PLC物料分拣开题报告.doc

衢州学院本科毕业设计(论文)开题报告
课题名称
基于PLC的工业生产线物料分拣系统的设计与研究
二级学院
机械工程学院
专业/班级
11机自（1）班
学生姓名
董杰
学 号
4110111113
指导教师
徐惠敏
单位/职称
机械工程学院/ 副教授
一、 选题的背景与意义
随着社会的发展，市场竞争也越来越激烈，因此，各大生产企业都迫切地需要改进落后的生产技术，以提高生产效率。我国对物料分拣系统研究比较晚，分拣作业中大部分都是采用的人工分拣，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，如今在各类企业中，自动化程度越来越高，物料的自动分拣已成为企业的必要选择。
生产线上采用物料自动分拣系统相对于传统的人工分拣有着无可比拟的优势，如分拣效率高，因为采用了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，可以连续运行，而且单位时间分拣件数多，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至技术密集型的转变。同时自动分拣系统的分拣误差率低，这主要取决于输入分拣信息的准确性，也就是取决于分拣信息的输入机制。其中，携带物料相关信息的识别装置和载体起着主导作用。
目前，我国以浙江省为试点，提出“机器换人”的理念，目的之一就是为了减少劳动力的作用，降低劳动强度。自动化已经是大势所趋，通过自动分拣系统分拣作业基本实现无人化，可以最大限度的减少人员的使用。在分拣过程中，人主要从事以下工作：送货车辆抵达自动分拣作业线的进货端时，由人工接货；控制分拣系统的运行；作业线末端人工将分拣出来的货物分包，装车；自动分拣系统的经营管理和维护。
随着工业生产自动化水平的不断加快，对控制系统提出了愈来愈严格的要求。随着大规模集成电路广泛应用，控制系统本身也得到长足发展，已由原来的分立元件、继电器控制，发展成为大规模集成电路的微机控制。控制方式也由原来的分散控制发展为集中控制。采用PLC控制的高效率的物料自动分拣系统和传统继电器控制相比较，具有稳定性高，接线简单，抗干扰能力强，维修方便，可以简化控制线路，节省成本，进一步提高劳动生产率。本课题提出利用PLC设计的工业生产线物料自动分拣系统。
二、国内外研究现状及发展动态
在国际上，以美、日、欧为代表的发达国家，在分拣系统的应用上呈现出自动化程度越来越高的特点，在化妆品制造行业、医疗行业、连锁商业等行业全自动分拣机的应用更是相当普遍，比如日本的花王、资生堂，德国的德马泰克，伯曼机械等。目前，美国的物流管理方面己经基本实现了高度的机械化、自动化以及计算机化.在欧洲国家的物流技术也高度发达，在物流设备体系中德国西门子公司发挥着相当重要的作用，一直在不断推出各类的自动分拣设备。
国外的自动分拣系统发展极为迅速。如：Aughan,Mark将分拣系统归纳为5个子系统:：订单挑选、感应、合并前聚集、合并、搬运分拣，以此使订单与不同传送带有机地的结合起来，形成一个高效的物料分拣系统。Masel D.T研究了如今关于评估环形物料分拣系统的分拣时间的解析公式，这个类型的分拣系统主要是用来分拣固定形状的货物；Norman Saene JR从配送中心里物料搬运这个方面研究了如何构建物料分拣系统传送带、如何搭配传送带以及如何构建一个良好的物流分拣搬运系统。
我国自动分拣系统最早是在物流方面使用，分拣机的主要功能是将包裹或印刷品按邮寄地址进行分拣。自动分拣系统的使用，改变了传统的手工分拣作业方式，大大减轻了笨重的体力劳动，而且更为重要的是提高了分拣作业准确性。
这些年我国在自动分拣系统的应用过程中，使其机械结构、控制方式、性能都得到了不断的改进和完善。目前，我国广泛使用的自动分拣梃主要包括推块式分拣机、斜导轮式分拣机、轨道台车式分拣机、摇臂式分拣机、垂直式拣选系统和交叉带式分拣系统等。分拣机的控制部分是设备的大脑和神经，PLC相对于继电器的优点是极其明显的，它可直接驱动翻车电磁铁、电磁离合器等执行元件，不需要厂家自制驱动电路，并且编程方式简化，程序易于修改，极大的提高了控制系统的可靠性和易维护性。
三、研究的基本内容及拟解决的关键问题
1.研究的基本内容：
①物料自动分拣系统的总体机械结构设计；
②气动系统的设计、传感器的选择；
③分拣机械手的机械结构设计；
④分拣系统的控制系统设计；
⑤PLC控制系统的设计、选择以及程序编制；
⑥上位机的通讯程序和组态实现。
2.拟解决的关键问题：
①解决机械手机械结构的设计和传送带系统的设计问题；
②上下运动、左右运动和转动等气压传动部件的设计和整个物料分拣系统的PLC控制程序编写及调试；
③采用MCGS组态软件进行监控界面设计，实现和上位机的通讯，要求程序的可执行性和稳定性。

四、完成课题的方法、步骤与进度安排
1.完成课题的方法：
①平时和课题类型相似的同学一起研究课题，一起探讨。
②技术上的问题先通过网络和图书馆寻求解决方法，仍然无法妥善解决，就向指导老师寻求帮助。
③通过利用CAD、VISIO、MCGS组态等软件来完成。
2.完成课题的步骤：
①搜集资料：图书馆查阅文献，互联网搜索资料，作好记录。
②完成自动分拣系统总体方案设计，包括机械结构部分和电气部分。
③在总体方案的基础上对各个模块进行详细设计，如电机的选择、传感器的选择。
④完成控制系统的设计，包括PLC的I/O、外部接线图和程序的编写、调试。
⑤绘制各类图纸，调试总程序
⑥整理资料，撰写设计说明书。
3.进度安排：
1.2015年1月19日—1月30日，毕业实习，查阅文献资料，完成文献综述报告1份；
2.2015年3月9日—3月20日，毕业实习，撰写英文文献翻译1份，完成开题报告1份；
3.2015年3月23日—4月3日（1-2周），完成分拣系统总体方案设计；
4.2015年4月6日—4月10日（3周），完成自动分拣系统的总体结构设计；
5.2015年4月13日—4月17日（4周）， 完成分拣系统中各气动元件的设计计算、传输系统的结构设计；
6.2015年4月20日—5月1日（5-6周），完成物料分拣控制系统的设计，并绘制的控制原理图，并进行PLC编程调试程序，组态监控界面设计及调试；
7. 2015年5月4日—5月15日（7-8周），物料分拣系统设计说明书的撰写；
8. 2015年5月18日—5月29日（9-10周），物料分拣系统设计说明书的撰写和修改，提交毕业设计相关材料；
9. 2015年6月1日—6月12日（11-12周），毕业答辩。
五、 主要参考文献（其中外文文献不少于2篇）
[1]王强，张明珠. 材料自动分拣系统中的PLC应用研究[J] .首都师范大学学报（自然科学版），2011，32(6)：5-8.
[2]于昊.PLC在材料自动分拣系统中的应用[J]. 煤炭技术, 2011，30(12)：31-32.
[3]周天沛. PLC在材料自动分拣系统中的应用[J].工业控制计算机，2009，22(5)：69-70
[4]颜伊庆, 潘丽萍. 基于PLC的自动分拣系统 [J]. 机电工程,，2012，29(11)：12861289.
[5]P. Raviraj and M.Y. Sanavullah, "The modified 2D Haar Wavelet transformation in image compression".Middle-East Jomnal of Scientific Research,Vol.2(2),pp.73-78,
2007.
[6]P.Govender.ANN Based Intelligent Vision and Sorting System[A].Proceedings of 2010 IEEE the 17th International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management.[C].2010.
[7]熊幸明.电气控制与PLC [M]. 北京：机械工业出版社，2011.
[8]王猛, 杨欢. PLC编程与应用技术[M]. 北京：北京理工大学出版社，2013.
[9]张玲莉.基于PLC控制的自动识别、分拣系统设计[J]. 自动化技术与应用，2010，29(5):110-111.
[10]肖威, 李庆海. PLC及触摸屏组态控制技术 [M]. 北京：电子工业出版社，2010.
[11]梁森,欧阳三泰,王侃夫.自动检测技术及应用[M].北京:机械工业出版社,2011.
[12]高安邦,田敏,成建生等.机电一体化系统实用设计案例精选[M] .北京:中国电力出版社,2010.
[13]王艳艳,吴耀华,刘鹏. 自动分拣系统分拣作业任务优化[J].机械工程学报.2011,10:110-115.
[14]刘延俊.液压与气压传动[M] .北京:机械工业出版社,2012.
[15] 张建民等.机电一体化系统设计（修订版）[M] .北京:北京理工大学出版社,2010.
指导教师意见：

指导教师签名：
年 月 日
开题审查小组意见：

组长签名：
年 月 日