《自动加料机控制机系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动加料机控制机系统（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第#页 共46页引言在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术起这愈来愈重要的作用，并且，随着 生产和科学技术的发展，自动化水平也越来越高。自动控制利用控制装置使被控对象的 某个参数自动的按照预定的规律运行。 本设计的自动加料机控制系统就是采用自动控制 技术来实现功能的，这样就大大提高了工作的效率，整个过程又快又稳。目前我国自动 化技术应用还比较落后自20世纪80年代实行改革开放以来，自动化技术在我国的应用 已取得相当成绩，为我国国民经济建设和发展做出了很大的贡献。但是，与国际同行业相比,我国的自动化水平现时还处于比较稚嫩和脆弱时期，运用自动化技术改造传统
2、产业基本上还处于起步阶段，工业化还处于发展的中期阶段，工业自动化水平与世界发达国 家相比还存有较大差距。因此,国家提出了在本世纪头20年经济建设和改革的主要任务 是基本实现工业化，大力推进信息化，并进一步提出信息化是我国加快实现工业化和现 代化的必然选择。桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第#页 共46页1课题的研究背景与前景自动化技术是国家现代化的标志，作用突出自动化技术的作用体现在，它面向整个 工业领域,是连接传统与现代工业的纽带，是把现代管理技术、信息技术转化为现实生产 力的关键性手段。在矿山、石油、建材、化工、制药、轻工、电力、汽车制造业以及军 工等行业，生产效率的提高无不依赖于
3、控制技术自动化水平的提高。近十几年我国国民 经济GDP长期保持7%以上的增长率,近两年我国汽车工业保持 15%以上的增长率,其 原因之一就是源于自动化生产线的普及与提高 ，是自动化技术在起主导和支撑作用。特 别是自第二次工业革命以来，电气及对电气的控制技术已成为人们生产、生活乃至生存 所必需的一种技术支持，无论是在对大中型企业传统工业技术的技术改造，还是对高新技术产业高效节能的发挥，均起到了至关重要的作用，它已成为当今诸多高新技术系统 中不可缺少的关键技术之一，其应用领域几乎涉及到各个工业部门，其地位的重要性，已 经或正在对诸如一个国家工业的发展，一个企业参加国际大家庭的激烈竞争 ，乃至对国
4、家国防军力的强大与现代化程度等中日益凸现出来。桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第#页 共46页2方案论证2.1单片机的选择单片机又称单片微控制器，它是把一个计算机系统集成到一个芯片上，概括的讲： 一块芯片就成了一台计算机。单片机技术是计算机技术的一个分支，是简易机器人的核心组件。1997年,由ATMEL公司挪威设计中心的 A先生与V先生利用ATMEL公司的 Flash新技术,共同研发出RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR。AVR单片 机的优势特征：单片机已广泛地应用于军事、工业、家用电器、智慧玩具、便携式智能 仪表和机器人制作等领域，使产品功能、精度和质量大幅度提升，且电路简
5、单，故障率 低，可靠性高，成本低廉。单片机种类很多，在简易机器人制作和创新中，为什么选用 AVR单片机呢？（1）简便易学，费用低廉首先，对于非专业人员来说，选择 AVR单片机的最主要原因，是进入 AVR单片机 开发的门坎非常低，只要会操作计算机就可以学习AVR单片机的开发。单片机初学者只需一条ISP下载线，把编辑、调试通过的软件程序直接在线写入AVR单片机，即可以开发AVR单片机系列中的各种封装的器件。 AVR单片机因此在业界号称“一线打天 下”。其次，AVR单片机便于升级。AVR程序写入是直接在电路板上进行程序修改、烧 录等操作，这样便于产品升级。再次，AVR单片机费用低廉。学习AVR单片机
6、可使用ISP在线下载编程方式（即把 PC机上编译好的程序写到单片机的程序内存中），不需购买仿真器、编程器、擦抹器和 芯片适配器等，即可进行所有 AVR单片机的开发应用，这可节省很多开发费用。程序 内存擦写可达10000次以上，不会产生报废品。（2）高速、低耗、保密首先，AVR单片机是高速嵌入式单片机：1、AVR单片机具有预取指令功能，即在 执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行。2、多累加器型，数据处理速度快。AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有 32 条立交桥，可以快速通行。3、中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口 地址，可快速响应中
7、断。其次，AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备。有的器件最低1.8V即可工作。再次，AVR单片机保密性能好。它具有不可破解的位加密锁Lock Bit技术，保密位单元深藏于芯片 内部，无法用电子显微镜看到。（3）I/O 口功能强，具有A/D转换等电路AVR单片机的I/O 口是真正的I/O 口，能正确反映I/O 口输入/输出的真实情况。 工业级产品，具有大电流（灌电流）1040mA,可直接驱动可控硅 SCR或继电器，节省 了外围驱动器件。AVR单片机内带模拟比较器，I/O 口可用作A/D转换，可组成廉价的A/D转换器。ATmega48/8/16
8、等器件具有8路10位A/D。部分AVR单片机可组成零外 设组件单片机系统，使该类单片机无外加元器件即可工作，简单方便，成本又低。AVR单片机可重设启动复位，以提高单片机工作的可靠性。有看门狗定时器实行安全保护，可 防止程序走乱（飞）,提高了产品的抗干扰能力。（4）有功能强大的定时器/计数器及通讯接口定时/计数器T/C有8位和16位,可用作比较器。计数器外部中断和 PWM（也可用 作D/A）用于控制输出，某些型号的AVR单片机有34个PWM ,是作电机无级调速的 理想器件。AVR单片机有串行异步通讯 UART接口 ,不占用定时器和SPI同步传输功能,因其 具有高速特性，故可以工作在一般标准整数频
9、率下 ，而波特率可达576K。电热水器水温 自动调节器以AT89C2051单片机为核心，由温度测定电路、温度设定电路、单片机。 设定温度显示电路、控制信号隔离输出电路等几部分组成。2.2物位传感器的选择物位是指贮存容器或工业生产设备里的液体、粉粒壮固体、气体之间的分接口位置，也可以是互不相溶的两种液体间由于密度不等而形成的接口位置。根据具体用途分为液位、料位、界位传感器或变送器。物位不仅是物料耗量或产量计量的参数，也是保证连 续生产和设备安全的重要参数。特别是在现代工业中，生产规模大，速度高，且常有高 温、高压、强腐蚀性或易燃易爆物料，对于物位的监视和自动控制更是至关重要。物位测量可用于计算物
10、料储量。对于粉粒体，必须考虑到颗粒间有空隙，应区分密 度和容重。密度是指不含空隙的物料每单位体积的质量，即通常的质量密度，如果乘以重力加速度g,就成为重力密度r，简称为重度。容重是包含空隙在内的每单位体积 的重量v，也就是视在重度或宏观重度，它总要比颗粒物质本身的重度小，其差额决定 于空隙率。而空隙率又取决与许多因素。例如颗粒形状、尺寸的一致程度、是否受外力 压实、是否经受过振动、有无黏结性等，所以粉粒体物料的体积储量和质量储量之间不 易精确换算，这是需要注意的。2.3电容式物位传感器利用物料介电常数恒定时极间电容正比与物位的原理，可构成电容式物位传感器。 根据电机的结构可将容式物位传感器分为
11、三中：（1）适用与导电容器中的绝缘性物料，且容器为立式圆筒形，器壁为一极，沿轴线插入金属棒为另一极，其间构成的电容C与物位成比例。也可悬挂带重锤的软导线作为 电机。（2）适用与非金属容器，或虽为金属容器但非立式圆筒形，物料为绝缘性的。这时 在棒壮电极周围用绝缘支架套装金属筒，筒上下开口，或整体上均匀分布多个孔，使内 外物位相同。中央圆棒和与之同轴的套筒构成两个电极，其间电容和容器形状无关，只 取决于物位。所以这种电极只用于液位，粉粒体容易滞留在极间。（3）用于导电性物料，起外形和（1） 一样，但中央圆棒电极上包有绝缘材料，电 容是由绝缘材料的介电常数和物位决定的，与物料的介电常数无关，导电物料
12、使筒壁与中央电极间的距离缩短为绝缘层的厚度，物位升降相当于电极面积改变。电容式物位传感器无可动部件，与物料密度无关，但应注意物料中含水分时将对测 量结果影响很大，并且要求物料的介电常数与空气介电常数差别大，需用高频电路。所 以不予采用。通过以上几种测温元件的分析、比较，可以知道，热电偶温度计可以应用 在比较高的温度下进行测量，如它可以测量在1100C以上的温度，而电阻式温度计相对 来说，它主要于-200+500r的温度范围内获得较广泛的运用。对于电热水器温度的测 量，传统的热电偶、热电阻、热敏电阻及半导体温度传感器需要配温度变送器，以获得 标准的模拟量（电压或电流）输出信号。使用时还需配上二次
13、仪表，才能完成温度测量 及控制功能。其主要缺点是外围电路比较复杂、测量精度不是很高、分辨力不高、需进 行温度校准（例如非线性校准、温度补偿、传感器标定等），另外，它们的体积较大，使用也不够方便。用在热水器（温度）监测中，实在不理想。因为，在热水器温度测量中， 涉及到信号的传输，传感器的响应速度应该较快，在这一点上，集成温度传感器稍微可 以满足，它的响应速度快、传输距离也可以比较远，适合中远距离测温、控温，不需进 行非线性校准。但是模拟集成温度传感器功能单一（仅限于温度测量）、在电热水器温度测量中，要对水胆内的温度进行实时监控，而且由于热水器的用途所限，一般都用于 洗澡，温度不宜过高，以免由于人
14、的疏忽导致设定温度过高而烫伤人，最好是能在传感 器的存储器内设置温度上限，当温度越限时，单片机发出警报并自动跳到20度使实际水温高于设定水温而使继电器常开触头断开而使电热丝断电，从而可消除由于人为疏忽而导致的安全隐患。而模拟温度传感器不具备这一功能。智能温度传感器则具备这一功 能，其主要优点是采用数字化技术，能以数字形式直接输出被测温度值，具有测温误差 小、分辨力高、抗干扰能力强、能够远程传输数据、用户可设定温度上、下限、有越限 自动报警功能、适配各种微控制器（含微处理器和单片机）。因此，经过论证，决定选用智能温度传感器，并选用具有代表性的 DS18B20作为测温元件。2.4阻力式料位传感器阻
15、力式料位传感器是指物料对机械运动所呈现的阻挡力。粉末颗粒状物料比液态物质流动性差，对运动物体有明显的阻力，利用这一特点可构成各种料位传感器。（1）重锤探索法：在容器顶部安装由脉冲分配器控制的步进电机，此电机正转时缓 缓释放悬有重锤的钢索。重锤下降到与料面接触后，钢索受到的合力突然减小，促使力 传感器发出脉冲。此脉冲改变门电路的状态，使步进电机改变转向重锤提升，同时开始 脉冲计数。待重锤升至顶部触及行程开关，步进电机停止转动，同时计数器也停止计数 并显示料位（料位值即容器全高减去重锤行程之差）。显示值一直保持到下次探索后刷 新为另一值。开始探索的触发信号可由定时电路周期性地供给，也可以人为地启动
16、。不 进行探索时，重锤保持在容器顶部，以免物料将重锤淹埋。万一重锤被物位埋没，排放物料时产生的强大拉力就可能拉断钢索报警措施及出料过滤栅。但这种方法运用了逻辑电路和数字技术， 可连续测量料位值并输出数字量， 是数字 传感器，但其采样是周期性的，对时间而言不连续，此设计不予采用。（2）旋桨或推板法：这是一种位式传感器，或称料位开关。在容器壁的某一高度处 装小功率电动机，其轴伸入容器内，末端带有桨状叶片。叶片不接触物料时，自由旋转 的空载状态下电动机的电流很小，一旦料位上升到与叶片接触，转动阻力增加，甚至成 堵转状态，电流显著加大。根据电流的大小使继电器的接点动作，发出料位报警或位式 控制信号。如电机轴经过曲柄连杆机构变为往复运动， 则可带动活塞或平板在容器中做 推拉动作，即成推板法。旋桨
