物料汇集与分拣自动控制系统的设计
目 录
引言 1
一、物料汇集与分拣系统的概述 2
（一）国内外发展现状 2
（二）研究内容 2
二、物料汇集与分拣自动控制系统机构及工艺流程设计 3
（一）系统机构设计 3
（二）分拣控制工业流程设计 6
三、物料汇集与分拣自动控制系统软件设计 9
（一）控制系统电气设计 9
1.电气控制系统功能模块设计 9
2.西门子PLC接线 9
3.电气控制流程设计 11
四、人机交互软件设计 12
总结 13
参考文献 15
谢辞 14
引言
在工厂生产车间中，柱状物料，如圆柱形、截锥形等物料，且如果其长度或体积较大，重量较重的话，人力是很难将其轻松搬运的，需要借助于转运的工具完成搬运工作，通常在车间中，物料在多个工序的生产环节，需要在不同工位之间转运，同时也需要对物料的不同特性进行的检测，以及进行包装存储，这所有的环节均需要对物料进行搬运，并且车间中经常会遇到的情况是将不同种类的物料进行混集，最后又要将混集的物料分类开来，或者将质量不合格的物料进行等级分类，或者将物料进行批次处理。
如果通过叉车或压车人力运输等手段对上述情况进行处理，不但使得车间较为混乱，也会产生物料无序搬运过程中的损伤和错放位置，无形中增加了大量成本，造成生产效率的降低。特别是对在造纸行业中的重达数吨的瓦楞纸卷、纺纱车间中的几十公斤的筒纱、布匹生产中的粗重布匹捆卷、柱状结构的金属零部件等工业物料进行搬运时，一个有序的、特殊定制的车间物料传输系统尤为重要。
一、物料汇集与分拣系统的概述
（一）国内外发展现状
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/> 物料自动汇集与分拣设备是集机、电、通信等技术于一体的系统性设备，物料汇集、上料、检测、信息处理、识别、分拣等关键技术都包含在整个控制系统内部。可靠性、容错性等关键技术指标直接受到以上各种关键技术的影响。
在物料汇集与分拣设备30多年的应用过程中，分拣设备的机械结构、控制方式和性能等都得到了不断的改进和完善。由上世纪80年代时承载能力弱、分拣效率低的设备发展为承载能力强、分拣效率高的现代智能自动系统。目前，广泛使用的自动分拣机包括推块式分拣机、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。
在国外，物料自动汇集与分拣系统主要由大型企业和研究机构对物流信息化方面开展研究和应用，目前已经能够进入到信息化的实施阶段。2005年，东京富士通有限公司开发了基于RFID标签的货物配送管理系统，该系统能够并发处理100项货物分拣任务；2006年，阿肯色州大学开设RFID研究中心，进行RFID如何改进零售供应链运行问题进行探究；2006年，RedPrairie公司公布了新的仓库管理软件帮助公司使他们的RFID在供应量和配送业务中更好的应用；2006年，全球第4大零售商麦德龙与宝洁和IBM公司等近50家供应商以及微软、英特尔等技术合作伙伴开展RFID的研究。
目前，国内外物料汇集和分拣系统主要集中在物流、仓库管理信息化和数字化等方面。针对生产车间各种生产物料的汇集和分拣的自动控制系统还很少。因此，设计针对生产车间内物料汇集和分拣任务设计自动控制系统对提高工厂生产车间管理水平和生产效率具有重要的应用价值。
（二）研究内容
本文设计生产车间物料自动汇集与分拣控制系统，该系统由一个汇集系统、一个分拣系统，以及连通所述汇集系统和检测系统三部分组成。汇集系统和分拣系统均包括若干个转盘，以及设置在所述转盘外侧的弧链传送带。该系统通过将转盘和弧链传送带结合从硬件结构上实现了柱状物料的自由运输，并在运输过程中实现物料的运行方向的全角度转变、物料的自转、物料的重量测定鉴别、物料的弧度锥度测定鉴别，以及物料进入和离开转盘的移动响应。
生产车间物料自动汇集与分拣控制系统设计技术路线如图1所示：
图1 系统设计技术路线图
二、物料汇集与分拣自动控制系统机构及工艺流程设计
（一）系统机构设计
本文设计的物料汇集与分拣自动控制系统克服了现有技术的不足，提供集物料汇集、检测和分拣于一体的自动控制设备。
自动控制的物料汇集与分拣系统包括一个汇集系统、一个分拣系统以及连通汇集系统和分拣系统的检测系统。图2-7所示为物料汇集与分拣系统各部分机构设计。
图2检测系统结构示意图
图3带有压力传感器的链片结构示意图
图4锥形物料工作原理图
图5带有顶起机构的链片结构示意图
图6 带有自转辊的链片结构示意图
图7 转盘和弧链传送带的结构示意图
图中：1、汇集系统，2、检测系统，3、分拣系统，4、转盘，5、弧链传送带，6、链片，7、重力传感器，8、压力传感器，9、顶起机构，10、铰链，11、自转辊，12、滚珠，13、进口，14、出口，15、物料。
其中，汇集系统、检测系统和分拣系统均包括若干个转盘，以及设置在转盘外侧的弧链传送带，转盘上设有至少一条弧链传送带，检测系统包括至少两个相切的转盘。在弧链传送带上排列有若干个弧形首尾相续的链片，链片的弧形结构内侧周开口朝外。不相切的转盘通过弧链传送带相互连接，相切的两个转盘以及转盘与弧链传送带之间通过转盘的旋转对接两个弧链传送带。转盘上的弧链传送带位于转盘径向的直线上，与转盘的弧链传送带也位于转盘径向的直线上。汇集系统上的转盘外侧的弧链传送带能够将物料汇集到中心的转盘上，中心的转盘能将物料传送到检测系统的转盘上。检测系统的转盘能够将物料传输到分拣体统中心的转盘上，中心的转盘能够将物料分类的分散传输到各个周边的转盘或弧链传送带上。转盘边缘设有由弧链传送带形成的至少一个进口和/或至少一个出口，转盘外侧的弧链传送带端部附近设有物料传感器，端部靠近进口或出口。链片底部设有重力传感器，并且链片弧形内侧对称的设有至少一对压力传感器。
（二）分拣控制工业流程设计
现在对控制流程工业设计作进一步详细的说明，如图8-10所示。
图8 第一种优选实施例的结构示意图 图9 第二种优选实施例的结构示意图
图10 第三种优选实施例的结构示意图
图中：1、汇集系统，2、检测系统，3、分拣系统，4、转盘，5、弧链传送带，6、链片，7、重力传感器，8、压力传感器，9、顶起机构，10、铰链，11、自转辊，12、滚珠，13、进口，14、出口，15、物料。
自动控制的物料15汇集与分拣系统3，包括：至少一个汇集系统1、至少一个分拣系统3，以及连通汇集系统1和分拣系统3的检测系统2，汇集系统1、检测系统2和分拣系统3均包括若干个转盘4，以及设置在转盘4外侧的弧链传送带5，转盘4上设有至少一条弧链传送带5，检测系统2包括至少两个相切的转盘4。
[4] 王耿芳. 推块式分拣机系统高度与控制的研究及应用[D]. 重庆大学博士学位论文, 2002.
引言 1
一、物料汇集与分拣系统的概述 2
（一）国内外发展现状 2
（二）研究内容 2
二、物料汇集与分拣自动控制系统机构及工艺流程设计 3
（一）系统机构设计 3
（二）分拣控制工业流程设计 6
三、物料汇集与分拣自动控制系统软件设计 9
（一）控制系统电气设计 9
1.电气控制系统功能模块设计 9
2.西门子PLC接线 9
3.电气控制流程设计 11
四、人机交互软件设计 12
总结 13
参考文献 15
谢辞 14
引言
在工厂生产车间中，柱状物料，如圆柱形、截锥形等物料，且如果其长度或体积较大，重量较重的话，人力是很难将其轻松搬运的，需要借助于转运的工具完成搬运工作，通常在车间中，物料在多个工序的生产环节，需要在不同工位之间转运，同时也需要对物料的不同特性进行的检测，以及进行包装存储，这所有的环节均需要对物料进行搬运，并且车间中经常会遇到的情况是将不同种类的物料进行混集，最后又要将混集的物料分类开来，或者将质量不合格的物料进行等级分类，或者将物料进行批次处理。
如果通过叉车或压车人力运输等手段对上述情况进行处理，不但使得车间较为混乱，也会产生物料无序搬运过程中的损伤和错放位置，无形中增加了大量成本，造成生产效率的降低。特别是对在造纸行业中的重达数吨的瓦楞纸卷、纺纱车间中的几十公斤的筒纱、布匹生产中的粗重布匹捆卷、柱状结构的金属零部件等工业物料进行搬运时，一个有序的、特殊定制的车间物料传输系统尤为重要。
一、物料汇集与分拣系统的概述
（一）国内外发展现状
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
/> 物料自动汇集与分拣设备是集机、电、通信等技术于一体的系统性设备，物料汇集、上料、检测、信息处理、识别、分拣等关键技术都包含在整个控制系统内部。可靠性、容错性等关键技术指标直接受到以上各种关键技术的影响。
在物料汇集与分拣设备30多年的应用过程中，分拣设备的机械结构、控制方式和性能等都得到了不断的改进和完善。由上世纪80年代时承载能力弱、分拣效率低的设备发展为承载能力强、分拣效率高的现代智能自动系统。目前，广泛使用的自动分拣机包括推块式分拣机、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。
在国外，物料自动汇集与分拣系统主要由大型企业和研究机构对物流信息化方面开展研究和应用，目前已经能够进入到信息化的实施阶段。2005年，东京富士通有限公司开发了基于RFID标签的货物配送管理系统，该系统能够并发处理100项货物分拣任务；2006年，阿肯色州大学开设RFID研究中心，进行RFID如何改进零售供应链运行问题进行探究；2006年，RedPrairie公司公布了新的仓库管理软件帮助公司使他们的RFID在供应量和配送业务中更好的应用；2006年，全球第4大零售商麦德龙与宝洁和IBM公司等近50家供应商以及微软、英特尔等技术合作伙伴开展RFID的研究。
目前，国内外物料汇集和分拣系统主要集中在物流、仓库管理信息化和数字化等方面。针对生产车间各种生产物料的汇集和分拣的自动控制系统还很少。因此，设计针对生产车间内物料汇集和分拣任务设计自动控制系统对提高工厂生产车间管理水平和生产效率具有重要的应用价值。
（二）研究内容
本文设计生产车间物料自动汇集与分拣控制系统，该系统由一个汇集系统、一个分拣系统，以及连通所述汇集系统和检测系统三部分组成。汇集系统和分拣系统均包括若干个转盘，以及设置在所述转盘外侧的弧链传送带。该系统通过将转盘和弧链传送带结合从硬件结构上实现了柱状物料的自由运输，并在运输过程中实现物料的运行方向的全角度转变、物料的自转、物料的重量测定鉴别、物料的弧度锥度测定鉴别，以及物料进入和离开转盘的移动响应。
生产车间物料自动汇集与分拣控制系统设计技术路线如图1所示：
图1 系统设计技术路线图
二、物料汇集与分拣自动控制系统机构及工艺流程设计
（一）系统机构设计
本文设计的物料汇集与分拣自动控制系统克服了现有技术的不足，提供集物料汇集、检测和分拣于一体的自动控制设备。
自动控制的物料汇集与分拣系统包括一个汇集系统、一个分拣系统以及连通汇集系统和分拣系统的检测系统。图2-7所示为物料汇集与分拣系统各部分机构设计。
图2检测系统结构示意图
图3带有压力传感器的链片结构示意图
图4锥形物料工作原理图
图5带有顶起机构的链片结构示意图
图6 带有自转辊的链片结构示意图
图7 转盘和弧链传送带的结构示意图
图中：1、汇集系统，2、检测系统，3、分拣系统，4、转盘，5、弧链传送带，6、链片，7、重力传感器，8、压力传感器，9、顶起机构，10、铰链，11、自转辊，12、滚珠，13、进口，14、出口，15、物料。
其中，汇集系统、检测系统和分拣系统均包括若干个转盘，以及设置在转盘外侧的弧链传送带，转盘上设有至少一条弧链传送带，检测系统包括至少两个相切的转盘。在弧链传送带上排列有若干个弧形首尾相续的链片，链片的弧形结构内侧周开口朝外。不相切的转盘通过弧链传送带相互连接，相切的两个转盘以及转盘与弧链传送带之间通过转盘的旋转对接两个弧链传送带。转盘上的弧链传送带位于转盘径向的直线上，与转盘的弧链传送带也位于转盘径向的直线上。汇集系统上的转盘外侧的弧链传送带能够将物料汇集到中心的转盘上，中心的转盘能将物料传送到检测系统的转盘上。检测系统的转盘能够将物料传输到分拣体统中心的转盘上，中心的转盘能够将物料分类的分散传输到各个周边的转盘或弧链传送带上。转盘边缘设有由弧链传送带形成的至少一个进口和/或至少一个出口，转盘外侧的弧链传送带端部附近设有物料传感器，端部靠近进口或出口。链片底部设有重力传感器，并且链片弧形内侧对称的设有至少一对压力传感器。
（二）分拣控制工业流程设计
现在对控制流程工业设计作进一步详细的说明，如图8-10所示。
图8 第一种优选实施例的结构示意图 图9 第二种优选实施例的结构示意图
图10 第三种优选实施例的结构示意图
图中：1、汇集系统，2、检测系统，3、分拣系统，4、转盘，5、弧链传送带，6、链片，7、重力传感器，8、压力传感器，9、顶起机构，10、铰链，11、自转辊，12、滚珠，13、进口，14、出口，15、物料。
自动控制的物料15汇集与分拣系统3，包括：至少一个汇集系统1、至少一个分拣系统3，以及连通汇集系统1和分拣系统3的检测系统2，汇集系统1、检测系统2和分拣系统3均包括若干个转盘4，以及设置在转盘4外侧的弧链传送带5，转盘4上设有至少一条弧链传送带5，检测系统2包括至少两个相切的转盘4。
[4] 王耿芳. 推块式分拣机系统高度与控制的研究及应用[D]. 重庆大学博士学位论文, 2002.
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