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垃圾自动分拣机构 PLC 控制

第 1 章前言

最初的分拣系统是完全基于人力的作业系统。通过人工搜索、搬运来完成货

物的提取。这种分拣系统的作业效率低下，无法满足现代化物流配送对速度和准

确性的高要求。随着科学技术的飞速发展，分拣系统中开始运用各种各样的自动

化机械设备。计算机控制技术和信息技术成为信息传递和处理的重要手段。机械

化、自动化、智能化成为现代分拣系统的主要特点与发展趋势。

自动分拣系统是二战后在美国、日本以及欧洲广泛采用的一种分拣系统。一

般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口四部分组成，它们通过计算机网

络联结在一起，配合人工控制及相应的人工处理环节构成一个完整的分拣系统。

随着计算机技术的飞速发展，可编程控制器应运而生。并且功能也越来越强大。

在应用上，PLC 有着其他设备无以比拟的优越性，它可靠性高，抗干扰能力高；

适用性强，应用灵活；编程方便，易于使用；功能强大，扩展能力强；控制系统

设计、安装、调试方便；维修方便，维修工作量少；体积小，质量轻，易于实现

机电一体化。

对本系统完成其设计之后，进行了整体调试。在硬件部分，调试其各部分安

装的位置及角度，使其材料物块的运行与传感器安装的角度适合。将硬件各部分

的动作幅度进行调试之后，进行了软硬件综合调试，实现材料分拣系统中上料、

传送与分拣的全过程。

第 2 章垃圾分拣自动分拣的设计背景

2.1 分检系统的基本介绍

自动分拣系统(Automatic sorting system)是先进配送中心所必需的设施条件

之一。它具有很高的分拣效率，通常每小时可分拣商品 6000-12000 箱，可以说，

自动分拣机是提高物流配送效率的一项关健因素。它是二次大战后在美国、日本

的物流中心中广泛采用的一种自动分拣系统，该系统目前已经成为发达国家大中

型物流中心不可缺少的一部分。

自动分拣机是自动分拣系统的一个主要设备。它本身需要建设短则 40-50 米，

长则 150-200 米的机械传输线，还有配套的机电一体化控制系统、计算机网络及

通信系统等，这一系统不仅占地面积大（动辄 20000 平方米以上），而且还要建

3-4 层楼高的立体仓库和各种自动化的搬运设施（如叉车）与之相匹配，这项巨

额的先期投入通常需要花 10-20 年才能收回。

该系统的作业过程可以简单描述如下：物流中心每天接收成百上千家供应商

或货主通过各种运输工具送来的成千上万种商品，在最短的时间内将这些商品卸

下并按商品品种、货主、储位或发送地点进行快速准确的分类，将这些商品运送

到指定地点（如指定的货架、加工区域、出货站台等），同时，当供应商或货主

通知物流中心按配送指示发货时，自动分拣系统在最短的时间内从庞大的高层货

存架存储系统中准确找到要出库的商品所在位置，并按所需数量出库，将从不同

储位上取出的不同数量的商品按配送地点的不同运送到不同的理货区域或配送

站台集中，以便装车配送。

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。

河北化工医药职业技术学院毕业论文

分类装置的作用是根据控制装置发出的分拣指示，当具有相同分拣信号的商品经

过该装置时，该装置动作，使改变在输送装置上的运行方向进入其它输送机或进入分

拣道口。分类装置的种类很多，一般有推出式、浮出式、倾斜式和分支式几种，不同

的装置对分拣货物的包装材料、包装重量、包装物底面的平滑程度等有不完全相同的

要求。

输送装置的主要组成部分是传送带或输送机，其主要作用是使待分拣商品贯通过

控制装置、分类装置，并输送装置的两侧，一般要连接若干分拣道口，使分好类的商

品滑下主输送机（或主传送带）以便进行后续作业。

分拣道口是已分拣商品脱离主输送机（或主传送带）进入集货区域的通道，一般

由钢带、皮带、滚筒等组成滑道，使商品从主输送装置滑向集货站台，在那里由工作

人员将该道口的所有商品集中后或是入库储存，或是组配装车并进行配送作业。

以上四部分装置通过计算机网络联结在一起，配合人工控制及相应的人工处理环

节构成一个完整的自动分拣系统。

2.2 分拣系统的意义

二次大战以后，自动分拣系统逐渐开始在西方发达国家投入使用，成为发达国家

先进和物流中心，配送中心或流通中心所必需的设施条件之一。

（1）能连续、大批量地分拣货物由于采用大生产中使用的流水线自动作业方

式，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等的限制，可以连续运行，同时由于自

动分拣系统单位时间分拣件数多，它可以连续运行 100 个小时以上，每小时可分拣

7000 件包装商品，如用人工分拣则每小时只能分拣 150 件左右，同时分拣人员也不能

在这种劳动强度下连续工作 8 小时。

（2）分拣误差率极低自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入分拣

信息的准确性大小，这又取决于分拣信息的输入机制，如果采用人工键盘或语音识别

方式输入，则误差率在 3%以上，如采用条形码扫描输入，除非条形码的印刷本身有

差错，否则不会出错。因此，目前自动分拣系统主要采用条形码技术来识别货物。

（3）分拣作业基本实无人化国外建立自动分拣系统的目的之一就是为了减少

人员的使用，减轻工员的劳动强度，提高人员的使用效率，因此自动分拣系统能最大

限度地减少人员的使用，基本做到无人化。分拣作业本身并不需要使用人员，人员的

使用仅局限于送货车辆抵达自动分拣线的进货端时，由人工接货，由人工控制分拣系

统的运行，分拣线末端由人工将分拣出来的货物进行集载、装车，自动分拣系统的经

营、管理与维护。

垃圾分拣机系统设计

如美国一公司配送中心面积为 10 万平方米左右，每天可分拣近 40 万件商品，仅

使用 400 名左右员工，自动分拣线做到了无人化作业。

对于分拣系统的应用前景，主要着眼于分拣系统的可靠性，优越性，应用领域的

适用性以及系统的经济效益、成本等方而来考虑。

但因分拣系统其要求使用者必须具备一定的技术经济条件，因此，在发达国家，

物流中心、配送中心或流通中心不用自动分拣系统的情况也很普遍。对于自动分拣系

统因其自身存在的一些问题，在一定程度上限制了其应用的领域及其范围。在引进和

建设自动分拣系统时一定要考虑以下条件：

自动分拣系统的一次性投资巨大，其本身需要建设短则 40~50 米，长则 150~200

米的机械传输线，还有配套的机电一体化控制系统、计算机网络及通信系统等，这一

系统不仅占地面积大，动辄 2 万平方米以上，而且一般自动分拣系统都建在自动主体

仓库中，这样就要建 3~4 层楼高的立体仓库，库内需要配备各种自动化的搬运设施，

这丝毫不亚于建立一个现代化工厂所需要的硬件投资。这种巨额的先期投入要花

10~20 年才能收回，如果没有可靠的货源作保证，则有可能系统大都由大型生产企业

或大型专业物流公司投资，小企业无力进行此项投资。

2.3 垃圾自动分拣机构的意义

现代社会已将物流的高科技(自动分拣桃、自动化立体仓库、信息处理及通讯自动

化等)广泛应用于各个流通领域。可以肯定，随着物流大环境的逐步改善，科学技术日

新月异的进步，特别是感测技术(激光扫描)、电子标签及计算机控制技术等的引入使

用，自动分拣系统在我国发展空间巨大。

垃圾分拣经济是从源头上对垃圾进行分类，便于垃圾进行分类处理，废纸、金属、

玻璃、塑料等垃圾可以回收利用，用于制造新的产品；碳含量高的垃圾则可以送到垃

圾焚烧厂发电；不能回收而且热值不高的垃圾则需要填埋（本垃圾分拣机主要对可回

收垃圾进行分拣、处理、再生利用）。该系统的作业过程可以简单描述如下：在生活

中，每天都会有成千上万的垃圾产生，而垃圾的分类处理也变成至关重要的问题。垃

圾分拣机，用以解决生活垃圾不能从源头进行机械分拣的问题，它正好可以在短时间

内将垃圾中不同种类、不同材料的垃圾分拣出来，然后将垃圾分类处理，或销毁或再

生利用。这样不仅可以充分的利用生活垃圾，实现可持续性发展，而且减轻了工作人

员的负担，提高了工作效率，为社会提供了服务。有了垃圾分拣机，就可让人们不必

为垃圾进行分类的问题烦恼。

河北化工医药职业技术学院毕业论文

第 3 章分检系统中的硬件

3.1 PLC 的分类

目前，在我国 PLC 的分类还没有一个统一的标准。根据性能和应用范围可将其进

行如下分类。

1、按性能分类

根据 PLC 的 I/O 点数、用户程序存储器容量和控制功能的不同，可将其分为小型、

中型和大型二类。

小型 PLC 又称低档 PLC，它的 I/O 点数小于 128 点，用户程序存储器容量小于 4K

字，功能简单，以开关量控制为主，可实现条件控制、顺序控制、定时记数控制。适

用于单机或小规模生产过程。中型 PLC 又称中档 PLC，它的 I/O 点数在 128~512 点之

间，用户程序存储器容量为 4K~8K 字，功能比较丰富、兼有开关量和模拟量的控制

能力，具有浮点数运算、数制转换、中断控制、通信联网和 PID 调节等功能。适用于

小型连续生产过程的复杂逻辑控制和闭环过程控制。

大型 PLC 又称高档 PLC，它的 I/O 点数在 512 点以上，用户程序存储器容量达到

8K 字以上，控制功能完善，在中档机的基础上，扩大和增加了函数运算、数据库、

监视、记录、打印及中断控制、智能控制、远程控制的功能。适用于大规模的过程控

制、集散式控制系统和工厂自动化网络。

2、按结构分类

根据 PLC 的构成形式，可将 PLC 分为整体式和机架式 (模块式)两大类。整体式

PLC 是将 CPU、存储单元、输入输出模块和电源部件集中配置在一个机箱内。这种 PLC

输入输出点数少、体积小，价格低，便于装入设备内部。小型 PLC 通常采用这种结构。

机架式 PLC 将各单元做成独立的模块，使用时将这些模块分别插入机架底板的插座上。

可根据生产实际的控制要求建立模块，构成不同的控制系统。这种 PLC 输入输出点数

多，配置灵活方便，易于扩展。大中型 PLC 通常采用这种结构。

3、按应用范围分类

根据应用范围的不同，可将 PLC 分为通用型和专用型两类。通用型 PLC 作为标

准工业控制装置可在各个领域使用，而专用型 PLC 是为了某类控制要求专门设计的

PLC，如数控机床专用型、锅炉设备专用型、报警监视专用型等。由于应用的专一性，

使其控制质量大大提高

。

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