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1、 本科毕业设计（论文）题目 基于S7-200PLC的邮件分拣监控 系统研究 学 院 电气与自动化工程学院 年 级 08 专 业 测控技术与仪器 班 级 1605082学 号 160508206 学生姓名 卢满春 指导教师 孙斌 职 称 中级 论文提交日期 2012-5-19 常熟理工学院本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明： 所呈交的本科毕业设计(论文)，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人
2、承担。本人签名： 日期：常熟理工学院本科毕业设计(论文)使用授权说明本人完全了解常熟理工学院有关收集、保留和使用毕业设计(论文)的规定，即：本科生在校期间进行毕业设计(论文)工作的知识产权单位属常熟理工学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许毕业设计(论文)被查阅和借阅；学校可以将毕业设计(论文)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计（论文），并且本人电子文档和纸质论文的内容相一致。保密的毕业设计(论文)在解密后遵守此规定。本人签名： 日期：导师签名： 日期：基于S7-200PLC的邮件分拣监控系统研究 摘要随
3、着社会经济的迅速发展，邮件分拣行业中对邮件分拣控制的要求不断提高。把先进的自动化技术、控制技术、通讯及网络技术等应用到邮件分拣控制中，已成为邮件分拣控制系统发展的趋势。本文以西门子S7-200系列PLC和WinCC监控软件为工具,研究实现邮件分拣系统的全自动监控。文中分析了邮件分拣的工艺流程,进行了PLC 的选型设计。本文设计了PLC控制程序,分析了邮件分拣的人机交互要求,采用组态软件WinCC6.0设计了监控程序。系统的通信采用了pc access作为OPC 服务器,实现了WinCC与PLC的通信。系统在实验室进行了调试,结果表明,系统方案可行,程序正确,效果良好。关键词：PLC控制 邮件分
4、拣 WinCCThe study of the sorting mail monitoring system based on S7-200 PLCAbstractWith the rapid development of social economy, it demands the better of the mail sorting control in the mail sorting of industry, So it is inevitable tendency to design the mail sorting control system, with the help of
5、advanced technique of automation, control and communication.Based on tools of the Siemens series S7-200 PLC and WinCC monitoring software, this study realizes automatic monitoring of E-mail sorting system. This paper analyzes the processes of E-mail sorting system, and the selection of PLC is design
6、ed. This article designs the PLC control procedures, analyzes the requirements of the human-computer interaction, and the configuration software WinCC6.0 is used to design the monitoring program. PC access is used as opc server to realize the communications between WinCC and PLC.The system has been
7、debugged in the laboratory, and the results show that the system scheme is feasible, the program is correct and the effect is good.Keywords：PLC controls Sorting mail WinCC 目 录1 绪论11.1 课题的研究背景及意义11.1.1 自动分拣系统概述11.1.2 自动分拣系统的主要特点11.2 PLC的概述31.2.1 PLC的产生背景41.2.2 PLC的特点41.3人机界面简介62 PLC控制系统设计92.1 邮件分拣系统P
8、LC控制硬件部分92.1.1 PLC控制范围及要求：92.1.2 分拣机的动作过程92.2 机型的选择及输入输出的确定102.2.1 内存估计102.2.2 响应时间102.2.3 输入输出的确定112.2.4 定时器的确定122.2.5 EM231模拟量输入模块122.2.6 变频器的选择142.2.7 CPU224硬件连接图152.3 编程软件STEP7-Micro/WIN简介152.3.1 STEP7-Micro/WIN简单介绍162.3.2梯形图语言特点172.3.3 STEP7-Micro/WIN参数设置（通讯设置）172.4 PLC控制部分程序流程图182.5 梯形图程序192.6
9、 语句表253 基于WinCC的人机界面设计293.1 WinCC的介绍和特点293.1.1 WinCC 的概述和发展293.1.2WinCC主要特点293.2画面的组态303.3 监控系统变量的设计323.4 PLC与WinCC的通讯333.4.1 PLC与PC连接电缆333.4.2 利用PC ACCESS建立OPC服务器343.4.3在WinCC的OPC客户端建立链接344 安装与调试364.1安装可靠性技术要求364.2 系统的的调试运行385 总 结42参考文献43致 谢441 绪论1.1 课题的研究背景及意义随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个企业都迫切地需要改进技术
10、，提高效率，尤其在需要进行分拣、缓冲及传送的单位。它们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。本文就介绍了PLC在邮件分拣系统中的应用。最初的分拣系统是完全基于人力的作业系统。通过人工搜索、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。自动分拣系统(automatic sor
11、ting system)是二战后在美国、日本以及欧洲的大中型物流中心广泛采用的一种分拣系统。一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口四部分组成，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。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拟的优越性，它可靠性高，抗干扰能力高；适用性强，应用灵活；编程方便，易于使用；功能强大，扩展能力强；控制系统设计、安装、调试方便；维修方便，维修工作量少；体积小，质量轻，易于实现机电一体化。1.1.1 自动分拣系统概述现代社会已将物流的高科技(自动分拣桃、自动化
12、立体仓库、信息处理及通讯自动化等)广泛应用于各个流通领域。自动分拣系统(Automatic Sorting System)现在已成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。可以肯定，随着物流大环境的逐步改善，科学技术日新月异的进步，特别是感测技术(激光扫描)、电子标签及计算机控制技术等的引入使用，自动分拣系统在我国发展空间巨大。1.1.2 自动分拣系统的主要特点在我国，自动分拣系统主要用于邮政业的信函分拣或机场的行李分拣等场合。自动分拣系统具有传统的人工分拣无可比拟的优势，其主要特点如下：(1) 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
13、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。一般情况下，自动分拣系统可连续运行100个小时以上。中等效率的分拣系统每小时可分拣7000件物品。比起人工每小时最多分拣150件的效率来说，特别明显。更重要的是不需要大量的劳动力来从事分拣作业。实现了从劳动密集型到技术密集型的转变。(2)分拣误差率低：自动分拣系统的分拣误差率主要取决于所输入分拣信息的准确性。而这又取决于分拣信息的输入机制。其中携带货物的相关载体和识别装置起着主导作用。如果采用人工输入，则误差率在3%以上；如果采用条形码输入，在条形码喷码无误和无破损的情况下出错率很低。目前自动分拣系统主要采用条形码技术来识别货物；如
14、果采用当前广泛研究的电子标签，则不仅解决了分拣过程中读取信息的不便，而且提高了系统的抗干扰能力和运行稳定性。(3)分拣作业基本实现无人化：国外建立自动分拣系统的目的之一就是为了减少劳动力的使用，降低劳动强度，自动分拣系统能最大限度减少人员的使用，基本做到无人作业。分拣系统本身并不需要人员，在分拣过程中主要从事以下工作：送货小车抵达自动分拣作业线的进货端时，由人工接货；由人工控制分拣系统的运行；分拣系统的末端用人工将分拣出来的货物进行分包、堆盘、装车；自动分拣系统系统的经营、管理与维护。 自动分拣系统最早在我国邮政部门使用。邮件分拣作业是自动分拣的一个重要的应用领域，邮件分拣机依据邮件的地址，迅
15、速、准确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。自动分拣系统的使用，改变了传统的手工作业的分拣方式，大大减轻了笨重的体力劳动，而且更为重要的是提高了邮件分拣作业的准确性。我国人口众多，人员之间的联系紧密，邮件数量相当巨大。近年来，随着我国经济的发展和社会的进步，邮政事业得到了空前发展。邮政通信网的技术含量不断增加，技术装备水平也在不断提高，邮件处理已基本实现机械化，并且朝着自动化的方向迈进。其中，利用机器自动分拣邮件是一个重要的课题。国内的研究工作起源于20世纪70年代中期。20多年来，科技人员不断跟踪国际分拣技术的发展状况，推陈出新。截止1998年底，全国共有106套邮件自动分
16、拣设备投入运行。供货厂家有国家邮政局上海研究所、德国SIEMENS公司、日本NEC公司。本文主要介绍邮件分拣机的工作原理。图1-1为某邮件分拣机的工作原理框图。它主要通过对在传送带上通过的邮件进行扫码获得邮件的信息，识别出邮政编码后由邮政编码的数字信息来控制邮件流向。图1-1邮件分拣系统的工作原理图1.2 PLC的概述目前，世界上有200多个厂家生产300多品种PLC产品，而我国PLC生产厂有约30家，却并没有真正形成大规模的生产能力和名牌产品，其中有一部分厂家是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产。但同时，我国在PLC应用方面却很活跃，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售30亿人民币
17、，应用的行业也很广阔。所以说，对我国PLC生产厂家来说如何生产出拥有自主知识产权的PLC产品，并形成规模化生产，打造中国自己的PLC品牌是其面临的一大课题。一句话，PLC自诞生之日起就成为自动控制领域一颗耀眼的明星，到今天已经发展为一个极其巨大的产业，也形成了其在自动化控制领域中短期内不可被替代的地位。PLC是一种数字运算操作的电子系统，是在20世纪60年代末面向工业环境由美国科学家首先研制成功的。它采用可编程序的存储器，其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都是按易于与工业控
18、制系统形成一体、易于扩充其功能的原则设计的。PLC自产生至今只有30多年的历史，却得到了迅速发展和广泛应用，成为当代工业自动化的主要支柱之一。1.2.1 PLC的产生背景在PLC诞生之前，工业控制设备的主流品种是以继电器、接触器为主体的控制装置。继电器、接触器是一些电磁开关。其结构是由励磁线圈、铁心磁路、触点等部件组成。其中触点是接通或断开电路的部件，按励磁线圈通电前的状态又可分为常开和常闭两种类型。线圈通电前呈断开状态的为常开触点，呈接通状态的为常闭触点。同一只接触器或继电器常有多对常开、常闭触点。当励磁线圈通电，衔铁在磁力作用下被铁心吸合时，常开触点接通，常闭触点断开，以完成电路连接的切换
19、。触点又分为主触点及辅助触点。用于主回路，控制较大电流的触点是主触点。用于控制电路，只能通过较小电流的触点称为辅助触点。通过继电器、接触器及其它控制元件的线路连接，可以实现一定的控制逻辑，从而实现生产设备的各种操作控制。人们将由导线连接决定器件间逻辑关系的控制方式称为接线逻辑。随着工业自动化程度的不断提高，使用继电器电路构成工业控制系统的缺陷不断暴露出来。首先是复杂的系统使用成百上千个各种各样的继电器，成千上万根导线连接得密如蛛网。只要有一个继电器、一根导线出现故障，系统就不能正常工作，这就大大降低了这种接线逻辑系统的可靠性。其次是这样的系统维修及改造很不容易，特别是技术改造，当试图改变设备的
20、工作过程以改善设备的功能时，人们宁愿新生产一套控制设备也都不愿意将继电器控制柜中的线路重接。而在20世纪60-70年代，社会的进步要求制造业生产出小批量、多品种多规格、低成本、高质量的产品以满足市场需要，不断地提出改善生产机械功能的要求。加上当时电子技术已经有了一定的发展，于是人们开始寻求一种以存储逻辑代替接线逻辑的新型工业控制设备。这就是PLC。1.2.2 PLC的特点(1)控制结构简单，通用性强，使用方便。由于PLC产品的系列化和模块化，PLC配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，当控制对象的硬件配置确定以后，就可通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。(2)功能性强，适应面广。
21、现代PLC不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，而且还具有A/D和D/A转换、数值运算、数据处理等功能。因此，它既可对开关量进行控制，也可对模拟量进行控制，既可控制1台生产机械、1条生产线，也可控制1个生产过程。PLC还具有通讯联络功能，可与上位干扰信号有良好的抑制作用。软件方面，设置故障检测与诊断程序。采用以上抗干扰措施后，PLC平均无故障时间大大延长。(3)抗干扰能力强，可靠性高。继电器接触器控制系统虽有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触头，使设备连线复杂，由于器件的老化、脱焊、触头的抖动及触头在开闭时受电弧的损害，大大降低了系统的可靠性。而PLC采用微电子技术，带领的开关动作
22、由无触点的电子存储器件来完成，大部分继电器和复杂的连线被软件程序所取代，故其寿命长，可靠性大大提高。微机虽然有很强的功能但抗干扰能力差，工业现场的电磁干扰、电源波动、机械振动、温度和湿度的变化，都可能使一般通用微机不能正常工作。而PLC在电子线路、机械结构及结构上都吸取了生产控制经验，主要模块都采用了大规模与超大规模集成电路，I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震都有精确考虑；在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施；在软件上采用数字滤波等抗干扰和故障诊断措施，所有这些使PLC具有较高的抗干扰能力，目前各生产厂家生产的PLC，平均无故障期都大大超过
23、了IEC规定的10万小时，有的甚至达到了几十万小时、(4)编程方法简单，容易掌握。PLC配备有易于接受和掌握的梯形图语言。该语言编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。(5)控制系统的设计、安装、调试方便。PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等部件，硬软件齐全，且为模块化积木式结构，并已商品化故可按性能、容量（输入、输出点、内存大小）等选用组装。又由于用软件编程取代了硬接线实现控制功能，使安装接线工作量大大减小，设计人员只要有一台PLC就可进行控制系统的设计并可在实验室进行模拟调试，而继电接触器系统需在现场调试，工作量大且繁琐。(6)体积小
24、，质量小，功耗低，由于PLC是将微电子技术应用于工业控制设备的新型产品，因而结构紧凑，坚固，体积小，质量小，功耗低，而且具有很好的抗震性和适应环境温度湿度变化的能力,因此PLC很容易装入机械设备内部，是实现机电一体化较理想的控制设备(7)维修方便，工作量小，PLC具有完善的自诊断、履历情报存储及监视功能，对于其内部工作状态、通信状态异常状态和输入输出点的状态均有显示。工作人员通过它可以检查出故障原因，工作人员通过它可以查出故障原因，便于迅速处理，及时排除。控制柜的设计、安装接线工作量大为减少。1.3人机界面简介人机界面是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现了生产或生活信息的内部形式与
25、操作人员之间的可以接受的形式转换。人机界面产品则是指PLC、变频器、直流调速器、仪表等现场控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元写入工作参数或输入操作命令，来实现人与机器信息交互的数字设备。人机界面的基本功能是：（1）设备工作状态显示，如指示灯、按钮、文字、图形、曲线等；（2）数据、文字输入操作，打印输出；（3）生产配方存储，设备生产数据记录；（4）简单的逻辑和数值运算；（5）连接多种工业控制设备组网。人机界面的设计法则有以下十点：（1）以通讯功能作为界面设计的核心人机界面的关键是使人与机器之间能够准确的交流信息。一方面，人向机器输入时应当尽量采取自然的方式；另一方面，机器向人传递的信息必须准
26、确，不致引起误解或混乱。另外，不要把内部的处理、加工与人机界面混在一起（人机界面程序只是通讯），以免互相干扰，影响速度。图1-2 人机界面的通讯交互模式人机界面设计时，针对每一个功能，都要按照输入处理输出的模块化思想，使输入、处理与输出分明，充分体现人机界面的通讯功能。图1-2所示为人机界面的通讯交互模型。（2）提供操作者帮助菜单和搜寻工具在主菜单、次菜单或标题上放置显著而有意义的标题，如“帮助”、“查询”、“设定”、“回到主界面”等简单易懂的语句；可以将查询内容编页；搜寻控件或选项应该放置在明显且固定的位置上，以便操作者需要时可以很快找到所需工具，同时减少测试时间，并降低使用失误率。（3）设
27、计合理的文字区规划要设法使说明具有阅读连贯性，因为井然有序的文字区规划，才易达到最有效、最舒适的效果，大幅度提高使用者界面的质量。（4）增加视觉平衡感显示界面的平衡性相当重要，尤其在垂直轴的两侧，轻重感一致性对操作者而言，心理感受影响更大。不对称的视觉平面，会让人觉得整个画面是倾斜的，或者好像少了什么东西；而对称的视觉平面，看起来既整洁有完整，识别性高，又符合操作者心理。增加平衡感的方法有：注重空白区间与文字区块的使用比例；减少过度花哨的强调方式，如过多的花底线、粗体、3D图形；将所有内容块置于一完整方块中，使之有整体感。（5）色彩和字型的合理应用一个人机界面中，最好不要超过35种颜色，最好大
28、区域使用浅灰阶色调。同样，一个界面中，最好不要有太多的字型，更不宜选用字型太复杂或软弱无力的字体，如斜体字等。越简洁清楚则辨识性越佳。（6）减少显示器的视觉密度一般机器、设备和器材所需表达的信息很多，易造成显示和操作界面看起来非常拥挤。所以信息挤在一起，用户很难一眼获取所需的信息或知道如何正确操作。因此，设计人机界面时，务必要考虑到内容的设置和空间裕度的保留，适当的留白将使整个界面看起来清楚而美观。（7）必须使用户随时掌握任务的进展情况人机界面应该能够告诉用户软件运行的进度。特别是在需要较长时间的等待时，必须让用户了解工作进展情况，如已经完成了百分之几等。切不可让用户面对一个没有任何反应的屏幕
29、，以致怀疑出现了死机现象。（8）使用简明扼要的词句和精简图像操作界面中按钮、图标以及其他功能键的设计要符合用户的习惯。当用户使用产品时，尽量不需要太多学习，通过按钮的形态、色彩以及上面的图标就可以进行操作。（9）避免画面设计的不一致性无论色彩或字体来表示某项含义，一定要前后一致，红色代表危险，粗体代表强调，决不可随意应用，否则会造成使用者混乱。（10）安全提示、报警和故障机器、设备、器材的使用安全性也与人机界面设计的好坏有关，因此设计上的缺失将会直接或间接地造成操作时的失误，严重时还可能造成使用者的伤害或死亡。2 PLC控制系统设计2.1 邮件分拣系统PLC控制硬件部分2.1.1 PLC控制范
30、围及要求：(1)自动准确识别邮政编码。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，实现邮件的准确自动分拣；(2)自动分拣。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各个代表唯一地址的邮箱中，如编码信息代表一号邮件的就拣入第一组的邮箱。2.1.2 分拣机的动作过程 图2-1邮件分拣结构图分拣机工作过程如下：本系统分4种邮件的模拟分拣系统，按下启动按钮ST，2秒后L1亮表示可以进邮件。然后按下邮码B1，邮件检测灯L2亮，主电机M5运行。2秒后光电开关M1亮，则将邮件送入邮箱1内。之后L2灯灭，L1灯亮，表示可以继续进邮件。同样按下邮码B2，邮件检
31、测灯L2亮，主电机M5运行。3秒后光电开关M2亮，则将邮件送入邮箱2内。之后L2灯灭，L1灯亮。表示可以继续进邮件。同样按下邮码B3，邮件检测灯L2亮，主电机M5运行。4秒后光电开关M3亮，则将邮件送入邮箱3内。之后L2灯灭，L1灯亮。表示可以继续进邮件。同样按下邮码B4，邮件检测灯L2亮，主电机M5运行。5秒后光电开关M4亮，则将邮件送入邮箱4内。之后L2灯灭，L1灯亮。若按下邮码B5，则说明被检邮件不是上述要求的4种邮件，则红灯L2闪烁，表示出错，主电机M5停止。重新启动后，才能正常运行。按下停止按钮SP，系统停止运行。具体结构如上图2-1。 2.2 机型的选择及输入输出的确定2.2.1
32、内存估计用户程序所需的内存容量受以下几个因素的影响：开关量输入，输出点数；用户的程序水平。所需内存字数=开关量(输入+输出)总点数10；所需内存字数=模拟量点数100(只有模拟量输入)；所需内存字数=模拟量点数200(模拟量输入输出同时存)。该系统控制程序比较小，而且输入输出点较少，因此内存容量要求比较低。一般的PLC都能满足其要求。2.2.2 响应时间可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠地接受持续时间小于扫描周期的输入信号；但是在本系统中，邮件的输入速度是相对比较慢的，不可能比扫描周期短，所以，系统响应时间没特殊要求，不需要考虑这方面的问题。邮件分拣是一个比较固定的、环境条件较好的工艺
33、过程，要实现的功能也相对简单，无A/D和DA转换、加减运算。另外，控制程序也比较固定，不需要在线编程，选用整体式PLC就可以满足工艺的要求了。综合前面的工艺要求与I/0点数可知，在机型上可选用西门子公司生产的CPU型号为224型的微型可编程控制器。2.2.3 输入输出的确定可编程控制器系统I/O点数估算。系统I/O分配见下表2-1：表2-1系统I/O分配表输入输出端子 功能端子功能I0.0 启动Q0.0指示进邮件L1I0.1 停止Q0.1邮件检测灯L2I0.2读码器输出的邮码1Q0.2光电开关M1I0.3读码器输出的邮码2Q0.3光电开关M2I0.4读码器输出的邮码3Q0.4光电开关M3I0.
34、5读码器输出的邮码4Q0.5光电开关M4I0.6读码器输出的邮码5Q0.6光电开关M5M1.7启动(WinCC)M1.1停止(WinCC)M1.2读码器输出的邮码1(WinCC)M1.3读码器输出的邮码2(WinCC)M1.4读码器输出的邮码3(WinCC)M1.5读码器输出的邮码4(WinCC)M1.6读码器输出的邮码5(WinCC) 通过上面的I/O点的分析，需要7个输入点和7个输出点。西门子的S7-200就已经符合邮件分拣控制要求。S7-200 PLC属于小型整体式的PLC, 本机自带RS-485通信接口、内置电源和I/O接口。它的硬件配置灵活，既可用一个单独的S7-200 CPU构成一
35、个简单的数字量控制系统，也可通过扩展电缆进行数字量I/O模块、模拟量模块或智能接口模块的扩展，构成较复杂的中等规模控制系统。完整的S7-200系列PLC实物如图2-2所示。图2-2 S7-200系列PLC实物图S7-200系列的PLC有CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226等类型。此系统选用S7-200 CPU224，通入220V交流电。CPU224有14个输入、10个输出，具有PPI，MPI和自由方式通讯能力，符合控制系统设计要求。2.2.4 定时器的确定本课题用定时器来规定邮件分拣各个环节运行的时间。课题中用了6个定时器，它们各自的功能如表2-3所示。表2
36、-2 定时器的作用定时器功能T37根据邮码启动定时，2秒后了L1亮T38根据邮码启动定时，2秒后邮件送入油箱T39根据邮码启动定时，3秒后邮件送入油箱T40根据邮码启动定时，4秒后邮件送入油箱T41根据邮码启动定时，5秒后邮件送入油箱T42设定分拣时长，2秒后提示下一邮件进入2.2.5 EM231模拟量输入模块邮件分拣控制系统中，分拣机检测邮件编码信号，把检测的信号由数字量转化为模拟量输入到分拣电机中,驱动电机的运行。在这里，本课题选用了西门子EM233模拟量输出模块。EM235模块提供4个输入点，1个输出点。输出量通过变频器转化为020mV的电流信号。EM235实物图见图2-3。 图2-3
37、EM235实物图EM235具体技术指标见表2-3:表2-3 EM235技术指标模拟量输入特性模拟量输入点数4输入范围电压（单极性）010V 05V 01V 0500mV 0100mV 050mV 电压（双极性）10V 5V 2.5V 1V 500mV 250mV 100mV 50mV 25mV电流020mA数据字格式双极性 全量程范围-32000+32000单极性 全量程范围032000分辨率12位A/D转换器模拟量输出特性模拟量输出点数1信号范围电压输出 10V电流输出020mA数据字格式电压-32000+32000电流032000分辨率电流电压12位电流11位2.2.6 变频器的选择变频器
38、对电动机进行控制是根据电动机的特性参数及电动机运转要求，对电动机提供电压、电流、频率进行控制达到负载的要求，因此，变频器的主电路一样，逆变器件也相同，只是控制方式不一样，其控制效果是不一样的，所以，控制方式是很重要的，它代表变频器的水平。目前变频器对电动机的控制方式大体可分为V/F恒定控制，转差频率控制，矢量控制，直接转矩控制。西门子公司M440是一种集多种功能于一体的变频器。其控制电路由CPU、模拟输入/输出、操作面板等部分组成。该变频器共有20多个控制端子，分为四类：输入信号端子、频率模拟设定输入端子、监视信号输出端子和通信端子。DIN1DIN6为数字输入端子，一般用于变频器外部控制，其具
39、体功能由相应设置决定。例如出厂时设置DIN1为正向运行、DIN2为反向运行等，根据需要通图2-4 变频器MM440与PLC控制系统接线原理图过修改参数可改变其相应的功能。使用输入信号端子可完成对电动机的正反转控制、复位、多级速度设定、自由停车。点动等控制操作。AIN1AIN2为模拟信号输入端子分别作为频率给定信号和闭环时反馈信号输入。变频器提供了3种频率设定方式：外界电位器设定010V电压设定和420mA电流设定。当用电压或电流设定时，最大的电压或电流对于变频器输出频率的最大值。变频器有两路频率设定通道，开环控制或电流对应的变频器输出设定的最大值。变频器有两路频率设定通道，开环控制时只用AIN
40、1通道，闭环控制时使用AIN2通道作为反馈输入。接线原理图如图2-4:2.2.7 CPU224硬件连接图CPU224硬件连接图如图2-5:图2-5分拣机与PLC的硬件连接图2.3 编程软件STEP7-Micro/WIN简介STEP7-Micro/WIN是西门子公司S7-200系列PLC的编程软件，它的功能强大，主要用于开发S7-200系列PLC的用户程序，以及监控系统的状态、检查排除系统故障，管理用户程序文档等。以下对如何使用编程软件进行简单介绍。操作主界面如图4-1所示。2.3.1 STEP7-Micro/WIN简单介绍图2-6 编程软件STEP7-Micro/WIN主界面以STEP7-Mi
41、cro/WIN创建程序，为接通STEP 7-Micro/WIN，可双击STEP 7-Micro/WIN图标，或选择开始（Start） SIMATIC STEP 7 Micro/WIN 4.0菜单命令。如图2-6所示，STEP 7-Micro/WIN项目窗口将提供用于创建控制程序的便利工作空间。工具栏将提供快捷键按钮，用于经常使用的菜单命令，可显示或隐藏工具栏的任何按钮。浏览条给出了多组图标，用于访问STEP 7-Micro/WIN的不同编程特性。指令树将显示用于创建控制程序的所有项目对象和指令。可将单个的指令从指令树拖放到程序中，或双击某个指令，以便将其插入到程序编辑器中光标的当前位置。程序编
42、辑器包括程序逻辑和局部变量表，可在其中分配临时局部变量的符号名。子程序和中断程序在程序编辑器窗口的底部均按标签显示。单击标签可在子程序、中断程序和主程序之间来回变换。STEP 7-Micro/WIN提供了用于创建程序的三个编辑器：梯形图（LAD）、语句表（STL）和功能块图（FBD）。尽管有某些限制，在这些程序编辑器的任何一个中编写的程序均可用其它程序编辑器进行浏览和编辑。用的比较多的是梯形图（LAD）编程语言。下面详细介绍梯形图的特点。2.3.2梯形图语言特点梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气
43、人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在后面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。梯形图程序设计语言的特点是：（1）与电
44、气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；（2）与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于撑握和学习；（3）与原有的继电器逻辑控制技术的不同在于梯形图的能流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，所以应用时，需于原有的继电器逻辑控制技术的有关概念相区别。（4）与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系。2.3.3 STEP7-Micro/WIN参数设置（通讯设置）本项目中PLC要与电脑正确通信，安装完STEP7-Micro/WIN编程软件且设置好硬件后，可以按下列步骤进行通讯设置。（1）在STEP7-Micro/WIN运行时单击通讯图标，或从“视图”菜单中选择选项“通信
45、”，则会出现一个通信对话框（如图2-7所示）。图2-7 通信参数设置（2）在对话框中双击PC/PPI电缆的图标，将出现PG/PC接口对话框或者直接单击“检视”栏中单击“设置PG/PC接口”也行。如图2-8所示。图2-8 PG/PC接口对话框（3）单击Properties按钮，将出现接口属性对话框，检查各参数的属性是否正确，其中通信波特率默认值为9.6kbps（如图2-9所示）。图2-9 通信参数设置2.4 PLC控制部分程序流程图控制系统选用SIEMENS S7-200系列 CPU224CN型PLC，它能够控制各种设备以满足自动化控制需求。S7-200的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、
46、复杂数学运算以及其他智能模块通信等指令内容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使S7-200成为各种控制应用的理想解决方案。邮件入箱控制软件设计流程：一是邮件检测；二是邮码信息检测；三是编码信息转化为脉冲信号；四是邮件入箱；五是出错控制。PLC控制部分程序流程图如图2-10:图2-10 PLC控制部分程序流程图2.5 梯形图程序1.主程序 2.子程序 子程序的中通过网络1将数字量32000与020mA的模拟量一起分成数份，将它们一一匹配；网络2选择其中一段数字量,通过变频器转换输出这一段数字量所对应的模拟量(即这段数字量所对应的电流)。通过子程序D/A转换，将数字量的输出信号转换成模拟量信号控制点击的转动。2.6 语句表主程序Network 1 / 网络标题/ 网络注释启动或停止LD I0.0O M0.0O
