肠衣测量开题报告

1、燕 山 大 学本科毕业设计（论文）开题报告课题名称：肠衣测量系统的电气控制设计 年级专业： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义肠衣是由家畜的大、小肠经刮制而成的坚韧半透明薄膜。肠衣近年来，随着科学技术的发展，科学家们成功从肠衣中提取肝素钠，肝素钠具有迅速的抗凝血作用，可用于预防和治疗血栓栓塞性疾病，如：心肌梗塞、肺栓塞、脑血管栓塞等疾病，还可以用作填充香肠和灌肠的外衣；羊肠衣还可制成肠线，供制作网球拍线、弓弦、乐器弦线和外科缝合线等用。肠衣的多用途使得肠衣的需求量增大。1-1国内外的肠衣企业大多采用人工方法对肠衣进行测量，即工作人员在标有刻度的平

2、台上测量肠衣，手工记录测量的长度值。这种方法简单、实用，但费时、费力，生产效率低。最主要的缺点是测量误差大，因为肠衣具有弹性，测量时用力不等会给测量结果带来很大的偏差，所以极易出现交易双方测量不一致的情况，引起纠纷，给双方带来不必要的经济损失。另外肠衣极易受微生物的侵蚀，人工测量会增加肠衣的化学变化的几率，也会对操作人员的健康造成损害，因此应尽量减少工人接触肠衣的时间。1-2 肠衣通常以长度作为计量单位，测量的准确与否直接关系到肠衣企业的劳动强度、生产成本和经济利益等问题。肠衣测量机则是专门用来测量肠衣长度的设备。国外一般采用交流电机摩擦轮牵引肠衣，单片机接受光栅传感器输出的数字信号，经过运算

3、处理由数码管显示测量值的方法。比如德国Holdijk Haamberg公司研究开发的MM70肠衣长度测量机2-1国内有学者设计出由PLC作为核心控制器，结合高精度圆形编码器、光电传感器、触摸屏，实现对肠衣长度的精确测量。研究的基本内容，拟解决的主要问题 本次设计主要研究如何能够快速准确地测量肠衣的长度，并设计出能够快速准确测量肠衣长度的方法，解决人们在测量肠衣时，人为测量产生的误差，提高生产效率，增加企业经济效益。（1）研究肠衣测量机的工作原理。（2）PLC与触摸屏、打印机与触摸屏之间的控制方法。（3）光电开关与旋转编码器配合测量肠衣长度的方法。（4）掌握信捷PLC的编程方法。（5）寻找提高工

4、作效率的方法。采用13个凹槽型光电开关同时测量13根肠衣。（6）为防止肠衣在测量时产生打滑，采用两个滚轮，将肠衣放在两滚轮之间，利用两滚轮之间的凹槽，产生摩擦力，避免出现打滑现象。三、研究步骤、方法及措施 （一）本次设计主要由以下几部分构成：电源装置（开关电源），编码器（旋转编码器），信捷XC2-48T-E PLC（信捷 XC2-48T-E 28入/20出，晶体管输出，2路高速脉冲）, THA62-UT触摸屏，动力装置(步进电机，步进电机驱动器DP508等)，测量装置（测量轮等），光电开关（光电传感器），炜煌热敏打印机。XC2-48T-E XC2-48T-E PLC RS-232模块增量型旋转

5、编码器电源装置凹槽型光电开关步进电机驱动器触摸屏打印机步进电机RS-232（二）部分器件选型1，PLCPLC具有可靠性高，抗干扰能力强；通用性强，使用方便；采用模块化结构，使系统组合灵活方便；编程语言简单、易学，便于掌握；系统设计周期短；对生产工艺改变适应性强；安装简单、调试方便、维护工作量小等优点。因此选其作为核心控制器。在控制电路中，输入部分包括肠衣测量机各参数设定即在触摸屏上设定参数，通过RS232串行接口与PLC相连接；高速脉冲输入；光电传感器的信号输入；增量编码器用来检测肠衣的长度，因此需要使用1路高速计数器输入；为提高生产效率需要13个光电传感器，因此需要13个I/O输入点。共14

6、个输入。输出部分主要为对步进电机的控制，步进电机由步进电机驱动器控制，因此驱动器决定PLC输出点数。即一个脉冲输出点，共1个输出。所以选用信捷公司的XC2-48T-E PLC（28入/20出，晶体管输出，2路高速脉冲）。2，步进电机步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控

7、制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机分三种：永磁式(PM)，反应式(VR)和混合式(HB)永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为75度或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为15度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为18度而五相步进角一般为O72度。这种步进电机的应用最为广泛。2-2结合本次设计的需求，选用的步进电机型号是86BYGH118电流4.3A 步距角1.8度。3，步进电机驱动器DP-504/DP-508 细分型步进驱动器，

8、输入电压40/80VDC，输出电流5.0A，可驱动5.0A以下各种二相混合式步进电机，该产品采用纯正弦波电流控制技术，使电机运行平稳，噪声小，特别适用于激光打标机、数控机床等分辨率较高的小型数控设备上。所以选择DP-508作为步进电机的驱动器。控制系统主要提供给驱动器脉冲信号(PUL-)。脉冲信号(PUL-)用于控制步进电机的位置和速度，也就是说：驱动器每接受一个脉冲就驱动步进电机旋转一个步距角(细分时为一个细分步距角)，脉冲频率改变则同时使步进电机的转速改变，控制CP脉冲的个数，则可以使步进电机精确定位。2-3DP-508驱动器与PLC接线图4，旋转编码器旋转式编码器是将旋转的机械位移量转换

9、为电气信号，对该信号进行处理后检测位置速度等的传感器。分为光电式，电磁式，机械接触式编码器。光电式编码器包括增量型编码器和绝对式旋转编码器。增量型编码器原理是每转过单位的角度就发出一个脉冲信号。由于增量型旋转光电式编码器具有较高的精度、可靠性和较低的成本。因此选择其作为本次设计的编码器。编码器与PLC接线图在通常情况下，X0、X1端子在单相和AB相模式下输入频率可达80KHz，故选择X0端子作为计数脉冲输入端。2-45,凹槽型光电传感器把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧组成槽形光电。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，

10、光电开关便动作，输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。6，触摸屏 本次设计的触摸屏要求有肠衣种类选择、型号选择、日期、不同种类肠衣对应的步进电机转速、长度显示、根数显示等功能，主要完成输入和显示功能，所以选用THA62UT触摸屏即可。网上查阅相关资料，该型号的产品特点如下：输入电压DC 20V-DC 28V；消耗电流630mA；通讯口支持RS-232、RS-485；10.1英寸显示屏幕，800*480像素；6万色TFT真彩，支持BMP、JPEG格式图片显示；3D图片素材库丰富；具有灵活的部件选择空间，自定义动画轨迹

11、设计；简单开关设置切换模式，精确的有触摸区校准功能；自定义的数据采集保存功能，支持时间趋势图，XY趋势图等多种形式的数据管理方式；提供最多3个USB接口，可实现数据的快速传输和备份；双口独立通讯，可实现多屏一机。基于THA62-UT具有以上特点，因此选用其作为本次设计的触摸屏。7，打印机热敏打印技术最早使用在传真机上，其基本原理是将打印机接收的数据转换成点阵的信号控制热敏单元的加热，把热敏纸上热敏涂层加热显影。目前，热敏打印机已在POS终端系统、银行系统、医疗仪器等领域得到广泛应用。热敏打印速度快、噪音低，打印清晰，使用方便的优点。因此选用炜煌热敏打印机A8系列。8，电源装置（1）驱动器部分：

12、对于一个DP508来说，变压器：变压比为220：50，即输入220V交流，输出50V交流。变压器的电流不小于5A(400VA). 整流桥：整流电流大于7A，耐压值应大于310V。电容160V1000Uf,至少一个。（2）热敏打印机部分：设计220V经变压器降压为5V的电源。（3）触摸屏部分：设计220V经变压器降压为24V的电源。（三）工作原理为了提高工作效率，采用多个光电传感器同时测量，本次设计将采用13个光电传感器同时测量13根肠衣，将肠衣搭在光电传感器凹槽上，端头放在测量轮与从动轮之间，测量轮和从动轮上带有凹槽，利用滚轮与肠衣之间的摩擦力来产生拉动肠衣的拉力，测量轮的一端头上装有旋转编码

13、器，用来计算测量轮转过的圈数。操作人员通过触摸屏选择功能，产生控制指令；PLC 接收触摸屏传送的控制信息，根据用户输入的信息，完成输入信号的循环扫描，向步进电动机驱动器发出控制信号；步进电机驱动器驱动步进电机工作；编码器脉冲计数，测长轮转过的圈数*轮子的周长+测量台的长度【测量轮到光电开关（光电传感器）的距离】即为肠衣的长度。打印机从触摸屏接收到打印信息，打印标签，作为肠衣标签，然后封装。开始开始系统初始化选择肠衣种类设定滚轮速度启动步进电机光电传感器是否接收到信号读入编码器脉冲信号光电传感器是否接受到信号一把肠衣长度显示一把根数显示存储数据数据输出结束打印标签 长度测量流程图 (四)设计部分

14、在TouchWin编辑工具软件下，设计触摸屏工作界面。在XC系列编程工具软件中设计相应的控制程序。四、研究工作进度 1、第14周：查阅资料，和老师一起研究课题突破口，筛选文献。2、第56周：在有了一定文献基础上开始翻译英文文献，制作触摸屏界面。3、第79周：查阅相关文献资料设计PLC控制程序（PLC与触摸屏环节）。并制作ppt。4、第1012周：查阅相关文献资料设计PLC控制程序（PLC与动力装置环节）。5、第1315周：查阅相关文献资料设计触摸屏与打印机环节、PLC与光电传感器环节。3、第1617周：进行调试，改进，完善，设计的设备，查阅资料，请教老师解决问题，并誊写毕业设计报告，画大图，制

15、作PPT，准备最后答辩。五、主要参考文献 （1）朱秋晨，孙维连，孙 铂. 食用肠衣的精确测量装置及方法J. 农业工程学报，2012, 28（4）；254257 .（2）朱秋晨. 肠衣测量机的设计及关键技术研究D. 河北农业大学, 2012.（3）信捷PLC编程手册（4）PLC电气控制技术/漆汉宏主编.2版.北京：机械工业出版社，2012.4（5）炜煌热敏打印机手册（6）DP508电源解决方案（7）Li B, Tao Q. Application of PLC and touch-screen in the power window control systemC. /Intelligent C

16、ontrol and Automation (WCICA), 2012 10th World Congress on. IEEE, 2012:3355 - 3358. (8) 毛昀, 杨峰. 基于PLC的步进电机控制系统设计J. 工业仪表与自动化装置, 2014, (4):87-89. (9) 翁建华. 光电传感器中发射器与接收器的匹配J. 现代电子技术, 2013, (24):144-146. （10）刘文斌, 高逢结, 俞忠民等. 影响我国肠衣出口的因素及对策J. 中国动物检疫, 2009, 26(10):63-63.（11）Yulin D, Chunjiao Z. Design and

17、research of embedded PLC development systemC. /Computer Research and Development (ICCRD), 2011 3rd International Conference on. IEEE, 2011:226 - 228. (12) Sheng-le R, Hua L, Yong-zhang W, et al. Development of PLC-based Tension Control SystemJ. 中国航空学报（英文版）, 2007, 20(3):266-271. (13)王亮. 浅谈PLC控制技术的发展与

18、应用J. 中国科技博览, 2013, (18):638-638.（14）朱淼. 论自动监测系统中的PLC控制技术J. 广东科技, 2013, 22:39-40.（15）Qiu-hua W, Wei Y, Chang-hai Z, et al. Auto-detection system of photoelectric encoder based on DSPC. /Industrial and Information Systems (IIS), 2010 2nd International Conference on. IEEE, 2010:102 -105.（16）常春, 胡瑜, 董彬. 光电旋转编码器的研究与应用J. 仪表技术与传感器, 200