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可编程器件在邮件分拣系统的应用论文
[摘要]可编程器件可以由客户进行自定义编辑，利用集成电路来控制系统，因此在当前的自动化设备中有着十分广泛的应用。本文主要以邮件分拣系统为例，首先分析了可编程器件的发展，然后分析了可编程器件CPLD的结构及其优缺点，最后探讨了可编程器件在邮件分拣中的具体应用，希望可以借此给相关的研究提供一定的参考意见。
[关键词]可编程器件；邮件分拣；应用
一、可编程器件的发展
可编程器件主要分为复杂可编程程逻辑器件和现场可编程门列阵，两者共同组成了可编程逻辑器件的运算系统，给当前的工业带来了巨大的改变。在早期的时候，可编程逻辑器件只用于储存和读取，由于结构的限制，只可以完成最基本的数字逻辑功能。在后续的发展中，可编程逻辑控制器能够利用芯片来实现较为复杂的逻辑功能。到了20世纪中期的时候，可编程逻辑器件的各项缺陷不断完善，可以实现十分灵活的编程，设计也更巧妙，能够满足人们的多元化需求，因此它的适用范围进一步扩大。在当前的工业生产及人们的日常生活中，可编程逻辑器件随处可见，它极大地改变了人们对机械设备的控制方式，对于实现智能化的工业生产有着极其重要的意义。
二、可编程器件CPLD的结构及优点
（一）可编程器件CPLD的结构如图1所示，是基于乘积项的CPLD内部结构，它整体分为宏单元、输入输出控制块和可编程连线阵列，这三者组成了整个的可编程器件系统。其中，宏单元是整个框架的基本结构，可以实现逻辑运算的功能，而输入和输出则是由电机的特性进行控制，一般情况下是利用电机开关的输出来进行整体的控制。可编程连线则是负责传递信号，实现宏单元之间的信息传递。从图1可以看出，每个宏单元都与专用线连接，这样可以保证信号能够快速的传递到位，极大的缩短了整个可编程器件的反应时间。
（二）可编程器件CPLD的优缺点可编程器件自身的编程十分简单，在现场就可根据实际的需求进行设计，因此有着十分广泛的应用。另外，可编程器件的功能也较为完善，能够适应多种环境，再加上可靠性较高的特点，很多逻辑较为复杂的控制系统均采用了可编程器件来进行控制。当然，除了上述的优点之外，可编程器件也存在着自身的缺点，主要体现在以下几个方面上：
1、资源浪费。可编程控制器件是一个整体性的控制设备，它面向的是多样化的工业控制系统，因此在实际的应用中并不能够实现完全的匹配，这样一些功能就不能很好的实现其应有的价值，造成了不必要的资源浪费。
2、抗干扰性差。可编程器件一般都有自身的微处理核心，这种核心存在着程序抗干扰能力较差的问题，在运行的过程中很容易受到多种因素的影响。如果采取相应的措施来克服这些缺点，就会增加整个设备运行的成本，而且取得的效果也并不好。
3、对语言编辑器的要求较高。可编程器件的梯形语言本身是十分易学的，但是在应用中往往需要配套的编辑器，这样才可以把梯形语言转化成处理器能够识别的信号，所以在实际的应用中增加编程技巧往往要耗费大量的成本。
三、可编程器件在邮件分拣中的应用
邮件分拣是一项简单但需要不断重复的动作，在传统的邮件分拣中耗费了大量的人力，不仅工作的效率较低，而且很容易产生错误。因此，可以将可编程器件应用在邮件分拣中，利用自动化的控制来减少人工的输出，同时提高分拣的准确性。从邮件分拣的具体系统来看，它需要实现的运动主要如图2所示，能够回到原位、下降、上升、放松和加紧四个动作，并且这个周期要进行多个循环。
（一）输入信号根据邮件分拣的具体需求，输入信号可以为光感信号，利用遮住光幕光线的情况，来判断是否有物体经过，同时根据多个采集点的光信号变化来判断物体的高度。在这个过程中是由光信号转化为电信号，然后通过电信号的转化，变成整个程序可识别的语言，最终成功的输入信号。
（二）控制信号控制信号是根据输入信号的特征来进行整个传动系统的控制，实现自主的运行。在邮件分拣中要根据物品的大小来进行基础的分类，系统在运行之前就已经输入了多个特征，当输入信号与某个特征相符时，整个程序就会产生与之对应的控制信号，以此来通过控制信号达到整个系统运动的控制目的。控制信号要准确的控制操作系统实现对邮件的加紧、运输和放松。在整个过程中，首先是定位要准确，邮件要在指定的位置停靠，这就需要信号之间的协调与运动的控制。其次，是夹紧装置要能够满足多种邮件类型的需求，可以夹紧邮件并实现运输。最后是下一个邮件在运动之前，操作系统要能够实现回位，满足循环动作的要求。
（三）控制校核可编程器件对运动系统的控制需要进行相应的校核，这是判断输入信号与输出信号是否一致的关键所在，能够有效的减少外部环境对整个系统运行的影响。在邮件分拣的过程中，输出信号在达到控制目的之前，首先会与输入信号进行特征的识别，当两者完全一致时才会输出控制信号。在邮件分拣中，首先是输入信号的判断，然后才是控制信号的输出，两者需要完美的配合起来，同时要保证对应的准确性，这样才能够实现邮件分拣的整个循环动作。因此，控制的校核十分重要。判断输入信号与输出信号的对应性较为简单，通常计算机能够快速的作出反应。但是，整个运动系统的操作还需要进一步的协调，在邮件的基础信息识别之后，需要其停靠在指定位置，这时控制信号才可通过可编程器件来实现邮件的抓取。在抓取的过程中，下一个邮件进行信息识别与停靠在指定位置，当上一个邮件实现放松并且夹取装置回位之后，才可以继续循环下一个动作。每个动作在开始之前都有相应的判断，整个判断的过程是由中央处理器完成的，可编程器件根据采集到的信息来反馈信号，当信号的要求均满足预先设定的程序时，才会按照指定的程序运行动作，这样可以有效避免系统的错乱，保障各项运动按照要求进行。
（四）个性化应用在当前的邮件分拣系统中，有着很多个性化的应用，它们加入了摄像头和计算机中央处理器。在整个运行的过程中，首先是由摄像头来判断物品的到来与检测器基本的种类，然后将该信息反馈给中央处理器，电脑的中央处理器作出信息的判断之后，再给可编程器件输出控制信号，通过传送带的运动来实现邮件分拣的目的。当然，这种应用对技术层面的要求较高，首先摄像头要能够自动的聚焦，并且有效地识别到基础信息。其次，计算机的信号判断也要十分快速与精确，这样才能及时的根据反馈的信息来输出控制信号。
（五）可完善的方向可编程器件在运行的过程中存在着不稳定的因素，主要是自身的抗干扰能力较差，因此运行的系统很容易出现各种紊乱。基于这种情况，在邮件分拣系统中可针对性地加入抗干扰系统，例如在扩展机架上安装接地线，同时在底座表面预设传导性较好的金属，就可以有效地提高整个系统的抗干扰性。另外，还可以设置电缆屏蔽，利用模拟信号屏蔽层接地的方式来释放高频的干扰信号，保证并联电位的均匀性，这样也可以有效的实现干扰信号的降低，保证整个系统的正常运行。
四、可编程器件的发展趋势
基于当前可编程器件的应用现状与社会的实际需求，在未来的发展中，可编程器件的趋势主要体现在以下几个方面：
（一）集成化和大规模化。当前社会需求的是自动化程度较高的工业设备，因此可编程器件的自身集成度要进一步的提高，向着大规模的方向发展，这样才能够更加广泛地应用于复杂的工业生产中。特别是控制的系统较多时，集成化的可编程器件需要利用自身的优势来实现快捷的反应，这也就对其发展提出了较高的要求。
（二）低能耗的方向。可编程控制器件的运行需要消耗电能，而当前的发展追求绿色和可持续性。所以在未来的发展中，可编程控制器件必然会向着低能耗的方向发展，一方面降低芯片的工作电压，另一方面通过工作的间断与连续来节省电脑，实现绿色应用的目的。
（三）嵌入式模块的发展方向。嵌入式模块可以使可编程器件的运行更加灵活，满足多样化的需求。在嵌入式的模块系统中，可编程器件本身相当于一个载体，可以针对实际的应用需求加入多个控制系统，利用先进的数字通信和储存电路来提高可编程器件的实用性。因此，在未来的发展中，可编程器件的嵌入式方向必将成为热门，这对于其应用范围的扩大有着积极的作用。
（四）数字编程与模拟编程混合的运行方式。当前的可编程控制器件主要是利用数字逻辑电路来进行运动的控制，虽然能够实现整个运动系统的自主运行，但是缺乏灵活性。因此就可以在编程中加入模拟编程，这样能够对信号的调整和处理做出更为快捷的反应，当信号的运算出现问题时反应也更加迅速，同时也更加智能化。加入模拟信号的另一个好处就是可以放大衰减的滤波，利用转换的方式来保存信号与传递信号，确保信号的有效传递。
参考文献
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