基于PLC的挂号信函分拣机械手设计.pdf

基于P L C 的挂号信函分拣机械手设计 The desi gn of t he r egi st er ed I et t er cul l i n g m ani pul at or b ased on PLC 谭宇硕’ ，韩瀚’ ，冯亚波 ，刘宇辉。 ，苏艳玲’ T AN Yu ． s h u o 。H AN Ha n。 ，FENG Y a ． b o 。L I U Yu ． h u i ，SU Ya n l i n g 。 1 ． 石家庄邮电职业技术学院，石家庄 0 5 0 0 2 1 ；2 ． 石家庄邮区中心局，石家庄 0 5 0 0 2 1 ； 3 ． 石家庄经济学院，石家庄 0 5 0 0 3 1 摘要介绍了由工业摄像头采集挂号信函条码信息，上位机对条码进行O B R 识别并将分拣运动所需脉 冲数传递给P L C ，使用P L C 控制旋转减速步进电机、步进电机、真空发生器和吸盘等执行元件 实现对挂号信函分拣的机械手设计。实验结果表明 ，该机械手工作状态稳定，分拣效率高， 节约人力成本 ， 是对挂号信函分拣设备的创新和补充。 关键词 PL C；上位机 ；机械手 ；信函条码 中圈分类号 T P2 4 1 文献标识码 A 文章编号1 0 0 9 - 0 1 3 4 2 0 1 5 0 8 上 -0 1 3 7 0 2 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． I s s n ． 1 0 0 9 - 0 1 3 4 ． 2 0 1 5 ． 0 8 上 ． 4 0 0 引言 传递函件是邮政本门的根本任务，为国民经济各个 部门进行信息传递，是社会生产和人民生活 中不可缺少 的通信手段 。即使在通信方式发生重大变革 的今天，特 别是随着互联网技术和通信技术相结合 ，相继出现了电 子邮件、手机短信、Q Q、飞信 、微信、微博 、推特等 通信载体，函件仍然有 自己的一席之地。挂号信函在邮政 业务中属于给据信函，业务量大，在函件中占比较重。 目前 ，国内邮政企业配备的信 函分拣机对挂号信函 的标准性要求很高，但是 由于挂号信函的规格不统一、 重量和 厚度迥异 ，很 多企 业不得 已采用 人工分拣 ，使 分拣设备闲置 ，造成分拣过程中 自动化水平降低，同时 也增加 了人力成本 ，降低了分拣效率，错分率也大大增 加国 l- a l； 政分拣设备供应公司也纷纷推出符合中国大 陆信函分拣现状的新设备，如德国西门子公司提供有 自 动识读和视屏标码功能的双层信函分拣机 。该类设备具 有邮件处理能力高，节省空间、易于维护，同时配置更灵 活、流程更优化等优点，但价格昂贵，不易大范围推广。 本机械手采用P L C 为系统控制核心，编写上位机界 面与之构成主控系统；硬件易于组配，扩展方便 ，抗干 扰性强，不仅适用于挂号信 函分拣，还可用于物流、速 递、超市等多种场合。 1 机械手结构与工作原理 该机械手由工业摄像头 、上位机、P L C、信 函拾取 单元 、提升 同步带滑台和旋转 台部分等组成 ，如图1 所示。其中信 函拾取单元主要 由真空发生器 、电磁 阀、 吸盘和接近开关构成；提升同步带滑台由悬臂 、导轨、 限位开关 以及滑台步进 电机组成；旋转减速步进电机、 电机驱动器和电源则为旋转台的主要元件嘲 。 1 、PL 一 2 、 供售台 3 、 电机毫 硝曩 ‘ 、 麓辅烂 乡 遗电机 5 、电 鞭 6 、蝌} 支絮 7 、 泔自 Z t b 遗 机 8 、 位丹关 9 、真 发 生暑 1 0 、电 礴一 l 1 、 位开关 12 、￡ ’ f 和昔 孰 13 、 接运彳 f 关 1 ‘ 、曩 量 1 ．5 、工 生摄住关 图 1 机 械 手 结 构 不 意 图 机械手工作原理如图2 所示，主要有以下四点 1 待分拣的挂号信函堆叠放置在供信台2 上，由工 业摄像头1 5 采集最上面放置的单封挂号信函条码信息， 并上传至上位机 中。 2 上位机对该信息进行OBR识别，通过网络连接 邮政 网运信息系统数据库 ，查询此信函被分拣的逻辑格 口，并查找分拣现场对应的物理格口编号以及旋转 台从 供信台旋转至该格口所需的脉冲数，将该脉冲数通过 串 口发送至P L C。 3 P L C 接收到脉冲数之后 ，控制提升同步带滑台 和信 函拾取单元 ，拾取供信台上待分拣信 函；控制旋转 台按照接收到的脉冲数旋转至对应格 口位置；信函拾取 收稿日舅2 0 1 5 - 0 3 -1 0 基盒项目河北省科技计划项目 1 3 2 1 1 6 1 1 作者冀介谭宇硕 1 9 8 2一 ，男，河北石家庄人，讲师，硕士，研究方向为工厂自动化和机电控制等。 第3 7 卷第8 期2 0 1 5 - 0 8 上 [ 1 3 7 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图8 整机 效率 曲线 4 结论 本文提出了一种 由L L C 谐振变换器和工频极性转换 电路构成的微型并网逆变器。L L C q, t 振变换器将光伏电 池板输出的低压直流变换成与电网电压同频同相的直流 正弦半波 电压 电流；工频极性转换 电路构成 的DC／ AC 变换器将L L C i 振变换器输出的直流正弦半波 电压 电流 逆变成与电网电压同频同相的交流电，经E MI 滤波器输 出给交流 电网。文中给出了主电路参数和控制系统设计 方法，最后制作 了2 5 0 W实验样机 ，经实验验证 ，基于 L L C i 振的微型并网逆变器具有效率高，输出电流波形 畸变小的特点。 参考文献 【 1 】 Ca l a i s ， M． e t c ． I n v e r t e r s f o r S i n g l e p h a s e Gr i d Co n n e c t e d P h o t o v o l t a i c S y s t e msAn Ov e r v i e w[ A] ．P o we r E l e c t r o n i c s S p e c i a l i s t s C o n f e r e n c e ， 2 0 0 2 ．p e s o 0 2 ．2 0 0 2 I E E E 3 3 r d An n u a l [ C] ． 2 0 0 2 ；1 9 9 5 2 0 0 0． 【 2 】 董密， 等． 光伏并 网发电系统 中逆变器 的设计与控制方 法． 电力 系统 自动化 [ J ] ．2 0 0 6 3 0 2 0 ； 9 7 1 0 2 ． [ 3 】 Ch i n g Mi n g ； S i n g l e S t a g e Gr i d - C o n n e c t e d P V Mi c r o I n v e r t e r Ba s e d on I n t e r l e a v e d F l y b a c k Co n v e r t e r To p ol o g y； Co mp u t e r ， Co n s u me r a n d C o n t r o l I S 3 C ． 2 0 1 4 I n t e r n a t i o n a l S y mp o s i u m o n ； 1 O 一 1 2 J u n e 2 01 4； 1 8 7 1 9 0 ． 【 4 】 贺昌忠． 基于d s P I C并网光伏微逆变器 的研究与设计 【 D】 ． 华南理 工大学，2 0 1 3 ． 【 5 ] J o s h i M． A Hi g h E f fi c i e n c y R e s o n ant S o l a r Mi c r o I n v e r t e r ． P o w e r E l e c t r o n i c s a n d Ap p l i c a t i o n s E P E 2 0 1 1 ， P r o c e e d i n g s o f t h e 2 0 1 1 - 1 4 t h Eu r o p e an Co n f e r e n c e o n．2 01 1 ． 1 - 1 0 ． 【 6 】 Ha r f ma n T o d o r o v i c ， M． e t c ． A h i g h e ffic i e n c y P V mi c r o - i n v e rt e r wi t h g r i d s u p po r t f u n c t i on s ．En e r g y Con v e r s i o n Co n g r e s s a n d E x p o s i ti o n E C C E ， 2 0 1 4 I E E E ； 1 4 1 8 S e p t ． 2 0 1 4 ； 4 2 4 4 4 2 5 0 ． 【 7 】 K j a e r ， S ． B e t c ． A r e v i e w o f s i n g l e p h a s e G rid c o n n e c t e d I n v e rt e r s f o r Ph ot o vo l t ai c M o dul e s ． I EEE Tr a ns ac t i o ns o n I n dus t r y Ap p l i c a t i o n s ， VOL． 41 ， NO．5 ； S e p t ． 一 Oc t ． 2 0 05 ； 1 2 9 2 1 3 0 5． 【 8 ] 马皓， 等． 一种改进的 L L C变换器谐振 网络参数设计方法【 J 】 ． 中 国电机工程学报． 2 0 0 8 2 8 3 3 ； 6 ． 1 1 ． [ 9 】 We i y i ， F e n g e t c ． Op t i ma l T r a j e c t o r y Co n t r o l o f B u r s t Mo d e f o r LLC Re s o n a n t Co n v e r t e r ． I E EE TRANS ACTI ONS ON P OW ER ELECTRONI CS．VOL．28 ，NO． 1 ，J a n．2 01 3；45 7 ． 4 6 6 ． 岛● |矗‘ 蠡‘ 鑫● 盘‘ 矗‘ 岛● 盘‘ 蠡‘ 国‘ 矗‘ 岛‘ 如‘ 蠡 {重 出‘ 蠡● 矗‘ ● 蠡‘ 盎‘ 蠡‘ 岛● 【 上接第 1 3 8 页 】 别条码时间为0 ． 1 秒／ 封，平均分拣速度为2 秒， 封 ，在不 间断供信的理想情况下，工作效率为1 8 0 0 封／ 时 ，远高 于平均人工分拣效率 5 0 0 封／ 时 ，分拣成功率接近 1 0 0 ％，如果多台机械手配合工作，基本上可以代替人 工分拣。 图5 挂号信函分拣机械 手工作 图 经过原理分析和实践验证，挂号信 函机械手工作稳 定，能耗低 ，成本低 ，噪音小，抗干扰能力强，工作效 率高，能够满足现阶段挂号信函分拣的实际需要，是 自 [ 1 4 2 1 第3 7 卷第8 期2 0 1 5 0 8 上 动化控制技术在企业生产中的成功尝试，有明显的推广 价值和经济价值。 参考文献 [ 1 ] 王双 园， 白国振． 基于P L C的太 阳主动跟踪系统设计[ J 】 ． 太阳能学 报 2 0 1 2 ． 1 1 3 0 3 3 ． 【 2 】 吕华 芳， 杨汉波， 丛振涛， 等 ． 基于P L C 控 制的室 内降雨入渗 自动 测定系统【 J 】 ． 农业机械学报 2 0 1 4 ．9 1 4 4 ． 1 4 9 ． 【 3 】梁广辉， 胡良谋， 唐峰， 等． 飞机液压系统使用故障数据库系统登 录 界面 的设计开发【 J 】 机床与液压 2 0 1 4 - 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