基于PLC材料分拣系统的设计
摘要：21世纪以来，网络购物的快捷方便使得更多的人们选择了这种购物方式，同时越来越多的人间接参与到了物流的分拣运输行业中。目前，物流在我国已经占据了国民经济的一大部分，但是伴随着人们对商品需求的多样化与数量的提高，以前传统的物流分拣作业模式采用大规模的人工已经被社会所淘汰，传统的分拣模式已经不能满足分拣效率和可靠性方面的要求，所以有些大规模的物流企业都开始准备或开始着手建造物流分拣配送中心，以提高商品运输的效率，提高可靠性并且降低成本。其中自动的材料分拣系统是是其重要的活动之一，它不单单影响着成本，还对降低作业时间，提高作业准确率等有着重要影响。因此，材料分拣系统的设计对整个物流行业承担着不可或缺的作用。
关键词：材料分拣系统；自动化
Market research on material sorting system
Abstract：Since the 21st century, The fast and convenient network shopping enables more people to choose this shopping mode, and more and more people are indirectly involved in the sorting and transportation industry of logistics.. At present, the logistics in our country has occupied a large proportion of the national economy, but with the people on the improvement of the diversification of demand for goods and quantity, and traditional logistics sorting operation mode before adopting large-scale artificial has be eliminated by the society, the traditional sorting model has not meet the requirements of sorting efficiency and reliability, so some large-scale logistics enterprises have begun to prepare or sorting set out to build a logistics distribution center, in order to improve the efficiency of goods transportation, improve reliability and reduce cost. Among them, automatic material sorting system is one of its important activities, which not only affects cost, but also has important influence on reducing operation time and improving operation accuracy. Therefore, the design of material sorting system plays an indispensable role in the whole logistics industry.
Keywords: Material sorting system；automation
第一章、绪论
1.1材料分拣系统课题的背景及意义
材料的自动分拣系统（Automatic sorting system of materials）是第二次世界大战之后，在以美国，日本为代表的发达国家的物流中心广泛采用的一种自动分拣系统，当今时代，物流产业已经成为国民经济的一部分，目前发达国家大规模的物流中心使用最为普遍的系统就是材料的自动分拣。根据人们的研究表明，在物流中心的开展作业中，材料的分拣作业所占的成本达到了物流中心总运营成本的4成以上，分拣作业所耗费的时间也超过整个物流中心总工作时间的6成以上。并且经济社会的迅速发展带来人们生活水平的改善，伴随着生产趋于个性化，集约化，材料或商品的分拣作业所需要投入的“时间、成本投入”也越来越大，因此研究设计出合适可靠的材料分拣作业方法，对改善物流集散中心的工作效率和服务水平有着重大的影响。
1.2材料分拣系统国内外研究现状
21世纪以来，世界的经济得到快速的发展，人们的收入水平和消费水平的提高，以及计算机和电子设备的普遍使用，越来越多的人们更喜欢选择在网上购物，这直接的推动了物流行业的迅猛发展。目前，物流行业已经成为了国民经济的一大支柱，它推动了经济社会的变革发展，改变了传统的分拣运输作业方式，正在得以迅猛发展。组成物流体系的重要部分之一是物流中心，它可以将物品集中，存储，物品的分类以及归类，配送等融为一体，建立自动化的物流中心，能够合理地分配资源和人员，能最大程度的降低生产配送过程中的成本，能够满足客户多样性的需求、满足少批量、多批次等更高的配送需求，减少运输配送的时间，大幅提高客户满意度。材料的分拣系统是现代物流中的关键环节，材料的分拣系统是物流成本低，效率高的，实用性强的保证。相对于国外物流中心的自动化程度而言，国内的物流中心自动化程度还存在着许多不足，其中由于开始发展时间较落后，还不能完全做到无需人工参与，分拣工作中还存在着大量的人工参与。 在最近的十多年里，我国物流行业伴随着经济的迅猛发展，实现了飞跃式的发展，其中支撑物流输送的分拣设备越来越普及，分拣的物品种类也发生趋于多样化，这也侧面的证明了多元化的供需服务是趋势。与此同时，国内物流装备企业与美国，日本等发达国家相比仍然存在着诸多不足，具体体现在产品质量和自主创新方面，特别是技术，创新方面一直在学习，追赶，但是在关键性的技术方面与发达国家还有很大的差距，装备制造业的创新能力也存在着很大的不足。这暗示着我国物流装备业的仍然有很长的一步路要走。怎么提高产品质量与自主创新能力将是国内大中型物流企业的未来发展目标与走向。所以为了实现这一目标，我们可以采取引进国外在物流分拣配送方面的先进技术、定点生产、加强与优势企业的合作交流，加快物流产业的进一步改革，建立合作共赢方式来实现满足不同用户的不同需求，这些都是能够让国内的这些企业得到发展，但这些企业采用的自动化控制技术方法等方面均落后于国外的物流企业。
1.3材料分拣系统技术特点
材料分拣系统三大特点：
（1）能连续工作，效率高。
大规模的物流中心工作采用流水线的工作方式，不受天气，时间，个人因素等限制，可以长时间的连续性工作。与此同时，它的作业效率高，分拣作业更加简单易于正确的筛选出物品，相对于先前的人工分拣作业效率高得多的多。
（2）分拣作业能够保证正确性
在材料分拣系统中，输入商品货物分拣信息的准确性的高低是系统可靠性的基础，然后商品信息的输入决定了分拣作业的正确性。商品，物品的输入有人工和自动两种如果采用前者输入方式，那么分拣作业的出错率很低。若是以RFID技术作为分拣的基础，只要商品货物本身的电子标签印刷没有错误，不存在错印或漏印的情况，分拣作业绝对不会出错。因为这一特性，RFID技术在材料的自动分拣系统中得到了广泛的普及。采用RFID技术，改善了分拣作业效率，增加了拣货的正确性。货物的条码化、包装的标准化等是材料的自动分拣得以顺利运行的保证。
（3）系统自动化程度高，可实现无人作业
由于现代科学技术的迅猛发展，计算机技术，数字技术，通信技术在很大程度上已经得到了广泛的普及，利用计算机进行工业控制已经涉入到了各行各业。同时，PLC控制已经被采用到了材料的分拣作业中，由于采用了PLC控制，使得分拣作业具有极大的自主性，目前，PLC已经广泛地应用于各种生产制造过程中，进而减少了人工在生产中所占的比例，降低了劳工的劳动强度，基本实现了无人化作业。
第二章、材料分拣系统的硬件设计
2.1传感器的选择
在现代社会，传感器得到了广泛应用。由于传感器在原理和结构上千差万别，即便是测量同一物理量，也有各种原理的传感器可供选择。如何合理选用传感器，是应用时首先要解决的问题。传感器选用总的原则是：在满足检测系统对传感器所有要求的情况下，价格低廉，工作可靠，容易维修。工业生产中，人们都是根据具体的工作环境与操作对象具体的分析从而选择满足条件和使用目的的传感器，最后也要将价格，设备的配套情况又或者是售后服务等列入考虑当中。
（1）根据测量目的和测量对象确定传感器类型
测量目的是要直接得到被测量、作为过程控制量或是其他用途。
测量对象为固体还是液体；采用接触式还是非接触式传感器；静态测量还是动态测量；有无负荷效应及对测量的影响；被测位置对传感器有无体积要求。
测量环境包括安装现场条件、环境条件、过载保护、信号传输距离、与传感器连接的系统负荷阻抗情况等。
（2）根据传感器技术指标确定传感器种类
考虑静态特性：在实际的生产作业中，应考虑传感器所能满足的检测范围以及精度要求等等。
考虑动态特性：在工业现场，经常工作着许多不同的产品或者传感器，我们要综合考虑所选择的传感器稳定性的高低，能否抗干扰，能否快速定位检测。
信息传递要求：如形式和距离等。
过载能力要求：如机械、电气和热过载能力。
（3）根据测量系统要求确定传感器种类
系统要求的信号形式，如实时与否、数字还是模拟等。
与传感器连接的负荷阻抗特性等。
传输和连接接口等。
（4）根据使用环境确定传感器种类
传感器的工作场合各异，我们应该根据系统的工作场合，选择满足生产温度，湿度，压力条件，抗电磁干扰等等因素的传感器，同时也要将对人员或者是对其他材料有没有损害等方面列入综合考虑因素之内。
（5）明确工作电源
根据不同的生产作业情况，确定是采用直流电还是交流电、确定电源的输出功率、工作频率和可能会遇到的干扰等。
（6）基本安全要求
采用的电气线路必须要设计保护接地与工作接地，配置绝缘电阻为人们的人身安全提供保障。
（7）可靠性要求
抗干扰、寿命、无故障工作时间等。
（8）管理要求
要求选择的传感器结构简单，具有模块化的工作特点，能够进行自我诊断与显示故障等。
（9）购买与维修要求
考虑价格、交货方式与日期、保修期限、售后服务和零配件供应等。
目 录
第一章、绪论 1
1.1材料分拣系统课题的背景及意义 1
1.2材料分拣系统国内外研究现状 1
1.3材料分拣系统技术特点 2
第二章、材料分拣系统的硬件设计 3
2.1传感器的选择 3
2.1.1电感式传感器的选择 4
2.1.2电容式传感器的选择 6
2.1.3 颜色传感器的选择 7
2.2限位开关的选择 8
2.3 PLC的选择 10
2.3.1PLC的概述 10
2.3.2PLC的结构与工作原理 10
2.3.3PLC的选择与优点 12
2.4 电磁阀的选择 13
2.5 光电编码器 14
2.6步进电动机 14
第三章、材料分拣系统的软件设计 15
3.1材料拣系统控制流程图 15
3.2材料分拣系统工作内容和要求 16
3.3材料分拣系统的I/O分配表 17
3.4材料分拣系统的梯形图程序设计 17
第四章、总结与展望 20
参考文献 21
参考文献
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