郵件分揀系統的製作方法

2023-05-29 07:44:51

本實用新型屬於PLC技術領域，具體來說涉及一種郵件分揀系統。

背景技術：

可編程控制器(PLC)是計算機科技、遠程通信和自動化控制相結合的一種新型人工智慧控制裝置。在當前社會的自動控制領域中，PLC技術是非常重要的佔有主導地位的技術。目前，PLC實驗教學的一般思路是根據系統控制要求選擇PLC硬體配置，然後編寫梯形圖並輸入到PLC中，最後輸出在實驗板上觀察運行結果。由於硬體配置單一，實驗者不能觀察到中間變量的變化過程，不能體會實驗變化過程的實際意義，因此對實驗結果也只能有片面感知認識和被動接收，達不到學以致用的目的。此外，由於實驗板的運行效果是採用發光二極體來進行模擬的，實驗的運行狀態非常抽象、不直觀、並且很難感受現實的狀態。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本實用新型的目的在於提供一種郵件分揀系統，該郵件分揀系統可實現郵件的分級分揀監控控制，並可模擬真實環境的PLC實驗演示系統。

本實用新型的目的是通過下述技術方案予以實現的。

一種郵件分揀系統，包括：Arduino單片機、步進電機、4自由度機械手、觸控螢幕、掃碼儀、一級控制器、二級控制器和三級控制器，其中，所述掃碼儀、觸控螢幕和二級控制器依次電連接，所述4自由度機械手、步進電機、Arduino單片機和三級控制器依次電連接，所述一級控制器分別與所述二級控制器和三級控制器電連接；

所述掃碼儀用於對郵件進行掃碼；所述觸控螢幕用於監控所述掃碼儀掃碼並採集所述掃碼儀的數據；所述二級控制器用於接收所述觸控螢幕的數據以及向所述一級控制器傳輸數據；所述一級控制器用於儲存數據並將數據傳輸至三級控制器，所述三級控制器對數據進行區分並向所述Arduino單片機傳輸信號，所述Arduino單片機用於控制所述步進電機以驅動所述4自由度機械手分揀郵件。

在上述技術方案中，所述一級控制器為S7-400。

在上述技術方案中，所述二級控制器為S7-300。

在上述技術方案中，所述三級控制器為S7-200。

在上述技術方案中，所述一級控制器與所述二級控制器、三級控制器分別採用PROFIBUS-DP傳輸數據。

在上述技術方案中，所述二級控制器與所述觸控螢幕通過RS 485通訊線纜電連接。

在上述技術方案中，所述步進電機為兩相混合式步進電機。

相比於現有技術，本實用新型的郵件分揀系統可將不同地址的郵件分揀到相應的存放位置；應用到PLC實驗教學，具有直觀性、靈活性和參與性，該郵件分揀系統解決了被控對象的替代問題，並且運行過程生動，現實感強。

附圖說明

圖1是本實用新型的郵件分揀系統的結構示意圖。

其中，1：一級控制器 2：三級控制器 3：Arduino單片機

4：步進電機 5：4自由度機械手 6：掃碼儀

7：觸控螢幕 8：二級控制器。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例進一步說明本實用新型的技術方案。

如圖1所示，包括：Arduino單片機3、步進電機4、4自由度機械手5、觸控螢幕7、掃碼儀6、一級控制器1、二級控制器8和三級控制器2，其中，掃碼儀6、觸控螢幕7和二級控制器8依次電連接，4自由度機械手5、步進電機4、Arduino單片機3和三級控制器2依次電連接，一級控制器1分別與二級控制器8和三級控制器2電連接。掃碼儀6用於對郵件進行掃碼；觸控螢幕7用於監控掃碼儀6掃碼並採集掃碼儀6的數據；二級控制器8用於接收觸控螢幕7的數據以及向一級控制器1傳輸數據；一級控制器1用於儲存數據並將數據傳輸至三級控制器2，三級控制器2對數據進行區分並向Arduino單片機3傳輸信號，Arduino單片機3用於控制所述步進電機4以驅動所述4自由度機械手5分揀郵件。一級控制器1與二級控制器8、三級控制器2分別採用PROFIBUS-DP傳輸數據。二級控制器8與觸控螢幕7通過RS 485通訊線纜電連接。

在本實用新型的具體實施方式中，一級控制器1、二級控制器8、三級控制器2均採用西門子S7系列的PLC，一級控制器1選用PLC S7-400 CPU-412-2 DP(S7-400)，該PLC由獨立模塊組成，根據設計需要添加輸入模塊為DI 32 DC24V，和輸出模塊為DO 32 DC24V/0.5A。二級控制器8選用PLC S7-300 CPU-313C-2 DP(S7-300)，其中輸入16點、輸出16點，該型號還帶有1個MPI接口和1個DP接口，可以通過MPI協議完成觸控螢幕和西門子S7-300之間的通訊。三級控制器2選用PLC S7-200 224-CN(S7-200)，其中，I/O數分別為10/14，它具有基本的控制功能和運算能力。

Arduino單片機是USB接口系列新款單片機開發系統。ATmega328是開發系統核心控制部件，同時具有14個數字接口(其中6路可作為脈衝輸出)，一個16MHz晶體振蕩器，一個USB口，一個電源接口和一個ICSP header。這些部件滿足設計的要求。Arduino的核心控制上已經預置了引導裝載程序。

觸控螢幕是工控設備中使用最普遍的一種人機互動的監控界面，又被稱為人機界面(HMI)，是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機系統的重要組成部分。其中觸控螢幕作為PLC的前端設備，在使用者和機器之間架設了一條道路，它用簡單明了圖標和符號代替傳統設備的指示燈、選擇開關等，節約成本，提高了可靠性。

驅動機械手採用步進電機進行驅動和控制，來保證機械手動作的準確性。步進電機選擇M415B型兩相混合式步進電機，具有控制精度較高，並在供電電路切斷時，步進電機具有自定位功能，因此仍能保持原來的位置。

本實用新型的郵件分揀系統通過識別郵件上的各個地方特定的編碼，區分不同編碼對應各自地域，通過4自由度機械手5將郵件放置在每個地域的特定位置，實現對不同地域的郵件的分揀。下面對本實用新型郵件分揀系統的工作過程進行說明。

用掃碼儀6(RFID射頻識別掃碼)對郵件進行掃碼，觸控螢幕7採集掃碼儀6的掃碼數據以及監控掃碼儀(包括人工向觸控螢幕輸入信號和在觸控螢幕上顯示掃碼數據)，二級控制器8接收觸控螢幕7的數據以及向一級控制器1傳輸數據，一級控制器1儲存數據並將數據傳輸至三級控制器2，三級控制器2根據數據對郵件進行地域的區分並向Arduino單片機3傳輸信號，Arduino單片機3根據信號控制步進電機4，以驅動4自由度機械手5分揀郵件，將不同地域的郵件分揀到相應的存放位置。

以上對本實用新型做了示例性的描述，應該說明的是，在不脫離本實用新型的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領域技術人員能夠不花費創造性勞動的等同替換均落入本實用新型的保護範圍。