開題報告-基于PLC智能分類垃圾桶設計

本科畢業(yè)論文（設計）開題報告姓名12學號專業(yè)機械設計制造及其自動化題目垃圾分存儲PLC控制系統(tǒng)設計選題意義、研究現(xiàn)狀及可行性分析1、選題意義近年來，隨著我國城市進程發(fā)展不斷加快，日常的生活垃圾也多了起來。但由于前期發(fā)展過程中，對環(huán)境保護意識不足，導致垃圾分類設備投入不夠。垃圾分類及處理已然成為了當前城市發(fā)展過程中必須得解決的事情。垃圾源頭的細分的分類是垃圾處理中的基礎和關鍵，垃圾分類可實現(xiàn)垃圾減量化，能夠很大程度上減輕運送垃圾的消耗，有益于垃圾管理，優(yōu)化垃圾處理系統(tǒng)。如今我國正在大力倡導垃圾分類，做好垃圾分類有幾下好處：一、減少環(huán)境污染；二、節(jié)省土地資源；三、再生資源的利用；四、提高民眾價值觀念；由此可以看出垃圾分類分揀是有利于國家的健康發(fā)展，有利于人民的生活質量的提高，更是對可持續(xù)發(fā)展起到了積極的促進作用。然而如今的分揀垃圾方式基本還停留在將市區(qū)生活垃圾集中之后再進行分揀，不僅需要在分揀之后二次運輸進行處理，而且還需要大量的工人進行分揀這份工作。這樣無意給分揀這份工作增添了許多麻煩。在如今的城市中，生活垃圾分類主要是靠著人們自覺，將各種垃圾投放到各自垃圾桶中，然而現(xiàn)在大大多數(shù)老人都無法分辨各種垃圾的分類（例如干垃圾，濕垃圾等），這樣便增大了想要從源頭分揀垃圾的難度。本次設計即是為了解決以上存在的問題，本設計將在垃圾丟放之后自動分類，將生活中經(jīng)常產生的塑料，玻璃，紙質垃圾都分開放桶。如此便可以實現(xiàn)垃圾運輸車一次運輸便可直接到位，更加有利于垃圾的分類回收處理。2、研究現(xiàn)狀2.1國內外發(fā)展趨勢在國外，對于垃圾箱的重要性被早早的認知，以此對于垃圾箱控制系統(tǒng)的設計和研究就比我國國內要早很多，因此到目前為止，世界上很多國家都已經(jīng)實現(xiàn)了對垃圾的分類回收，更有一些通常被稱為太陽能垃圾箱的垃圾箱廣泛地運用太陽能設備的控制系統(tǒng)。在美國，垃圾分類已成為一種時尚，作為垃圾生產大國之一，各色各樣的分類垃圾桶隨處可見，垃圾分類觀念意識早已深入人心。同時美國政府在垃圾處理問題上進行長期性的監(jiān)管，提供各類垃圾分類的基礎設施，使垃圾分類工作有條不紊地進行著。垃圾分類在例如巴西、菲律賓等發(fā)展中國家也都形成了必然的趨勢，垃圾分類已逐步成為世界性的潮流。近年來美國推出了一款名為Transhbot的智能分類垃圾桶。據(jù)了解，這家名叫CleanRobotics的美國公司，推出的這款智能分類垃圾桶名稱叫Transhbot。Transhbot頂部有兩個垃圾投入口，內部設置有智能識別傳感器和兩個可活動的管道，機身內安裝有3個垃圾收集箱。當人們把垃圾投入這款分類垃圾桶的時候，識別傳感器開始工作，并識別投入的垃圾是干垃圾還是濕垃圾。這些垃圾被機器識別之后，內部管道就會移動到與相對應的垃圾收集箱，使垃圾進入到對應的收集箱。2.2國內發(fā)展趨勢在國內；相關人士指出，與發(fā)達國家相比，我國沒有形成相應的垃圾分類配套法規(guī)，推動垃圾分類的強制性動力不夠。同時，全社會尚未養(yǎng)成自覺將垃圾分類的習慣，僅靠社會宣傳動員的手段來推動垃圾分類是遠遠不夠的。近期在上海的阿爾飛思公司就推出了一款智能分揀垃圾桶，市民將垃圾投入到垃圾桶后，桶內的攝像頭會對垃圾進行全方位的拍照，照片會由4G模塊上傳至云端分類服務器，通過人工智能模型判定垃圾的種類，判定結果通過網(wǎng)絡回傳至垃圾桶，電機轉動隔板完成分類。對于沒有收集過樣本的垃圾，垃圾桶也有一套自己的處理方法。垃圾的圖片信息會上傳至云端標注系統(tǒng)，專門的垃圾分類專家會對其完成標注，以便垃圾桶不斷提升模型準確率。目前，垃圾桶的數(shù)據(jù)庫已經(jīng)有了30萬個樣本。這意味著，智能垃圾桶可以對大部分垃圾進行高質量分類。近十幾年，國內外的許多大學、公司和研究機構都對智能垃圾桶進行了深入的研究，提出了各種各樣的產品或方案?？傮w而言，智能垃圾桶是一個值得研究的東西，智能垃圾桶在功能上一般都包括垃圾桶的前進后退、左轉右轉、椅背調整這幾個基本的功能，而有些智能垃圾桶還包括調節(jié)速度、清洗便便等功能，近年來，我國垃圾桶市場主要集中于低端產品，而中高端產品需求無法滿足，我國對智能垃圾桶展開的時間比較晚，這導致我國中高端需求大多依賴進口，所以我們國家對于智能垃圾桶的發(fā)展還有很大的上升空間。可行性分析通過PLC技術實現(xiàn)垃圾桶控制是可行的，PLC（可編程邏輯控制器）作為一種高度可定制的自動化控制系統(tǒng)，已廣泛用于工業(yè)和制造領域，它的可編程性和穩(wěn)定性為垃圾分類存儲提供了強大的技術支持。通過PLC控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)垃圾分類設備的智能化操作和監(jiān)控，有效提高垃圾分類效率，減少人為誤操作，降低人力成本。此外，PLC系統(tǒng)具有良好的可擴展性，可以根據(jù)實際需要進行定制和升級，適用于各種規(guī)模和類型的垃圾分類存儲設施。因此，垃圾分類存儲PLC控制系統(tǒng)設計的可行性高，有望在垃圾管理和環(huán)保領域發(fā)揮積極作用?；緝热荨⒛繕?、擬采用的方案研究內容：當系統(tǒng)檢測到有垃圾投入時，對垃圾中金屬、塑料、紙質、玻璃類進行檢測。金屬類使用金屬檢測開關進行檢測。塑料類及紙質類根據(jù)其介電常數(shù)不同使用介電常數(shù)傳感器進行檢測。當判斷出垃圾種類后，步進電機旋轉帶動旋轉盤將垃圾輸送至對應的分揀箱位置，然后由氣缸驅動垃圾掉落翻板，將垃圾投入分揀箱中，通過此次設計還要完成以下具體工作：內容控制流程圖，電氣接線圖以及控制電路圖，并編寫PLC程序然后整理并仿真控制內容。研究目標：1.通過對設計內容的分析，完成控制系統(tǒng)的流程圖；2.通過對控制流程分析，完成本次設計電氣元件選型，以及合理選用控制系統(tǒng)PLC；3.根據(jù)控制流程以及電氣元件內容，完成本次設計的電路圖；4.編寫控制程序，實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的程序設計；技術路線：（1）應用PLC設計出垃圾桶控制系統(tǒng)并結合變頻器實現(xiàn)安全可靠運行；（2）利用PLC編程軟件根據(jù)控制要求和控制流程編寫控制梯形圖；（3）利用軟件虛擬仿真技術，模擬驗證程序的正確性；實驗方案：1.深入了解和分析垃圾桶的工藝條件和控制要求。2.確定I/0設備。根據(jù)垃圾桶控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器、指示燈等。3.根據(jù)I/0點數(shù)選擇合適的PLC類型。4.分配I/0點，分配PLC的輸入輸出點，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。5.設計垃圾桶系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設計出周密完整的梯形圖程序，這是整個垃圾桶系統(tǒng)設計的核心工作。6.將程序輸入PLC進行軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。進度安排1.2021年9月5日－2021年9月30日畢業(yè)設計的準備，文獻資料收集，完成選題。2.2021年10月1日－2021年10月15日撰寫文獻綜述及開題報告，完成開題。3.2021年10月16日－2020年3月10日完成畢業(yè)設計課題研究并撰寫設計說明書。4.2022年3月11日－2022年4月30日指導老師審閱，學生修改畢業(yè)設計，主要參考文獻[1]邱志順.PLC抗干擾技術在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應用[J].集成電路應用，2019,12:3-4.[2]霍海波.PLC控制技術在工業(yè)自動化中的應用[J].集成電路應用，2019,12:10-16.

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