还可以减少人力。假如不怕成本，还可以多增加几个扫码器安在适合的位置，譬如左右一个，上面中间一个，这样可以提高准确度。

2、当邮件不符合检测时报错能自动把不符合邮件送入设定框中，并自动重启继续分拣邮件。

方法；设置置位指令，当扫描器从1开始扫描，扫描到1至5的任意一个邮政编码数字时，中止扫描并置位；当扫描器未扫描到1至5任意邮编时，也就是扫描到数字6至0当中的任意邮编立刻中止扫描并置位，直接将不符合的邮编送入邮箱中，为后续的分拣做准备。

3、基于目前的邮件到达地多广等特点，所以我们要采用分级系统进行邮件分拣工作。方法；就我们试验来说，来内外串接一块邮件分拣系统的试验版，以供筛选后的邮件继续分拣，达到分拣邮件的可靠性。

4、把当前扫描方式更改为红外线扫描，使不同规矩大小的邮件都能顺利进行分拣。方法；把目前扫描替换为红外线。工作原理是利用发射出红外线光源，然后根据反射的结果，利用芯片来译码，最终再返回条形码所代表的正确字符。上面是条形码的扫描，假如条形码位置和大小变动，就需要用到发射和反射更广的扫码器。

四、试验设备

1、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件及其他办公软件的计算机一台2、天科TKPLC-A试验装置

五、设计任务

（1）根据控制要求分析控制及动作过程，设计硬件系统；（2）绘制电气原理图及接线图；（3）设计软件系统；（4）组成控制系统；

（5）进行系统调试，实现（三）所要求的控制功能，完成模拟试验。（6）撰写课程设计说明书。

六、推荐参考资料

1、天科TKPLC-A试验装置试验手册2、《S7-200可编程序控制器手册》，西门子技术服务中心，四川省机械研究设计院，2000.9

3、《现代电器控制及PLC应用技术》第2版，王永华，北京航空航天大学出版社，

指导教师徐全签名日期2023年6月10日

摘要

本论文在内容安排上首先介绍了题目的来源与意义及其相关的背景：系统方案的确定、总体的组成、设计思想与理论依据等。随后对系统进行了详细设计，包括：邮件分拣系统方案设计；邮件分拣系统的硬件设计；软件设计并编制梯形图；系统通调试等。最终，论文对全文进行总结。

邮件分拣系统的硬件设计包括：硬件选型，PLCI/O点分派，主电路的设计。邮件分拣系统的软件设计包括：程序设计的一般方法，PLC控制的相关流程图，可编程控制器梯形图。系统通调试。

本文针对继电器控制系统可靠性较差、使用不够灵活便利等缺陷，利用PLC进行设计，达到了控制邮件分拣目的。在系统中充分利用PLC在控制方面的卓越性能实现了系统运行可靠、故障率低的功能。

目录

引言1第1章邮件分拣系统方案设计2

1.1方案设计原则21.2系统的整体设计要求31.3控制系统的设计4

1.3.1继电器控制系统41.3.2单片机控制41.3.3工业控制计算机控制41.3.4可编程序控制器控制4

第2章邮件分拣系统的硬件设计6

2.1硬件选型6

2.1.1PLC基本结构62.1.2传感器的选择72.1.3内存估计72.1.4响应时间72.1.5输入输出的确定8

2.2PLCI/O点分派10

2.2.1控制系统I/0数量102.2.2PLC的I/O接线图10

2.3主电路的设计11

2.3.1外围接线图11

第3章邮件分拣系统的软件设计12

3.1程序设计的一般方法12

3.1.2经验设计法12

3.1.2规律设计法123.1.3顺序设计法12

3.2PLC控制的相关流程图13

3.2.1PLC扫描工作方式13

3.3可编程控制器梯形图14

第4章系统调试19

4.1试验仿真19

设计总结29谢辞30

引言

最初的分拣系统是完全基于人力的作业系统，通过人工探寻、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确凿性的高要求。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。一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道El四部分组成，它们通过计算机网络联结在一起，协同人工控制及相应的人工处理环节构成一个完整的分拣系统。随着计算机技术的飞速发展。可编程控制器应运而生，并且功能也越来越强大。在应用上，PLC有着其他设备无以比较的优越性，它可靠性高，抗干扰能力高；适用性强，应用灵活；编程便利，易于使用；功能强大，扩展能力强：控制系统设计、安装、调试便利；维修便利，维修工作量少；体积小，质量轻，易于实现机电一体化。邮件分拣作业是邮件配送中的一个关键环节，它指的是依据邮件的地址．迅速、确凿地将发往不同地点的邮件从众多邮件中按邮政编码分拣出来，并确凿、及时地运输到邮件的目的地。本文采用S7—200PLC实现邮件的自动分拣控制。试验原理和分拣机动作过程结构图分别为图1-1，图1-2

1-11-2

1

第1章邮件分拣系统方案设计

1.1方案设计原则

整个设计过程是按工艺流程设计，为设备安装、运行和保护检修服务，设计的编写依照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号

（GB4728）及其他相关标准和规范编写。设计原则主要包括：工作条件：工程对电气控制线路提供的具体资料，系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下，尽量做到经济、合理、合用，减小设备成本。在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。控制由人工控制到自动控制，由模拟控制到微机控制，使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。

以邮件分拣系统为设计目的，认真设计以PLC控制的自动邮件安全分拣系统，本次设计的邮件安全分拣系统通过要求与比较传感器的基本知识和参数，择优选取硬件系统中所需的元器件并完成PLC的选型。在了解PLC与组态软件的相关知识后，为本选题构思软硬件的协调设计，设计出主电路与控制回路，并建立了软件模拟，设计中，确定了I/O分派，并按控制条件汇成PLC梯形图设计。在实际工作过程中，需要对全过程控制状态进行实时监控，理想状况下可运用组态软件建立其实际的模型，搭配动态画面设定、数据报表输出，做出较完整的监控界面。初次设计后，进行整体思路、运作流程调整。硬件组成方面适当优化调理各组成部分方位、并有微弱角度修正，达到平稳系统运作、理想化传感器角度的目的。硬件整体调整完善后，开始软硬件协调测试，最终促成本设计中邮件输入、邮件输送、邮件分拣的系统全过程。

2

1.2系统的整体设计要求

PLC控制范围及要求

1、自动确凿识别邮政编码，对邮政编码不符合规格的邮件进行处理（剔除），并根据邮政编码的不同加以分类，实现邮件的确凿自动分拣。

2、自动计件，能够实现检测邮件的分拣数量。硬件部分的分拣机是将软件识别出的邮政编码的编码信息随传送带分拣入给给代表唯一地址的邮箱中。如：编码信息代表上海的就拣入到上海的邮箱。

以邮件分拣系统为设计目的，认真设计以PLC控制的自动邮件安全分拣系统，本次设计的邮件安全分拣系统通过要求与比较传感器的基本知识和参数，择优选取硬件系统中所需的元器件并完成PLC的选型。在了解PLC与组态软件的相关知识后，为本选题构思软硬件的协调设计，设计出主电路与控制回路，并建立了软件模拟，设计中，确定了I/O分派，并按控制条件汇成PLC梯形图设计。

在实际工作过程中，需要对全过程控制状态进行实时监控，理想状况下可运用组态软件建立其实际的模型，搭配动态画面设定、数据报表输出，做出较完整的监控界面。初次设计后，进行整体思路、运作流程调整。硬件组成方面适当优化调理各组成部分方位、并有微弱角度修正，达到平稳系统运作、理想化传感器角度的目的。硬件整体调整完善后，开始软硬件协调测试，最终促成本设计中邮件输入、邮件输送、邮件分拣的系统全过程。

3

设计总结

虽然改进试验做起来比较难，但是通过组员们共同的努力，我们还是完成了一部分关于PLC邮件分拣系统的改进。我们在完成试验过程中积极提出问题，想方法解决问题，团结合作，共同努力，一起在试验中成长，把好多不懂知识的重新学懂。通过此次课程设计，使我更加扎实的把握了有关PLC应用方面的知识，在设计过程中特别是自己动手编制程序时，遇到了好多困难，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终究找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

同时，这次课程设计让我感受到了我对所学习的内容是多么的不熟练，在设计过程中总是需要翻书，还总是会出现问题，同时这些问题也提醒了我那些地方没学好，加深了对这部分知识的印象。

当把问题解决，学习到东西时，我们感到很有成就感，并且认为学习应当是理论与实践相结合，在未来的学习生活中应当同样保持如试验时积极主动地学习态度，我们才能学到更好。

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谢辞

我完成这篇课程设计说明书得到了大量人的帮助。本设计的顺利完成,首先要感谢我的指导老师徐全老师。在我设计过程中，徐老师付出了大量的心血和汗水，无论是在课程设计的选题、构思和资料的收集方面，还是在课程设计的分析设计以及成文定稿方面，我都得到了徐老师细心、耐心地辅导和热心的帮助，他指导我们说明书一定要严格依照毕业设计的格式去写，并且要有自己的观点和看法。他广博的学识、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风深深影响了我，使我终身受益。在此我表示真诚地感谢。

同时，成为一名工科学生一定要有优秀的实践能力，通过每一次的试验和实训课程，积极提高我们的动手能力，为我以后的工作和学习奠定了坚实的基础。最终，我向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵看法的徐老师表示衷心地感谢！

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PLC工作过程除了包括上述三个主要阶段外，还要完成内部处理、通信处理等工作，在内部处理阶段，PLC检查CPU模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作。

3.3可编程控制器梯形图

标准语言梯形图语言也是我们最常用的一种语言，它有以下特点

1.它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线，左边画输入、右边画输出。

2.梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以是PLC输入点接的开关也可以是PLC内部继电器的接点或内部寄放器、计数器等的状态。

3.梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。4.内部继电器、计数器、寄放器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供CPU内部使用。

5.PLC是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当作条件使用。

梯形图的编制采用STEP7Micro/WIN32软件，STEP7Micro/WIN32软件是西门子S