本實(shí)用新型屬于PLC技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及一種郵件分揀系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

可編程控制器(PLC)是計(jì)算機(jī)科技、遠(yuǎn)程通信和自動化控制相結(jié)合的一種新型人工智能控制裝置。在當(dāng)前社會的自動控制領(lǐng)域中，PLC技術(shù)是非常重要的占有主導(dǎo)地位的技術(shù)。目前，PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一般思路是根據(jù)系統(tǒng)控制要求選擇PLC硬件配置，然后編寫梯形圖并輸入到PLC中，最后輸出在實(shí)驗(yàn)板上觀察運(yùn)行結(jié)果。由于硬件配置單一，實(shí)驗(yàn)者不能觀察到中間變量的變化過程，不能體會實(shí)驗(yàn)變化過程的實(shí)際意義，因此對實(shí)驗(yàn)結(jié)果也只能有片面感知認(rèn)識和被動接收，達(dá)不到學(xué)以致用的目的。此外，由于實(shí)驗(yàn)板的運(yùn)行效果是采用發(fā)光二極管來進(jìn)行模擬的，實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行狀態(tài)非常抽象、不直觀、并且很難感受現(xiàn)實(shí)的狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種郵件分揀系統(tǒng)，該郵件分揀系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)郵件的分級分揀監(jiān)控控制，并可模擬真實(shí)環(huán)境的PLC實(shí)驗(yàn)演示系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。

一種郵件分揀系統(tǒng)，包括：Arduino單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、4自由度機(jī)械手、觸摸屏、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、觸摸屏和二級控制器依次電連接，所述4自由度機(jī)械手、步進(jìn)電機(jī)、Arduino單片機(jī)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；

所述掃碼儀用于對郵件進(jìn)行掃碼；所述觸摸屏用于監(jiān)控所述掃碼儀掃碼并采集所述掃碼儀的數(shù)據(jù)；所述二級控制器用于接收所述觸摸屏的數(shù)據(jù)以及向所述一級控制器傳輸數(shù)據(jù)；所述一級控制器用于儲存數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸至三級控制器，所述三級控制器對數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分并向所述Arduino單片機(jī)傳輸信號，所述Arduino單片機(jī)用于控制所述步進(jìn)電機(jī)以驅(qū)動所述4自由度機(jī)械手分揀郵件。

在上述技術(shù)方案中，所述一級控制器為S7-400。

在上述技術(shù)方案中，所述二級控制器為S7-300。

在上述技術(shù)方案中，所述三級控制器為S7-200。

在上述技術(shù)方案中，所述一級控制器與所述二級控制器、三級控制器分別采用PROFIBUS-DP傳輸數(shù)據(jù)。

在上述技術(shù)方案中，所述二級控制器與所述觸摸屏通過RS 485通訊線纜電連接。

在上述技術(shù)方案中，所述步進(jìn)電機(jī)為兩相混合式步進(jìn)電機(jī)。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的郵件分揀系統(tǒng)可將不同地址的郵件分揀到相應(yīng)的存放位置；應(yīng)用到PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)，具有直觀性、靈活性和參與性，該郵件分揀系統(tǒng)解決了被控對象的替代問題，并且運(yùn)行過程生動，現(xiàn)實(shí)感強(qiáng)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的郵件分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1：一級控制器 2：三級控制器 3：Arduino單片機(jī)

4：步進(jìn)電機(jī) 5：4自由度機(jī)械手 6：掃碼儀

7：觸摸屏 8：二級控制器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。

如圖1所示，包括：Arduino單片機(jī)3、步進(jìn)電機(jī)4、4自由度機(jī)械手5、觸摸屏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、觸摸屏7和二級控制器8依次電連接，4自由度機(jī)械手5、步進(jìn)電機(jī)4、Arduino單片機(jī)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用于對郵件進(jìn)行掃碼；觸摸屏7用于監(jiān)控掃碼儀6掃碼并采集掃碼儀6的數(shù)據(jù)；二級控制器8用于接收觸摸屏7的數(shù)據(jù)以及向一級控制器1傳輸數(shù)據(jù)；一級控制器1用于儲存數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸至三級控制器2，三級控制器2對數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分并向Arduino單片機(jī)3傳輸信號，Arduino單片機(jī)3用于控制所述步進(jìn)電機(jī)4以驅(qū)動所述4自由度機(jī)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分別采用PROFIBUS-DP傳輸數(shù)據(jù)。二級控制器8與觸摸屏7通過RS 485通訊線纜電連接。

在本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式中，一級控制器1、二級控制器8、三級控制器2均采用西門子S7系列的PLC，一級控制器1選用PLC S7-400 CPU-412-2 DP(S7-400)，該P(yáng)LC由獨(dú)立模塊組成，根據(jù)設(shè)計(jì)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(diǎn)、輸出16點(diǎn)，該型號還帶有1個(gè)MPI接口和1個(gè)DP接口，可以通過MPI協(xié)議完成觸摸屏和西門子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(shù)分別為10/14，它具有基本的控制功能和運(yùn)算能力。

Arduino單片機(jī)是USB接口系列新款單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)。ATmega328是開發(fā)系統(tǒng)核心控制部件，同時(shí)具有14個(gè)數(shù)字接口(其中6路可作為脈沖輸出)，一個(gè)16MHz晶體振蕩器，一個(gè)USB口，一個(gè)電源接口和一個(gè)ICSP header。這些部件滿足設(shè)計(jì)的要求。Arduino的核心控制上已經(jīng)預(yù)置了引導(dǎo)裝載程序。

觸摸屏是工控設(shè)備中使用最普遍的一種人機(jī)交互的監(jiān)控界面，又被稱為人機(jī)界面(HMI)，是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。其中觸摸屏作為PLC的前端設(shè)備，在使用者和機(jī)器之間架設(shè)了一條道路，它用簡單明了圖標(biāo)和符號代替?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)備的指示燈、選擇開關(guān)等，節(jié)約成本，提高了可靠性。

驅(qū)動機(jī)械手采用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動和控制，來保證機(jī)械手動作的準(zhǔn)確性。步進(jìn)電機(jī)選擇M415B型兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，具有控制精度較高，并在供電電路切斷時(shí)，步進(jìn)電機(jī)具有自定位功能，因此仍能保持原來的位置。

本實(shí)用新型的郵件分揀系統(tǒng)通過識別郵件上的各個(gè)地方特定的編碼，區(qū)分不同編碼對應(yīng)各自地域，通過4自由度機(jī)械手5將郵件放置在每個(gè)地域的特定位置，實(shí)現(xiàn)對不同地域的郵件的分揀。下面對本實(shí)用新型郵件分揀系統(tǒng)的工作過程進(jìn)行說明。

用掃碼儀6(RFID射頻識別掃碼)對郵件進(jìn)行掃碼，觸摸屏7采集掃碼儀6的掃碼數(shù)據(jù)以及監(jiān)控掃碼儀(包括人工向觸摸屏輸入信號和在觸摸屏上顯示掃碼數(shù)據(jù))，二級控制器8接收觸摸屏7的數(shù)據(jù)以及向一級控制器1傳輸數(shù)據(jù)，一級控制器1儲存數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸至三級控制器2，三級控制器2根據(jù)數(shù)據(jù)對郵件進(jìn)行地域的區(qū)分并向Arduino單片機(jī)3傳輸信號，Arduino單片機(jī)3根據(jù)信號控制步進(jìn)電機(jī)4，以驅(qū)動4自由度機(jī)械手5分揀郵件，將不同地域的郵件分揀到相應(yīng)的存放位置。

以上對本實(shí)用新型做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本實(shí)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(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。