邮件分拣系统(模拟)设计开题报告
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毕业设计开题报告
（含课题的来源及现状、设计要求、工作内容、设计方案、技术路线、预期目标、时间安排 及参考文献等内容。字数为 2000 左右。 ）
一、课题来源及现状
1、邮件分拣系统的现状 近年邮政事业得到了空前发展。邮政通信网的技术含量不断增加，技术装备水 平也在不断提高，邮件处理已基本实现机械化，并且朝着自动化的方向迈进。其中， 利用机器自动分拣邮件是一个重要的课题。国内的研究工作起源于 20 世纪 70 年 代中期。20 多年来，科技人员不断跟踪国际分拣技术的发展状况，推陈出新。截止 1998 年底，全国共有 106 套邮件自动分拣设备投入运行。供货厂家有国家邮政局上 海研究所、德国 SIEMENS 公司、日本 NEC 公司。其中，理分合一邮件处理系统是 国家邮政局上海研究所 1998 年完成的重大科研成果，它不是简单地将理信机和 OVCS 分拣机拼成一台设备，而是一次读取图像，完成理信和分拣，且具有语音提 示、格口显示、分层停机、标签制作等功能，处理效率为 32 000 件/h。该机的研制 成功标志着我国邮件分拣设备的制造技术已达到国际先进水平。 2、课题来源 众所周知，邮政工作和人们的生活是息息相关的。随着人们生活水平的提高， 社会的不断发展，邮政工作也越来越多样复杂。但传统邮件的分拣大多采用手工操 作，这样的后果是不但效率低，工作量十分的繁重而且误差率级高。为了改善这种 状况，实现邮件处理的高度自动化，提高邮件的处理速度，减少大量的人力，以适 应现代化的发展，从而由 PLC 控制的邮件分拣十分必要的。 邮件分拣机系统改变了人工分拣的工作方式分拣，极大提高了效率。作为通用 工业控制计算机，30 年来，可编程控制器（PLC）从无到有实现了工业控制领域接 线逻辑到储存的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应 用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制，过程控制，及集散控 制等各种任务的跨越。她具有可靠性高，抗干扰能力强，配套齐全，功能完善，适 用性强，体积小，重量轻，能耗低等一系列的优点。目前，PLC 在国内外已广泛应 用于钢铁，石油，化工，电力，建材，机械制造，汽车，轻纺，交通运输，环保及 文化娱乐等各个行业。与计算机，通信技术并称为现代工业控制的三大支柱。
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PLC 控制的邮件分拣技术，这是基于科技，经济发展的ห้องสมุดไป่ตู้要，研发并不断完善的。
二、设计要求与目标 设计要求与目标
1.邮件分拣系统的构成及工艺要求； 2.邮件分拣系统 PLC 的 I/O 端口接线、I/O 口地址分配； 3.邮件分拣系统 PLC 控制程序设计； 4.邮件分拣系统监控设计
三、设计方案和技术路线 设计方案和
(1)了解 PLC 邮件分拣系统构成及工艺要求，控制系统设计内容[第 1~2 周]； (2) 编写开题报告[第 3 周]； (3) 熟悉邮件分拣系统构成，分析动作过程[第 4 周]； (4) PLC 控制系统电路硬件原理图设计，PLC 的 I/O 口地址分配 [第 5~6 周]； (5) 绘制控制系统一次接线图、PLC 的 I/O 端口接线[第 7 周]； (6) 软件程序设计，设计流程，梯形图[第 8~9 周]； (7) 邮件分拣系统监控设计[第 10~11 周] (8) 翻译相关英文资料[第 12 周]； (9) 撰写毕业设计论文，准备答辩[第 13~14 周]；
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设计的监控部分需要用到组态软件 MCGS。 组态软件，全称是组态监控软件系统软件。译自英文 SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(数据采集与监视控制)。该软件是数据采集与过程控 制的专用软件。它是处于自动控制系统监控层一级的开发环境和软件平台，运用灵活 的组态方式，为用户提供了快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的工具 软件。组态软件的应用领域很广泛，可以应用于给水系统、石油、电力系统、化工等 领域的数据采集与监视控制以及过程控制等众多领域。在电力系统以及电气化铁道领 域上又被称作远动系统(RTU System, Remote Terminal Unit)。 本次设计使用的组态软件是 MCGS(Monitor and Control Generated System，监 视与控制通用系统)。它是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一种基于 Windows 操作系统的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件，主要完成前 端数 据的 处 理与 控制 、现 场数 据 的采 集与 监测 ，可 运 行于 Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/xp 等操作系统。
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邮件入箱控制软件设计流程：
邮件检测
编码信息检测
编码信息转化为脉冲信号
邮件入箱
出错控制
总之，邮件分拣系统改变了人工分拣的工作方式，实现了自动分拣，极大地提 高了工作效率。未来几年，随着全国邮政综合计算机网的建成和中心局体制的加速 实施，我国邮政在机械化和自动化技术领域将取得更大的进步。
四、工作内容与时间安排 工作内容与时间安排
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控制系统选用 SIEMENS S7- 200 CPU226CN 型 PLC，它是一种可编程序逻辑控制器 （ Micro PLC） ，能够控制各种设备以满足自动化控制需求。S7- 200 的用户程序中包 括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及其他智能模块通信等指令内容，从 而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。紧凑的结构、灵活的配置 和强大的指令集使 S7- 200 成为各种控制应用的理想解决方案。 模拟实验面板图如下：
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五、参考文献
[1] [2] [3] [4] [5] MCGS 培训教程 史国生.电气控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社，2003.12 熊葵荣.电器逻辑控制技术.北京：科学出版社，2002 付振祥.PLC 在邮件分拣系统中的应用.机电工程，2000.03 期 陈刚.基于 S7-200PLC 控制的邮件自动分拣系统.机电一体化。2008.03 期
分拣系统的主要任务是把要分拣的物品按照业务品种、邮件种类或地址等信息 进行分离，使同种类或同目的地址的邮件进入同一存储位置。自动分拣设备中的邮 件信息识别方式对设备的工作效率、业务流程的复杂程度、运营成本和业务的柔性 拓展具有重要意义。随着经济的发展，我国的大中城市的邮件投递数量也在急剧增 长，在我国的多个大型邮件处理中心中，普遍存在生产效率低下的现状，对采用技 术创新提高生产效率有着迫切的需求。 邮件分拣系统主要通过对在传送带上通过的邮件进行拍摄获得邮件的图像信 息，识别出邮政编码后由邮政编码的数字信息来控制邮件流向。该系统分为邮件软 件识别系统和 PLC 控制分拣系统两个部分。 邮件软件识别系统涉及到 OCR 技术几 乎所有方面，包括图像预处理、版面分析、文本提取、手写数字识别、字符分割、 后处理等，是一个非常复杂的系统工程。信封图像经预处理之后，进行版面分析并 从版面分析得到的邮政编码块中提取邮政编码。然后借助地址库，建立后处理规则， 将邮政编码进行校验。最后得到邮政编码的数字信号用于分拣。 本次设计的硬件部分的分拣机是将软件识别出的邮政编码的编码信息随传送带 分拣入各个代表唯一地址的邮箱中，如编码信息代表上海的就拣入上海的邮箱。其 工作过程如下：启动后绿灯 L1 亮表示可以进邮件， 为 ON 表示模拟检测邮件的光信 S1 号检测到了邮件，拨码器模拟邮件的邮码，从拨码器读到的邮码的正常值为 1、2、3、 4、5，若是此 5 个数中的任一个，则红灯 L2 亮，电机 M5 运行，将邮件分拣至邮箱内， 完后 L2 灭，L1 亮，表示可以继续分拣邮件。若读到的邮码不是该 5 个数，则红灯 L2 闪烁，表示出错，电机 M5 停止，重新启动后，能重新运行。 其中检测发生器 S1 为控制开关，M1~M4 为推进器，M5 为驱动电机，L1 为绿指示 灯，L2 为红指示灯。通过 PLC 的 RS232 串口连接上位机，对系统进行监控和控制。
（含课题的来源及现状、设计要求、工作内容、设计方案、技术路线、预期目标、时间安排 及参考文献等内容。字数为 2000 左右。 ）
一、课题来源及现状
1、邮件分拣系统的现状 近年邮政事业得到了空前发展。邮政通信网的技术含量不断增加，技术装备水 平也在不断提高，邮件处理已基本实现机械化，并且朝着自动化的方向迈进。其中， 利用机器自动分拣邮件是一个重要的课题。国内的研究工作起源于 20 世纪 70 年 代中期。20 多年来，科技人员不断跟踪国际分拣技术的发展状况，推陈出新。截止 1998 年底，全国共有 106 套邮件自动分拣设备投入运行。供货厂家有国家邮政局上 海研究所、德国 SIEMENS 公司、日本 NEC 公司。其中，理分合一邮件处理系统是 国家邮政局上海研究所 1998 年完成的重大科研成果，它不是简单地将理信机和 OVCS 分拣机拼成一台设备，而是一次读取图像，完成理信和分拣，且具有语音提 示、格口显示、分层停机、标签制作等功能，处理效率为 32 000 件/h。该机的研制 成功标志着我国邮件分拣设备的制造技术已达到国际先进水平。 2、课题来源 众所周知，邮政工作和人们的生活是息息相关的。随着人们生活水平的提高， 社会的不断发展，邮政工作也越来越多样复杂。但传统邮件的分拣大多采用手工操 作，这样的后果是不但效率低，工作量十分的繁重而且误差率级高。为了改善这种 状况，实现邮件处理的高度自动化，提高邮件的处理速度，减少大量的人力，以适 应现代化的发展，从而由 PLC 控制的邮件分拣十分必要的。 邮件分拣机系统改变了人工分拣的工作方式分拣，极大提高了效率。作为通用 工业控制计算机，30 年来，可编程控制器（PLC）从无到有实现了工业控制领域接 线逻辑到储存的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应 用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制，过程控制，及集散控 制等各种任务的跨越。她具有可靠性高，抗干扰能力强，配套齐全，功能完善，适 用性强，体积小，重量轻，能耗低等一系列的优点。目前，PLC 在国内外已广泛应 用于钢铁，石油，化工，电力，建材，机械制造，汽车，轻纺，交通运输，环保及 文化娱乐等各个行业。与计算机，通信技术并称为现代工业控制的三大支柱。
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PLC 控制的邮件分拣技术，这是基于科技，经济发展的ห้องสมุดไป่ตู้要，研发并不断完善的。
二、设计要求与目标 设计要求与目标
1.邮件分拣系统的构成及工艺要求； 2.邮件分拣系统 PLC 的 I/O 端口接线、I/O 口地址分配； 3.邮件分拣系统 PLC 控制程序设计； 4.邮件分拣系统监控设计
三、设计方案和技术路线 设计方案和
(1)了解 PLC 邮件分拣系统构成及工艺要求，控制系统设计内容[第 1~2 周]； (2) 编写开题报告[第 3 周]； (3) 熟悉邮件分拣系统构成，分析动作过程[第 4 周]； (4) PLC 控制系统电路硬件原理图设计，PLC 的 I/O 口地址分配 [第 5~6 周]； (5) 绘制控制系统一次接线图、PLC 的 I/O 端口接线[第 7 周]； (6) 软件程序设计，设计流程，梯形图[第 8~9 周]； (7) 邮件分拣系统监控设计[第 10~11 周] (8) 翻译相关英文资料[第 12 周]； (9) 撰写毕业设计论文，准备答辩[第 13~14 周]；
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设计的监控部分需要用到组态软件 MCGS。 组态软件，全称是组态监控软件系统软件。译自英文 SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(数据采集与监视控制)。该软件是数据采集与过程控 制的专用软件。它是处于自动控制系统监控层一级的开发环境和软件平台，运用灵活 的组态方式，为用户提供了快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的工具 软件。组态软件的应用领域很广泛，可以应用于给水系统、石油、电力系统、化工等 领域的数据采集与监视控制以及过程控制等众多领域。在电力系统以及电气化铁道领 域上又被称作远动系统(RTU System, Remote Terminal Unit)。 本次设计使用的组态软件是 MCGS(Monitor and Control Generated System，监 视与控制通用系统)。它是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一种基于 Windows 操作系统的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件，主要完成前 端数 据的 处 理与 控制 、现 场数 据 的采 集与 监测 ，可 运 行于 Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/xp 等操作系统。
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邮件入箱控制软件设计流程：
邮件检测
编码信息检测
编码信息转化为脉冲信号
邮件入箱
出错控制
总之，邮件分拣系统改变了人工分拣的工作方式，实现了自动分拣，极大地提 高了工作效率。未来几年，随着全国邮政综合计算机网的建成和中心局体制的加速 实施，我国邮政在机械化和自动化技术领域将取得更大的进步。
四、工作内容与时间安排 工作内容与时间安排
3
控制系统选用 SIEMENS S7- 200 CPU226CN 型 PLC，它是一种可编程序逻辑控制器 （ Micro PLC） ，能够控制各种设备以满足自动化控制需求。S7- 200 的用户程序中包 括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及其他智能模块通信等指令内容，从 而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。紧凑的结构、灵活的配置 和强大的指令集使 S7- 200 成为各种控制应用的理想解决方案。 模拟实验面板图如下：
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五、参考文献
[1] [2] [3] [4] [5] MCGS 培训教程 史国生.电气控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社，2003.12 熊葵荣.电器逻辑控制技术.北京：科学出版社，2002 付振祥.PLC 在邮件分拣系统中的应用.机电工程，2000.03 期 陈刚.基于 S7-200PLC 控制的邮件自动分拣系统.机电一体化。2008.03 期
分拣系统的主要任务是把要分拣的物品按照业务品种、邮件种类或地址等信息 进行分离，使同种类或同目的地址的邮件进入同一存储位置。自动分拣设备中的邮 件信息识别方式对设备的工作效率、业务流程的复杂程度、运营成本和业务的柔性 拓展具有重要意义。随着经济的发展，我国的大中城市的邮件投递数量也在急剧增 长，在我国的多个大型邮件处理中心中，普遍存在生产效率低下的现状，对采用技 术创新提高生产效率有着迫切的需求。 邮件分拣系统主要通过对在传送带上通过的邮件进行拍摄获得邮件的图像信 息，识别出邮政编码后由邮政编码的数字信息来控制邮件流向。该系统分为邮件软 件识别系统和 PLC 控制分拣系统两个部分。 邮件软件识别系统涉及到 OCR 技术几 乎所有方面，包括图像预处理、版面分析、文本提取、手写数字识别、字符分割、 后处理等，是一个非常复杂的系统工程。信封图像经预处理之后，进行版面分析并 从版面分析得到的邮政编码块中提取邮政编码。然后借助地址库，建立后处理规则， 将邮政编码进行校验。最后得到邮政编码的数字信号用于分拣。 本次设计的硬件部分的分拣机是将软件识别出的邮政编码的编码信息随传送带 分拣入各个代表唯一地址的邮箱中，如编码信息代表上海的就拣入上海的邮箱。其 工作过程如下：启动后绿灯 L1 亮表示可以进邮件， 为 ON 表示模拟检测邮件的光信 S1 号检测到了邮件，拨码器模拟邮件的邮码，从拨码器读到的邮码的正常值为 1、2、3、 4、5，若是此 5 个数中的任一个，则红灯 L2 亮，电机 M5 运行，将邮件分拣至邮箱内， 完后 L2 灭，L1 亮，表示可以继续分拣邮件。若读到的邮码不是该 5 个数，则红灯 L2 闪烁，表示出错，电机 M5 停止，重新启动后，能重新运行。 其中检测发生器 S1 为控制开关，M1~M4 为推进器，M5 为驱动电机，L1 为绿指示 灯，L2 为红指示灯。通过 PLC 的 RS232 串口连接上位机，对系统进行监控和控制。