本科毕业设计题目生产流水线产品产量统
计显示系统的设计
姓名王鹏
专业自动化
学号
指导教师王忠利
郑州科技学院电气工程学院
二○一五年六月
目录
摘要......................................................... I ABSTRACT ...................................................... II 前言....................................................... III 1系统的设计方案与选择.. (1)
2 硬件电路的设计 (2)
系统硬件电路 (2)
电源供电电路 (3)
桥式整流电路 (3)
滤波电路 (3)
稳压电路.............................. 错误!未定义书签。
掉电记忆模块 (4)
红外检测模块 (5)
单片机控制电路 (6)
单片机最小系统 (7)
LED数码管显示模块 (8)
报警器模块 (9)
3 系统程序设计 (11)
程序流程图 (11)
程序设计 (11)
程序调试.................................. 错误!未定义书签。
4 数据分析 (11)
结论 (11)
致谢 (11)
参考文献 (11)
附录一：元器件清单 (12)
附录二：原理图 (14)
附录三：仿真图 (15)
附录四：实物图................................. 错误!未定义书签。
生产流水线产品产量统计显示系统的设计
摘要
随着当今社会的飞速发展，越来越多的流水线上的产品需要进行自动计数。基于单片机构成的产品自动计数器有直观、计数精确的优点，目前已在各行各业中得到了广泛的应用。数字计数器有多种形式，总体来说有接触式、非接触式两种，在科技发展的今天，非接触式红外计数器的应用更加广泛[1]。本设计采用一对红外发射接收管作为计数器的信号检测头，具有价格低廉，抗干扰性好，结构简单，操作方便等特点。
本设计采用红外发光管发射红外线，红外接收管接收此红外线[2]，并将其放大、整流形成低电平信号，当产品阻挡红外光时，接收管将接收不到红外信号，放大器会输出高电平，此时将这个电平信号送入AT89C5单片机控制单元[3]，通过对单片机编程实现计数，然后由数码管LED显示数值[4]。从而实现生产流水线产品产量统计显示的功能。
关键字：单片机；自动计数；LED数码管
THE DESIGN OF THE PRODUCTION LINE OUTPUT
STATISTICS SYSTEM
ABSTRACT
With the rapid development of today's society, more and more products assembly line for automatic counting. Based on single chip product automatic counter has the advantages of intuitive, counting precision, has been widely applied in all walks of life. Digital counter has various forms, generally has two kinds of contact type and non-contact, in today's development of science and technology, the application of non-contact infrared counter more widely. This design USES a pair of infrared receiving tube as counter signal detection head, with a low price, good anti-interference, simple structure, convenient operation, etc.
This design use infrared launch infrared light-emitting tube, infrared receiving tube receives the infrared ray, and the low level signal amplification, rectification formation. When someone or something blocking infrared receiving tube not receives the infrared signal, the amplifier outputs high level, at the same time the level signal into the AT89C51 single-chip microcomputer control unit, through the microcontroller programming count, then the digital tube LED display values. So as to realize the function of production line product output statistics show.
Keywords:SCM ; Automatic counting ;Digital tube
前言
在当今社会飞速发展的格局下，厂家很多采用流水线装置进行产品生产作业，而怎样才能对其生产线上的产品进行精确的、实时的、有效率的自动计数这一问题成为了大多生产厂家十分关切的问题。传统的机械式或电子式计数器(主要采用数字电路集成组件组成)存在以下问题：元器件数量较多、电路比较复杂、维修比较困难、故障率较高、功能不易更改、设置预定数值不方便且功能过于单一、适用范围小。而基于单片机为核心控制的计数器有着能够实时，精确，可靠，稳定等计数优点已成为广大厂家的首选自动计数的装置。
目前，基于单片机计数设备和以开发产品的微控制器技术为基础的控制技术发展迅速，在各个领域得到广泛应用。以单片机为核心的产品和设备，促进了生产技术水平的提高，因此企业迫切需要很多懂单片机技术开发、应用和维护这些智能产品管理的高级工程技术人员。电子计数器是一种多功能的电子测量仪器，它采用电子检测在一段时间内输入的脉冲数，以数字形式显示的结果。单片机以其体积小、功能强、可靠性高、性价比高的特点，已成为实现工业生产技术、智能化测量和控制产品的进步和发展的一个重要手段。而现在的产品产量计数器产品大部分采用的是非接触方式，并已开发出了多种类型型号的专用测试芯片。使用以AT89C51单片机为核心，辅以各种外设控制单元的自动计数装置已成为现在自动计数应用领域的主流。但是，如何提高自动计数器的实时性、抗干扰能力、稳定性等是国内外生产研究自动计数器的主要方向。产品产量计数器是工厂流水线产品产量检测的主体，但其往往工作在高温、高噪音等极其恶劣的环境中。而以AT89C51为核心的微控制器产品系列自动计数器工作在这种环境下会经常出现误操作（单片机程序跑飞）、滥用（单片机逍遥）或进入死机（程序进入无限循环）等问题，这些问题是由于单芯片自动技术产品存在的最大缺点。
本设计要求如下：
（1）整个系统抗干扰能力强、稳定性高。
（2）计数范围：00～99。
（3）每满100都会自动发出3s的报警声并亮起指示灯。
（4）将计数值准确显示出来。
（5）具有断电记忆功能。
（6）具有自动、手动清0能力。
在本次设计中，涉及到的内容包括：输入为220V输出为9V的变压器接线及工作原理、DB207桥式整流电路引脚、三端稳压芯片7805的引脚接线、掉电数据保护芯片AT24C02的工作原理、共阳极两位七段数码管SN450561K的引脚接线原理以及对射红外线检测的工作原理、单片机最小工作系统、放大电路等知识。
1 系统的设计方案与选择
方案一：如图所示
驱动、
[6]是
以上方案各有自己的优点：
方案一是一个简易的产品自动计数器，成本低廉、计数准确，但是在系统处于异常状态时，工作就十分不稳定，属于产品自动计数市场上的淘汰产品，一般用在计数要求不高的场合中，这个方案太过于简单，系统稳定性不高，故不选用。
方案二所涉及的知识面广，同时能达到精确、稳定自动计数的效果，但是整个系统的抗干扰力较弱，系统掉电后不能保存数据，在系统异常状态时容易出现误操作或死机，不符合该设计的要求。
方案三可完美的实现产品自动计数功能，同时能让系统处于异常状态和抗干扰时通过外围专用芯片到非常好的解决，该系统外围电路架设相对简单，但是在市场上属于高端的自动计数产品。能准确计数、抗干扰性强、系统稳定、具有掉电数据记忆功能，可以说是一个完美的系统，故选此方案作为毕业设计的方案。
方案四结构较为复杂，也可达到准确计数，但是系统抗干扰能力较弱，元器件较多，维修时不易检测出问题所在，不符合本设计要求，故不选择此方案。
2 硬件电路的设计
系统硬件电路
本系统需要供应220V交流电，经过降压变压器变成9V交流电，然后经过桥式整流电路、滤波电路、稳压电路处理，变成5V直流电，供单片机、数码管、红外检测装置、发光二极管和蜂鸣器使用。当有物体经过红外线检测器，该装置提供高电平给AT89C51单片机，进行计数，并有数码管显示出来。当计数至99时，下个产品经过后，系统会自动清零，并使蜂鸣器响起3S，同时指示灯亮起，达到声光同时报警的效果，如果该系统在使用中意外断电，没关系，本系统设有掉电数据记忆装置，可在下次通电后显示出本次的统计数值，然后可进行手动清零重新开始统计，也可接着上次数据继续统计。这样就能避免一些不必要
的损失，再加上该系统稳定性高、抗干扰能力强，所以采用这种计数器的流水线将会越来越多。
电源供电电路
图电源供电电路图
如图所示，电源采用220V的家庭用电，经过降压变压器降至9V交流电，然后经过整流电路整流成直流电源，再经过稳压电路、滤波电路，最后输出5V直流电，供单片机、红外检测模块、LED数码管[8]、蜂鸣器、发光二极管使用。
桥式整流电路
图桥式整流电路
桥式整流也叫整流桥堆，桥式整流器是利用二极管的单向导通性，将四个二极管两两对接而成，当输入正弦波的正半部分时，其中两只管导通，得到正的输出，输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。桥式整流器是对二极管半波整流的一种改进，也是进行整流的最常用电路，常用来将交流转变成为直流电。桥式整流器对输入正弦波的利用率是半波整流的两倍。桥式整流器品种多，性能优良，整流效率高，稳定性好，最大整流电流从到50A，最高反射峰值电压从50V到1000V。而本设计中为方便采用DB207芯片代替，其特点具有一致性好、安装方便，电路模块清晰明了。
滤波电路
图滤波电路图
桥式整流电路的作用是将交流电转换成直流电，但其输出的直流电中脉动成分比较大，而大多数电子设备所需直流电的脉动系数（电压或电流的幅值与平均值之比，就是脉动系数S）要求应小于，所以整流输出的电压应采取一些措施，最大限度减少输出电压的交流成分，与此同时，要尽量保存输出电压中存在的直流成分，使输出电压和理想的直流电接近，这样的电路被称为直流电源中滤波电路。通常的滤波电路可分为有源滤波和无源滤波这两种类型。无源滤波的主要类型又包括电感滤波、电容滤波以及复式滤波（包括LC滤波、LCrr型滤波、倒L型，也被称为电子滤波器）。脉动系数是指直流电源中脉动成分的大小，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。脉动系数（S）=输出电压交流分量的最大值/输出电压的直流分量。
在交流电的角频率一定的情况下R越大，C2越大，脉动系数则越小，滤波效果也就越好。当R值增大时，电阻上的直流压降会增大，这样就增大了直流电源的内部损耗；如果增大C2的电容量，就会增加电容器的体积和重量，实现起来不具有竞争力。所以，我们在稳压前后都设有有滤波吸收电路，用电容器的充放电来补偿交流分量的电压波动。
稳压电路
图稳压电路及电源指示灯电路
本次设计采用三端稳压芯片7805，电子产品中，常见的三端稳压集成电路芯片有负电压输出的79××系列和正电压输出的78××系列。顾名思义，三端IC 就是指该种稳压用的集成电路，仅有三个引脚输出，分别是输入端、输出端和接地端。它的外形和普通的三极管相似，有9013样子的TO-92封装，也有TO-220的标准封装。用78/79系列的集成稳压IC构成恒压电源时需要的外部元件很少，电路内部包含有调整管、过热、过流的保护电路，使用起来方便又可靠，并且价格非常便宜。在该系列中，三端稳压IC标号的79或者78后面的字符代表该三端稳压电路的额定输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。
7805最大输出电流为，在制作中如果需要输出电流以上的稳压电源时，通常采用并联N个三端集成稳压电路，这时最大的输出电流就变为的N倍，但在应用时要注意：并联使用时，三端稳压电路需采用同一批号、同一厂家的产品，来保证稳压电路参数的一致性。此外，输出电流要比工作的实际电流高出以上，这样可以避免由于个别三端稳压电路的异常而导致其他三端稳压电路连锁烧毁的发生。
掉电记忆模块
如图掉电记忆芯片AT24C02
美国Atmel公司的AT24C02是低功耗CMOS型E2PROM，内含256*8位的存储空间，并且具有写入速度快(小于10ms)，工作电压宽~，擦写次数较多(高于10000次)，数据不易丢失，抗干扰能力强，体积小等优点。并且它是采用I2C总线式来进行数据读写的串行操作，只占用极少的资源和I/O线。AT24C02有一个16字节页写缓冲器，该器件通过I2C总线接口进行操作，还有一个专门的写保护功能。AT24C02A、AT24C02B由2048位串行的电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)构成，它们组成256个字节，每个字节8位。AT24C02A提供两个电压版本：~,~；AT24C02B只提供~版本。当WP引脚连接到VCC时，AT24C02A上半部被写保护，AT24C02B支持全部写保护。对新设计的产品，请尽量选用AT24C02B。A支持400KHz，B支持100KHz。A可以基本可以直接替代B，但B在高速率的读写情况下，不可以直接替代A。
图 AT24C02引脚图
AT24C02的引脚如图，各引脚功能如下：
SDA：双向串行数据/地址管脚，用于器件内所有数据的接收和发送。
SCL：串行时钟输入管脚，用于产生器件所有数据发送和接收的时钟。
WP：写保护。当WP管脚连接到Vcc时，所有内容均被写保护，只能读。当WP 管脚连接到Vss或悬空时，器件可以进行正常的读/写操作。
A0、A1、A2：器件地址输入端。这些输入管脚用于多个器件级联时设置器件地址，这些引脚处于悬空时，则默认为0。使用AT24C02最多可以级联8个器件，如果仅有一个24C02芯片被总线寻址，那么该芯片的三个地址输入引脚可悬空也可连接到VSS。
VCC：电源电压(5V)。
VSS：电源地(GND)。
AT24C02支持I2C总线数据传送协议，I2C总线协议规定：向总线传送数据的器件均称为发送器，接收器则包括从总线中接收数据的所有器件。数据传送是受所有起始停止信号的主器件和产生串行时钟的控制，无论是主器件还是从器件均可以作为接收器或发送器，但是是由主器件来控制数据发送模式还是接收模式。
红外检测模块
图红外检测模块电路图
本次设计利用红外发射管来发射红外线[9]，然后让红外接收管接收该红外线，此时红外线接受管会产生低电平信号，当产品阻断红外光时，接收管接收不到红外信号，红外线接受管会产生高电平信号，同时将这个电平信号送入AT89C51单片机控制单元，通过对单片机编程实现计数，起到识别产品是否通过的作用。现在所用的光电开关大致可分为以下几类：
（1）镜反射式光电开关，它是集发射器和接收器为一体，光电开关发射器射出的红外线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过并且完全挡住光线时，光电开关就会产生检测开关信号。
（2）对射式光电开关[10]，它的发射器和接收器分别安装在被检测物体经过的路径两边并且光轴水平相对，发射器发射出的红光线将直接被接收器接受，当被检测物体经过发射器和接收器之间并阻断红外线时，该开关会产生开关信号。如果被检测的物体是不透明物体，那么对射式开关就是作为检测装置的首选。（3）槽式光电开关，本类开关一般采用标准U字型结构，它的发射器、接收器将分别安装在U型槽两侧，正常工作时将产生一光轴，在被检测的物体通过U 型槽并阻挡光线时，该开关会产生开关信号。该类型光电开关常用于检测运动速度快的物体，同时它能分辨出半透明与透明的物体，使用安全可靠。
（4）漫反射式光电开关，此类光电开关的集发射器和接收器是一体的，在被检测的物体通过时，被测物将把红外线发射器发出的足够多的红外线反射给接收器，这时，该开关会产生开关信号。漫反射式的光电开关主要用在被测物体表面光亮或其反光率极高的情况下。
（5）光纤式光电开关，该类型光电开关采用塑料或者玻璃光纤传感器引导光线，其优点是可以对远距离的被测物体进行检测。通常分为漫反射式和对射式。
对射式光电开关的应用，主要应用于烟雾报警器、传真机、小家电、照相机、投币机、扫描仪、光碟机、DSC（数位相机）等产品。
生活中对射式光电开关应用主要有：
坐电梯，当有人进去时，阻碍了门两边的红外发射接收对管时，电梯门停止关闭。
投币器，当有硬币进入时，阻碍了对射式光电开关的对射，机器产生了一个命令，自动洗衣服或者游戏开始的命令。
打印机，当纸张推出时，阻碍了对射式光电开关的对射打印机知道到第几张纸，或者停止打印。
单片机控制电路
图单片机控制单元电路图
AT89C51的标准功能[11]：4K字节FLASH闪烁存储器、128字节内部RAM、32个I/O口线、两个16位定时/计数器、一个5向量两级中断、一个全双工串行通信口、片内振荡电路，同时AT89C51可降为0HZ的静态逻辑操作，并且支持两个软件的节电工作模式。空闲方式会停止CPU的工作，但是允许定时/计数器、RAM、串行通信口及中断系统继续工作。掉电后保存ROM的内容，但是振荡器停止工作并且禁止其他部件工作直到下一个硬件的复位。
AT89C51共有四十个引脚，采用双列直插式封闭，各引脚功能如下：
P0～P3：数据输入输出端口。
P0口：一个漏极开路的8位准双向I/O端口，是漏极开路输出端口，每位可以驱动8个LS型的TTL负载。在P0口作为输入功能使用时，应先向端口锁存器（地址80H）定入全1，此刻P0口的引脚全部悬空，相当于高阻抗输入。作为输入口的功能使用时需先写我，这就是准双向的含义。
P1口：~，一个8位的双向I/O端口，P1口是4个端口中作用最单一的，仅仅用作输入、输出接口使用。
P2口：~,一个8位的双向I/O端口，P2口的作用和P0口作用基本相同：①作为输入、输出接口使用；②和P0口共同完成存储器扩展数据传送，主要用于扩展外部存储器的地址线高8位使用。
P3口：一个内部含有上拉电阻的8位双向I/O端口，P3输出缓冲器可以驱动（输出或吸收电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，能通过内部上拉电阻把端口拉至高电平，这时可作为输入端口。P3用作输入口使用时，因有内部的上拉电阻，所以被外部信号拉低的引脚均会输出一个电流（I）。
在AT89C51中，P3口还能用于其他复用的功能，即第二功能，其第二功能如表所示。
表 AT89C51P3口功能
RST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，它的有效时间需持续24个振荡周期（即二个机器周期）以上，如果使用的是频率为6MHZ的晶振，则复位信号必须持续超过4μs的时间，才能完成复位操作。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
单片机控制单元包括：单片机最小系统、复位电路、显示电路、报警电路，这些硬件电路的连接都是3基于单片机程序的编写为基础的。
单片机最小系统
图单片机最小系统电路
单片机最小系统[12]，又称为最小应用系统，就是使单片机正常运行的前提下使用最少的元件组成的系统。对51系列单片机来说，最小系统一般至少包括：复位电路、晶振电路、单片机等部分。
复位电路：由电容和电阻串联构成，由于“电容电压不能突变”的性质，可以知道，当系统上电的瞬间，RST脚将会出现高电平，并且该高电平持续的时间是根据电路的RC值决定的。一般的51单片机如果RST脚的高电平持续两个机器周期及以上将复位，所以，适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。一般教科书推荐C 取10u，R取.当然也有其他取法的，原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平。至于如何具体定量计算，可以参考电路分析相关书籍。复位电路又分为手动复位，上电复位和看门狗复位。
上电复位：在加电瞬间电容通过充电来实现的。在通电瞬间，电容C通过电阻R 充电，RST端出现正脉冲，用以复位。
手动复位：所谓手动复位就是通过一按键开关，使单片机进入复位状态。系统在上电运行后，需要复位，通过手动来实现，一般是阻容复位和手动复位相结合。
看门狗复位：看门狗（以max813为例）是一种监控单片机是否出问题和上电复位的一咱专用芯片，它在单片机上电的时候可以给出上电复位信号，当系统进行正常工作的时候，要在秒之内要给出一个脉冲信号，否则看门狗就会发出一
个复位信号至单片机的复位角，使单片机复位，这种操作一般在程序中处理。MAX813的各引脚功能：
MR（1脚）：手动复位端。如果该引脚输入的低电平持续140ms以上，MAX813就会发出复位信号，此复位信号的脉宽一般是200ms。
VCC（2脚）：电源端需接+5V。
GND（3脚）：电源负极端。
PFI（4脚）：电源故障输入端。如果该端接入的电压低于时，MAX813会使PFO （电源故障输出端）产生信号将高电平转为低电平。
PFO（5脚）：电源故障输出端。系统供电正常时，输出则为高电平，电源电压掉电或者变低时，输出电压将由高电平转为低电平。
WDI（6脚）：看门狗信号输入端（喂狗信号）。系统正常运行时，必须每之内向该端口输入一次信号，如果超过后，MAX813仍然收不到该信号的话，就会产生看门狗输出信号。
WDO(8脚)：看门狗信号输出端。在正常工作的时候输出为高电平，看门狗信号输出时，该端的输出信号将由原来的高电平转为低电平。
其原理是，如果干扰信号进入系统时，常常会导致程序跑飞，而程序跑飞的根本原因是由于程序计数器PC错位引起的，在程序存储器中，指令码和存放指令的地址按照一一对应的原则，有的指令码是单字节，有的二字节，三字节是单片机中最多字节的指令，PC内容就是要执行指令码的地址，若修改了PC内容，打破单片机正常的取指操作，将导致程序非正常运行，甚至会出现致命的故障（便修改重要的数据等），为了克服这类问题，可采用看门狗监视程序辅助运行，如果程序跑飞，则看门狗就会产生复位信号，会使单片机重新返回程序，然后正常运行。
晶振电路：常用的晶振频率为(可以准确地得到19200波特率和9600波特率，常用于包含串口通讯的电路)/12MHz(可以精确的产生uS级时歇，定时操作较为方便)。
单片机：一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机。
特别注意：对于31脚(EA/Vpp)，当接高电平时，单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行；当接低电平时，复位后直接从外部ROM的0000H开始执行。这一点是初学者容易忽略的。
LED数码管显示模块
图 LED数码管显示模块
本设计采用两位七段共阳极数码管和两个NPN来完成显示模块，而该设计中段码输出口是利用P0口作为输出口，而P0口是漏极开路，虽然有很强的灌电流能力，但拉电流能力很差，故在P0口上加一10的排阻作为上接电阻。上拉电阻的作用是，当单片机的P0口上输入为0时，上拉电阻上的电流直接流入单片机中，使数码管的段码上伤保持低电平，故在这时数码管不发光；而当单片机的P0口输出为0时，这时上拉电阻的有能使电流灌入单片机中，故排阻上的电流流入数码管中，因此这时数码管发光。
图共阴数码管原理图图共阳数码管原理图
数码管实际上就是八个发光二极管，它们以两种方式连接，如果将其阴极连接在一起，这种方式构成的数码管成为共阴数码管；如果将其阳极连接在一起，这种方式构成的数码管为共阳数码管。
LED数码管的特点：
（1）发光响应时间极短（<），高频特性较好，单色性较好，亮度较高。
（2）能在小电流、低电压条件下驱动发光，能与CMOS、TTL电路兼容。
（3）体积小，重量轻，抗冲击性能好。
（4）寿命长，使用天10万小时以上，甚至可达100万小时，且成本低。
显示部分采用软件译码方式，所谓软件译码就是把各字符的段选码组织到一个表中，要显示某字符先查表得到其段选码，然后送往显示器的段码线。单片机应用系统中多采用软件译码的动态显示。
由于多位LED数码管所有段选线都是由同一个8位I/O口控制[13]，因此，在每个瞬间，我位LED将显示为同样的字符，如果要让每位显示的字符不同，就必须要采用动态扫描的方法交替点亮每位LED，即在一瞬间只有某一位LED显示出字符。此刻的瞬间，段选控制I/O输出对应的字符段的选码（字型码），而位选控制[14]I/O口则应在该显示位输入一个选通电平（LED为共阴时，则送入低电平，LED为共阳时，则送入高电平），用来保证该位LED显示出相应的字符，轮流使每位数码管分时显示出该位应该显示的字符。位选码、段选码每送入一次后延时1ms，人类视觉的暂留时间是100ms（），因此每位数码管显示的时间间隔不必大于20ms，并且要保证延时一定时间，以便给人造成视觉的暂留效果，让人看着每位数码管都在亮，不会有闪烁的感觉。
报警器模块
图声光报警模块
本设计采用声光同时报警，当系统计数到100时，系统自动清零，蜂鸣器发出3S的报警声，同时发光二极管亮起，起到声光同时报警的效果。图中三极管的作用主要是为了放大信号，使蜂鸣器的报警音量更高。
半导体三极管又被称为晶体三极管，三极管在电子电路中是较为重要的元器件。它的主要作用是电流的放大和开关。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结组成的，而三极管是由两个PN结组成，共用的电极被称为基极（用字母B表示——B取自英文Basic，基本(的）、基础（的）），另外两个电极则称为集电极（用字母C表示——C取自英文Collect，收集）和发射极（用字母E表示—— E取自英文Emission，发射）。
三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变为较强的信号，这种放大作用依然遵循能量守恒原则，它是将电源的能量转为信号的能量。三极管最为重要参数就是β（电流放大系数）。如果在三极管的基极上加个微弱的电流，那么集电极上就可以得到一个集电极电流，它的电流是注入电流β倍。集电极电流是随着基极电流的变化而变化的，并且基极电流变化很小时就可以引起集电极电流发生很大的变化，这就是三极管的电流放大作用。三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极要接地），如果基极电压UB发生微小的变化，基极电流IB也会随之发生小的变化，由于基极电流IB的控制，集电极电流IC将发生很大变化。如果基极电流IB越来越大，则集电极电流IC也越来越大，反之，
如果基极电流IB越来越小，则集电极电流IC就越来越小，即集电极电流随基极电流的变化而变化。值得注意的是集电极电流的变化要比基极电流的变化远远大得多，三极管因此具有的放大作用。集电极电流IC 和基极电流IB两者的变化量之比就是三极管的放大倍数β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示变化量。），放大倍数β一般介于几十到几百之间。三极管在放大信号时，首先要进入导通状态，即要先建立合适的静态工作点，也叫建立偏置，否则会放大失真。
蜂鸣器是一种采用直流电压供电一体化结构的电子讯响器，广泛应用于计算机、电子玩具、复印机、汽车电子设备、打印机、电话机、报警器、定时器等电子产品中用作发声的元器件。蜂鸣器主要分为电磁式蜂鸣器和压电式蜂鸣器两种类型。
(1)电磁式蜂鸣器
电磁式蜂鸣器由磁铁、电磁线圈、振动膜片、振荡器、外壳等部分组装而成。在接通电源时，振荡器所产生信号的电流将通过电磁线圈，从而使电磁线圈产生一个磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的共同作用下，会发生周期性地振动，从而发声。
(2)压电式蜂鸣器
压电式蜂鸣器主要由压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、多谐振荡器、外壳等部分组装而成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器是由集成电路或晶体管组成。当蜂鸣器接通电源后~15V直流工作电压)，多谐振荡器就会起振，然后输出介于和之间的音频信号，同时阻抗匹配器将会推动压电蜂鸣片发出声音。压电蜂鸣片一般是由铌镁酸铅或者锆钛酸铅压电陶瓷材料制作而成。需要在陶瓷片两面均镀上银电极，然后经过极化和老化处理，再和不锈钢片或者黄铜片粘在一起。
3 系统程序设计
程序流程图
[2]周新.用红外接口进行数据传输[N].电脑报，1999.
[3]李群芳.肖看.单片机原理、接口及应用-嵌入式系统技术基础[M].北京：清华大学出版
社，2005.
[4]胡全.51单片机的数码管动态显示技术.[J].中国新技术新产品，2009年，13期.
[5]陈廷侠.段世政.基于AT89C51红外计数器的设计[J].新乡学院学报（自然科学版），
2011，3期.
[6]胡汉才.单片机原理及接口技术[M].清华大学出版社，2010.
[7] 阎石.数字电子技术基础（第五版）.北京清华大学出版社，2006，5.
[8]李正浩.姜宝钧.邓兴成.51单片机在LED数码管显示中的应用[J].实验科学与技术，
2006年，z1期.
[9]胡胜海.李齐悦.古青波.新型智能计数器设计及其应用[J].应用科技，2011年，5期
[10]王松德.红外线计数器的设计与制作[J].农机化研究 , 2005年，5期
[11] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程—入门、提高、开发拓展全攻略[M].北京：电子
工业出版社，2010.
[12] 陈益飞.单片机原理及应用技术[M].北京：国防工业出版社，2011.
[13]王芳.利用传输口实现多个LED显示[J].黑龙江冶金，2008年，3期.
[14]李朝青.PC机及单片机数据通信技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2000.
[15] 刘瑞新.单片机原理及应用教程，北京：机械工业出版社，.
[16] 彭介华.电子技术课程设计指导，北京高等教育出版社，.
[17] 李全利.单片机原理及应用技术[M].北京:高等教育出版社，.
[18] ,,. Study of AlN/Diamond Surface Acoustic Wave Devices High Frequency
Application[J],Diamond and Related Materials, 12, pp723
[19]Yamato I , et al 1 New conversion system for UPS using high fre2
quency link[J]1 IEEE PESC ,1988 :pp210-320.
[20]Yamato I , et al 1 High frequency link DC/ AC converter for UPS
with a new voltage clamper[J]1IEEE PESC ,1990 :pp52-105.
附录一：元器件清单
附录二：原理图
附录三：仿真图
《》 条文说明 １总则目录 1.01为了控制工业循环冷却水系统由水质引起的结垢、污垢和腐蚀，保证设备的换热效率和使用年限，并使工业循环冷却水处理设计达到技术先进、经济合理，制定本规。 1.02本规适用于新建、扩建、改建工程中间接换热的工业循环冷却水处理设计。 1.03工业循环冷却水处理设计应符合安全生产、保护环境、节约能源和节约用水的要求，并便于施工、维修和操作管理。 1 总则全文 1.0.1本条阐明了编制本规的目的以及为了达到这一目的而执行的技术经济原则。 在工业生产中，影响水冷设备的换热器效率和使用寿命的因素来自两个方面，一是工艺物料引起的沉积和腐蚀；二是循环冷却水引起的沉积和腐蚀。后者是本规所要解决的问题。 因循环冷却水未加处理而造成的危害是很严重的，例如，某化工厂，原来循环水的补充水是未经过处理的深井水，每小时的循环量9560t。由于井水硬度大、碱度高，每运行50h后，有50%的碳酸盐在设备、管道沉积下来，严重影响换热器效率。据统计，空分透平压缩机冷却器，在运转3个月后，结垢厚度达20㎜。打气减少20%。该厂不少设备、在运转3个月后，必须停车酸洗一次，不但影响生产，而且浪费人力、物力。为了防止设备管道产生结垢，该厂在循环水中直接加入六偏磷酸钠、EDTMP和T—801水质稳定剂之后，机器连续3年运行正常。虽然每年需要增加药剂费用2万元，但综合评价经济效益还是合算的。又如某石油化工厂，常减压车间设备腐蚀与结垢现象十分严重，Φ57×3.5面碳钢排管平均使16-20个月后，垢厚达15-40㎜。后经投加聚磷酸盐+膦酸盐+聚合物的复合药剂进行处理，对腐蚀、结垢和菌藻的控制取得了良好的效果。每年可节约停车检修费用约60万元，延长生产周期增产的利润约70万元。减少设备更新费用约4.7万元。现将该厂水质处理前后的冷却设备更新情况列表如下： 某厂冷却设备更新情况统计（单位：台）表1 从上述情况可以看出，循环冷却水采取适当的处理方法，能够控制由水质引起的
xxx有限公司 中央供料系统 CENTRAL CONVEYING SYSTEM ●高效的生产流程; ●整洁的生产场地; ●灵活的现场管理; ●生产成本大幅降低; ●产品品质显著提高; ●公司形象全面提升. ●Production peocedure of high efficiency; ●Clean production locale; ●Flexble locale management; ●Great reduction in manufacturing cost; ●Evident quality improvement; ●Company image improvement. 一、中央供料系统 中央供料系统是为注塑车间的塑料产品生产而设计的，实现了不间断无人化连续成型作业。可根据需要改变原料品种、多颜色材料的组合使用方式，实现着色工序的自动化。系统能够以全自动方式再生和使用注口冷料，能够对所有供料
设备的控制，并防止了储料仓内阻塞现象的发生，通过设置中央监控台实现全自动化。 中央集中供料系统采用微机集中自动控制，实现了对粒料的24小时连续供料作业。多台小型微机分别控制各台成型机的着色工艺，计量准确、混合均匀，并可灵活改变颜色，适应对产品的多颜色多品种要求。根据不同成型机的生产量，灵活变更供料量。多个供料管道设计，可保证对主料多样化的要求。系统具有多种监控及保护功能，工作安全可靠。中央供料系统的别名有：集中供料系统、自动送料系统等。 图一 二、中央供料系统的工作原理 中央供料系统采用真空传送方式，通过集中的管路系统将塑料原料从储料罐输送到中央除湿干燥系统，然后将干燥后的原料输送到每台注塑机中，（水口集中粉碎输送系统：水口料通过输送带投料到粉碎机，由粉碎机进行粉碎、分离，
第三节流水生产组织 研究生产过程组织的目的，是为了在空间上和时间上合理地组织生产过程，提高劳动生产率和设备利用率，缩短生产周期，加速资金周转，降低产品成本。采用对象专业化的空间组织形式和平行移动的时间组织方式，是达到此目的的两个重要方法。而流水生产把高度的对象专业化的生产组织和劳动对象的平行移动方式有机地结合 起来，成为一种先进的生产过程组织形式。特别是在大量生产企业和成批生产企业中，流水生产占有十分重要的地位。 2.3.1流水生产的特征、形式和组织条件 一、流水生产的特征 流水生产是指劳动对象按一定的工艺路线和统一的生产速度，连续不断地通过各个工作地，顺序地进行加工并出产产品（零件）的一种生产过程组织形式。典型的流水生产线具有以下特点： 1、工作地专业化程度高，在流水线上固定生产一种或有限几种产品（零件），在每个工作地上固定地完成一道或几道工序。 2、生产具有明显的节奏性，即按照规定的节拍进行生产。 3、流水线上各工序之间的生产能力是平衡的，成比例的，即各道工序的工作地（设备）数同各道工序单件时间的比例相一致。设流水线上各道工序的工作地（设备）数分别为s1，s2，s3，…，s m，各道工序的单件时间分别为t1，t2，t3，…，t m，流水线节拍为r，为使流水线各工序之间保持平衡，必须有： （2.1） 4、工艺过程是封闭的，并且工作地（设备）按工艺顺序排列成链状，劳动对象在工序间作单向移动。 5、劳动对象流水般地在工序之间移动，生产过程具有高度的连续性。 将一定的设备、工具、传送装置和人员按照上述特征组织起来的生产线称为流水线。如果工作地（设备）是按工艺顺序排列，但不满足上述特征的要求，只能称为生产线。 二、流水线分类 1、按生产对象的移动方式 ①固定流水线。即生产对象固定不动，由不同工种的工人（组或队）携带工具按规定的节拍轮流到各个产品上去完成自己所担任的工序。这种生产组织形式适用于装配特别笨重、巨大的产品，以及在造船、建筑、工程施工等部门中采用。 ②移动流水线。即生产对象移动，工人和设备、位置固定，生产对象顺次经过各道工序的工作地进行加工或装配。这种生产组织形式在机械制造、服装等工业部门广泛采用。 2、按生产对象的数目 ①单一对象流水线。即一条流水线只固定生产一种产品。故又称为大量或不变流水线。 ②多对象流水线。即一条流水线上生产两种以上制品，并且按轮换方式不同，又可分为可变流水线、成组流水线和混合流水线。 3、按生产过程的连续程度
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的供料控制系统设计专业：自动化 班级：XXX 学生姓名:XX 学号:XXXX 指导教师：XXXX 2013年12 月17日
物理与电子工程学院课程设计任务书 专业：自动化班级：3班
随着社会的发展，冶炼厂的规模也随之扩大，对矿石的需求量大大提高，传统的供料是一种半自动化的系统，已经满足不了冶炼厂的需要。 对传统供料控制系统进行了认真的分析与研究后，结合相关理论和技术，制定出一套由PLC为控制核心的皮带传输供料控制系统。为了实现供料系统的稳定运行，处理诸如皮带跑偏、打滑及撕裂等问题，在主电路中用传感器检测故障信号，软件中调用相应传感器检测到的故障信号处理子程序并执行处理。 运用皮带运输线进行矿石供料大大提高了工作效率。在PLC中应用子程序的方式，不仅便于实现多种运行方式，而且大大提高了程序的可维护性和可靠性。 关键词：PLC；供料系统；传感器
1 绪论 (1) 1.1课题的提出 (1) 1.2矿石供料系统技术发展前景 (1) 2 系统总体方案设计................................................................. ２ 2.1矿石供料系统的工艺应用及特点 ........................................ ２ 2.2 矿石供料系统的组成 ........................................................... ２ 2.3 供料系统工艺流程 ............................................................... ３ 3 系统硬件设计 ......................................................................... ５ 3.1 系统主要设备选型 ............................................................... ５ 3.1.1 PLC简介 ....................................................................................... ５ 3.1.2 PLC及其扩展模块的选型 ........................................................... ８ 3.1.3 皮带机的选型 .............................................................................. ８ 3.1.4 电动机的选型 .............................................................................. ８ 3.1.5 电机过流检测元件的选型 .......................................................... ９ 3.1.6 称重传感器的选型 ...................................................................... ９ 3.1.7 皮带跑偏检测元件的选型 ...................................................... １０ 3.1.8 皮带机打滑检测元件的选型 .................................................. １１ 3.1.9 皮带机撕裂元件的选型 .......................................................... １１ 3.2 系统主电路设计 ............................................................... １２ 3.3 系统硬件配置及I/O接线图............................................ １２ 4 心得体会 ............................................................................. １６参考文献 ........................................................................... １７
自动线装配与调试 任 务 书 工位号:
一、竞赛设备及工艺过程描述 YL-335B自动生产线由供料、输送、装配、加工和分拣等5个工作单元组成，其中，供料与输送、装配、加工以及分拣单元等分别构成工作站，均设置一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通信的方式实现互连，构成分布式的控制系统。 系统主令工作信号由连接到供料-输送站PLC的触摸屏人机界面提供，主站与各从站之间通过网络交换信息，各从站应具备在网络故障时进行单站操作的后备功能。整个系统的主要工作状态除了在人机界面上显示外，尚须由安装在装配单元的警示灯显示启动、停止、报警等状态。 自动生产线的主要工作过程如下： ⑴将供料单元料仓金属或白色塑料的待装配工件送往装配单元的装配台进行装配。 ⑵装配工作如下：把装配单元料仓的白色或黑色的小园柱零件嵌入到装配台的待装配工件中，完成装配后的成品（嵌入白色零件的金属工件简称白芯金属工件，嵌入黑色零件的金属工件简称黑芯金属工件；嵌入白色零件的白色塑料工件简称白芯塑料工件，嵌入黑色零件的白色塑料工件简称黑芯塑料工件；）送往加工站。 ⑶在加工单元完成对工件的一次压紧加工，然后送往分拣单元。已装配和加工的成品工件如图1所示。
图1 已完成加工和装配工作的工件 ⑷通过分拣机构，从1号槽和2号槽分别输出满足一定套件关系的工件，不满足套件关系的工件从3号槽输出作为散件。 ⑸从1号滑槽或2号滑槽输出的总套件数达到指定数量时，一批生产任务完成，系统停止工作。 二、需要完成的工作任务 (一)自动生产线设备部件安装 完成YL-335B自动生产线的供料、装配、加工、分拣单元和输送单元的部分装配工作，并把这些工作单元安装在YL-335B的工作桌面上。 1、各工作单元装置侧部分的装配要求如下： ⑴供料、装配和加工单元装置侧部分的机械部件安装、气路连接工作已完成，选手须进一步按工作任务要求完成该单元在工作桌面上的定位，并进行必要的装配检查和调整工作。 ⑵完成输送单元装置侧部件的安装和调整以及工作单元在工作台面上定位。 图6 YL-335B自动生产线设备俯视图
冷却水系统设计选用及施工说明 1空调冷却水系统的定义与分类 1.1空调冷却水系统的定义：吸收空调制冷设备冷凝器排热，并将此热量排入大气，低温水体，低温土壤，传递给显热回收装置，传递给水——水热泵机组或是几种状态兼而有之的循环水系统． 1.2空调冷却水系统分类 1.2.1按照流经空调制冷设备冷凝器的冷却水是否与大气接触分为开式冷却水系统 和闭式冷却水系统． 1.2.2按照空调制冷设备冷凝器排热渠道分为单一型系统（如仅通过冷却塔向大气排热）和耦合型系统（如设有冷却塔的井水抽灌型与埋管型地源热泵系统） 1.2.3按照冷却水低位热能是否利用分为单纯冷却型（冷凝热不利用）和热回收型．1.2,4冬季供冷型，冬季不经空调制冷设备由冷却塔直接制备空调冷水． 2空调冷却水系统设计原则 2.1系统形式的确定 2.1.1除非水质要求严格，冷却水宜采用开式系统． 2.1.2对井水抽灌型地源热泵空调系统．当按设计制热工况负荷确定的水浑流量不能满足设计制冷工况的排热要求时，经技术经济分析可考虑采用耦合式冷却水系统．2.,.3对地埋管地源热泵空调系统，属于下列条件之一时，应采用耦合式冷却水系统：1）当按制热设计工况负荷确定的地埋管换热器热交换能力不能 满足制冷设计工况的排热要求时； 2）空调设备全年向土壤的总排热量大于总取热量25%时． 2.1.4空调制冷设备制冷工况运行时间长，且有集中生活热水需要，可采用热回收空调冷却水系统，常用形式有两种：一种是空调制冷设备设有专门用于热回收的冷凝器，用于自来水预热；一种是设有热泵热水机组的空调冷却水系统． 2.1.5空调系统冬季有供冷需求，当地冬季气象参数能使冷却塔出水温度满足冬季空调系统要求，且持续时间足够长时，宜考虑采用能实现冷却塔冬季直接供冷的冷却水系统形式． 2.2系统的设计要点 2.2.1空调冷却水系统由空调制冷设备水冷式冷凝器，循环水泵、冷却塔，除污器和水处理装置等组成．通常无需设置冷却水箱或水池． 2.2.2提倡实现冷却塔风机的集中控制．以在系统部分负荷运行时，能充分利用冷却塔组的自然冷却能力，减少冷却塔风机的运行时间．降低能耗． 2.2.3通过共用集管连接的冷却塔．其冷却水管道系统的设计应实现各塔间的流量平衡．并使接水盘水位相同。 2,2.4通过共用集管连接的多台空调制冷设备与多合冷却塔组成的冷却水系统的设 计应采取措施，避免系统在“减”合数运行时，冷却水在冷却塔与冷凝器处的‘旁流’：即冷却水流过风机不工作的冷却塔和停止工作的冷机冷凝器． 2.2.5冷却塔的设置位置，应保证： 1）其接水盘的最低水位成为冷却水系统的最高点； 2）额定流量运行时冷却水循环泵进口处不应产生负压；
生产线设计方案 一、设计目的。 1.1检测产品生产中的过程数据 根据每个工位的生产特点配置不同的传感器和控制元件，控 制生产设备检测生产过程中的性能数据存入产品数据库 1.2根据产品序列号查询产品数据。 记录方式以数据库表格和曲线为主，记录内容以产品序列号 做为唯一的记录索引，通过查询数据库，对产品进行质量追 述，质量管理人员可以把产品数据具体到生产线上的每道工 序，每个人，从而进行综合的数据分析更好的质量控制，提 高产品的合格率。 1.3在生产中监控生产过程，进行防错处理。防错内容如下： （1）前道工序检测：在操作本工序时根据流水号检测与本工序相关的其他工序的生产数据是否存在，如果存在则启 动设备进行生产操作，否则禁止启动设备，并在工作站 计算机界面进行报警提示。 （2）操作重复性检测: 在操作本工序时根据流水号检测本工位数据是否存，如果不存在则启动设备进行生产操作， 否则禁止启动设备，并在工作站计算机界面进行报警提 示。 （3）产品合格判定：检测本工位的相关数据根据设定的参数，判定合格与不合格，合格则存入产品数据库，进入下道
工序，不合格则存入不良品数据库并且根据流水号删除 前工序的所有检测数据。 1.4零部件批次号管理。 对产品装配过程中的零部件进行实时记录，并且存入产品数据库，根据产品序列号可以查询出每个零部件的批次，从而 更好的进行质量分析和供应商管理。 1.5管理权限设定 （1）根据不同的功能设定不同的操作操作等级：做工级,工艺员级,部门级。 ·操作工级可以输入产品类型参数，班组信息，扫描产 品条码数据，启动设备检测产品。 ·工艺员级可以输入修改产品检测的艺参数，调整产品 检测流程，编辑产品序列号，配置操作工操作属性。 ·部门级可以根据产品序列号查询产品数据，生成数据报表供部门编辑汇总及打印输出，配置工艺员操作属 性。 （2）数据信息权限管理。 ·产品数据信息的查询打印，必须通过部门级领导的授 权。 ·产品序列号信息包含了产品测量的所有数据，因此产 品数据库信息生成后产品数据就不能更改删除。二、实现方法
本科毕业设计(论文) 题目：颗粒包装机自动供料系统的设计 系别：机电信息系 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 学生： 学号： 指导教师： 2013年5月
颗粒包装机自动供料系统的设计 摘要 本设计是关于颗粒包装机自动供料系统的设计。颗粒包装机是将小颗粒产品通过计量装入包装袋内，再进行封装的包装机械。能较大提高生产效率、降低人工劳动强度。 本设计主要研究物料供送系统的结构设计和包装材料供送机构的设计。首先由包装机的生产能力确定计量装置的大小来完成物料的计量，从而完成物料的供送。其次由包装材料的传送路线确定引导辊的位置来完成包装材料的供送。 本设计主要设计颗粒包装机的包装材料成型与供送系统，包括供送包装材料的辊子，引导辊，成型器；物料供给系统，包括料斗，计量器，导流槽；以及计量器的传动系统。本次设计采用了象鼻成型器和改进后的转鼓式计量装置。 本设计能进一步提高其包装性能，结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全，操作方便、便于维修和管理。 关键词：颗粒包装机；成型器；计量器
A design of the automatically feeding system for Granule packing machine Abstract This design is about automatic feeding system of packaging machine. Granule packaging machine feeds small products through the measurement into the packing bag, and then packaging system to finish packing. It could greatly improve the production efficiency,and reduce labor intensity. This design mainly research materials for structure design and packaging material feeding system. Determined firstly by packing machine production capacity to complete material metering device size, thus completing the material supply. To determine the route followed by packaging materials to finished packaging material guide roller position feeding. Packaging material forming the main design particles this design packaging machine and feeding system, including the supply roller, and sent packing material guide roller, forming device; material supply system, including the hopper, measuring device, guide groove; and the metering transmission system. This design uses a drum type metering device for trunk shaper and it improved better than any other types which exist in this society. This design can improve the packaging performance, such as simple structure, light weight, small size, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, and easy to repair and management for users. Key Words: granule packing machine; shaper; meter
第24卷第3期 青岛大学学报(工程技术版) V ol.24N o.3 2009年9月 JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY (E&T)Sep.2009 文章编号:1006-9798(2009)03-0013-04自动剪切生产线的PLC 控制系统设计 王世红a ,崔海荣b ,徐世许a ,张传林a (青岛大学a.自动化工程学院; b.软件技术学院,山东青岛266071) 摘要:为使自动剪切生产线设备协调运行,设计其控制系统。系统以可编程控制器 (PLC)为核心,还包括触摸屏、变频器、伺服驱动器/伺服电机等部件。送料长度在触摸屏 上设置,PLC 根据设定值计算出脉冲数后向伺服驱动器发送,控制伺服电机送料,从而实 现精确的伺服定位,其定位精度可达1m ?0.01mm 。 关键词:PLC;伺服驱动器/伺服电机;变频器;触摸屏 中图分类号:TP391.8文献标识码:A 收稿日期:2009-06-08 作者简介:王世红(1985-),男,山西省昔阳县人,硕士研究生,主要研究方向为计算机控制。 在工业生产过程中,自动剪切生产线应用十分广泛。它能将金属卷料加工成一定尺寸的板料,可实现自动开卷、定长送料和自动剪切,其生产效率高、适应性强,适合较大规模生产。但是传统的生产设备与系统多以机械为主,是电气液压或气动控制的机械设备[1],存在送料不够精确、生产效率低下等诸多不足,已不能满足所有的生产需要。随着工业水平的不断发展,生产设备已逐步地由手动操作改为能够进行大规模生产的自动控制。本文设计的PLC 控制系统,使用了伺服驱动装置,充分发挥其控制精度高、响应速度快和运行平稳等优点,有效地提高剪切的精度和效率,提升生产过程的自动化程度,具有十分广阔的应用前景。1 自动剪切生产线组成 自动剪切生产线由开卷机、送料机和剪切机3部分组成,如图1所示。 图1 自动剪切生产线 1) 开卷机包括开卷轴、保持器和弧形托起器。 开卷轴由变频器驱动的电动机带动,负责将卷料展 开。为了避免送料机工作时对已展开的卷料产生较 大的张力以及对机械设备造成损伤,开卷机先预放 一定长度的料,起到缓冲的作用。保持器在开卷机 转动时压住卷料,避免卷料松动。弧形托起器托起 已展开的卷料,避免其触地。 2) 送料机通过伺服驱动器/伺服电机装置带 动内部许多组压辊旋转,精确地给剪切机送料。另 外,这些压辊还能对卷料进行压平,使送到剪切机的 料更加平整。 3) 剪切机完成对送料的剪切,是整个生产线的最后一道工序。2 PLC 控制系统设计 2.1 系统的控制要求 1) 运行方式。开卷机、送料机和剪切机都具有手动/自动两种工作方式。采用自动工作方式时,系统将按预先设定的工艺流程不间断地循环工作;手动工作方式是在设备单动、调试和检修阶段使用[2]。
第三章供料单元的结构与控制 3.1 供料单元的结构 3.1.1 供料单元的功能 供料单元是YL-335A中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。如图3-1所示为供料单元实物的全貌。 3.1.2供料单元的结构组成 供料单元的结构组成如图3-2所示。其主要结构组成为：工件推出与支撑，工件漏斗，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。 1．工件推出与支撑及漏斗部分 该部分如图3-3所示。用于储存工件原料，并在需要时将料仓中最下层的工件推出到物料台上。它主要由大工件装料管、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。 该部分的工作原理是：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。 为了使气缸的动作平稳可靠，气缸的作用气口都安装了限出型气缸截流阀。气缸截流阀的作用是调节气缸的动作速度。截流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管连接好了，使用时十分方便。图3-4是安装了带快速接头的限出型气缸截流阀的气缸外观。 图3-5是一个双动气缸装有两个限出型气缸节流阀的连接和调节原理示意图，当
1.计算流水线的节拍 流水线、自动化流水线的节拍就是顺序生产两件相同制品之间的时间间隔。 它表明了流水线生产率的高低，是流水线最重要的工作参数。其计算公式如下：r=F/N 其中：r—流水线的节拍(分／件)，F—计划期内有效工作时间(分)，N—计划期的产品产量(件)．这里：F＝F0K，F0—计划期内制度工作时间(分)，K—时间利用系数。 确定系数K时要考虑这样几个因素：设备修理、调整、更换模具的时间，工人休息的时间。一般K取0.9—0.96，两班工作时间K取0.95，则F为：F＝FOK＝306×2×8×0．95 ×60＝279072(分) 计划期的产品产量N．除应根据生产大纲规定的出产量计算外，还应考虑生产中不可避免的废品和备品的数量。 当生产线、生产线制造上加工的零件小，节拍只有几秒或几十秒时，零件就要采用成批运输，此时顺序生产两批同样制品之间的时间间隔称为节奏，它等于节拍与运输批量的乘积。流水线采取按批运输制品时，如果批量较大，虽然可以简化运输工作，但流水线的在制品占用量却要随之增大。所以对劳动量大、制件重量大、价值高的产品应采用较小的运输批量；反之，则应扩大运输的批量。 进行工序同期化，计算工作地(设备)需要量 流水线的节拍确定以后，要根据节拍来调节工艺过程，使各道工序的时间与流水线的节拍相等或成整数倍比例关系，这个工作称为工序同期化。工序同期化是组织流水线的必要条件，也是提高设备负荷和劳动生产率、缩短生产周期的重要方法。 进行工序同期化的措施有： ①提高设备的生产效率。可以通过改装设备、改变设备型号、同时加工几 个制件来提高生产效率； ②改进工艺装备。采用快速安装卡具、模具，减少装夹零件的辅助时间； ③改进工作地布置与操作方法，减少辅助作业时间； ④提高工人的工作熟练程度和效率； ⑤详细地进行工序的合并与分解。首先将工序分成几部分，然后根据节拍 重新组合工序，以达到同期化的要求，这是装配工序同期化的主要方法。 工序同期化以后，可以根据新确定的工序时间来计算各道工序的设备需要量，它可以用下式计算： m(i)=t(i)/r 式中：mi—第i道工序所需工作地数(设备台数)，ti—第i道工序的单件时间定额（分）包括工人在传送带上取放制品的时间。一般来说，计算出的设备数不是整数，所取的设备数为大于计算数的邻近整数。若某设备的负荷较大，就应转移部分工序到其它设备上或增加工作时间来减少设备的负荷。
企业生产管理网上辅导（8-10章） 第八章大批大量生产与流水生产 大批大量生产的基本特征是基于某一品种或很少几个品种，进行大量的重复性生产，适宜采用流水线生产方式。 第一节大量流水生产概述 流水线生产是指加工对象连续不断地像流水似的，按既定的工艺顺序以规定的节拍，通过各道工序的加工。 一、流水生产线具有以下几个特征： 1．流水生产线按对象专业化原则组织，线上的加工对象是固定的，工作地的专业化程度较高，因此流水线一般具有较高的生产率。 2．线上的设备和工艺、装备是针对加工对象的工艺要求配置的，一般能封闭地完成加工对象的全部生产工艺，线上各工序的工作地数量与各该工序单件工时的比值保持一致，即各工序的生产能力符合比例性的要求。 3．流水线的各工作地按工艺过程的顺序排列，前后工序在空间紧密衔接，工件沿流水线作单向流动，运输距离短，生产过程的连续性好。 4．经过周期化工作，线上各道工序具有大体相等的生产率，且使各道工序的加工时间等于或接近于流水线的节拍，或与节拍或整数比。 由于流水生产线具有良好的连续性、比例性、平等性和节奏性，所以流水生产能取得良好的经济效益。 二、流水线的分类 流水生产线，有多种形式，通常按以下标志进行分类： 1．按加工对象的移动方式来分，可分为固定流水线和移动流水线。 2．按流水线生产对象的种数分，有单对象流水线和多对象流水线。 3．按加工对象的轮换方式，有不变流水线、可变流水线和成组流水线等形式。 4．按生产过程的连续程度则有连续流水线和间断流水线之分。 5．按流水线的节奏性来衡量，则有强制节拍流水线、自由节拍流水线和粗略节拍流水线之分。 第二节流水生产线的组织设计 一、组织流水线的必要条件 不是任何情况下流水生产线都能取得良好的经济效益，要使流水线取得良好的经济效益，需要具备一定的条件：
改性PVC塑料生产车间集中供料系统设计 系统结构 改性PVC产品的原材料大多数是由PVC粉、碳酸钙、稳定剂以及油类添加剂组成。改性PVC的生产过程是将2—3种PVC粉、碳酸钙、稳定剂按一定比例加入高速混合机种进行混合，原料在高速混合过程中温度不断升高。在升高至100℃时加入油类添加剂混合均匀，最后进行挤出机造粒（如图1）。 由于生产不同牌号的PVC产品原材料种类不同，文章设计的（集中供料系统）全自动系统的设计目标为： 1.实现6种PVC粉、1种碳酸钙、稳定剂、8种油类添加剂的全自动计量及自动加入混合机。 2.该系统能够满足6条单线产能为1t/h生产线的自动配料任务。根据配料系统的设计目标，拟定出全自动配料系统（中央供料系统）的总架构（如图2）。
①.PVC粉和碳酸钙共计7种吨袋包装原材料，经人工投料站加入集中储料仓中。原料通过负压输送管网，将物料输送至各个机台的自动粉料机。自动分料机根据配方比例自动将物料加入高速混合机。 ②.油罐车将8种油类添加剂注入室外8个集中储油罐，储料罐将油泵至在厂房楼顶设置缓存罐。缓存罐通过重力补油的方式加入增重式油称，通过增重式油称实现油类添加剂的自动添加。 ③.稳定剂的批次添加重力在2-5kg左右，通过人工分料站分称并包装喷印条形码。在机台进行条形码扫描确认后，通过自动加料机（中央供料系统）自动将稳定剂加入高混机。
尼嘉斯PVC粉体输送供料系统案例 集中供料系统 根据系统设计目标，集中供料系统主要实现6种PVC粉和碳酸钙按配方比例自动加入高混机。集中供料系统需要满足6条产能1t/h的生产线原料自动配料。由于生产订单多种多样，配方物料比例变化较大，所以单一物料的输送配料量目标设计为6t/h。设置采用7个容积为6000L不锈钢铜集中储料仓，吨袋原料投入人工投料站后，采用连续负压输送的方式加入集中储罐中（如图3）。
1、漫射式光电开关利用光照射到被测工件上后（A）光纤而工作。 A：反射B：折射C：衍射D：干涉 2、SPWM的载波信号为（D）。 A：正弦波B：方波C：双指数波D：三角波 3、在分拣单元的CPU224XP上，有（B）A/D，一路D/A。 A：一路B：两路C：四路D：八路 4、YL-335B控制系统采用PPI（A）进行通信。 A：串行总线B：并行总线 5、YL-335B外部供电电流为（C）AC380V/220V。 A：三相三线制B：三相四线制C：三相五线制D：都可以 6、S7-200系列PLC硬件接口为RS-485通信接口，为（B）通信方式。 A：全双工B：半双工C：单工D：均可以 7、装配单元的电磁阀组由6个（A）单电控电磁换向阀组成。 A：二位五通 B ：二位三通C：三位五通D：五位五通 8、YL-335B分拣单元有（B）个物料槽。 A：2 B：3 C：4 D：5 9、人机界面TPC7062K供电电源为（B）V直流电源。 A：12 B：24 C：48 D：60 10、YL-335B自动生产线空气压力要求为（C）MPa。 A：0.4 B：0.5 C：0.6 D：0.7 二：填空题；（每空1分，共20分） YL-335B由供料站、加工站、装配站、分拣站和输送站五个站组成。 供料单元主要由工件库、工件锁紧装置和工件推出装置组成。 光纤式光电接近开关由光纤检测头和光纤放大器两部分组成。 S7-200PPI通信参数为：地址是2 ，波特率是9600kbit/s ，起始位是1 ，偶校验位是1 。 回转物料台的回转角度能在0°~90°、0°~180°之间任意调节。 工业机器人按照结构形式和编程坐标系主要分为直角坐标机器人、圆柱坐标机器人、极坐标机器人和关节机器人。 三：判断题（10分） ( √)1.磁力式接近开关是一种非接触式位置检测开关。 ( ×)2.气缸和气马达均用于实现直线往复运动。 ( √)3. 装配单元的核心是装配机械手。 ( ×)4.YL-335B自动化生产线设备安装是先进行工料站安装，最后安装输送站。 ( √)5.PROFIBUS总线按应用场合分为3个系列：PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS。 选择题 1在设定模拟量模块中，当量程卡设在“D”位表示（D） Ａ. 热偶热阻Ｂ. 电压Ｃ. 四线制电流Ｄ. 两线制电流 （B）包含丰富的指令，采用文本编程方式 Ａ. LAD Ｂ. STL Ｃ. FBD Ｄ. 以上均否 2光纤内部从端面发出的光线以约（A）的角度进行扩散，照射到物体上 A、60° B、50° C、45° D、90° 3时间顺序控制系统是( C )程序的控制系统. Ａ. 逻辑先后Ｂ. 指令条件Ｃ. 时间控制Ｄ. 以上均否 4假设每个电流周期磁场转过的空间角度为360°，三相异步电机在电动机绕组电流频率为50HZ时，极对数为2的电机的同步转速是（B） A、3000转/分 B、1500转/分 C、750转/分 D、1000转/分 5在PPI网络配置中NETR是（A）指令 A、网络读 B、网络写 C、写网络 D、读网络
空调冷却水系统设计中的几个问题 Several Problems in the Design of the Air-Conditioning Cooling Water System 摘要：冷却水系统是中央空调系统的重要组成部分，现结合有关工程实例阐明冷却水系统设计中在系统形式选择、循环水量确定、冷却塔选型、出水温度调节、冷却塔位置确定等方面应该注意的几个问题。 关键词：中央空调、冷却水系统设计、冷却塔 1.引言：各地对冷却水系统设计分工不同，有些地区是由暖通专业连同冷冻水系统一起完成，而浙江地区则通常由给排水专业来完成。由于空调冷却水系统组成相对简单，长期以来冷却水系统设计未受到应有的重视。现结合自己的工程实践谈谈其设计中应注意的几个重要问题。 2.系统形式选择：和空调冷冻水系统一样，按冷却水泵相对于制冷机组的位置，可分为水泵后置式（下图1所示）和水泵前置式（下图2所示）两种布置方式。后置式一般用于高层建筑以便减少制冷机冷凝器侧承压。 曾有一超高层建筑，由于用地红线十分紧张，建筑没有裙房，而室外也没有放置冷却塔的合适位置。冷却塔设在200米以上的主楼屋面，此时应该采用水泵后置式布置方式以便近可能减少制冷机冷凝器侧依然承压。另外一种情况刚好相反。某
西北国际会展中心，制冷机房在布置在地上一层。同时该建筑屋面为网架屋面，冷却塔又不能布置在屋面。因此冷却塔只有在室外地面考虑。此时应该采用水泵前置式布置。为了满足冷却水泵吸入口不发生汽蚀的要求，设计中将冷却塔在室外以钢支架架高处理并加大回水管道管径，采用阻力小的成品弯头等配件以尽量减少系统阻力，降低其安装高度，减少其对建筑景观的影响。其安装剖面如下图： 3.系统循环水量的确定：一些设备供应商习惯以制冷机制冷量乘以放大系数的方法来对冷却塔进行选型。这种估算方法其实是不确切的。对于不同类型的制冷机而言其相同制冷量下的冷却负荷是不同。对封闭式压缩机其冷凝器冷却负荷不仅包含制冷负荷还包括电机的冷却负荷。因此正确的方法应该是由选型确定的制冷机冷凝器所需冷却负荷和工程所确定的冷却水供回水温差来确定对应冷却水系统水量。 4.系统供回水温度的确定：现行冷却塔制造标准[1]中规定的冷却塔标准设计工况下进出水温度为37℃/32℃。这个参数对应的室外湿球温度为28℃。对于某些室外湿球温
设备故障诊断与维修 基于PLC 控制的MPS供料单元系统设计 综合实训 姓名 学号 班级 院系 组号 指导老师
目录 第一章任务描述 (4) 1.1 实训意义 (4) 1.2 任务 (4) 1.3 任务实施 (5) 第二章调研 (6) 2.1 国内外概况 (6) 2.2 调研结论 (7) 第三章方案设计 (9) 3.1 机械结构方案 (9) 3.3 电气方案 (10) 3.2 气动方案 (10) 3.4 控制方案 (11) 第四章技术设计 (13) 4.1 机械零件设计 (13) 4.2 气动元件选型 (13) 4.3 电气原件选型 (15) 4.4 重要部件描述 (18) 第五章硬件设计 (20) 5.1电气原理图 (20) 5.2 电路 (21) 5.3 I/O接线表 (21) 5.4 电源 (22) 第六章软件设计 (24) 6.1 顺序功能图 (24) 6.2 PLC程序 (25) 第七章调试 (35) 7.1 调试计划 (35) 7.2 过程 (35) 7.3 故障 (36)
第八章体会 (37) 第九章参考文献 (38)
第一章任务描述 1.1 实训意义 MPS 是FESTO 公司结合现代工业特点开发研制的模拟自动化生产过程，集机械，电子，通讯为一体高度集成的机电一体化教学装置，这套装置的设计目的旨在培养能够综合应用自动化领域相关知识的专业技术人才，将给授训者提供一个很好的锻炼平台以更好的理解和掌握自动化领域的相关专业知识。具体可使受训者从下列几个方面得到提高： 一、对气动自动化的学习 本设计拟采用气动自动化控制技术作为MPS 执行机构的控制方案，所以要求受训者要重视和加强对气动自动化控制技术相关知识的学习。 二、对PLC 知识的学习 由于本设计下位控制器拟采用PLC 控制，所以要求受训者学习PLC 相关知识，包括PLC 的选型、编程、调试等，所以将使受训者在PLC 方面得到提高。 三、对自动化技术新的认识 本设计还将用到传感器、执行器等知识。通过这个设计过程，必将使我们对自动化控制技术有一个总体的把握和全新的认识，对我们以后的学习和工作具有重要帮助。 1.2 任务 以STEP7为开发平台，设计一个PLC控制系统，使其能够对MPS供料单元进行实时动态控制，以保证完成相应的工艺要求。 1、MPS中供料单元的生产工艺过程简介； 2、硬件组态，网络连接与配置； 3、根据工艺要求画出程序流程框图； 4、编写控制程序并加上必要的注释； 5、设计说明书（包括：封面、目录、任务书、供料单元工艺简介、硬件组态、网络连接与配置、程序流程框图、程序清单、总结体会、参考文献等），全文要求逻辑严密、条理清晰，文字流畅，理论联系实际，符合科技写作规范。
如何设计生产流水线 流水线设计 （一）流水线组织设计和技术设计 1、组织设计：是指工艺规程的制定、专用设备的设计、设备改装设计、专用工夹具的设计、运输传送装置的设计等等。这是流水线的“硬件”设计。 2、技术设计：是指流水线节拍的确定、设备需要量和设备负荷系数的计算、工序同期化工作、人员配备、生产对象传送方式的设计、流水线平面布置设计、流水线工作制度、服务组织和标准计划图表的制定等等。这是流水线的“软件”设计。 3、组织设计和技术设计的关系 组织设计是技术设计的前提和条件；技术设计应当保证组织设计各项指标的实现；组织设计要考虑技术设计实现的可能性 （二）单一品种流水线的设计 1.确定流水线的节拍
节拍:是指流水线上连续出产两个相同制品之间的时间间隔。 节拍是一种重要的期量标准，它决定了流水线的生产能力、生产速度和效率。 确定节拍的依据是计划期的产量和有效工作时间。即： R=T效/Q 式中: R—节拍(分/件) T效: —计划期有效工作时间(分) Q: —计划期制品产量(件).除计划中规定的任务外,还包括不可避免的废品 计划期有效工作时间=计划期制度工作时间×时间利用系数 F=F制×K K=0.9~0.96 计划期制度工作时间=全年制度工作日数×班次×每班工作时间 [节奏]：如果R很小，且加工制品的体积小重量轻，不适于按件传递，则可以按批传递。顺序出产相邻两批同样制品之间的时间间隔就称为节奏。 即：Rg=R·n 其中Rg: 节奏n: 批量[例]某制品流水线计划年销售量为20000件，另需生产备件1000件，废品
率2%，两班制工作，每班8小时，时间有效利用系数95%，求流水线的节拍。[解] T效= 254× 2 × 8 ×60×95% = 231648 分钟 Q = (20000+1000) / (1－2%) = 21429 件 R = T效/ Q = 231648 / 21429 = 11(分/件） 2、确定工作地数 （1）设备数量 某工序需要工作地（设备）数= 用公式表示为： S i = t i / R 其中：S i —第i 道工序所需设备数 t i —第i 道工序单件时 间定额 ?