传送带上物件计数器的设计
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传送带计数课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解并掌握传送带的原理与功能;2. 学生能运用基本的计数方法,对传送带上的物体进行计数;3. 学生了解传送带计数在实际生活中的应用。
技能目标:1. 学生能运用观察、分析、计算等方法,解决传送带计数问题;2. 学生能运用所学知识,设计简单的传送带计数程序;3. 学生通过团队协作,提高沟通与解决问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对物理现象的好奇心与探索精神;2. 学生在团队协作中,学会尊重、倾听与互助;3. 学生认识到科技在生活中的重要作用,增强对科学技术的热爱。
课程性质:本课程为物理与数学相结合的实践课程,注重培养学生的观察、分析、计算和团队协作能力。
学生特点:四年级学生具有一定的观察、分析和计算能力,对新鲜事物充满好奇,喜欢动手操作。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果,以便在教学过程中进行有效指导和评估。
二、教学内容1. 传送带的原理与功能:- 介绍传送带的基本结构和工作原理;- 分析传送带在工业生产中的应用。
2. 传送带计数方法:- 讲解物体在传送带上的运动特点;- 引导学生掌握时间与速度的关系,推导计数方法;- 介绍常见计数方法,如定时计数、定长计数等。
3. 实践操作:- 设计简单的传送带计数实验,让学生动手操作;- 引导学生运用所学知识,解决实际问题。
4. 传送带计数程序设计:- 结合计算机编程知识,指导学生设计简单的计数程序;- 分析程序在传送带计数中的应用。
5. 团队协作与沟通:- 组织学生分组进行实践操作,培养团队协作能力;- 引导学生通过沟通、讨论,共同解决问题。
教学内容安排与进度:第一课时:传送带的原理与功能,物体在传送带上的运动特点;第二课时:传送带计数方法,定时计数与定长计数;第三课时:实践操作,设计简单的传送带计数实验;第四课时:传送带计数程序设计,团队协作与沟通。
传送带上物件计数器设计第一章方案论证随着社会的进步和生产的发展,物件计数器已经有了很大的发展,同时也有了很多有关物件计数器的设计方案,但针对的对象不同,所设计的电路也是不尽相同的。
此次我所设计的传送带上的物件计数器主要是针对那些规则的、间隔均匀的物件,因此我设计出了自己的合适的物件计数器电路。
电路的主要功能是对传送带上的物件进行自动计数、装箱以及对所计物件个数进行显示。
关于我设计的方案,我主要论证的电路是检测电路和显示电路以及键盘电路。
第一节检测电路的论证在传送带传送物品的作业过程中,许多物品具有规则形状的块状、颗粒状或棒枝状产品,诸如香烟、香皂、糖果、铅笔、饼干、书籍等。
这些物品大多数按规定的标准实行自动加工,其重量和形体均匀一致,且大多数实行计数定量包装,如香烟20支一小包,书籍10本一包,图钉100个一盒等。
规则形体的物品包装计数时,先以适当的方式将其送到计量给料位置或料斗中,再由计数定量装置按包装要求进行计数给料。
目前常用的计数定量装置有:光电检测计数装置,以及用于块状物品的冲头式定量给料装置,用于块状或颗粒状物品的模孔式定量给料装置,用于块状物品的差速定量给料装置,用于棒状物品的容腔式定量给料装置等。
采用光电检测装置进行计数供送具有装置轻巧、检测速度快、检测范围广、精确度高、非接触、抗干扰、便于实现自动控制等优点,应用非常广泛。
在研制、开发和应用光电计数供送控制系统时,除了要注意一般数控电路共有的防电磁干扰和微机接口技术问题外,还要注意光电计数检测控制特有的几个技术问题,如被检物品的排队、检测信号的整形、防止误计(多计或漏计)以及防车间照明光源的干扰等。
由于我们时间和精力有限,我们只研究了规则的、有间隔的物件计数,于是我们选择了光电检测装置。
光电检测在工业上的运用也分为好多种。
可以检测一切能够影响光量或光特性的非电量,例如,位移、振动、力、转矩、转速、温度、压力、流量、液位、湿度、液体浓度、浑浊度、成分、角度、表面粗糙度、乃至图像等。
2011年4月1日目录一、引言1.11.2PLC简介二、三层传送带PLC总体设计方案2.1系统的基本组成2.2工作原理及过程2.3工作示意图三、PLC程序设计3.1I/O分配3.2基于PLC的三层传送带配料小车系统梯形图3.3基于PLC控制的三层传送带配料小车系统程序指令表3.4 PLC外部接线图四、程序运行调试设计心得致谢参考文献一、引言1.1二十世纪九十年代以来,计算机的不断发展引发了各个领域的革命性变革。
随着微处理器,计算机技术和数字通信技术的飞速发展,计算机控制已扩展到几乎所有的工业领域。
现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应,生产出小批量多,品种,多规格,低成本和高质量的产品。
为满足这一要求,生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵敏性。
可编程序控制器正是顺应这一要求出现的,它是已微处理器为基础的通用控制装置。
工厂自动化及传送系统也深受其影响,使得现代工厂自动化程度和信息集成程度的要求也越来越高。
为了适应现代自动化传送的要求,PLC控制逐渐取代继电接触器控制成为传送控制的主要环节,使控制系统更加安全、迅速、可靠。
PLC的推广应用在我国得到迅猛的发展,它已经广泛应用在各种机械设备和生产过程的电气控制装置中。
了解PLC的工作原理,具备设计,调试和维护PLC控制系统的能力,已成为现代工业对电气技术人员的基本要求。
1.2 PLC简介PLC即可编程控制器(Programmable logic Controller),是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
在1987年国际电工委员会(International Electrical Committee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器,定义是:一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
洛阳理工学院河南省洛阳市摘要基于生产产业对自动化学科日益增长的需求,我们需要设计许多不同的自动化控制系统,在进行系统的调查之后,发现在物流行业在很多的地方仍然在大量使用人工劳动力进行计件工作,因此设计一款可以运用在物流行业进行计件工作的自动控制系统是非常有必要的。
系统的硬件设计包括:PLC的外部接线,管理模块、识别模块、信息处理模块;系统的软件设计包括,I/O表、梯形图、指令表。
关键词:计件包装、PLC、梯形图、自动化前言在现代化的工业生产中,由于生产设备的不断更迭,使得生产效率不断地提高,在生产的同时,需要对各种类的生产资料进行归类计数、包装,如果将这些繁重且重复度非常高的工作交予人工去完成,不仅需要消耗大量人力,而且效率低下,和已经具备一定规模的自动化生产显得格格不入,同时使用人工来进行计数工作不仅劳动强度大,而且作为计数方式效率十分地低下,在大量消耗人力的同时加重了工厂等生产设施的运行与维护成本,无法满足也不适合现代化生产的需要。
当需要对生产资料进行大量计数时使用人工来进行计数的方式已经变得不可取,因此使用一套现代化可以适应大规模生产的计数系统就变得尤为重要,在社会面上也拥有大量的需求,所以设计一套自动化计件系统加入到完整的生产线当中,用自动化的生产线来来代替传统的人工计数的生产线,代替繁重的人工作业是十分有必要的。
第1章总体方案设计1.1 基本组成当被检测物体放置于传送带上时,又电机带动传送带运行,让被检测物体运行至被检测区域内,通过传感器确认检测是否符合预设的检测物体的表征在对传送带上通过检测区域的被检测物体计数在将数据信息输入到信息采集系统中,进行集中统计处理1.2 系统的工作原理1.2.1 计件系统工作原理电路中两个红外发射式光电传感器,红外发光二极管和光敏晶体管成35°夹角封装在一起,焦点在距离传感器5-8mm处;工作时,光电传感器的红外发光二极管发射红外光,检测前方是否有物体。
目录1题目 (1)2 电路原理图的设计 (1)2.1 传送带产品计数器设计的电路原理图 (1)2.2 LCD显示模块 (3)2.3 计数模块 (3)2.4 键盘模块 (3)3 软件系统设计 (3)3.1 软件系统的流程结构 (3)3.2 LCD显示程序模块.................................. 错误!未定义书签。
3.3 计数程序模块..................................... 错误!未定义书签。
4 仿真及调试 (7)5 总论 (8)参考文献 (9)致谢 (9)1题目2 电路原理图的设计2.1 传送带产品计数器设计的电路原理图图2.1 电路原理图2.2 LCD显示模块[11]2.4 键盘模块3软件系统设计3.1 软件系统的流程结构3.2 LCD显示程序模块/*-----------------------------------------------------------文件名:lcd1602.h头文件功能:LCD1602驱动函数的声明-----------------------------------------------------------*/ #ifndef _LCD1602_H_#define _LCD1602_H_#include <reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char//接口定义sbit LcdRs = P2^0;sbit LcdRw = P2^1;sbit LcdEn = P2^2;sfr DBPort = 0x80; //P0口为LCD数据总线/*-----------------------------------------------------------功能:LCD初始化函数-----------------------------------------------------------*/void LCD_Initial();/*-----------------------------------------------------------功能:LCD显示字符(ASIIC码)函数参数:x-列0~15;y-行0~1;str-要显示的字符串指针-----------------------------------------------------------*/void LCD_Prints(uchar x, uchar y,uchar *str);#endif/*-----------------------------------------------------------文件名:lcd1602.c函数功能:LCD1602的驱动函数原理:采用普通IO口方式模拟LCD1602时序,未采用总线方式-----------------------------------------------------------*/#include <REG52.H>#include <intrins.h> //次头文件中定义有_nop_()函数#include "lcd1602.h"/*-----------------------------------------------------------功能:内部等待函数返回参数:P0数据-----------------------------------------------------------*/uchar LCD_Wait(void){LcdRs=0;LcdRw=1; _nop_();LcdEn=1; _nop_();//while(DBPort&0x80);/* 在用Proteus仿真时,屏蔽此语句,否则会进入死循环,实际硬件操作时打开此语句.*/LcdEn=0;return DBPort;}/*-----------------------------------------------------------功能:写LCD命令/数据函数参数:style为写命令/数据,0-命令,1-数据;input为写入的8位命令/数据-----------------------------------------------------------*/#define LCD_COMMAND 0 // 命令#define LCD_DATA 1 // 数据#define LCD_CLEAR_SCREEN 0x01 // 清屏#define LCD_HOMING 0x02 // 光标返回原点void LCD_Write(bit style, uchar input){LcdEn=0;LcdRs=style;LcdRw=0; _nop_();DBPort=input; _nop_();LcdEn=1; _nop_();LcdEn=0; _nop_();LCD_Wait();}/*-----------------------------------------------------------功能:设置LCD显示模式参数:DisplayMode 见下面的定义-----------------------------------------------------------*///显示模式定义#define LCD_SHOW 0x04 //显示开#define LCD_HIDE 0x00 //显示关#define LCD_CURSOR 0x02 //显示光标#define LCD_NO_CURSOR 0x00 //无光标#define LCD_FLASH 0x01 //光标闪动#define LCD_NO_FLASH 0x00 //光标不闪动void LCD_SetDisplay(uchar DisplayMode){LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x08|DisplayMode); }/*-----------------------------------------------------------功能:设置LCD输入模式参数:InputMode 见下面的定义-----------------------------------------------------------*/#define LCD_AC_UP 0x02 // 地址计数器增加方式#define LCD_AC_DOWN 0x00 // 此为缺省设置#define LCD_MOVE 0x01 // 画面可平移#define LCD_NO_MOVE 0x00 // 画面不可平移void LCD_SetInput(uchar InputMode){LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x04|InputMode);}//初始化LCD 详见LCD1602.h中的说明void LCD_Initial(){LcdEn=0;LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38); //8位数据端口,2行显示,5*7点阵LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38); //此句不能省LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR); //开启显示, 无光标LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN); //清屏LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE); //AC递增, 画面不?}/*-----------------------------------------------------------功能:液晶字符显示的位置函数参数:x-列0~15;y-行0~1;-----------------------------------------------------------*/void LCD_Pos(uchar x, uchar y){if(y==0)LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|x);if(y==1)LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|(x-0x40));}//将字符(ASIIC码)输出到液晶显示详见LCD1602.h中的说明void LCD_Prints(uchar x, uchar y,uchar *str){LCD_Pos(x,y);while(*str!='\0'){ LCD_Write(LCD_DATA,*str); str++;}}3.3计数程序模块#include"lcd1602.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar out[6];sbit STAR_KEY =P3^2;//定义键与单片机的连接引脚sbit L0=P1^0; //定义SFR中引脚的位sbit L1=P1^1;sbit L2=P1^2;sbit L3=P1^3;sbit L4=P1^4;sbit L5=P1^5;sbit L6=P1^6;sbit L7=P1^7;sbit MOTOR=P3^0;uchar n[2]={1,0};void delayms(uint x) //延时子程序{uchar y;while(x--){for(y=0;y<123;y++){;}}uchar Keynum() //按键子程序1{uchar key=0;STAR_KEY=1; //置初值if(STAR_KEY==0){delayms(10);if(STAR_KEY==0)n[0]=0;n[1]=1;} //按下STAR键则n[0]=0;n[1]=1return n[1]; //返回n值}void xianshi(uint dispbuf) //显示子程序{out[0]=dispbuf/10000+0x30;out[1]=((dispbuf%10000)/1000)+0x30;out[2]=((dispbuf%1000)/100)+0x30;out[3]=((dispbuf%100)/10)+0x30;out[4]=dispbuf%10+0x30;out[5]='\0';LCD_Initial(); //LCD初始化LCD_Prints(1, 0,"The Speed Is"); //LCD输出LCD_Prints(10, 1,"n/min");LCD_Prints(4, 1,out); }uint qiuzhi() //求用拨码盘所置数的值的子程序{ uchar a;uchar b;uchar c;uchar d;uchar e;uchar f;uchar g;uchar h;uint p=0;if (L0==1) {a=1;} else {a=0;} //将电平信号变为数字的值if (L1==1) {b=1;} else {b=0;}if (L2==1) {c=1;} else {c=0;}if (L3==1) {d=1;} else {d=0;}if (L4==1) {e=1;} else {e=0;}if (L5==1) {f=1;} else {f=0;}if (L6==1) {g=1;} else {g=0;}if (L7==1) {h=1;} else {h=0;}p=a+b*2+c*2*2+d*2*2*2+e*2*2*2*2+f*2*2*2*2*2+g*2*2*2*2*2*2+h*2*2*2*2*2*2*2;return p; // 返回所求的P值}void main(void) //主程序{uint q;IT0=1; //负跳变触发EA=1; //开总允许中断EX0=1; //开INTO中断TMOD=0X05; //置T0为计数器方式1TL0=0; //置计数器初值TH0=0;while(1) //无限循环{ q=qiuzhi(); //调用求值子程序求出所置的数if (MOTOR==1) {xianshi(q);} else {xianshi(TL0);Keynum();TR0=n[1];} //当电动机关闭时显示用薄码盘所置的数并停止计数,电机启动时则开始计数,并显示计数值if (TL0==q) {TR0=0;MOTOR=1;} else {Keynum();MOTOR=n[0];} }}//当计数值与所置数相同时关闭电机,停止计数,当计数值不等时则将电机启动与关闭交由按键控制,所以不存在计数值超过置数值的情况void Int0(void) interrupt 0 //中断服务程序,工作寄存器用0组{ TL0=0;TR0=1; }//重置计数值,重新开始计数4 仿真及调试LCD1LM016LVCC5 总论234567891RP110*8VCCD 714D 613D 512D 411D 310D 29D 18D 07E 6R W 5R S 4V S S 1V D D 2V E E3LCD1LM016LRV11kVCC参考文献致谢。
四节传送带PLC控制课程设计一设计背景和功能概述二电气原理图与功能详细分析说明三部分元件的说明四软件流程图五总结六源程序清单七参考文献四节传送带PLC控制系统设计一设计背景和功能概述可编程控制器,简称PLC(Programmable logic Controller)是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
在1987年国际电工委员会(International Electrical Committee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。
20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。
从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。
目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
本课题是用PLC控制四节传送带。
用PLC控制传送带具有程序设计简单、易于操作和理解、能够实现多种功能等优点。
此系统主要能够实现顺次启动和停止,紧急故障处理等功能。
二电气原理图与功能详细分析说明按钮分配和实物模型如下:功能说明:四条皮带运输机的传送系统,分别用四台异电动机M1、M2、M3、M4(型号:JO2-41-4)带动,控制过程如下:启动时先按下SB1按钮,起动最末一条皮带机,经过5秒延时,再依次起动其他皮带机。
停止时按下SB2按钮,最前一条皮带机先停止,待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。
(博途)S7-300PLC传送带工件计数控制程序设计
传送带想必在工控界并不陌生,商场的自动扶梯,机场的自动人行道,码头上自动装卸货传送带,工厂生产流水线,农业机械中(联合收割机、插秧机)都有应用,传送带上传送的物品肯定是要得知它传送了多少物品,那么如何得知呢?我们可以采用PLC计数器指令来实现,下面就带大家来完成传送带工件计数控制程序的设计。
01控制要求
传送带输送40个工件,用光电传感器计数,当计件数量小于35时指示灯常亮,当计件数量等于或大于35时指示灯闪烁,当计件数量为40时,10S后传送带停止,同时指示灯熄灭。
02IO分配表
03组态配置
第一步:(点击添加新设备,选择CPU 315-2 DP版本号根据实际版本来设定,点击确认)
第二步:(项目树—PLC变量创建一下变量地址)
04编写程序
第一步:(传送带电机的启动与停止控制)
第二步:(工件计数及比较)
05演示运行
第一步:(启动,在程序段1中,当按下启动按钮M3.0,M3.0常开触点接通,Q124.0线圈通电自锁,传送带电机启动运行)
第二步:(工件计数,在程序段2中,当传送带电机运行时,Q124.0常开触点接通,工件每次经过光电传感器时,光电开关接通1次,M3.3常开触点闭合1次,C0的当前值MW100加一,MW100<35时,Q124.1线圈一直通电,指示灯常亮,MW100≥35时,指示灯每秒闪烁1次,MW100≥40时,定时器TO延时10s。
延时10S时间到,计数器C0复位,程序段1中TO常闭断开,传送带电机停止。
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来源:PLC发烧友,作者:技成-徐陈爽,未经授权请勿转载!评论处大家可以补充文章解释不对或欠缺的部分,这样下一个看到的人会学到更多,你知道的正是大家需要的。
1实训情境2 传送带零件计数1. 实训目标(1)懂得实际连接NC 开关和NO 开关与程序符号之间的差别 (2)懂得实际连接PNP 传感器(3)能够使用和编程边沿检测指令解决实际工程问题 (4)能够为解决问题使用和编程计数器功能 (5)能够用S7-200实现传送带零件计数控制 2. 完成传送带控制的输入和输出接线 1)任务 (1)任务按照图2.1连接控制面板操作电器元件和执行元件到CPU 的接线,并检查输入输出接线是否正确。
(2)做什么按下电源开关,断开系统电源,然后按图2.1连接输入输出接线。
1)电源接线DC24V “+”接PLC 的电源输入“L+”端,接输出模块的“1L+”以及急停按钮、起动按钮、停止按钮、钮子开关的“C ”端和3号光电传感器的“+V ”端。
DC24V “-”接PLC 的电源输入“M ”端、输出模块的“1M ” 端、输入模块的“1M ”端、指示灯HL4的“-”端、3号光电传感器的“0V ”端和变频器信号控制端的“0V ”端(变频器DC24V “-”端)。
图2.1 输入输出接线急停 起动 停止 +24V 变频器信号控制端DIN0 DIN1 DIN2 +24V 0V CCCNCNONO++--1M 1L+ 钮子开关CNODC24V 电源+10V 0VADC1 DOUT- DOUT+ Q0.0 Q0.1 Q0.2Q0.3 Q0.42M2L+ Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 ML+1M 2MI0.0I0.1 I0.2I0.3 I0.4I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2I1.3 I1.4I1.5+V 0V信号+-HL42)输入信号的接线急停按钮的“NC”端接PLC的“I0.0”端,起动按钮的“NO”端接PLC的“I0.1”端,停止按钮的“NO”端接PLC的“I0.2”端,钮子按钮的“NO”端接PLC的“I0.3”端,3号光电传感器的“信号”端接PLC的“I0.4”端。
环形传送带工件计数综合实验一、实验目的通过本实验让学生掌握生产线输送带上对不同材质、不同颜色工件计数的常用方法与常用的各种传感器特点和应用方法。
二、实验原理对生产线的输送带上流过的工件(零部件或产品)进行自动检测计数的主要是利用接近开关。
接近开关是一种毋需与运动工件进行机械接触的电子开关量传感器,当某物体与接近开关接近并达到一定距离时,不需要施加任何压力即可输出开关量信号从而驱动交流或直流电器(如机电式计数器)或给计算机装置提供控制指令。
它既有行程开关、微动开关的特性,同时具有传感性能,且动作可靠,性能稳定,频率响应快,应用寿命长,抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。
目前应用较为广泛的接近开关按工作原理可以分为电感型、电容型、光电型、霍尔型等等。
图1所示为输送带上工件的自动计数原理框图。
图1 检测实验台与输送带上工件的自动计数原理框图对输送带上工件的颜色识别实验中是运用了真彩颜色传感器。
传感器有三个通道开关量输出并每个通道可预先标定设置工件的颜色;计算机经数据采集传感器每通道开关量信号就可识别输送带上工件的颜色。
图2为颜色识别实验原理框图。
图2 工件颜色识别实验原理框图三. 实验仪器和设备1. CSY-5000型传感器测控技术实训公共平台;2. 环形带综合测控实验台;3. 数据采集模板及测控软件(LabVIEW试用版);4. 光电式(GY10-W3-3F1)、电容式(CG8-S18-3F1)、电感式(LG-S18-3F1)、涡流式(BZF-2)、磁电式(RP6660CF-12A)、超声波(S18UUA)传感器各一件;真彩颜色传感器(QC50A3P6XDWQ)一件;5.不同材质(非金属、铁磁性金属、非铁磁性金属)、颜色(红、绿、黄)测试块共6件;6. PC机及RS232通讯接口。
四.实验预习要求1.掌握光电式、电容式、电感式、涡流式、磁电式、超声波传感器的工作原理及特点;2.掌握真彩颜色传感器的工作原理和操作程序;3.思考采用适当的传感器实现传送带上不同材质工件的计数方法;4.熟悉CSY-5000型传感器测控技术实训平台的硬件配置。
传送带上物件计数器设计第一章方案论证随着社会的进步和生产的发展,物件计数器已经有了很大的发展,同时也有了很多有关物件计数器的设计方案,但针对的对象不同,所设计的电路也是不尽相同的。
此次我所设计的传送带上的物件计数器主要是针对那些规则的、间隔均匀的物件,因此我设计出了自己的合适的物件计数器电路。
电路的主要功能是对传送带上的物件进行自动计数、装箱以及对所计物件个数进行显示。
关于我设计的方案,我主要论证的电路是检测电路和显示电路以及键盘电路。
第一节检测电路的论证在传送带传送物品的作业过程中,许多物品具有规则形状的块状、颗粒状或棒枝状产品,诸如香烟、香皂、糖果、铅笔、饼干、书籍等。
这些物品大多数按规定的标准实行自动加工,其重量和形体均匀一致,且大多数实行计数定量包装,如香烟20支一小包,书籍10本一包,图钉100个一盒等。
规则形体的物品包装计数时,先以适当的方式将其送到计量给料位置或料斗中,再由计数定量装置按包装要求进行计数给料。
目前常用的计数定量装置有:光电检测计数装置,以及用于块状物品的冲头式定量给料装置,用于块状或颗粒状物品的模孔式定量给料装置,用于块状物品的差速定量给料装置,用于棒状物品的容腔式定量给料装置等。
采用光电检测装置进行计数供送具有装置轻巧、检测速度快、检测范围广、精确度高、非接触、抗干扰、便于实现自动控制等优点,应用非常广泛。
在研制、开发和应用光电计数供送控制系统时,除了要注意一般数控电路共有的防电磁干扰和微机接口技术问题外,还要注意光电计数检测控制特有的几个技术问题,如被检物品的排队、检测信号的整形、防止误计(多计或漏计)以及防车间照明光源的干扰等。
由于我们时间和精力有限,我们只研究了规则的、有间隔的物件计数,于是我们选择了光电检测装置。
光电检测在工业上的运用也分为好多种。
可以检测一切能够影响光量或光特性的非电量,例如,位移、振动、力、转矩、转速、温度、压力、流量、液位、湿度、液体浓度、浑浊度、成分、角度、表面粗糙度、乃至图像等。
我用的是光电检测中的光电开关,光电开关又称电眼、光电传感器等,在传送带机械中主要用来检测物件是否通过,保证计数的准确。
目前常用的光电开关是红外线光电开关,是利用物体对近红外线光束的反射原理,由同步回路感应反射回来的光的强弱而检测物体的存在与否,即光电传感器首先发出红外线光束到达或透过物体,物体或镜面对红外线光束进行反射,光电传感器接收反射回来的光束,根据光束的强弱判断物体的存在。
红外线属于一种电磁射线,其特性等同于无线电或X射线。
人眼可见的光波是380nm -780nm,发射波长780nm-1mm的长射线称为红外线,浙江省洞头县光电开关厂生产的红外线光电开关优先使用的是接近可见光波长的近红外线。
如图 1.1所示。
图 1.1 波长示意图红外光电开关的种类也很多,有镜反射式光电开关、漫反射式光电开关、槽式光电开关、对射式光电开关、光纤式光电开关等。
漫反射式光电开关是将发射器与接收器装在一起的传感器,当物体通过时,物体对发射器发来的近红外线进行反射,接收器接收后就形成了开关信号,该信号经过放大后就可以用来控制物体的进退速度,发出停、进指令。
很显然,被检测的物体要有较高的反光率,这样才能保证光电开关获得可靠的开关信号。
漫反射式光电开关结构简单、安装方便、造价较低、使用范围广,但使用调整困难。
接收器接收的光强,会随着物体的远近、光电开关与物体的夹角大小而变化,常常影响到检测的精确度,所以不很实用。
其原理图如图 1.2所示。
图1.2 漫反射式光电开关槽式光电开关采用U字型结构,发射器和接收器分置于U型槽的两边,并在同一轴线上,发射器发出的近红外线被接收器接收,光线在槽中形成了光轴,当被检测的物体通过时,物体对光轴形成了阻断,从而能使光电开关产生开关量信号。
槽式光电开关的光轴的长短固定。
光轴越短,光电开关受到的外界光干扰就越小,因此可靠性越高。
所以槽式光电开关主要用于速度较高的场合。
其原理图如图 1.3所示。
图 1.3 槽式光电开关镜反射式光电开关解决了漫反射式光电开头反射光强不一的问题。
它虽然也是将发射器和接收器集成于一体,但是它在物体的另一面设置了反射镜,发射器发出的近红外线经过反射镜反射到接收器,反射的光强基本是一致的,这就减少了检测的误差。
当有物体通过时,就阻断了光线,从而得到了开关量。
其原理图如图 1.4所示。
图 1.4 镜反射式光电开关对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器,发射器发出的光线直接进入接收器。
当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时,光电开关就产生了开关信号。
当检测物体是不透明时,对射式光电开关是最可靠的检测模式。
其原理图如图 1.5所示。
图 1.5 对射式光电开关光纤式光电开关,是通过塑料戴玻璃光纤传递光信号,可以实现远距离控制。
对于距离较远的检测项目来说,可以使用光纤式光电传感器。
经常使用的光纤传感器有漫反射式和对射式两种,在物料的计数等方面使用较多。
其原理图如图 1.6所示。
图 1.6 光纤式光电开关在不同的场合使用不同的光电开关,例如在电砚振动供料器上经常使用光纤式光电开关,在间歇式包装机包装膜的供送中经常使用漫反射式光电开关,在连续式高速包装机中经常使用槽式光电开关。
我这次设计的是关于传送带上有间隔的物料计数,而对射式是发射与接收形成光轴,直接接收光信号,安装简单,工作可靠,所以我选择使用了对射式光电检测来完成传送带上计数的功能。
除了正确选择光电开关的品种与型号外,还要考虑生产厂家的因素。
目前国内生产光电开关的厂家很多,企业规模有大有小,质量当然差别较大,但并不是说大企业的产品质量就好。
一般来说,直接向企业购买具有较大的质量把握,现在有的企业为了扩大市场份额,对同一种型号的产品标价不一,其内部元器件的质量就差别较大,因此在购买时就要明确使用期限的保证,一般购买较经济实惠的一种比较合算。
第二节显示电路的论证我们知道,显示技术是光电子技术与计算机技术的结晶,它的应用早已超出数字显示和计算机终端显示的范围,渗透到商业广告、新闻发布、交通运输、体育比赛、文化娱乐、航天及模拟军事演习等领域,成为信息革命的重要工具。
在我所设计的课题中,显示电路是为了显示传送带所计的物件的个数和显示所设置的包装箱内要装的个数。
要选择什么样的显示电路需要从要完成的功能和与单片机硬件电路之间的关系而定。
总的来说,显示电路和计数是紧密相连的,只要有计数,一般都要有显示电路。
目前国内外生产的显示器种类繁多,性能各异,分类方式也不尽相同。
按发光类型分可分为主动发光型和被动发光型两大类。
前者本身发光,后者不发光,只能反射或投射、透射光线。
显示器分为灰光管、荧光管、LED数码管、LCD显示器等,显示器的详细分类情况见表1.1。
表1.1 显示器的详细分类我们在设计中考虑到显示电路要显示出光电检测装置所计物体的个数,显示的数值是从0000到9999,只有四位显示,而发光二极管LED的工作电压不高,只有1.7~2V,价格又便宜,符合我们的要求,所以我就选择了主动发光型发光二极管LED数码管显示。
在我们的显示电路中,它的作用是:光电检测系统将传送带上有无物体通过时所接收到的脉冲信号送往单片机,单片机通过内部计数处理后,驱动显示电路的四位LED数码管显示出所计的数值。
单片机驱动LED数码管有很多方法,按显示方式分,有静态显示和动态(扫描)显示,按译码方式可分硬件译码和软件译码之分。
静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能,单片机将所要显示的数据送出后就不再管,直到下一次显示数据需要更新时再传送一次新数据,显示数据稳定,占用很少的CPU时间。
动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新,显示数据有闪烁感,占用的CPU时间多。
这两种显示方式各有利弊;静态显示虽然数据稳定,占用很少的CPU时间,但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路,使用的硬件较多;动态显示虽然有闪烁感,占用的CPU时间多,但使用的硬件少,能节省线路板空间。
硬件译码就是显示的段码完全由硬件完成,CPU只要送出标准的BCD码即可,硬件接线有一定标准。
软件译码是用软件来完成硬件的功能,硬件简单,接线灵活,显示段码完全由软件来处理,是目前常用的显示驱动方式由于我所设计的电路中,需要的I/O口比较多,同时为了节省线路板空间,我选择使用动态扫描显示的方法,并且利用软件译码的方式来帮助动态扫描完成显示的功能。
我们运用了动态扫描之后,在画PCB板的时候,省去了很多麻烦,况且我们使用的是单面板,如果使用静态扫描,印制出来的电路板会很复杂,不易调试。
另外,在我们的设计中,还设有键盘电路。
由于键盘电路的功能主要是用来设置包装的个数及控制程序的运行或暂停的,所以用到的按键很少,我们在设计中选用了五个按键分别为:设置键、加一键、减一键、运行或暂停键、清零键,因此,我们用了比较简单方便的独立式键盘。
第二章 系统介绍第一节 系统结构原理图在系统中,我们主要是要完成传送带上物件的计数和包装,并通过显示电路显示出所计数值的功能,因此本系统主要包括:单片机、光电检测电路、显示电路、键盘电路、两条传送带控制电路、报警电路以及状态显示电路。
有关传送带上物件计数器设计的系统结构原理图如下图2.1所示。
图2.1 系统框图第二节 系统工作原理在系统中,我们采用了红外线光电开关与单片机结合对传送带上的物件进行计数的方式。
考虑到抗干扰性,这里采用了由红外线发射电路中的NE555组成的时基振荡器产生振荡频率为38kHz 的调制信号。
再由NE555驱动红外发光二极管以红外线的形式发射出去,由于我们采用的是对射式光电检测装置,所以红外线接收单元就用了集红外接收、放大、鉴频于一身的接收头HRM3800,这样就大大提高了系统的灵敏度和抗干扰性。
系统还采用了两条传送带来分别完成物件的传送和包装箱的运送,两个继电器在单片机的控制下闭合或打开,从而控制物件传送带和包装箱传送带的运行和停止。
在物件传送带上,当没有物体通过时,红外检测电路 键盘段驱动显示电路驱动电路传送带控制电路报警电路 驱动电路单片 机状态显示驱动电路接收二极管能够接收到红外信号,并经接收电路反向放大后输出低电平信号。
当有物体通过时,红外接收器收不到红外信号,输出高电平,接收单元HRM3800将此信号放大、鉴频,再经Q8反相成低电平后送入到AT89C51单片机的中断口P3.2口,同时单片机在内部程序的扫描过程中,扫描到低电平信号就加一计数,并由显示电路显示出当前的计数个数。
当计到警告计数个数时,状态信号灯绿灯灭,红灯开始闪亮。
当计到设置的包装个数时,红灯停止闪亮,蜂鸣器报警,物件传送带停止运行,包装箱传送带开始运行。
五秒后,又一个空箱到位,包装箱传送带停止运行,物件传送带又开始运行,计数包装重新开始。