1 绪论
1．1 自动分拣系统的定义
自动分拣是指货物进入分拣系统到指定的分配位置为止，都是按照系统设定的指令靠自动装置来完成的。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。
1．2 自动分拣系统研究现状及发展趋势
我国自动分拣机的应用大约始于1980年代,近期的市场兴起和技术发展始于1997年。自动分拣的概念先在机场行李处理和邮政处理中心得到应用, 然后普及到其他行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长,各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域, 并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。
随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。
目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多；另外组态软件的的发展，为物料分拣系统增添了新的活力。
根据不同的作用，在各行各业需要分检的地方衍生出很多的设备，如LED分光分选机等,主要类型有：
堆块式分拣系统 Pusher sorting system 交叉带式分拣系统 Carbel Sorting 斜导轮式分拣机 Line shaft Diverter
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摇臂式分拣机 Swing Arm Diverter
物料分拣系统涵盖了PLC技术、传感器技术、位置控制技术，组态控制技术等内容。
1．3 自动分拣系统研究的意义
近二十年来,特别是物流行业，随着经济和生产的发展,商品趋势趋于\短小轻薄\，流通趋于小批量多品种和准时制（JUST-IN-TIME，简称JIT)分拣作业已成为一项重要的工作环节，分拣系统的应用已经日趋普遍。我国目前多数配送中心和物流企业都是人工分拣。显然，随着分拣量的增加、分送点的增多、配货响应时间的缩短和服务质量的提高，单凭人工分拣将无法满足大规模配送的要求，所以这一环节亟待提高。而国外一些配送中心多采用分拣系统进行分拣，充分发挥了分拣技术分拣速度快、分拣点多、差错率极低、效率高和基本上全自动操作的优势。日本一位物流专家认为，在用户需求表现为多种小批量的时代，物流技术的三大措施是自动分拣机、自动化仓库和无人自动引导车。自动分拣机是其中最接近与成熟的产品，这可以认为是国家对于自动分拣在物流技术中的地位和现状的一个较好的概括。自动分拣系统成为当代物流技术发展的三大标志之一。
1．4 论文主要内容
文章第一章主要讲述自动分拣系统的定义、发展现状及趋势、研究自动分拣系统的意义。文章第二章主要讲述自动分拣系统设计方案的论证和选型、任务分析以及原理框图的设计和分析。文章第三章主要讲述自动分拣系统的硬件设计，从传感器输入模块、PLC控制模块、电磁阀电路等输出模块进行分析。文章第四章主要讲述自动分拣系统的软件设计，分析PLC控制程序的流程图设计。文章第五章主要讲述自动分拣系统在MCGS组态软件中相关应用。对系统进行监控、仿真分析。文章第六章主要讲述自动分拣系统的应用及调试，从硬件、软件到整体调试以及系统在工业生产中的应用设计。文章后面几章主要讲述了作者的思想总结、对老师的感谢语、论文写作中所用到的相关参考文献以及程序指令表的附录等。
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2 系统总体设计
2．1 系统方案的论证和选择
目前自动分拣系统主要分为两种：PLC为控制核心；RAM芯片为控制核心。分析两种不同控制方案的自动分拣系统，它们各自的特点不同。
方案一 PLC方案：材料分拣系统以电感、电容传感器实现对金属和非金属的检测、颜色传感器实现对物品色差的检测,信号传输给PLC芯片，控制相应的电磁阀驱动气缸运作，加以组态监控，实现现场控制产品的自动分拣。系统具有自动化程度高、运行稳定、输入输出接线端口多、易控制的特点，但是精度相对而言比较低。
方案二 RAM方案：材料分拣系统中以传感器为信号采集装置，传输给RAM芯片的采集板，发送脉冲指令给电磁阀门推动汽缸运作，辅以相关的硬件设备实现产品的自动分拣功能，此系统精度高，技术要求高，但是I/O口相对较少，可扩展性不够高。
综合上述两种系统的特点，我们选择方案一，以PLC为控制核心，辅以相关的硬件设备进行课题设计。
2．2 系统任务分析
1.在物料斗中放三个不同的物块，在程序运行后传送电机开始运行传送带转动，先运行一个周期，将传动带上的遗留的物料送入分拣槽中。分拣完成后，若下料传感器SN检测的物料则推料汽缸动作，传送带启动，进入分拣程序若无物料，则停止运行，等待放入物料后，分拣装置启动，进行物料分拣。如果程序运行时，物料斗中没有物体，则运行一定时间后自动停止。
2.当物块靠近各传感器时，就会使传感动作，此时物块并没有到达物料槽的位置，因此要在检测到物块之后再计传送带运行的步距。（各传感器的灵敏度不同，用试验测定，在确定步距后，在程序中相应网络中进行修改）当检测到所走的步距后，驱动相应的电磁阀控制气缸推动物块到相应的物料槽中。
3.各传感器依次分别为，电感传感器，可检测出铁质物块；电容传感器，可检测出金属物块；颜色传感器，可检测出不同的颜色，且色度可调。备用传感器可选用颜色传感器或者物体检测传感器。当铁质物块经过第一传感器时被分拣出，当铝质物块经过第二传感器时被分拣出，非金属物块中的某一颜色在过第三个传感器时被分拣出。不同的在过第四传感器时分拣出。
4.扩展分拣功能,需调整传感器的安装位置
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分拣出金属和非金属,位置1:电容传感器,位置2:物体检测传感器。 分拣出某一颜色块,位置1:颜色传感器,位置2:物体检测传感器。 分拣出非金属中某一颜色,位置1:电容传感器,位置:颜色传感器,位置3:物体检测传感器。
图2.1 各传感器位置图
2．3 系统总体方案设计
2.3.1 材料分拣系统的结构框图
基于区分材料的材质的不同而设计的材料自动分拣系统，主要是实现对铁质、铝质、不同颜色的材料的自动分拣。系统主要由下料传感器、电感传感器、电容传感器、颜色传感器、备用传感器作为采集输入模块，采集的信号传递给可编程控制器PLC，控制相应的电磁阀驱动汽缸进行材料自动分拣工作。具体控制过程为:(1)接通电源，按下启动开关，系统进入启动状态。(2)系统启动后，下料传感器(光电传感装置)检测到料槽有材料，按规律出料气缸动作一次，将待测材料推到传送带上，待测物体开始在传送带上运行。如果下料传感器没有感应到材料，传送带不运行。(3)当电感传感器检测到铁质材料时，相应出料气缸将待测物体推下。(4) 当颜色检测传感器检测到材料为对应颜色时，相应出料气缸动作将被检测到的材料推下。(5)当电容传感器检测到铝质材料时，相应出料气缸
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动作将待测物体推下。(6)剩余材料落到传送带后方。(7)当料槽无材料时，传送带须继续运行一个行程后自动停机。
下图2.2为材料自动分拣系统的结构原理框图：
图2.2 系统原理框图
2.3.2 材料分拣系统的主要硬件结构
材料自动分拣系统采用台式结构，内置电源，设置的转接面板上设计了可与PLC连接的转接口。本装置还设置了气动方面的减压器、滤清、气压指示等，可与各类气源相连接。其外形结构、各传感器详细位置见图2.3。
图2.3 材料分拣系统的主要结构图
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