《自动分拣装置原理及应用设计》6900字（论文）

自动分拣装置原理及应用设计摘要近年来，快递行业发展迅速，行业面临着现代技术应用转型的关键时期。在分拣配送中心，人工分拣和自动分拣的替代一直困扰着企业的管理。结合现代快递业的发展，针对现有自动分拣设备运行成本高、维护复杂的问题，设计了一种基于PLC的自动分拣设备控制系统。电感式传感器用于检测物料，自动分拣不同材质的物料。介绍了自动分拣装置的原理，论述了电气控制回路和装置操作程序的设计思路，为自动分拣装置的改进提供了参考。关键词：自动分拣；电气原件；PLC目录TOC\o"1-3"\h\u21425一、绪论 120368（一）研究背景 127891（二）国内外发展现状 123031二、概述 26863（一）自动分拣系统的概念 331310（二）自动分拣装置工作原理 32219（二）自动分拣装置特点 424124三、结构组成 51537（一）结构分析 522008（二）零件分析 63631四、电气回路分析 713158（一）传送带主电路图 718331（二）电气元件选型 830493五、气动回路分析 932035（一）气动回路图 925246（二）气动元件选型 927639六、PLC控制系统分析 10323（一）PLC接线图 101458（二）控制流程图 1115989（三）地址表 132008（四）PLC程序图 1312189七、项目总结 15一、绪论（一）研究背景随着高新科技的发展，全自动快递企业的快递分拣设备在出色的技术领域充分发挥着关键功效。全自动快递企业的快递分拣设备不但可以对全自动快递企业的一些物件开展快递分拣，还可以在高温地区、风险环境和腐蚀性环境中工作。还可以完成快递企业快递分拣的自动化技术和机械设备自动化技术。因而，它被普遍运用于货运物流系统软件等部门。中国加入WTO，中国的经济飞快发展，互联网行业更是领先世界，在互联网行业非常发达的时代，发达的线上交易成就了中国的电商，为了使用户的线上购物体验能与线下的效率差不多，电商行业又成就了快递行业，养活了大大小小几十家快递公司，快递行业大部分是为了服务电商的，效率则是各大快递行业最主要的竞争力量，人工分拣与自动化分拣系统相比，不管是效率还是成本，都比不过自动化分拣系统。为了实现快递在运输途中的管理及分拣，每个快递都贴着一张快递单，快递单的作用是承载所需要的信息，相对应的，在分拣过程中，也需要识别快递单的仪器。市面上大部分快递公司都采用条形码来生成一串数字，该数字代表着该快递的快递单号，在分拣运输过程中以及物流跟踪中都有着巨大的作用。市面上的条形码以及扫码枪都有着标准化的设计，所以我们不需要单独进行设计，只需要使用即可。且大部分扫码枪与PLC的通讯使用modbus通讯协议，简单又标准化。用扫码枪读取条形码，PLC对数据进行处理，配合传感器与气缸，就是这个系统的大概组成。具备智能化系统的全自动快递企业快递分拣设备是快递企业未来快递分拣的发展趋向。期待在中国科研人员的一同努力下，中国可以在全自动快递企业的快递分拣领域得到升级和创新，为自动化技术高新科技快递企业的快递分拣注入新的活力。本文关键详细介绍了物资供应全自动快递企业快递分拣设备全自动控制系统的设计与完成，系统的剖析与选型，并对系统开展了剖析与选型。因为我国是互联网大国，使得电商行业发展迅速，电商行业的效率问题一直都存在，本文主要对PLC快递分拣控制系统进行了简单的研究，现阶段的快递分拣控制系统的发展还有更多的上升空间，物流行业一直使当下的热门行业。更加成熟的快递分拣控制系统对企业的用人成本可以起到减少作用，且工作强度可以更大，工作时间更久。稳定性和安全性更加强大，可以有效的提高快递分拣的准确率和降低错误率，能够加强企业在物流市场上的竞争力本设计由PLC控制，由传感器在传送带首端对金属、白色非金属、黑色非金属物料进行区分，气缸推动物料进行分拣，大大减少人力成本。（二）国内外发展现状气动物料分拣设备的工业化生产其实有着悠久的发展历史，尤其是在日本。1980年代，工业生产用气动物料分拣设备首次引进并投入使用。在未来两年的发展趋势中，这条产业链更加完善，各项指标也快速增长，促使了这一趋势。第一产业链也被越来越多的人所了解。当然，这个新兴产业的发展趋势是其工业总产值。从1980年的1000亿日元，到1990年逐渐达到6000亿日元，2004年达到1万日元，总数高达8500亿日元。这也说明气动快递分拣设备的工业化生产在人们的制造日常生活中越来越重要，不仅是工业生产能力的提升，也是社会发展生产制造能力的提升。气动物料分拣设备在制造业的应用越来越多，也恰好是产品质量和工业生产能力明显提升的直观体现。不仅在工业制造层面，同时，因为这个技术安全因素，在人力资源管理的应用层面，过去出现的很多安全隐患已经大大降低，人力成本资源管理不会改变。幅度减小，从而创造了更好的工作环境。也大大方便了大家的交易，使原产品成本有明显下降。气动物料分拣设备在机械工程中的广泛使用，也表明社会发展的产业发展规划离不开大众的标准。达到。气动物料分拣设备产业链，出现在汽车产业各个阶段之后，是一条规模化的新技术产业链。当代气动机械设备产业链产业的前景是掌握发展趋势的。20世纪，全球房地产行业的控制者不断完善。1990年代，气动智能机器人的产量有显着增长，主要表现在年均10​​%的增长率的持续增长。2004年记录的20%。韩亚航空快递分拣设备需求量大，增长率达43%。40年的发展趋势，机械设备化学气体被用于许多行业。气动机器人制造是最常见的。在某些行业，如果是弧焊、热处理工艺、涂装、生产加工、装配、检测和局部变量等，在毛坯生产制造（五金配置、铝压铸、锻造等），气动快递分拣设备相比人工生产率显着提高。二、概述图1自动分拣装置实物图（一）自动分拣系统的概念自动分拣系统(AutomatedSortingSystem，ASS)指能够识别物品ID属性并根据该地址信息对物品进行分类传输的自动化系统。其主要功能就是将不同类的物品进行区分，以便后续统一处理，这里的物品可以是快递包裏，也可以是零售业商品包装，甚至包括生产车间的原材料或者成品都可以借助自动分拣系统实现按类分拣的目的，常见的交叉带式自动分拣系统。自动分拣指货品从进入分拣系统至运送到指定的分配位置为止，都是按照指令靠自动化设备来完成的。自动分拣系统是物流系统中极为重要的一个环节，它的主要特点有:（1）能够连续、大批量的完成分拣作业。自动分拣系统采用流水线式的作业方式，一般布置成环形分拣线，这样一次分拣没有及时完成的物品可以进行二次分拣；除此之外，自动分拣机不受人的体力等条件的限制，可以连续运行，借助它分拣效率高(6000~12000件/小时)的特点，其连续分拣一小时相当于人工连续分拣工作10小时以上。（2）分拣过程中错误率极低。自动分拣系统的分拣错误率主要取决于对物品分拣信息的读取，现在的自动分拣机一般采用条形码信息作为分拣凭证，除非条形码印刷出错或者信息缺失，否则在分拣过程中不会出现错误。（3）实现分拣作业的无人化。国外使用自动分拣系统的目的之一就是降低人工成本，减少人员的使用，以期实现工作车间的无人化，这也是工业4.0所追求的一个目标。在自动分拣系统中，人员的主要工作区域为该系统的两端，也就是包裹进入分拣系统之前的接货和分拣完毕后的打包发货，以及系统的管理和维护等。（二）自动分拣装置工作原理整个快递分拣控制系统的结构为：信息处理结构、快递传送结构、驱动传送带结构、分拣执行结构、收件结构。它的整体采用台式结构，由低速电机、触摸屏、传送带、扫码枪、光电传感器、收件斜轨道、电磁阀、PLC、气源、气缸组成，基本自动化管理。利用PLC控制器来实现自动分拣控制系统，具体包含自动分拣系统的启动控制、复位控制、停止控制，分别进行气缸A进行分拣、气缸B进行分拣、气缸C进行分拣，气缸将物料推至料槽后被分类，从而实现分拣功能。当快递分拣输送装置工作时，物料置于若干动力输出轮之上，输送模块和转向模块在各自的控制信号驱动下进行相互独立的运动:当转向单元不动、输送单元运动时可以实现输送带输送物料的功能；2.当货品到达指定分拣道口时，转向单元旋转到与分拣道口平行的方向，由输送单元将物料输送至指定位置即可实现物料分拣功能，适用于快递包裹分拣等；3.当并列平行布置两排模块时，可以利用相邻两模块输送单元的转速差实现对货品姿态的校正和转向，适用于箱类产品的最终打包，能够大大节省人力；（二）自动分拣装置特点自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入分拣信息的准确性大小，这又取决于分拣信息的输入机制，如果采用人工键盘或语音识别方式输入，则误差率在3%以上，路辉滚珠模组带分拣系统分拣准确率高，噪音小设备采用先进信息识别技术，分拣准确率可达99.99%，运行噪音≤75db。分拣作业基本实现无人化。自动分拣装置的目的之一就是为了减少人员的使用，减轻员工的劳动强度，提高人员的使用效率，因此自动分拣系统能最大限度地减少人员的使用，基本做到无人化。分拣作业本身并不需要使用人员，可以将人员精简到以下工作：1.送货车辆抵达自动分拣线的进货端时，由人工接货；2.由人工控制分拣系统的运行；3.分拣线末端由人工将分拣出来的货物进行集载、装车；4.自动分拣系统的经营、管理与维护。自动分拣装置特点与单片机相比，具有强大的适应性、高集成度、稳定性，它也具有不同类型的输入输出模式，但是相比单片机的输入输出，它可以适应更大的电压，且自身抗干扰能力强，对于复杂的工作环境，它也能够稳定运行，不惧怕电磁干扰，使得自身数据传输更稳定。后续在升级以及改造方面，PLC相比单片机更加灵活。分拣误差率极低。

三、结构组成图2三维结构（一）结构分析1.分拣模块由传感器以及料架组成，并设计安装了相应的气缸，在传送带首端的传感器识别物料后，由气缸将其推至料架上进行分拣。2.传送带模块由三相异步电动机驱动，减速器减速到合适速度，驱动PVC或PU传送带运输待被分拣物料。3.PLC模块由启动、停止、复位三个按钮开关控制分拣机的启动和停止。复位按钮能够随时让工作状态下的气缸回到初始位置。（二）零件分析图3气缸支架三视图如图3所示，支架与气缸大小贴合，支架与气缸连接部分根据尺寸设计卡槽，用于固定气缸；支架与传送带连接部分预留两个螺丝孔洞，用于将气缸固定固定。图4料槽三视图如图4所示，料槽主要的作用是传送被分拣物料，防止气缸推送物料时由于物料在被传送带传送时产生相对速度后，惯性所导致的误差，从而设计成一个上宽下窄的钢槽，位置安放于气缸正对面。图5传送带底座三视图如图5所示，传送带底座安装电机及减速器，同时底座预留孔洞用于螺丝固定，传送带旁预留螺丝孔以便安装和固定气缸支架。四、电气回路分析（一）传送带主电路图图6传送带电机主电路如图6所示，传送带由三相异步电机M控制，QS是电路的主电源开关，控制电路的联接和断开及其传送带的运作，Fu熔断器可以合理防止短路故障常见故障的普遍常见故障，而熔断器中的熔体由高阻易熔铝合金构成，KM为交流接触器，电机通电，传送带运作迟缓。FR是避免发动机过载的热继电器。（二）电气元件选型表1电气设备构件明细

五、气动回路分析（一）气动回路图图7气动回路图如图7所示，a缸、B缸、C缸为双功效气缸，负责快递企业对物料的快速快递分拣。传送带原始部分的磁感应器和光感应器检测到金属工件后，工件被传送。当工件再次被A缸上方的电容传感器检测到时，电磁阀线圈左侧线圈通电，A缸推出，A缸推出到位后X6有信号。电磁阀线圈的右侧通电，气缸A缩回。传送带初始位置的光电传感器检测到白色非金属工件后，工件通过传输。当B缸上方的电容传感器再次检测到工件时，电磁阀线圈左侧通电，B缸被推出。B缸推出到位后，X10有信号，电磁阀线圈右侧通电，B缸回缩。当C缸上方的电容传感器检测到一个物体时，它是一个黑色的非金属材料。电磁阀线圈左侧通电，推出气缸C。C缸推出到位后，X12有信号。电磁阀线圈的右侧通电，气缸C缩回（二）气动元件选型假设气缸推动质量为350kg，摩擦因数μ=0.5,机械效率ζ=0.4G=mg=350×9.8=3430NF=G×μ/ζ=3430×0.5/0.4=4287N可选SCD系列气缸，缸径50mm压力取0.9MPa推力F=0.9×10^6×3.14×0.0016=4288N气动元件选型SCD−50∗50−S−TPU表2气动元件明细六、PLC控制系统分析（一）PLC接线图图8PLC布线图通过研究快递分拣控制系统的相关特性及工作流程后，绘制了PLC快递分拣控制系统的结构示意图。设计的PLC快递分拣控制系统应完成的功能:能够识别出载附在快递上的信息，并且能够有逻辑性的进行分拣。还要与触摸屏相结合，实现参数自定义化以及实时监控部分参数。图8显示了全自动快递企业快递分拣设备的PLC布线图，包含键入部分（13个输入构件）和输出一部分（8个输出构件）。有三个按钮开关（x0、X1和x2）、一个磁感应感应器（x3）、一个光学感应器（x4）、三个电容器感应器（x13、x14和x15）、六个磁磁感应感应器（x5、X6、X7、X10、X11和X12）、六个电磁阀线圈（y6、Y7、Y10、Y11、Y12、Y13）、一个接触器线圈（Y0）和一个指示灯（Y14）。X0、X1和X2是三个按钮开关，用以控制全自动快递企业快递分拣设备的实际操作、终止和校准；X5是a缸缩回及时检验数据信号的详尽地址，X6是a缸已公布及时检验数据信号的详尽地址，X7是B缸缩回及时检验数据信号的详尽地址，X10是B缸已公布及时检验数据信号的详尽地址，X11为C缸缩回检验数据信号的详尽地址，X12为C缸缩回检验数据信号的详尽地址，X3为电感检验数据信号，X4为光学电感检验数据信号；Y0是传送带运作的输出详尽地址，y6是a缸的公布状态控制输出详尽地址，Y7是a缸的缩回状态控制输出详尽地址，Y10是B缸的公布状态控制输出详尽地址，Y11是B缸的缩回状态控制输出详尽地址，Y12为发布的C缸状态控制输出详尽地址，Y13为C缸缩回状态控制输出详尽地址，Y14为实际操作按钮标示器输出详尽地址。（二）控制流程图如图9所示，最先按下实际操作按钮，传送带将迟缓传输。当红外传感器和磁感应感应器检验到传送带上的材料是金属时，当材料被迁移到a缸时，a缸上方的电容器感应器检验到材料，a缸公布材料并将其推送到进料槽；当电子器件电子光学感应器检验到传送带上的材料是白色非金属材料时，当材料被传输到B缸，B缸上方的电容器感应器检验到材料时，B缸公布材料并将其推送到溜槽；当电子器件电子光学感应器和磁感应感应器未检验到材料时，材料为灰黑色非金属材料。当物料在传送到C缸之前被C缸上的电容器感应器检验到时，C缸会公布物料并将其推送到进料槽。对于金属、白色非金属、灰黑色非金属材料，快递企业的快递公司快递分拣已进行。图9控制流程图（三）地址表表3I/O详细地址列表（四）PLC程序图图10PLC程序图七、项目总结全自动快递企业快递分拣设备的毕业设计让我充足运用了在院校和见习期间学得的知识。期初我对全自动快递企业的快递分拣设备的基本上知识并不是很清晰。在了解了快递分拣控制系统该行业的实际情况后，分析了其当下的研究意义，并选择了该行业的研究方向与设计方向，并经过翻阅相关文献资料熟悉了PLC快递分拣控制系统的发展现状然后简要的组织论文。本文对于基于PLC的快递分拣控制系统进行了简单的说明。各行各业也进入自动化模式的时代。随着近几十年世界经济高速发展，中国也紧跟时代脚步，在互联网方面更是领先世界，带领着快递行业从大城市发展至小城镇，在发达的快递行业中，效率是这个行业的命脉。快递自动化分拣继承了传统物流自动化分拣的高效率与低成本。本文对快递分拣控制系统的流程进行了设计，对部分零件的选型以及功能进行了解析，并绘制硬件接线图与各个部件的选型及技术参数，利用传送带与气缸相配合进行分拣。最后是对系统的软件设计，在完成了这些后对整个系统进行软件调试，确保在安装后能保持稳定运行。到目前才行，我已把握了全自动快递企业快递分拣的结构构成和控制的基本原理，包含电气设备元器件、气动元件的挑选和程序编写。写毕业论文的全部过程让我明白，要真正做到一件事，要用内心深处做事。一切都务必累积和历经。当我们有充足的经验时，我们将可以融进大学毕业设计，让我对全自动快递企业的快递分拣设备有