开题报告智能分拣

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毕业设计 基于PLC的智能分拣控制系统设计 题目 学生姓名 指导教师 学号 职称 （报告内容包括课题的意义、国内外发展状况、本课题的研究内容、研究方法、研究手段、研究步骤以及参考文献资料等。） 一、课题的意义 最初的分拣系统是完全基于人力的作业系统，作业效率低下，显然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。 现代物流配送中，高科技的应用为作业效率和质量的提高提供了坚实的技术保证。现代化的分拣系统逐渐成为物流机械化系统、信息系统以及管理组织系统的有机组合。物流机械化系统主要是各种物流设备的有效组合和配置，信息系统是分拣信息和控制信息等流动的载体，管理组织系统负责设备、人员的调度，控制系统总体的运作模式。计算机控制技术、信息技术以及物流自动化机械成为现代分拣系统的重要组成部分。 二、国内外发展状况 纵观国内外分拣系统的应用情况可以发现，国外的物流配送中心倾向于采用自动化程度很高的分拣系统。而在我国，由于物流业起步晚，分拣系统中人工作业的比例也较高。 1、国外发展状况 以美国、日本及欧洲为代表的发达国家，在分拣系统的应用上呈现出自动化程度越来越高的特点。自动分拣系统已成为发达国家大中型物流中心、配送中心或流通中心不可缺少的一部分。 自动分拣系统是二战后在美国，日本和其他国家的一个广泛应用于大中型物流中心分拣系统，参照邮局排序字母自动化经验配置。一般包括控制装置、分类 天津理工大学教务处制表 下载可复制粘贴

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装置、传动装置和分拣道口，它们通过计算机网络联结在一起，配合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。其主要特点为: 能连续、大量的来给货物分类，分类错误率极低，基本实现无人操作排序。自动分拣系统中人员的使用仅局限于进货时的接货、系统的控制、系统的经营、管理与维护等，这恰好达到了国外企业的下列要求：减少人员使用、减轻员工劳动强度、提高人员使用效率，所以受到了他们的广泛重视。 国外知名自动分拣系统： 世界知名的自动化物流系统集成商德国德马泰克开发的自动分拣系统及相关系统；丹麦的克瑞斯普兰（德国伯曼机械）的全自动分拣系统。 2、国内发展状况 与整个物流业的大环境相似，我国在分拣系统和技术方面相对发达国家还比较落后，人工作业的情况仍比较普遍，电子标签、RF技术等辅助拣选系统的生 产和使用还不多，自动拣选系统更是寥寥无几。总的来说，我国分拣系统的应用呈现出集约化程度低、自动化系统和设备应用范围不广泛的特点。 如今，国际竞争日益加剧，为了发展我国物流业，国内的许多企业和政府部门也在做更大的努力，也已取得了一定的成效。例如，随着科技的日新月异，国内的一些物流配送中心也开始结合自身特点、采用高技术含量的设备和系统来提高分拣配送效率。上海华联超市的配送中心采用高层立体货架和拆零商品拣选货架相结合的仓储系统和前移式蓄电池叉车、电动搬运车、电动拣选车和托盘，实现装卸搬运作业机械化，同时拆零商品配货电子化。采用电子标签拣选系统，使用电子标签设备，大幅度提高了分拣作业速度、降低了拣货出错率。随着对物流业的重视，国内一些物流设备生产企业在分拣设备的生产制造上也取得了一定的进展。 国内知名自动分拣系统： 深圳市天和双力物流自动化设备有限公司的自动分拣系统；康大基业电子标签拣货系统；上海邮政通用技术设备公司的交叉带式分拣机控制系统。 三、本课题的研究内容 本课题主要了解分拣设备的运行流程，做好PLC、传感器、变频器、电磁阀和步进电机等硬件的选型、设计分拣系统的PLC程序，研究分拣系统的控制方法。利用PLC200的编程软件STEP7实现上料、皮带输送、搬运机械手，分类仓储四个结构的正常运行。 1、上料机构 通过光电传感器检测料筒内是否有工件，料筒光电传感器检测到有工件时，延时两秒后，推料气缸将工件推出至皮带输送线，若10秒钟后，料筒检测光电 天津理工大学教务处制表 下载可复制粘贴

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传感器仍未检测到工件，则说明料筒内无物料，这时警示黄灯闪烁，放入物料后 黄灯熄灭；推料气缸推出物料后会立即缩回，工件下落。当搬运机械手夹起物料后，又重复上述过程。推出物料后，再重复上面的过程。 2、皮带输送机构 当物料被推料气缸推出后，PLC启动变频器，三相交流异步电机以30Hz的频率运行，皮带开始输送物料。物料分别经过第一、第二、第三传感器时，传感器会把检测到的信号传给PLC，PLC判别物料，为分类仓储机构做准备。物料被传送带运送到终点时，变频器停止运行，传送带停止工作。上料机构的推料气缸 3、搬运机械手机构 当物料送到终点后，机械手手臂下降，手臂下限位传感器检测到位后，气动手爪抓取物料，手爪夹紧限位传感器检测到夹紧信号后，手爪气缸上升。手爪提升限位传感器检测到位后；手臂向右旋转。手臂旋转完成一定角度后，延时2秒，机械手手臂下降。手臂下限位传感器检测到位后，气动手爪放开物料，手爪气缸上升。手爪提升限位传感器检测到位后，手臂向左旋转，等待下一个物料到位，重复上面的过程。 4、分类仓储机构 当机械手把物料放到运料小车上后，PLC启动步进电机，并根据传感器发来的信息，把物料运送到相应的货台位置，然后推料气缸把物料推到货台上，运料小车再回到起始位置，等待下一物料到位，重复上面的动作。 传感器的选型： 本设计中物料分拣系统主要用来分拣金属材料、深色材料和浅色材料。传感器是将被检测对象的各种物理变化量变为电信号的一种变换器。它主要被用于检测系统本身与作业对象、作业环境的状态，为有效的控制系统的动作提供信息。 1、光电传感器：采用沪工集团的SB03-1K光电传感器，输出方式为红外光，检测方式为漫反射，用于检测料筒内有无工件。 天津理工大学教务处制表 下载可复制粘贴

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2、磁性传感器：采用气立可CS-120磁性传感器，用于气缸的位置检测。当检测到气缸准确到位后将给PLC发出一个到位信号。 3、电容传感器：采用欧姆龙的E2K-X8ME1电容传感器，用来检测铁质材料。它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是待测物体本身。当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化。由此，便可控制开关的接通和关断。 4、电感传感器：采用上海克特传感器科技的LE4-1K型电感传感器，用于检测是否为金属材料。工作电压为10-30V DC，它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化。由此，可识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。 5、色标传感器： 采用德国西克牌KT3W-N1116色标传感器，工作电压为10-30V DC，它是在Si等多数光电二极管之前，分别放置R（红）、G（绿）、B（蓝）三种颜色的彩色感光器，以便处理各自的信号并识别彩色的方法。材料分拣系统采用它主要是用来识别深色和浅色的物料。 变频器选型：采用西门子MM420变频器，三相380V供电，输出功率0.75KW。提供BOP操作面板；具有线性V/F控制、平方V/F控制和可编程多点设定V/F控制，磁通电流控制、直流转矩控制；集成3路数字量输入/1路继电器输出，1路模拟量输入/1路模拟量输出；具备过电压、欠电压保护；变频器、电机过热保护；短路保护等。提供调速电位器，所有接口均采用安全插孔连接。 电磁阀选型：采用亚德客4V110-06型电磁阀，由微电信号控制的电磁阀，产品体积小、流量大、外形美观、性能可靠，使用寿命长，可集成安装，是理想的方向控制元件。本电磁阀采用二位五通，单电控规格，通径为8mm。 步进电机选型：采用42J1834-810型，为两相步进电机，静力矩0.3N.m，相电流0.8A 相电阻7.5ohm，相电感6.8mh，电机机身长38mm，轴径5mm。 步进电机驱动器：采用M415B，为两相步进电机驱动器，供电电压为12-40V，输入相电流0.21-1.5A，控制信号输入电流为6-20mA。 电路的设计：本系统电气控制部分集电源控制模块、按钮模块、可编程控制器模块、变频器模块、步进电机模块等于一体。系统采用模块式设计，各个模块均为通用模块，可以互换，扩展性强，通过配置的交流电机、步进电机、指令开关和传感器等，可完成下列电气安装的工作任务： 1、交流电机正反转控制电路的连接 2、交流电机调速控制电路的连接 3、步进电机控制电路的连接 天津理工大学教务处制表 下载可复制粘贴

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4、传感检测电路的连接 点位号与I/O分配表：设计中输入点从I0.0到I2.2，分别对应不同的输入信号，输出点从Q0.0到Q1.3，分别对应不同的输出信号。每个输入输出点接到对应实验台上的接口，从而实现各种功能。 PLC的选型： 鉴于物料分拣系统的工作流程，使用西门子S7-200系列的PLC，即可满足要求，具体型号为CPU226CN，属于小型化PLC。其具有24个输入点和16个输出点，在端子编写代码时采用八进制，没有0.8和0.9。有两个RS-485接口，支持7个扩展模块且自带实时时钟，在PLC的每个输入端均有开关，PLC主机的输入/输出接口均连到面板上。CPU226CN增强了S7-200在运动控制、过程控制、位置控制、数据监视和采集（远程终端应用）和通讯方面的功能。具有极高的性价比，是非大型控制领域的理想选型。已广泛用于恒压供水、实验室设备、电梯、中央空调等众多领域。 PLC程序设计：运行西门子S7-200 STEP7软件，完成硬件组态之后根据所需要达到的功能编写相应程序并进行试验和调试。 实时控制：完成硬件的连接安装与组态和软件的编写与调试，通过上位机对PLC进行实时控制，完成整个设计。 四、研究方法与手段 主要通过查找各类相关文献，了解国内外有关的研究情况，在参考借鉴他人研究成果的基础上，提出自己对该课题的理解和认识。 主要手段如下： 1、根据毕业论文题目要求，运用所学的专业知识提出总体设计与解决方案 2、通过上网和图书馆查阅与自己论文相关的资料 3、查询国内外期刊中的相关文章，对学者们的观点进行充分理解，并融入 个人分析与观点 4、向老师同学等进行请教，充分听取他人意见 五、研究步骤 准备先后分为四步进行研究： 1、分析课题，查阅资料，学习与课题相关的知识，做好前期准备工作。 2、撰写毕业论文，并征求导师的意见，对论文进行修改。 3、对论文进行最后的修正。 4、准备毕业论文答辩。 预计进度： 2015.12.20—2016.1.31 查阅资料，熟悉课题 天津理工大学教务处制表

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