毕业论文-自动生产线的零件打包控制系统.doc

学号 200807031129 成都农业科技职业学院 毕业论文 自动生产线的零件打包控制系统 专业名称专业名称 2008 级机械制造与自动化级机械制造与自动化 1 班班 指导教师指导教师 2010 年年 12 月月 成都农业科技职业学院机电工程分院毕业论文 1 目目 录录 摘摘 要要.2 1 绪论绪论.2 1.1 打包控制系统概述2 1.2 设计任务3 1.3 功能要求3 2 电路设计电路设计.3 2.1 总体设计方案3 2.2 主体单元电路的设计4 3 调试调试.8 3.1 ewb 仿真软件介绍8 3.2 主体电路调试9 4 总结总结.11 参考文献参考文献.12 结结 束束 语语.12 谢谢 辞辞.12 成都农业科技职业学院机电工程分院毕业论文 2 摘摘 要要 本文介绍了自动生产线的零件打包控制系统，该系统具有基本功能和扩展功能 两部分。而扩展功能部分则由定时控制、仿广播电台报数功能、自动报整点数和触 摸报整点数组成。电路采用数码管来显示零件、合、箱的数量。零件打包系统的电 路在仿真软件 ewb 上建立，并进行了调试，运行正常，能满足设计要求。 关键词关键词：自动生产线、零件打包、ewb 仿真软件 1 绪论绪论 1.1 打包控制系统概述 自动线的控制系统主要用于保证线内的机床、工件传送系统，以及辅助设备 按照规定的工作循环和联锁要求正常工作，并设有故障寻检装置和信号装置。为 适应自动线的调试和正常运行的要求，控制系统有三种工作状态：调整、半自动 和自动。在调整状态时可手动操作和调整，实现单台设备的各个动作；在半自动 状态时可实现单台设备的单循环工作；在自动状态时自动线能连续工作。采用 自动线进行生产的产品产量非常大，零件的打包装箱靠手工完成已远远达不到要求， 在大批量生产中采用自动打包控制系统能大大提高劳动生产率，稳定和提高产品质 量，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。 自动线的工件传送系统一般包括机床上下料装置、传送装置和储料装置。在 旋转体加工自动线中，传送装置包括重力输送式或强制输送式的料槽或料道，提 升、转位和分配装置等。有时采用机械手完成传送装置的某些功能。在组合机床 自动线中当工件有合适的输送基面时，采用直接输送方式，其传送装置有各种步 进式输送装置、转位装置和翻转装置等对于外形不规则、无合适的输送基面的工 件，通常装在随行夹具上定位和输送，这种情况下要增设随行夹具的返回装置。 自动线中设备的联结方式有刚性联接和柔性联接两种。在刚性联接自动线中， 工序之间没有储料装置，工件的加工和传送过程有严格的节奏性。当某一台设备 发生故障而停歇时，会引起全线停工。因此，对刚性联接自动线中各种设备的工 作可靠性要求高 。 成都农业科技职业学院机电工程分院毕业论文 3 1.2 设计任务 设计一个自动生产线的零件打包控制系统，该系统具有基本功能和扩展功能两 部分。零件打包控制系统的基本功能部分由主体电路实现，而扩展功能部分则由扩 展电路实现。这两部分都有一个共同特点就是它们都要用到传感器采集的零件数脉 冲信号。在计时出现误差时电路还可以进行校正，并且用数码管显示零件、合、箱 数量。 1.3 功能要求 1基本功能基本功能 （1）60个工件装1合，60合装1箱，12箱装1车，每完成1个工序，产生1个控制 信号； （2）准确计数，以数字形式显示生产状况； （3）计数与显示不对应时，具有校正功能。 2扩展功能扩展功能 （1）定时控制； （2）仿广播电台报数功能； （3）自动报整点数； （4）触摸报整点数。 2 电路设计电路设计 2.1 总体设计方案 根据设计要求首先建立了一个自动生产线零件打包控制系统的组成框图，框图 如图1所示。 成都农业科技职业学院机电工程分院毕业论文 4 译码器译码器 计数器计数器零件信号 译码器 计数器 箱信号 盒信号 件信号 60进制60进制12进制 图 1 自动生产线零件打包控制系统的组成框图 由图1可知，电路的工作原理是：自动生产线零件打包控制系统电路由主体电路 和扩展电路两大部分组成。其中主体电路完成控制系统的基本功能，扩展电路完成 扩展功能。主体电路功能介绍： （1）利用光电开关管采集零件数量信号，利用此信号做为脉冲计数所需。 （2）对脉冲（即零件）进行计数，当工件数计满后，合接受进位信号开始计数， 当合计满后产生进位，箱开始计数。 （3）显示译码电路采用译码器加七段数码管静态显示方法，由于静态显示易于 制作和调试，原理也较简单。 2.2 主体单元电路的设计 自动生产线零件打包控制系统的设计方法有多种。例如，可用中小规模集成电 路组成控制系统；也可以利用专用的集成芯片配以显示电路及其所需要的外围电路 组成；还可以利用单片机、可编程控制器来实现等。本次设计采用数字电子电路实 现，电路由许多单元电路组成，因此必须对各个单元电路进行设计。 主体单元电路部分的电路由零件脉冲采集电路、计数电路、显示电路以及校时 电路四大部分组成。下面将对各部分电路进行设计。 1零件脉冲采集电路零件脉冲采集电路 零件脉冲采集电路由光电开关管和信号整流电路两部分下面分别进行介绍。 （1） 光电开关管 信号拾取电路如图 2 所示，基本原理图如下： 成都农业科技职业学院机电工程分院毕业论文 5 图 2 零件信号采集电路 图 3 整流电路 利用光电开关管做零件数量的信号拾取元件，在生产线的两侧分别对应着光发 射和光接受开关。生产线上每经过一个零件，光电管就动作一次，利用此信号做为 脉冲计数所需。 （2）整形放大电路 由于传感器使用不同，被测信号波形各异，幅度不同，而要研究的又仅仅是信 号的频率，与信号波形的外形、幅度无关。为了使电路都能正常工作，首先要对输 入信号进行放大、整形处理。输入信号整形电路采用集成电路 555 构成的施密特触 发器，如图 3 所示，其中 ui 为光电开关管采集信号，uo 为整形后输出信号。 2. 计数电路计数电路 计数电路是一种计算输入脉冲的时序逻辑网络，被计数的输入信号就是光电开 关管采集的零件脉冲数。该电路不仅可以计数而且还可以用来完成其他特定的逻辑 成都农业科技职业学院机电工程分院毕业论文 6 功能，如测量、定时控制、数字运算等。 自动生产线零件打包控制系统的计数电路是由两个 60 进制和一个 12 进制计数 电路实现的。计数电路的设计可以用反馈清零法，当计数器正常计数时，反馈门不 起作用，只有当进位脉冲到来时，反馈信号将计数电路清零，实现相应模的循环计 数。以六十进制为例，当计数器从 00，01，02，59 计数时，反馈门不起作用， 只有当第 60 个秒脉冲到来时，反馈信号随即将计数电路清零，实现模为 60 的循环 计数。 下面将分别设计 60 进制计数器和 12 进制计数器。 1）60 进制计数器，电路如图 4 所示。 图 4 60 进制计数器 成都农业科技职业学院机电工程分院毕业论文 7 图 5 12 进制计数器 电路中，7492 作为十位计数器，在电路中采用六进制计数；7490 作为个位计数 器在电路中采用十进制计数。当 7490 的 14 脚接振荡电路的输出脉冲 1hz 时 7490 开 始工作，它计时到 10 时向十位计数器 7492 进位。 7490 是二五十进制计数器，它有两个时钟输入端 cpa 和 cpb。其中，cpa 和组成一位二进制计数器；cpb 和组成五进制计数器；若将与相0q321q q q0qbcp 连接，时钟脉冲从输入，则构成了 8421bcd 码十进制计数器。7490 有两个清零acp 端 r0（1） 、r0（2） ，两个置 9 端 r9（1）和 r9（2） 。 异步计数器 7492 是二六十二进制计数器，即和组成二进制计数器，acp0q 和在 7492 中为六进制计数器。当和相连，时钟脉冲从输入，bcp321q q qbcp0qacp 7492 构成十六进制计数器。 2）12 进制计数器电路，电路如图 5 所示。 12 进制计数器是按照“010203040506070809101112 01”规律计数的。个位计数器由 4 位二进制同步可逆计数器 74160 构成，十位计数 器由双 d 触发器 7448 构成 ，将它们组成 “12 翻 1”箱计数器。 3. 译码与显示电路译码与显示电路 电路如图 7 所示是由译码电路和数码管两部分组成。 译码是编码的相反过程，译码器是将输入的二进制代码翻译成相应的输出信号 以表示编码时所赋予原意的电路。常用的集成译码器有二进制译码器、二十制译 码器和 bcd7 段译码器、显示模块用来显示计时模块输出的结果。 成都农业科技职业学院机电工程分院毕业论文 8 图 7 译码与显示电路 3 调试调试 在本设计中，为了设计的顺利进行，我在仿真软件（ewb）上进行了部分调试， 因为电路太复杂，只进行了主体电路的构建、调试，以确保最后能很好的完成其各 部分功能。调试后，我就画了控制电路图，作为后续制印制板用。因为画控制电路 的光电传感器原器件不好找，因此用 3v、1hz 的正弦波来替代传感器采集的零件脉 冲信号。 3.1 ewb 仿真软件介绍 ewb 是“虚拟电子工作平台” （electronics workbench）的简称，是电子电路仿 真分析、设计的软件。与其它电路仿真软件相比较，ewb 具有界面直观、操作方便、 采用图形方式创建电路等优点，构造电路、调用元器件和测试仪器等都可以直接从 窗口图形中调出，可以对电子元器件进行一定程度的非线性仿真，不仅测试仪器的 图形与实物相似，而且测试结果与实际调试基本相似。 ewb 软件的仿真功能十分强大，近似 100%地仿真出真实电路的结果。而且，它就 象在实验室桌面或广播电视传输机房工作现场那样提供了示波器、信号发生器、扫 频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器，万用表等广播电视设备设计、 检测与维护必备的仪器、仪表工具。ewb 软件的器件库中则包含了许多国内外大公 司的晶体管元器件，集成电路和数字门电路芯片。器件库没有的元器件，还可以由 外部模块导入。 使用虚拟测试仪器对电路进行仿真实验如同置身于实验室使用真实仪器测试电 路，既解决了购买大量元器件和高档仪器的难处，又避免了仪器损坏等不利因素。 成都农业科技职业学院机电工程分院毕业论文 9 同时在该软件下调试所得结果电路可以和 tango、protel 和 orcad 等印制电路设计 软件共享，生成印制电路，自动排出印制电路版，从而大大加快了产品开发速度， 提高工作效率。 图 8 ewb 仿真软件界面示意图 3.2 主体电路调试 1整流电路整流电路 整流电路有很多，我采用的是 555 定时器构成施密特触发器，如图 9 所示。输 入 3v/1hz 的正弦波，输出为 5v/1hz 的矩形脉冲，图 9（a）为调试电路，图 9（b）为仿真的结果。 （a）调试电路图 成都农业科技职业学院机电工程分院毕业论文 10 （b）仿真结果 图 9 整流电路仿真 2计数电路部分计数电路部分 （1 1）零件计数部分）零件计数部分 电路主要是 60 进制计数器，在第一次调试的调试显示中，发现十位是按 2-4- 6-8运行，经过分析、检查发现 74ls92 的引脚没有接对上。 成都农业科技职业学院机电工程分院毕业论文 11 图 10 60 进制计数器仿真电路 （2）合计数电路部分）合计数电路部分 这部分的调试中顺利得到了结果即：计数器的个位能准确以十进制形式计数； 十位也能准确以六进制的形式计数。当个位计数到 9 后自动向十位计数。 （3）箱计数电路部分）箱计数电路部分 这部分的调试电路与 60 进制计数器的电路一样，在调试中不同的是该电路是 12 进制计数器，调试的结果是：这部分的结果与设计电路结果一样。 （4）校时电路部分）校时电路部分 在整个电路的设计中，需要用到两个校正电路，两个校正电路的功能相同，它 们不同的是在电路的设计时，校合电路比校箱电路少一个反相器，这是因为 74ls191 为高电平有效而 74ls90 为低电平有效。 调试的结果是：当开关断开时，合计数电路，箱计数电路正常计数，当开关闭 合时，校合电路进行校正。只是有时松开按键时，较时数会有点误变化，经过仔细 分析，确定是由于在松按键时产生了抖动，如果接上 r-s 触发器就能够消抖。 4 总结总结 通过这次毕业设计，我懂得了一个道理就是要想做好每一件事情，前提是你必 须要付出更多的汗水和努力。 通过这次设计我也明白了先进技术的全部真谛在于应用。发展自动化技术，应以 企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之 相适应的自动化方式进行生产，才能收到良好的技术经济效益和社会经济效益。我 国发展自动化技术，应结合实际，注重实用，即对国民经济产生实际效益。那种盲 目搞自动化、搞自动线的做法，全年生产任务只需 12 个月就完成的低负荷率生产 也要搞的倾向应当纠正，对国民经济不产生显著促进、效率低下的要缓搞。我们要 的是效益，而不单纯是速度。国产造型生产线因产品质量差、可靠性低、实用性差， 开工率一般仅在 5060。而能在生产中长期服役的主力生产线很少，像第一汽 车制造厂的 01 线、第二汽车制造厂的 bmd 线等具有全年开工业绩的线更是凤毛麟角。 这种现象不属偶然或局部，而是带有普遍性。 通过这次设计,我还掌握了电路仿真的一系列步骤,在毕业设计时间里,我把设计 的整个电路图画好了,并交杨老师检查,还在仿真软件箱上调试了部分电路. 成都农业科技职业学院机电工程分院毕业论文 12 参考文献参考文献 1 霍亮生.电子技术基础.数字部分 清华大学出版社，2006 2顾永杰.电工电子技术实训教程.上海交通大学出版社,1999 3 常文平.电工实习指导. 机械工业出版社，2006 4焦辎厚.电子工艺实习教程.哈尔滨工业大学出版社,1993 5 刘志刚.电力电子学. 清华大学出版社,2004 6 王新贤.通用集成电路速查手册.山东科学技术出版社,2004 7