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基于PLC的物料自动分拣系统设计与实现

内容摘要

随着市场竞争变得激烈，需求物料分拣的企业也需要提高分拣的效率，因此，分拣系统应运而生，它经历了人工分拣、机械分拣和自动分拣三个阶段，由于人工分拣劳动强度大，出错率高，同时分拣效率与分拣员工状态有关，容易出现效率慢，成本高等问题，故而被机械分拣所取代，而机械分拣并不具有像自动分拣那样的自动识别、判断物料类型、颜色等的功能，需要人工进行干预，因此目前各大企业才用的物料分拣方式主要是自动分拣。

本次设计的是基于PLC的物料自动分拣系统，本物料自动分拣系统主要由西门子可编程控制器（PLC）、传送装置、传感器（电感式传感器、电容式接近传感器和光纤型传感器）、磁性开关、三相异步电动机、推料气缸等部件组成。物料通过传动装置进行运动，由传感器判断物料颜色以及是否是金属，最终决定气缸的运动使物料进入对应的料槽，完成物料的分拣。本次设计的主要设计内容包括硬件设备的说明、分拣系统分析及硬件机构设计，在此基础上绘制了控制流程图以及顺序功能图，从而进行系统程序的设计，之后通过系统调试来验证设计程序的正确性。通过设计的程序配合机械部分，使得本物料自动分拣系统各部分能够按要求完成所需要完成的工作要求，提高生产效率。

关键词：可编程控制器；物料自动分拣系统；传感器；气缸；磁性开关

目录

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内容摘要 1

1绪论 4

1.1课题的背景及意义 4

1.2国内外发展现状 4

1.2.1国外自动分拣系统发展现状 4

1.2.2我国自动分拣系统发展现状 5

1.3本文的主要内容 6

2系统的总体设计 6

2.1物料自动分拣系统的生产工艺概述 6

2.2物料自动分拣系统控制需求分析 8

2.3总体设计方案 9

2.4物料自动分拣系统器件选型 10

2.4.1可编程控制器（PLC） 10

2.4.2传感器 12

2.4.3电磁阀 14

2.4.4调速阀 15

2.4.5磁性开关 16

3系统硬件设计 16

3.1供电电路的设计 16

3.2PLC的I/O模块设计 18

3.3传感器模块设计 20

3.3.1初定设计要求分析 20

3.3.2电机的选型 20

3.3.3带传动的设计 21

3.3.4滚筒的选型 23

3.3.5机架的设计 25

3.4主要零部件的选型 30

3.4.1空气压缩机的选型 30

3.4.2气缸的选型 30

3.4.3轴承的选型与校核 31

3.4.4平键的选型与计算 32

3.4.5联轴器的选型 33

4软件程序设计 33

4.1系统控制总体设计 33

4.2各模块的程序设计 36

5结论 43

绪论

课题的背景及意义

随着市场竞争变得激烈，需求物料分拣的企业也需要提高分拣的效率，因此拥有众多优点于一体、基于PLC控制的自动分拣系统便诞生了出来。

人工分拣这样的传统方法有着分拣失误率高、成本高，分拣效率低，并且受到个人因素如熟练度、心情等的影响，分拣速度不稳定，而基于PLC的物料自动分拣系统就不会存在有这种问题，首先是因为PLC有着稳定性高，抗干扰能力强等优点，使得PLC控制的物料自动分拣系统能够不受诸多条件的局限，保持连续运行。其次，PLC物料自动分拣系统的分拣是通过传感器的检测到对应的信号，然后由PLC接收信息，再自动控制装置进行动作。最后是物料自动分拣系统能够基本实现无人化，正常工作时操作人员一般无需进行太多的操作，只需要负责启动和停止系统以及观察系统运行状况，如有异常立即采取保护措施即可[1]。

通过本次的设计对基于PLC控制的物料自动分拣系统的工作过程有了进一步的了解，能独立的进行PLC程序的编制以及对控制系统的分析有切身的体会和认识，能够完成系统设计、运行和调试，进而培养机电一体化系统的设计思想。

随着人工成本逐渐提高的同时，需要进行分拣的快递网点的运行成本也在逐步上升。而人们对于货物到达时间的要求也在提高，为了应对这些情况，分拣系统应用日趋普及，物流自动化水平急需提高。包裹分拣可大致分为人工分拣，机械分拣和自动分拣，自动分拣系统具有更高的分拣效率和低的失误率，我国最早在邮政部门使用，目前在发达国家物流中心广泛使用。本次设计的目的即为针对物流行业的现状设计出包裹自动分拣系统，相比于人工，相对自动化的分拣技术可以取代大量的人工分拣，每小时甚至可以分拣上万件包裹，可以大大地提高分拣效率，降低损坏率及错误率，降低日益提高的人力成本，还可以节约占地且具