产品装箱自动控制系统设计.doc
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1、序号(学号): 021241232三峡大学毕 业 设 计(论 文)产品装箱自动控制系统设计姓 名张名 学 院电子信息工程学院专 业自动化 班 级12412 指导教师王英霞(副教授)2016年5月31日装订线三峡大学 毕业设计(论文)纸产品装箱自动控制系统设计摘要:从二十世纪十九年代起,人类的科学技术水平飞速发展,特别是有关电子科学技术的方面,自动化一体化已经慢慢融入我们的日常生活之中。一个国家如果它的自动化技术能过做到大幅度的提升,那么这个国家的经济发展水平也定会有着大幅度的提升。尤其在包装行业之中表现的十分突出。在如今的社会之中,包装自动化在很多大型的工厂以及企业里已经实现了。随着自动化技术
2、的不多完善,工厂中生产线上的产品损耗大幅度降低、故障率也是越来越低。在自动化生产的飞快发展的同时,企业的效益越来越高,生产效率成倍提高,自动化水平越来越快的话,那么经济利益就会越来越可观。而此次设计所研究的内容就是应用在生产线上的自动装箱控制系统。在此篇文章中,会对系统的每个硬件与软件的部分进行细致的讲解,其中有系统每个模块的方案如何去选择,以及所用到的元器件的功能以及其使用方法等。 本文之中,我会先大体介绍一下毕业论文设计的整体宏观思路。其次,再更具系统的具体设计及要求对每个部分进行讲解。最后,设计出总体的设计方案。系统的主要组成部分是两条传送带,即运输箱子的传送带和运输产品的传送带。同时,
3、我们选用光电传感器来作为计数器。 整个 系统的主电路是以AT89C52单片机和74LS373等芯片为核心。为了键盘电路能够更清晰更简单的设置参数,以及方便LED电路的连接。因此,在设计电路时特意用8255A扩展了I/O接口,这方面将会在论文中做详细的介绍。至于系统的编程控制部分,我本次结合了硬件和软件去完成程序的设计,最终以实现自动装箱控制系统设计的要求。关键字:传送带;光电传感器;AT89C52;8255A;自动装箱控制 System Designing of Automatic Controls Abstract: From nineteen years of the twentieth
4、century, human science and technology rapid development, especially as related to electronic science and technology, automation has been slowly integrated into our daily lives. If a country had its automation technology can achieve significant upgrade, the level of economic development of the countr
5、y will certainly also has greatly improved. Especially in the packaging industry are very prominent performance. In todays society, packaging automation in many large factories and businesses had already been realized. With no more perfect automation technology products factory production line loss
6、greatly reduced the failure rate is getting lower and lower. While automated production of fast development, increasing the efficiency of enterprises, production efficiency improved several times, the level of automation and faster, then the economic benefits will be more substantial. And the design
7、 of the research content is the application of the automatic control system for packing production line. In this article, part of each hardware and software systems will be detailed explanations, including the program of each module system how to choose, and functional components are used as well as
8、 the use of methods. Among this article, I will first explain in general the overall macro-thinking design thesis. Further, a system of more specific requirements for the design and explain each part. Finally, the design of the overall design. The main components of the system are two conveyor belts
9、 that transport conveyor belt and transport box products. At the same time, we use a photoelectric sensor as a counter. The main circuit of the entire system is based on AT89C52 chip as the core and the like 74LS373. In order to more clearly keyboard circuit easier to set parameters, and convenient
10、LED circuit. Therefore, intended to be used in the design of the circuit 8255A extends the I / O interfaces, this area will be described in detail in the paper.As part of the programming control system, this I combine hardware and software to complete the design process, and ultimately to achieve au
11、tomatic control system design requirements for packingKeywords:Conveyor belts , Photoelectric Sensors,AT89C52,8255A, Autoboxing control目录第1章 前言11.1自动装箱控制系统的研究目的及意义11.2自动装箱控制系统的国内外的研究现状11.3自动装箱控制系统的涉及内容及设计要求2第2章 总体方案设计32.1方案论证32.2方案设计7第3章 系统硬件设计93.1单片机部分93.2数据采集电路(信号的识别与检测电路)113.3电机控制电路133.4显示电路的设计14
12、3.5音频报警电路的设计163.6参数(输入)电路的设计17第4章 系统软件设计194.1程序流程图194.2 部分程序22第5章 总结33致谢34参考文献35装订线三峡大学 毕业设计(论文)纸第1章 前言1.1自动装箱控制系统的研究目的及意义 如今的社会科学技术飞速发展,人们对生活、物质等需求也是变得越来越高。因此,人类需要的生活用品、享受品等也越来越多、生产的速率也有待提高,以往物品的装箱都是以人力完成,那速度自然很慢。因此,东西往往会供不应求,所以,提高生产速率就尤为重要。自从新中国成立以来,我国的食品以及包装机械行业一步步从无到有、从低水准到高水平、在从单机到成套设备,着实取得了令人赞
13、叹的成绩。尤其在最近的几年,产品销售的每一项指标在我国都是以一种直线的方式上升,每年以百分之十八的速度飞速增长。当2008年时,中国包装机械制造业和食品业完成产品销售收入高达1262亿元,这其中包装机械产品销售占641.34亿元,相对于2007年增长了32.59%,可见包装机械市场潜力巨大,但是仍有不足之处。也正因如此,自动装箱控制技术就显得更加重要。因为它可以大大的提高生产速率。 不仅如此,有些公司为了扩大本公司规模,不得不从国外引进一些昂贵的先进设备。或者去大批量的雇佣人力来工作。消耗高额资金,而且人力资源浪费严重,因而影响了总体利益。但是,有了这方面的技术就可以大幅减少这方面的损失。在一
14、般进行工业生产的时候,对生产线上的运输的产品进行包装与计数是必须的一步,刚开始的时候工厂所用的是人工的方法去计数,可这种方法不仅仅、消费过高、效率很低同时特别容易记错数目特别不实用。但是,如果通过自动装箱系统来进行自主检测通过检测产品,然后利用单片机自动计数,并显示出数字。这样就会使计数变得精准并且可以解决效率低、劳动强度大等问题。不仅仅节省资源提高效率,同时非常的实用。本此设计-自动装箱控制系统将会为以上存在的问题提供出一种可行的方法,从根本去消除问题,这具有很重要的实践指导意义。1.2自动装箱控制系统的国内外的研究现状 我国包装机械起步较晚,经过多年努力的发展,中国的包装机械已成为机械工业
15、之中十大行业之一,成功的为我国包装工业的快速发展提供了保障。与此同时,在一部分包装机械能基本满足国内市场的需求的同时,还有一部分产品会运到国外。而且,自从中国加入世贸组织之后有了巨大的进步,在包装机械方面提升的速度非常之快,逐渐与世界的先进水平缩小差距。随着我国经济的发展与开放,我国的包装机械生产也是逐渐与国际接轨。但目前来看,我国包装机械出口总额不足总产值的5%,进口额却和总产值差不多,这与发达国家相比差距太大。如今,中国的商品生产和出口已然成为世界之最。与此同时,全球的注意力都聚焦在发展最迅速、最具潜力、规模最大的中国生产包装市场。尽管我国国内的自动化包装机械的市场前景十分宽广。但是,像、
16、稳定性和可靠性差、单机自动化、造型不美观、使用寿命短等一些列问题也使得我国的内包装机械产品遭受到质疑。而国外的包装机械发展的起步相对较早,已经将很多先进技术应用在包装机械上,比如自动柔性补偿技术、远距离遥控技术(包括监控)、机器人技术、信息处理技术等。至于自动装箱机,外国人他们一般会把整列装置、成箱装置、充填装置、码垛装置和封箱装置整合到一套设备之中,整个机械系统设备不仅占地面积小而且集成度非常高。目前,世界上的包装机械业是以美国、德国、日本、意大利为首的四大强国。作为世界上包装机械发展历史最长的国家之一的美国,早就已经形成自己一套独立且完整的包装机械体系,它的产量和品种是当之无愧的世界之最。
17、在最近的10多年以来,美国始终保持着世界最大包装机械生产和消费大国的地位。其实现机械与计算机紧密结合、机电一体化控制,使产品达到顶尖水平。在新型机械产品之中增长最快的当属填充、成型、封口三种机械,薄膜包装机和裹包机占据了整个市场绝大份额,市场占有率位居第二位则是纸盒封盒包装机。自十九世纪初以来,美国的包装机械业始终以一个很良好的势头稳定发展。总体来说我国和其他国家相比还是仍然有一段距离的。现如今其实有许多的方法可以实现自动装箱系统。比如,通过使用单片机的方法来实现,像89C51、89SC52等均可。当然,也可以基于PLC来实现或者基于Delphi7_0也同样可以。所以说,实现自动装箱系统的方法
18、非常之多,有很大的发展空间。因此,每个国家都在积极的研究,不肯落后,我国自然也是热情高涨。1.3自动装箱控制系统的涉及内容及设计要求根据毕业设计(论文)任务书的要求,需设计一种自动装箱控制系统,其应具有自动装箱和计数、数字显示给定值或产品计数、方便的设定每个包装箱产品的个数和每批产品的箱数、有必要的保护和提示等功能,因此通过查阅相关文献资料,提出一种以STC89C52单片机为主控芯片,并结合LED显示模块、红外接收发射等功能模块的控制系统。第2章 总体方案设计2.1方案论证在此次课题中,经过对自动装箱控制系统分析中可知:两个传送皮带在程序中已经确定好了顺序,需不停地关闭和重启,对于这种控制方式
19、,我们称之为顺序控制。顺序控制一般有以下几种控制方法:1.可编程序的顺序控制器:可编程的控制器简称PLC。其既有继电器的简单控制还有计算机的灵活性的优点而且操作方便。目前市场上的软PLC价格对于用户来说比较合理,性价比还算很高。这是因为软PLC那种开放性的结构体系,使得用户得考虑下厂家的限制。然后,再看具体的要求,去选用与要求符合的软硬件,时间久了这种方法自然会节省不少的费用;同时,由于PLC符合诸多工业上的标准,可省去培训的时间以及费用。软件PLC的主要缺点:但目前软PLC技术同样是存在着一些问题需要解决。比如说:设备是否可靠。实时性,能否对于现场信号作出相应的响应,是否及时与有效。2.机械
20、式的顺序控制什么是机械式的顺序控制呢?其实就是一个开关通过分配轴上的那个凸块来控制电器,从而实现控制的一种控制方法。但是这种控制的方法也存在着局限性,比如说只能通过限位开关进而进行定位、没有办法对执行器的位置进行控制等。目前来看,对简单控制仍然很普遍适用的开关就是凸轮控制的多点开关。但是此控制方法由于体积过大,精度低,陈套老旧,成本高,并不适合本控制系统,因此不予考虑。3.二极管矩阵式的顺序控制器介绍顺序控制器其实是通过二极管矩阵来控制信号。利用在矩阵板上插接二极管来实现程序设计。不仅仅如此,程序存储以及逻辑运算通过矩阵基本都可以实现。二极管矩阵顺序控制器有下列优点:(1) 设定控制程序时,无
21、需专门的技术和装置。(2)逻辑处理采用并列处理,没有时间延迟现象。(3)更改程序容易,只需改变带二极管插入的位置即可。(4)原理简单,容易掌握。(5)电路的复杂程度靠二极管去完成,成本较低。该系统易于实现,但由于功能少,达不到系统的要求,故也不予采纳。4.RLC(继电器顺序控制)继电器顺序控制是一种采用继电器组成的顺序控制(又称RLC),RLC具有下列多个优点:(1)消费成本很低。(2)使用继电器可以扩展节点数量,提高开关电流容易。(3)线路设计简洁,要求低,发挥空间大。(4)很容易就可以通过输出电流产生电磁并最终转化为机械力。(5)对维护技术要求低。(6)如采用时间继电器,可以很好的实现定时
22、。RLC的缺点是:(1) 频繁开关触点,产生电磁干扰信号,降低了使用寿命,可靠性降低。(2) 由于不能多次利用,所以在不同的系统中,采用这种控制方式都要重新设计和制造线路板,阻碍了技术和生产的发展。(3)如果系统自动化的要求越高,RLC的线路设计就越加繁琐。所以,相应的难度也会变大。本系统自动化程度较高,很显然RLC也不适于本系统。5.计算机的顺序控制在上个世纪九十年代初的时候,计算机获得更大的发展,人们开始把计算机应用在工业控制领域当中。计算机的功能越来越强大,所能过做的事情越来也多。但需要更多的外围设备,价格昂贵,这大大限制了它的使用范围。此外,计算机原理复杂,在使用和维护方面存在很大的困
23、难,所以,推广较为缓慢。虽然它可以完全用于顺序控制,但是我们的自动装箱控制系统只需要简单的控制就可以了,所以它也不适合本系统。6.通过单片机实现的顺序控制单片机具有下面一些特性:体积小:单片机内部拥有作为一个计算机工作所需的所有基本组成部分,所以单片机构成的系统较为简单,体积也小。可靠性高:单片机中的存储器和传输线大多数在内部,不易受到外界的干扰;单片机在环境条件差的时候,会对系统采取电磁屏蔽。所以单片机系统的可靠性一般较高。性价比高:现在,单品机生产所需要的成本越来越低,但是其功能却是越发的强大。因此,单片机的性价比越来越高。控制功能强:单片机的CPU可以直接操控I/O口进行工作,提高了系统
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