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毕业设计题目：材料分拣系统控制系统设计（单片机）
入学年月2013年
姓名代xxx
学号110xxxxx
专业机电一体化
联系方式 13xxxx
学习中心 xxxxx
指导教师XXXXXXX___
完成时间2013年X月XX日
目录
1 绪论 (1)
1.1 自动分拣系统的定义 (1)
1.2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 (1)
2 系统硬件设计 (2)
2.1 传感器的选型 (2)
2.1.1 电感式传感器 (2)
2.1.2 电容式传感器 (3)
2.1.3 颜色传感器 (5)
2.2 限位开关的设计 (6)
2.3 电磁阀的设计 (7)
2.4 PLC的选型 (8)
2.5 PLC输入输出接线端子图 (9)
3 系统软件设计 (10)
3．1 控制系统流程图设计 (10)
3.2 PLC梯形图程序设计 (11)
3.3 整体梯形图 (12)
3.4 PLC程序指令表 (12)
4 总结 (14)
参考文献 (15)
1 绪论
1．1 自动分拣系统的定义
自动分拣是指货物进入分拣系统到指定的分配位置为止，都是按照系统设定的指令靠自动装置来完成的。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。1．2 自动分拣系统研究现状及发展趋势
我国自动分拣机的应用大约始于1980年代,近期的市场兴起和技术发展始于1997年。自动分拣的概念先在机场行李处理和邮政处理中心得到应用, 然后普及到其他行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长,各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域, 并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。
随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。
目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多；另外组态软件的的发展，为物料分拣系统增添了新的活力。
2 系统硬件设计
2．1 传感器的选型
2.1.1 电感式传感器
此传感器接近开关属于有开关量输出的位置传感器，用来检测金属物体。它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化。由此，可识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。本系统用该器件来检测铁质材料。
电感式接近传感器选择LE4-1K，技术参数如表3.1：
表3.1 电感式传感器技术参数
工作电压 10-30V
额定电流 200MA
感应距离 4mm
图3.1 电感传感器工作原理图
图3.2 电感传感器LE4-1K成品图
电感传感器介绍：由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。电感式传感器的特点是：①无活动触点、可靠度高、寿命长；②分辨率高；③灵敏度高；④线性度高、重复性好；⑤测量范围宽（测量范围大时分辨率低）；⑥无输入时有零位输出电压，引起测量误差；⑦对激励电源的频率和幅值稳定性要求较高；⑧不适用于高频动态测量。电感式传感器主要用于位移测量和可以转换成位移变化的机械量（如力、张力、压力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位、比重、转矩等）的测量。常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。在实际应用中，这三种传感器多制成差动式，以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差。
2.1.2 电容传感器
此传感器属于具有开关量输出的位置传感器，是一种接近式开关。它的测量头通常是构成电容器的一个极板,而另一个极板是待测物体的本身。当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化。由此，便可控制开关的接通和关断。本装置中电容传感器是用于检测铝质材料。
电容式传感器选择OMRON的E2K—X81ME1型，技术参数如表3.2：
表3.2 电容式传感器技术参数
工作电压 10-30V
额定电流 200MA
感应距离 8mm
图3.3 电容传感器工作原理图
图3.4 电容传感器E2K—X81ME1成品图
电容传感器介绍：用电测法测量非电学量时，首先必须将被测的非电学量转换为电学量而后输入之。通常把非电学量变换成电学量的元件称为变换器；根据不同非电学量的特点设计成的有关转换装置称为传感器，而被测的力学量（如位移、力、速度等）转换成电容变化的传感器称为电容传感器。从能量转换的角度而言，电容变换器为无源变换器，需要将所测的力学量转换成电压或电流后进行放大和处理。力学量中的线位移、角位移、间隔、距离、厚度、拉伸、压缩、膨胀、变形等无不与长度有着密切联系的量；这些量又都是通过长度或者长度比值进行测量的量，而其测量方法的相互关系也很密切。另外，在有些条件下，这些力学量变化相当缓慢，而且变化范围极小，如果要求测量极小距离或位移时要有较高的分辨率，其他传感器很难做到实现高分辨率要求，在精密测量中所普遍使用的差动变压器传感器的分辨率仅达到1～5 μm数量级；而有一种电容测微仪，他的分辨率为0.01 μm，比前者提高了两个数量级，最大量程为100±5 μm，因此他在精密小位移测量中受到青睐。
对于上述这些力学量，尤其是缓慢变化或微小量的测量，一般来说采用电容式传感器进行检测比较适宜，主要是这类传感器具有以下突出优点：
(1)测量范围大其相对变化率可超过100%；
(2)灵敏度高，如用比率变压器电桥测量，相对变化量可达10-7数量级；
(3)动态响应快，因其可动质量小，固有频率高，高频特性既适宜动态测量，也可静态测量；
(4)稳定性好由于电容器极板多为金属材料，极板间衬物多为无机材料，如空气、玻璃、陶瓷、石英等；因此可以在高温、低温强磁场、强辐射下长期工作，尤其是解决高温高压环境下的检测难题。
2.1.3 颜色传感器
此传感器属于具有开关量输出的位置传感器。它是在Si等多数光电二极管之前，分别放置R（红）、G（绿）、B（蓝）三种颜色的彩色滤光器，以便处理各自的输出信号并识别彩色的方法。材料分拣系统采用它主要是用来识别绿色与黄色的材料。本系统共设置了三个检测材料的传感器，同时预留了一个空余的电磁阀与气缸用来添加其它的传感器。用户可以根据自己的需求选择相应的传感器安装即可。
选用TAOS公司生产的，型号为TCS230颜色传感器。此传感器为RGB(红绿蓝) 颜色传感器，可检测目标物体对三基色的反射比率，从而鉴别物体颜色。TCS230传感器引脚如下图所示。
图3.5 TCS230颜色传感器
图3.6 颜色传感器TCS230成品图
RGB 颜色传感器介绍：
TCS230是美国TAOS公司生产的一种可编程彩色光到频率的转换器。该传感器具有分辨率高、可编程的颜色选择与输出定标、单电源供电等特点；输出为数字量，可直接与微处理器连接。它把可配置的硅光电二极管与电流频率转换器集成在一个单一的CMOS电路上，同时在单一芯片上还集成了红绿蓝(RGB)三种滤光器，是业界第一个有数字兼容接口的RGB彩色传感器。TCS230的输出信号是数字量，可以驱动标准的TTL或CMOS逻辑输入，因此可直接与微处理器或其它逻
辑电路相连接。由于输出的是数字量，并且能够实现每个彩色信道10位以上的转换精度，因而不再需要A/D转换电路，使电路变得更简单。TCS230采用8引脚的SOIC表面贴装式封装，在单一芯片上集成有64个光电二极管。这些二极管共分为四种类型。其中16个光电二极管带有红色滤波器，16个光电二极管带有绿色滤波器，16个光电二极管带有蓝色滤波器，其余16个不带有任何滤波器，可以透过全部的光信息。这些光电二极管在芯片内是交叉排列的，能够最大限度地减少入射光幅射的不均匀性，从而增加颜色识别的精确度；另一方面，相同颜色的16个光电二极管是并联连接的，均匀分布在二极管阵列中，可以消除颜色的位置误差。工作时，通过两个可编程的引脚来动态选择所需要的滤波器。该传感器的典型输出频率范围从2Hz~500kHz，用户还可以通过两个可编程引脚来选择100%、20%或2%的输出比例因子，或电源关断模式。输出比例因子使传感器的输出能够适应不同的测量范围，提高了它的适应能力。
当入射光投射到TCS230上时，通过光电二极管控制引脚S2、S3的不同组合，可以选择不同的滤波器；经过电流到频率转换器后输出不同频率的方波(占空比是50%)，不同的颜色和光强对应不同频率的方波；还可以通过输出定标控制引脚S0、S1选择不同的输出比例因子，对输出频率范围进行调整，以适应不同的需求。
S0、S1用于选择输出比例因子或电源关断模式；S2、S3用于选择滤波器的类型；OE是频率输出使能引脚，可以控制输出的状态，当有多个芯片引脚共用微处理器的输入引脚时，也可以作为片选信号；OUT是频率输出引脚，GND是芯片的接地引脚，VCC为芯片提供工作电压。表2是S0、S1及S2、S3的可用组合。
表3.3 S0、S1及S2、S3 的组合选项
S0 S1 输出频率定标 S2 S3 滤波器类型
L L 关断电源 L L H H 20% L H L H 20% H L L H 100% H H 红色蓝色无绿色
2.2 限位开关的设计
限位开关就是用以限定机械设备的运动极限位置的电气开关。这种开关有接触式的和非接触式的。接触式的比较直观，机械设备的运动部件上，安装上行程开关，与其相对运动的固定点上安装极限位置的挡块，或者是相反安装位置。当行程开关的机械触头碰上挡块时，切断了（或改变了）控制电路，机械就停止运行或改变运行。由于机械的惯性运动，这种行程开关有一定的“超行程”以保护开关不受损坏。非接触式的形式很多，常见的有干簧管、光电式、感应式等。
材料自动化分拣系统中,气缸回位限位开关、气缸动作限位开关都选用D—C73型号的磁感应开关，控制功率高、作用距离大、结构简单、成本低、工作稳定可靠、寿命长。适合用于自动控制系统中，进行自动检测、定位、保护等。它的技术参数如表3.4所示：
表3.4 限位开关的技术参数
额定电压DC24V AC110V
额定电流DC：5~40mA AC: 5~20mA
而震程度10~50HZ
使用温度0~60摄氏度
2.3 电磁阀的设计
ABS压力调节器的4个常开进油电磁阀的最大起动电流约为3.6 A;4个常闭出油电磁阀最大起动电流约为2.4 A。而L9439的工作电压4.5～32 V，两路通道内阻0.2Ω，最大负载电流3A；另两路内阻0.3Ω，最大负载电流5A，恰好能满足ABS常开和常闭电磁阀的驱动电流要求，而且较低的导通内阻又能保证低功耗，因此L9349非常适合进行ABS电磁阀的驱动控制。电磁阀驱动电路原理图见图3.7。
图3.7 电磁阀驱动电路原理图
在图中，每片L9349能驱动4个电磁阀工作，属于典型的低端驱动。通过Vs端口给芯片提供12V供电电压；当给输入端IN1～IN4 PWM控制信号，就能方便地控制输出端以驱动4路电磁阀工作，OUT1和OUT2端口的最大驱动能力为5A，应该连接ABS的常闭电磁阀；OUT3和OUT4端口最大驱动能力为3A，应连接ABS 常开电磁阀，不可接反；EN端口为使能端，能通过MCU快速关闭芯片；L9349
的数字地和模拟地分开，提高了驱动模块的抗干扰能力。
2.4 PLC的选型
根据材料分拣系统的工作过程由可知，系统的控制有输入信号12个，均为开关量。输出信号有5个，其中一个控制电动机，剩下的控制电磁阀，也都是开关量。
根据分拣系统的需要配置出I/O对应功能，如表3.5所示：
表3.5 I/O接线表
输入部分
X010 SFW2
X011 SFW3
气缸动作限位开关
气缸动作限位开关
气缸动作限位开关
气缸动作限位开关
电感传感器
电容传感器
颜色传感器
气缸回位限位开关
气缸回位限位开关
气缸回位限位开关
气缸回位限位开关
判断下料有无
(下料传感器) X017
X013
X000
X001
X002
X005
X006
X007
X015
X014
SFW4
SFW5
SA
SB
SC
SBW2
SBW3
SBW4
SBW5
SN
输出部分Y000
Y001
Y003
Y004
Y005
YV2
YV3
YV4
YV5
M
先导式电磁换向阀11
先导式电磁换向阀10
先导式电磁换向阀 9
先导式电磁换向阀13
传送带
再根据PLC选型的要求，在实际统计的输入/输出点数的基础上需15%---20% 的备用量，因此选择三菱FX2N—32MR的PLC作为主机，它可以满足本系统的需求，且还有一定的剩余I/O以备将来的扩展。
2.5 PLC输入输出接线端子图
根据表3.5，利用AutoCAD绘图软件可以绘制出PLC的输入输出接线端子图，如下图3.8所示。
图3.8 PLC输入输出接线端子图
3 系统软件设计
软件设计是PLC控制系统的核心，程序设计的主要任务是根据控制要求及工艺流程，画出状态流程图并设计出梯形图。材料自动分拣系统采用三菱公司的FXFP_WIN_C作为编程软件，此软件是专为三菱PLC而设计的编程软件，适用于FX型号的PLC。可以通过梯形图符号、指令语句以及SFC符号创建编辑程序，还可以在程序中加入中文或者英文注释，并且还可以通过该软件监控PLC运行时各编程元件的状态及数据变化，还具有程序和监控结果打印的功能。
3.1 控制系统流程图设计
根据系统生产工艺的要求，分析各个设备的操作内容和操作顺序，可画出程序流程图，如下图4.1所示。
图4.1 控制系统流程图
该系统可选择连续或单次运行工作状态。若为连续运行状态，则系统软件设计流程图中的汽缸4 动作后，程序再转到开始;若为单次运行，则汽缸4 动作后停机。如果需要，该系统可在分拣的同时对分拣的材料进行数量的统计，这只需在各汽缸动作的同时累计即可。应用高速计数器编制程序，可以实现系统的定位控制功能。用高速计数器计数步进电机转过的圈数，来确定物料到达传感器的距离，实现定位功能。定位时，电机停转，计数器清零，传感器开始工作，对物料进行分拣处理。在汽缸1～3 动作后，电机重新运行，高速计数器也重新计数。
如果相应的传感器没有检测到物体，则电机重新运行，高速计数器也重新计数，继续运行到下一位置。如果只对材料的某一特性进行分拣，比如只分拣金属和非金属，则只需对传感器的安放或程序进行修改即可。
3.2 PLC梯形图程序设计
根据材料自动分拣系统的要求设计出梯形图，梯形图的部分程序分析如下：
1、启动材料自动分拣机，开关X014判断是否有材料，无材料系统运行30S 后自动停下，送料汽缸启动电机停止转动，汽缸限位开关运作，传送带停止动作。
2、开关X014判断有无材料，如有材料，汽缸限位开关运作，系统每隔2S 送一次料，系统开始自动分拣动作。
3、开关X0、X2、X1传感器开关开始运作，如检测到相对应的材料，则汽缸运作推动物体到相应的物品槽里，如无检测到相应的物体，则继续运作到下个传感器进行检测，检测完毕自动进行结束。然后继续下一轮的检测。
3.3 整体梯形图
3.4 PLC程序指令表
根据系统的程序流程图，设计出材料自动分拣系统中PLC程序的指令表：
LD M71
OUT F671
K600
OUT F672
K647
OUT F670
K26
LD X20
ANI X21
ANI T450
OUT Y005
LD X014
AND X016
OUT Y004
LDI X016
OUT T450
LD X0005
ANI X0000
AND X010
OUT Y000
LD X0007 AND X011
ANI X0001
OUT Y001
LD X0006
AND X012
ANI X0002
OUT Y002
LD X015
AND X013
ANI X003
OUT Y003
END
程序表
4 总结
这次的毕业设计制作过程中，感触最多的就是知识面的匮乏，此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题，开题到选型、制作直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改PLC
程序，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。
实际的设计工作中，出现了不少难题：传感器很容易受到外界因素的干扰；PLC的选型以及程序的设计；组态仿真调试监控等。通过多次试验与实践，以上问题基本上得到了解决。
根据自动分拣系统的任务书，由于时间的仓促和知识面的狭窄，导致了一些性能没有达标。如传感器模块，没有使用到光电传感器测量尺寸，也没有扎实的去学习气动装置的相关知识，进一步的提高材料自动分拣系统的输出性能。
如何进一步提高材料自动分拣系统的控制性能，工作展望如下:
一、进一步提高传感器的性能，找出一系列可靠的参数，实现系统的稳定。
二、进一步研究PLC在材料自动分拣系统的核心控制能力，努力改进出更精简更实效的程序。
三、进一步分析MCGS组态仿真软件材料自动分拣系统中的调试监控能力。
四、进一步分析研究各种分拣系统地优劣，比如以PLC为控制核心的材料自动分拣系统和以RAM芯片为控制核心的材料自动分拣系统，提高材料分拣系统的综合性能，研究出对现代工业更加有用的材料自动分拣系统。
毕业设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的编写程序的能力，懂得了许多经验功能的应用，获得是前人不懈努力的结果。同时，加深了对组态软件的认识，能熟练使用MCGS对系统进行监测和控制。
在材料自动分拣系统的研究中，我进一步了解了物料自动分检控制系统的用途及工作原理，熟悉了物料自动分检控制系统的设计步骤，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。
参考文献
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13袁秀英.组态控制技术，北京：电子工业出版社,2003.8。
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：自动控制理论课程设计 设计题目：直线一级倒立摆控制器设计 院系：电气学院电气工程系 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：2016.6.6-2016.6.19 手机： 工业大学教务处
*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
直线一级倒立摆控制器设计 摘要：采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性，运用根轨迹法设计了控制器，增加了系统的零极点以保证系统稳定。采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析，将电脑与倒立摆连接进行实时控制。在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标，检验了自动控制理论的正确性和实用性。 0.引言 摆是进行控制理论研究的典型实验平台，可以分为倒立摆和顺摆。许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中对所学课程加深了理解。由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。 本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象，了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器(极点配置)的设计方法，掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。 1.系统建模 一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下。其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡，光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡，计算机从运动控制卡中读取实时数据，确定控制决策(小车运动方向、移动速度、加速度等)，并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控制量，使电机转动，通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。
摘要 自动分拣控制系统在各个行业都应用广泛：物流配送、邮政、采集、海运、仓管等行业得到广泛运用，分拣系统极大提升各单位生产效率。 初次设计后，进行了整体思路、流程调整。硬件组成方面适当优化调节各组成部分方位、并有细微角度修正，达到平稳系统运作、理想化传感器角度的目的。硬件整体调整完善后，开始软硬件协调测试，最终促成本设计中邮件输入、邮件输送、邮件分拣的系统过程。 本系统在机械自动化理念及分拣系统基础原理上，根据给定的要求,以邮件为对象选取PLC控制核心、MCGS监控软件的简单组合，进而设计出邮件安全分拣系统的控制和监控。将PLC做主控器,结合传感器应用等技术,能够实时监控和保障邮件的安全分拣。系统具有思路简明、运行稳定、分拣精度高、易控制的特点,若分拣对象改变,只需简单改动便可达到良好效果。 关键词：邮件分拣；安全平稳；传感器；PLC；监控软件
Abstract Sorting control system in all sectors of society such as: logistics and distribution center, post office, mining, ports, terminals, warehouses and other industries are widely used, we can see that the sorting system can greatly improve the level of production enterprises efficiency. Familiar with the goods in the automatic and sorting system principle foundation, according to certain request to sort the Mitsubishis PLC as control core, Mcgs software for monitoring software, the design gives material sorting control system. The transport of goods and materials sorting system mainly by PLC controller, combined with pneumatic device, the sensor technology, configuration and monitoring technology, on-site control product automatic sorting. System has a high degree of automation, stable operation and high precision, easy control sorting based on the features of different sorting object, slightly modifying the system can be realized requirements. After completed its design of the system, executing the overall commissioning. In hardware, testing the installation location and angle of the various parts to make it run the block material and the angle of the sensor suitable for installation. After the various parts of the hardware debug range of motion, integrating hardware and software debugging to achieve material sorting system, feeding, delivery and sorting of the entire process Key words：Material sorting；sensor；Pneumatic device；PLC；Mcgs software
毕业设计论文 水温自动控制系统 钟野 院系：电子信息工程学系 专业：电气自动化技术 班级： 学号： 指导教师： 职称（或学位）： 2011年5 月
目录 1 引言 (2) 2 方案设计 (2) 2.1 总体系统的设计思路 (2) 2.2 部分外围系统的设计思路 (3) 3 硬件电路设计 (3) 3.1 单片机最小系统的设计 (3) 3.2 温度检测电路的设计与论证 (4) 3.3 显示功能电路的设计与论证 (5) 3.4 温度报警提示功能电路的设计与论证 (5) 3.5 外围电路控制设计 (6) 3.6 扩展部分方案设计 (7) 4 软件设计 (7) 4.1 控制主程序设计 (7) 4.2 温度设置程序设计 (8) 4.3 上下限报警程序设计 (8) 5 结论 (9) 结束语 (9) 致谢 (10) 参考文献 (10) 附录............................................................................................................... 错误！未定义书签。
水温自动控制系统 钟野 （XXXX电子信息工程学系指导教师：CXJ） 摘要：本文设计主要是采用A T89C51单片机为控制核心、以温度传感器（DS18B20）为温度采集元件, 外加温度设置电路、温度采集电路、显示电路、报警电路和加热电路来实现对水温的显示同时自动检测及线性化处理,其误差小于±0.5℃。本文重点介绍硬件设计方案的论证和选择，以及各部分功能控制的软件的设计。本次设计的目标在于：由单片机来实现水温的自动检测及自动控制，实现设备的智能化。 关键词：单片机;温度传感器;自动控制 Abstract: This paper is designed AT89C51 microcontroller as control core and temperature sensor DS18B20) for (temperature gathering element, plus the temperature setting circuit, temperature gathering electriccircuit, display circuit, alarm circuit and heating circuit to achieve water temperature display while automatically detecting and linearization, its error is less than 0.5 + ℃. This paper mainly introduces the hardware design argumentation and choice, and some functional control software design. This design goal is: by single-chip microcomputer to realize the automatic detection and automatic temperature control, realize the intellectualized equipment. Keywords: Microcontroller; Temperature sensors; Automatic control
教务处管理系统概要设计说明书
1 概述（设计思想） 教务管理系统是一个面向学校教务管理人员、教师和学生，为其提供服务的综合管理系统，随着教学体制的不断改革，尤其是学分制、选课制的展开和深入，使得教务日常管理工作日趋繁重、复杂，而现有的教务管理软件基本上都是单机版本的，已满足不了现在教务工作需要。因此迫切需要研制开发基于互联网的综合网上教务管理软件。 该教务管理系统总体设计思想：面向学校各部门以及各层次用户的多模块综合信息管理系统为了充分利用高校现已有的网络资源。实现教务各上下级之间迅速便捷的沟通，在系统的架构上采用了当前流行的B/S结构与C Z S结构及 Internet 网络相结合的技术突破了系统使用地域的局限性，使整个校园网甚至Internet 上的用户都可访问本教务系统并进入相应的教务信息查询，如查询课程表、教学进程等等．为了体现分散操作、统一管理的思想，实现教务信息的集中管理、分散操作、信息共享，使传统的教务管理朝数字化、无纸化、智能化、综合化的方向发展，实现教务各上下级之间迅速便捷的沟通，形成充满活力的新型的教务管理机制。 教务管理系统由两部分组成：前台和后台。前台客户层采用了最新的webstart 工具，使得客户端可以自动升级、即时更新，减轻了系性；后台数据层采用了对象关系型数据库，它将数据进行统一管理，所有的客户端都从后台捌用数据，实现了资源共享、保证了数据的一致性并且后台数据还具有自动备份功能，来保证数据库中数据的安全性与可靠性．后台主要有系统管理员，前台则主要面对在校学生和教务处人员和各院系教务员及任课教师使用，教务网的管理员分初级管理员和高级管理员：初级管理员是各科室的负责人，提交本科室的待发布教学通知、公告等信息，管理本科室的上传文件并接受高级管理员的管理；高级管理员管理所有上传的文件，审核并发布各科室提交的信息，管理教务信箱和教务网界面等。教务处长属于高级管理员。 2 系统策略 系统性 该教务管理系统实时更新，系统比较完善可靠，技术成熟，可以按照不同学校对于教务的不同需求进行更改，满足用户需求。 先进性 该教务管理系统技术先进，系统先进，比较完善。 安全性 数据库考虑到安全性问题，对文件进行加密，提高了安全度，保证了系统的安全。可维护性 该教务管理系统界面可以再后台管理前台显示的界面，模块化程度高，可维护性强。 正确性 该教务管理系统可以正确反映教务的信息，实时更新数据，保证信息正确和可靠 简单性 该教务管理系统操作简单，界面简洁，后台管理易学，维护复杂度比较小适应性 该教务管理系统可以在多平台下使用，对浏览器的兼容性强，适用性强。
邮件分拣PLC控制系统设计 一、设计目的： 用PLC构成邮件分拣控制系统，使其掌握PLC的编程和程序调试方法。二、工作过程： 启动后绿灯L2亮表示可以进邮件，S1为ON表示模拟检测邮件的光信号检测到了邮件，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L1亮，电机M5运行，将邮件分拣至邮箱内，完后L1灭，L2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L1闪亮，表示出错，电机M5停止，重新启动后，能重新运行。三、控制系统流程示意图： 实验流程图：
四、机型的选择 邮件分拣是一个比较固定的、环境条件较好的工艺过程，要实现的功能也相对简单，无需A/D和D/A转换、加减运算。另外，控制程序也比较固定，不需要在线编程，选用整体式PLC就可以满足工艺的要求了。综合前面的工艺要求与I/O点数可知，在机型上可选用三菱FX2N-48MR的可编程控制器。 1,什么是PLC 可编程控制器 可编程控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是将计算机技术应用于工业控制领域的新产品。它从诞生至今，仅有三十年历史。 2,关于BCD码的简介和算法 简介：BCD码是四位二进制码, 也就是将十进制的数字转化为二进制, 但是和普 通的转化有一点不同, 每一个十进制的数字0-9都对应着一个四位的二进制码,对应关系如下: 十进制0 对应二进制0000 ;十进制1 对应二进制0001 (9) 1001 接下来的10就有两个上述的码来表示10 表示为00010000 也就是BCD 码是遇见1001就产生进位,不象普通的二进制码,到1111才产生进位10000。 运算法则：BCD码是十进制数，而运算器对数据做加减运算时，都是按二进制运算规则进行处理的。这样，当将BCD码传送给运算器进行运算时，其结果需要修正。修正的规则是：当两个BCD码相加，如果和等于或小于1001(即十进制数9)，不需要修正；如果相加之和在1010 到1111(即十六进制数0AH～0FH)之间，则需加 6 进行修正；如果相加时，本位产生了进位，也需加 6 进行修正。这样做的原因是，机器按二进制相加，所以 4 位二进制数相加时，是按“逢十六进一”的原则进行运算的，而实质上是 2 个十进制数相加，应该按“逢十进一”的原则相加，16 与10相差6，所以当和超过9或有进位时，都要加 6 进行修正。 五、系统硬件设计 根据该邮件分拣机的控制要求，该系统有4台电机，2个指示灯，6个接近开关，5个邮箱，3个按钮，1个BCD拨码器，1个传动装置。该邮件分拣系统采用PLC控制需要有12个输入点，7个输出点，选用三菱FX-2N系列PLC。 六、I/0分配表 启动按钮SB0 X000 复位按钮 SB1 X0006 检验邮码按钮 SB2 X001 拨码按键（即数字按键）由低位到高位分别为：X0002 ,X0003,X0004 ,X006 红灯L1 Y001 绿灯L2 Y000 电机5运行 Y002 电机1运行Y003 电机2运
北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
系统概要设计文档
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目录
系统概要设计文档 ....................................................................................................... 1b5E2RGbCAP 目录 ................................................................................................................................2p1EanqFDPw 1 引言 .............................................................................................................................. 3DXDiTa9E3d 1.1 编写目的及阅读建议 ...................................................................................... 3RTCrpUDGiT 1.2 系统概述 ......................................................................................................... 35PCzVD7HxA 1.3 文档概述 ............................................................................................................. 3jLBHrnAILg 1.4 设计原则与设计要求 ......................................................................................3xHAQX74J0X 2 引用文件 ...................................................................................................................... 3LDAYtRyKfE 3 设计概述 ....................................................................................................................... 4Zzz6ZB2Ltk 3.1 功能需求规定 .................................................................................................... 4dvzfvkwMI1 3.2 运行环境 ........................................................................................................... 4rqyn14ZNXI 4 系统体系结构设计 ..................................................................................................... 4EmxvxOtOco 4.1 系统总体设计 ................................................................................................... 4SixE2yXPq5 4.1.1 概述 ........................................................................................................ 46ewMyirQFL 4.1.2 设计思想 ............................................................................................... 5kavU42VRUs 4.1.3 基本处理流程 ........................................................................................ 6y6v3ALoS89 4.1.4 系统数据结构设计 ............................................................................... 9M2ub6vSTnP 4.4 接口设计 ........................................................................................................ 100YujCfmUCw 4.4.1 用户接口 ............................................................................................. 10eUts8ZQVRd 4.4.2 外部接口 ............................................................................................ 10sQsAEJkW5T 4.4.3 内部接口 ............................................................................................. 11GMsIasNXkA 5 运行设计 ..................................................................................................................... 11TIrRGchYzg 5.1 系统初始化 ................................................................................................... 117EqZcWLZNX 5.2 运行控制 ........................................................................................................... 11lzq7IGf02E 5.3 运行结束 .......................................................................................................... 11zvpgeqJ1hk 6 系统出错处理设计 ..................................................................................................... 11NrpoJac3v1 6.1 出错信息 ..........................................................................................................111nowfTG4KI 6.2 补救措施 .......................................................................................................... 12fjnFLDa5Zo 7 系统维护设计 ............................................................................................................. 12tfnNhnE6e5 附录 ............................................................................................................................. 12HbmVN777sL
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指导教师评定成绩： 审定成绩： 重庆邮电大学 移通学院 自动控制原理课程设计报告 系部： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 设计时间：2013年12 月 重庆邮电大学移通学院制
目录 一、设计题目 二、设计报告正文 摘要 关键词 设计内容 三、设计总结 四、参考文献
一、设计题目 《自动控制原理》课程设计（简明）任务书——供2011级机械设计制造及其自动化专业（4-6班）本科学生用 引言：《自动控制原理》课程设计是该课程的一个重要教学环节，既有别于毕业设计，更不同于课堂教学。它主要是培养学生统筹运用自动控制原理课程中所学的理论知识，掌握反馈控制系统的基本理论和基本方法，对工程实际系统进行完整的全面分析和综合。 一设计题目：Ｉ型二阶系统的典型分析与综合设计 二系统说明： 该Ｉ型系统物理模拟结构如图所示。 系统物理模拟结构图 其中：Ｒ＝1MΩ；C =1uF；R0=41R 三系统参量：系统输入信号：x(t)； 系统输出信号：y(t)；
四设计指标： 设定：输入为x(t)=a×1（t）（其中：a=5） 要求动态期望指标：M p﹪≤20﹪；t s≤4sec； 五基本要求： a)建立系统数学模型——传递函数； b)利用根轨迹方法分析和综合系统（学号为单数同学做）； c)利用频率特性法分析和综合系统（学号为双数同学做）； d)完成系统综合前后的有源物理模拟（验证）实验； 六课程设计报告： 1.按照移通学院课程设计报告格式写课程设计报告； 2.报告内容包括：课程设计的主要内容、基本原理； 3.课程设计过程中的参数计算过程、分析过程，包括： （1）课程设计计算说明书一份； （2）原系统组成结构原理图一张（自绘）； （3）系统分析，综合用精确Bode图一张； （4）系统综合前后的模拟图各一张（附实验结果图）； 4.提供参考资料及文献 5.排版格式完整、报告语句通顺； 6.封面装帧成册。
基于PLC对邮件分拣系统的控制 摘要 最初的分拣系统是完全基于人力的作业系统．通过人工搜索、搬运来完成货物的提取。这种分拣系统的作业效率低下，无法满足现代化物流配送对速度和准确性的高要求。随着科学技术的飞速发展，分拣系统中开始运用各种各样的自动化机械设备．计算机控制技术和信息技术成为信息传递和处理的重要手段。机械化、自动化、智能化成为现代分拣系统的主要特点与发展趋势。 随着计算机技术的飞速发展，可编程控制器应运而生。并且功能也越来越强大。在应用上，PLC有着其他设备无以比拟的优越性，它可靠性高，抗干扰能力高；适用性强，应用灵活；编程方便，易于使用；功能强大，扩展能力强；控制系统设计、安装、调试方便；维修方便，维修工作量少；体积小，质量轻，易于实现机电一体化。邮件分拣作业是邮件配送中的一个关键环节，它指的是依据邮件的地址．迅速、准确地将发往不同地点的邮件从众多邮件中按邮政编码分拣出来，并准确、及时地运送到邮件的目的地。 本文介绍了用PLC控制技术实现的邮件分检系统。分析了邮件处理自动化的实现方法和工艺流程，对设计邮件自动化设备有一定的参考价值。利用PLC内部的指令实现邮件系统的处理技术，无需硬件的额外投资即可明显提高邮件分拣效率。 关键词：西门子S7-200PLC BCD拔码器邮件分局
Mail sorting system based on PLC control Abstract The initial sorting system is based entirely on human operating system. Through manualsearches, handling to complete the extraction of goods. The sorting system operatingefficiency, can not meet the modern logistics distribution on the speed and accuracy of high demand. With the rapid development of science and technology, sorting system began using a variety of automated machinery and equipment. The computer control technology and information technology has become an important means of information transmission and processing. Mechanization, automation, intelligent modern sorting system main characteristic and development trend. With the rapid development of computer technology, the programmable controller to emerge as the times require. And the function is more and more powerful. In the application of, PLC with other equipment unparalleled superiority, it has high reliability, high anti-interference ability; strong applicability, flexible application; programming convenient, easy to use; powerful, scalable; control system design, installation, convenient debugging; repair repair convenient, less workload; has the advantages of small volume, light weight, and is easy to realize the integration of mechanical and electrical. Mail sorting mail distribution is a key link in the basis, it refers to the mail address. Quickly, accurately sent to different locations of the messages from the other mail by postal code sorting out, and accurate, timely delivery of the message destination. This paper introduces the use of PLC control technology to realize the mail sorting system. Analysis of the mail processing automation to realize the method and the process of design, mail automation equipment has a certain reference value. Using the PLC internal instruction realizing mail processing technology, without the need for additional investment can obviously improve the hardware of mail sorting efficiency. Key words: Siemens S7-200PLC BCD code dialing device mail Branch Bureau
论文题目:温度自动控制系统的设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
概要设计范本
[XXXX公司办公自动化] 概要设计说明书 [V1.0(版本号)] 拟制人________ ______________ 审核人______________________ 批准人______________________
[二○○三年四月二十一日]
概要设计说明书 引言 1.1编写目的 信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势。推进电力系统的信息化建设，对于提高现代化管理水平，提高工作效率，都具有重要意义。为了适应国际形势和我国经济建设与社会发展的需要，我国必须加快电力系统信息化的发展。 对于电力系统的企业，如何充分、快捷、有效地利用企业内外的大量信息，为企业的发展服务，提高企业的工作效率，是企业需要充分考虑的问题之一。随着企业规模的扩大以及服务内容和办公设施的现代化，这种情况日益突出。同时为了提高单位的日常办公效率，减轻手工劳动强度，使单位的日常运营纳入高效而快捷的轨道，就必须利用现代的信息手段。现代的信息技术优势在于对信息的处理高效而精确，可以充分实现信息的共享和传输，及时地反映企业办公的变动
情况，完善办公调度，提高企业服务质量，进而实现企业经营管理的信息化、科学化。 充分利用现代的信息技术，是提高企业竞争力的必要手段。XXXX公司计划建设的办公自动化系统将以先进的信息技术为依托，通过建立全局八个部门的信息网络，全面提高办公效率，并做到信息传输自动化、公共服务远程化、公文交换无纸化、管理决策网络化，实现全局办公系统全面信息化。 本说明书给出XXXX公司办公自动化系统的设计说明，包括最终实现的软件必须满足的功能、性能、接口和用户界面、附属工具程序的功能以及设计约束等。 目的在于： ?为编码人员提供依据； ?为修改、维护提供条件； ?项目负责人将按计划书的要求布置和控制开发工作全过程； ?项目质量保证组将按此计划书做阶段性和总结性的质量验证和确认。 本说明书的预期读者包括：
上海电力学院 自动控制原理实践报告 课名：自动控制原理应用实践 题目：水翼船渡轮的纵倾角控制 船舶航向的自动操舵控制 班级： 姓名： 学号：
水翼船渡轮的纵倾角控制 一．系统背景简介 水翼船(Hydrofoil)是一种高速船。船身底部有支架，装上水翼。当船的速度逐渐增加，水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行，Foilborne)，从而大为减少水的阻力和增加航行速度。 水翼船的高速航行能力主要依靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。 航向自动操舵仪工作时存在包括舵机（舵角）、船舶本身（航向角）在内的两个反馈回路：舵角反馈和航向反馈。 当尾舵的角坐标偏转错误!未找到引用源。，会引起船只在参考方向上发生某一固定的偏转错误!未找到引用源。。传递函数中带有一个负号，这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。有此动力方程可以看出，船只的转动速率会逐渐趋向一个常数，因此如果船只以直线运动，而尾舵偏转一恒定值，那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹。 二．实际控制过程 某水翼船渡轮，自重670t，航速45节（海里/小时），可载900名乘客，可混装轿车、大客车和货卡，载重可达自重量。该渡轮可在浪高达8英尺的海中以航速40节航行的能力，全靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求该系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。
上图：水翼船渡轮的纵倾角控制系统 已知，水翼船渡轮的纵倾角控制过程模型，执行器模型为F（s）=1/s。 三．控制设计要求 试设计一个控制器Gc（s），使水翼船渡轮的纵倾角控制系统在海浪扰动D （s）存在下也能达到优良的性能指标。假设海浪扰动D（s）的主频率为w=6rad/s。 本题要求了“优良的性能指标”，没有具体的量化指标，通过网络资料的查阅：响应超调量小于10%，调整时间小于4s。 四．分析系统时域 1.原系统稳定性分析 num=[50]; den=[1 80 2500 50]; g1=tf(num,den); [z,p,k]=zpkdata(g1,'v'); p1=pole(g1); pzmap(g1) 分析：上图闭环极点分布图，有一极点位于原点，另两极点位于虚轴左边，故处于临界稳定状态。但还是一种不稳定的情况，所以系统无稳态误差。 2.Simulink搭建未加控制器的原系统（不考虑扰动）。
物理与电子工程学院 《PLC原理与应用》课程设计报告书 设计题目：基于PLC的邮件分拣控制的设计专业：自动化 班级：10级1班 学生姓名: XX 学号:XXXXXX 指导教师：XX 2013年12 月20 日
物理与电子工程学院课程设计任务书专业：自动化班级：1班
摘要 可编程序控制器(PLC)是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动化技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。目前，可编程序控制器已成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，其广泛的深度和广度成为衡量一个国家工业自动化程度高低的标志。 本文针对继电器控制系统可靠性较差、使用不够灵活方便等缺陷，利用PLC进行设计，达到了控制邮件分拣目的。在系统中充分利用PLC在控制方面的卓越性能实现了系统运行可靠、故障率低的功能。 本论文在内容安排上首先介绍了题目的来源与意义及其相关的背景：系统方案的确定、总体的组成、设计思想与理论依据等。随后对系统进行了详细设计，包括：部分硬件设计、安装；软件设计并编制梯形图；系统通调试等。最后，论文对全文进行总结。 关键词：PLC控制；邮件分拣；梯形图
目录 1 绪论 (1) 1.1 课题的研究背景及意义 (1) 1.2 PLC的概述 (1) 1.3 PLC控制系统程序设计的步骤 (1) 2 邮件自动分拣系统 (3) 2.1 自动分拣系统概述 (3) 2.2 自动分拣系统的主要特点 (3) 2.2.1 PLC控制范围及要求： (4) 2.2.2 分拣机的动作过程 (5) 2.3 机型的选择及输入输出的确定 (5) 2.3.1 内存估计 (5) 2.3.2 响应时间 (5) 2.3.3 输入输出的确定 (6) 3 PLC控制程序 (7) 3.1 梯形图程序 (8) 3.2 语句表 (14) 3.3 程序图中各辅助触点的作用 (16) 3.4 程序图中各个定时器的作用 (16) 4 心得体会 (18) 参考文献 (19)