畢業(yè)論文自動生產(chǎn)線的零件打包控制系統(tǒng)

1、 學號 200807031129 成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院 畢業(yè)論文 自動生產(chǎn)線的零件打包控制系統(tǒng) 專業(yè)名稱專業(yè)名稱 2008 級機械制造與自動化級機械制造與自動化 1 班班 指導教師指導教師 2010 年年 12 月月 成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院機電工程分院畢業(yè)論文 1 目目 錄錄 摘摘 要要.2 1 緒論緒論.2 1.1 打包控制系統(tǒng)概述.2 1.2 設計任務.3 1.3 功能要求.3 2 電路設計電路設計.3 2.1 總體設計方案.3 2.2 主體單元電路的設計.4 3 調試調試.8 3.1 ewb 仿真軟件介紹.8 3.2 主體電路調試.9 4 總結總結.11 參考文獻參考文獻.12 結結 束束

2、 語語.12 謝謝 辭辭.12 成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院機電工程分院畢業(yè)論文 2 摘摘 要要 本文介紹了自動生產(chǎn)線的零件打包控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有基本功能和擴展功能 兩部分。而擴展功能部分則由定時控制、仿廣播電臺報數(shù)功能、自動報整點數(shù)和觸 摸報整點數(shù)組成。電路采用數(shù)碼管來顯示零件、合、箱的數(shù)量。零件打包系統(tǒng)的電 路在仿真軟件 ewb 上建立，并進行了調試，運行正常，能滿足設計要求。 關鍵詞關鍵詞：自動生產(chǎn)線、零件打包、ewb 仿真軟件 1 緒論緒論 1.1 打包控制系統(tǒng)概述 自動線的控制系統(tǒng)主要用于保證線內(nèi)的機床、工件傳送系統(tǒng)，以及輔助設備 按照規(guī)定的工作循環(huán)和聯(lián)鎖要求正常工作，并設有故障尋檢裝置和

3、信號裝置。為 適應自動線的調試和正常運行的要求，控制系統(tǒng)有三種工作狀態(tài)：調整、半自動 和自動。在調整狀態(tài)時可手動操作和調整，實現(xiàn)單臺設備的各個動作；在半自動 狀態(tài)時可實現(xiàn)單臺設備的單循環(huán)工作；在自動狀態(tài)時自動線能連續(xù)工作。采用 自動線進行生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量非常大，零件的打包裝箱靠手工完成已遠遠達不到要求， 在大批量生產(chǎn)中采用自動打包控制系統(tǒng)能大大提高勞動生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質 量，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)均衡性，有顯著的經(jīng)濟效益。 自動線的工件傳送系統(tǒng)一般包括機床上下料裝置、傳送裝置和儲料裝置。在 旋轉體加工自動線中，傳送裝置包括重力輸送式或強制輸送式的料槽或料道，提 升、轉位和分配

4、裝置等。有時采用機械手完成傳送裝置的某些功能。在組合機床 自動線中當工件有合適的輸送基面時，采用直接輸送方式，其傳送裝置有各種步 進式輸送裝置、轉位裝置和翻轉裝置等對于外形不規(guī)則、無合適的輸送基面的工 件，通常裝在隨行夾具上定位和輸送，這種情況下要增設隨行夾具的返回裝置。 自動線中設備的聯(lián)結方式有剛性聯(lián)接和柔性聯(lián)接兩種。在剛性聯(lián)接自動線中， 工序之間沒有儲料裝置，工件的加工和傳送過程有嚴格的節(jié)奏性。當某一臺設備 發(fā)生故障而停歇時，會引起全線停工。因此，對剛性聯(lián)接自動線中各種設備的工 作可靠性要求高 。 成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院機電工程分院畢業(yè)論文 3 1.2 設計任務 設計一個自動生產(chǎn)線的零件打包

5、控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有基本功能和擴展功能兩 部分。零件打包控制系統(tǒng)的基本功能部分由主體電路實現(xiàn)，而擴展功能部分則由擴 展電路實現(xiàn)。這兩部分都有一個共同特點就是它們都要用到傳感器采集的零件數(shù)脈 沖信號。在計時出現(xiàn)誤差時電路還可以進行校正，并且用數(shù)碼管顯示零件、合、箱 數(shù)量。 1.3 功能要求 1基本功能基本功能 （1）60個工件裝1合，60合裝1箱，12箱裝1車，每完成1個工序，產(chǎn)生1個控制 信號； （2）準確計數(shù)，以數(shù)字形式顯示生產(chǎn)狀況； （3）計數(shù)與顯示不對應時，具有校正功能。 2擴展功能擴展功能 （1）定時控制； （2）仿廣播電臺報數(shù)功能； （3）自動報整點數(shù)； （4）觸摸報整點數(shù)。 2 電

6、路設計電路設計 2.1 總體設計方案 根據(jù)設計要求首先建立了一個自動生產(chǎn)線零件打包控制系統(tǒng)的組成框圖，框圖 如圖1所示。 成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院機電工程分院畢業(yè)論文 4 譯碼器譯碼器 計數(shù)器計數(shù)器零件信號 譯碼器 計數(shù)器 箱信號 盒信號 件信號 60進制60進制12進制 圖 1 自動生產(chǎn)線零件打包控制系統(tǒng)的組成框圖 由圖1可知，電路的工作原理是：自動生產(chǎn)線零件打包控制系統(tǒng)電路由主體電路 和擴展電路兩大部分組成。其中主體電路完成控制系統(tǒng)的基本功能，擴展電路完成 擴展功能。主體電路功能介紹： （1）利用光電開關管采集零件數(shù)量信號，利用此信號做為脈沖計數(shù)所需。 （2）對脈沖（即零件）進行計數(shù)，當工件數(shù)

7、計滿后，合接受進位信號開始計數(shù)， 當合計滿后產(chǎn)生進位，箱開始計數(shù)。 （3）顯示譯碼電路采用譯碼器加七段數(shù)碼管靜態(tài)顯示方法，由于靜態(tài)顯示易于 制作和調試，原理也較簡單。 2.2 主體單元電路的設計 自動生產(chǎn)線零件打包控制系統(tǒng)的設計方法有多種。例如，可用中小規(guī)模集成電 路組成控制系統(tǒng)；也可以利用專用的集成芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路 組成；還可以利用單片機、可編程控制器來實現(xiàn)等。本次設計采用數(shù)字電子電路實 現(xiàn)，電路由許多單元電路組成，因此必須對各個單元電路進行設計。 主體單元電路部分的電路由零件脈沖采集電路、計數(shù)電路、顯示電路以及校時 電路四大部分組成。下面將對各部分電路進行設計。 1零件

8、脈沖采集電路零件脈沖采集電路 零件脈沖采集電路由光電開關管和信號整流電路兩部分下面分別進行介紹。 （1） 光電開關管 信號拾取電路如圖 2 所示，基本原理圖如下： 成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院機電工程分院畢業(yè)論文 5 圖 2 零件信號采集電路 圖 3 整流電路 利用光電開關管做零件數(shù)量的信號拾取元件，在生產(chǎn)線的兩側分別對應著光發(fā) 射和光接受開關。生產(chǎn)線上每經(jīng)過一個零件，光電管就動作一次，利用此信號做為 脈沖計數(shù)所需。 （2）整形放大電路 由于傳感器使用不同，被測信號波形各異，幅度不同，而要研究的又僅僅是信 號的頻率，與信號波形的外形、幅度無關。為了使電路都能正常工作，首先要對輸 入信號進行放大、整形處

9、理。輸入信號整形電路采用集成電路 555 構成的施密特觸 發(fā)器，如圖 3 所示，其中 ui 為光電開關管采集信號，uo 為整形后輸出信號。 2. 計數(shù)電路計數(shù)電路 計數(shù)電路是一種計算輸入脈沖的時序邏輯網(wǎng)絡，被計數(shù)的輸入信號就是光電開 關管采集的零件脈沖數(shù)。該電路不僅可以計數(shù)而且還可以用來完成其他特定的邏輯 成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院機電工程分院畢業(yè)論文 6 功能，如測量、定時控制、數(shù)字運算等。 自動生產(chǎn)線零件打包控制系統(tǒng)的計數(shù)電路是由兩個 60 進制和一個 12 進制計數(shù) 電路實現(xiàn)的。計數(shù)電路的設計可以用反饋清零法，當計數(shù)器正常計數(shù)時，反饋門不 起作用，只有當進位脈沖到來時，反饋信號將計數(shù)電路清零，

10、實現(xiàn)相應模的循環(huán)計 數(shù)。以六十進制為例，當計數(shù)器從 00，01，02，59 計數(shù)時，反饋門不起作用， 只有當?shù)?60 個秒脈沖到來時，反饋信號隨即將計數(shù)電路清零，實現(xiàn)模為 60 的循環(huán) 計數(shù)。 下面將分別設計 60 進制計數(shù)器和 12 進制計數(shù)器。 1）60 進制計數(shù)器，電路如圖 4 所示。 圖 4 60 進制計數(shù)器 成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院機電工程分院畢業(yè)論文 7 圖 5 12 進制計數(shù)器 電路中，7492 作為十位計數(shù)器，在電路中采用六進制計數(shù)；7490 作為個位計數(shù) 器在電路中采用十進制計數(shù)。當 7490 的 14 腳接振蕩電路的輸出脈沖 1hz 時 7490 開 始工作，它計時到 10 時

11、向十位計數(shù)器 7492 進位。 7490 是二五十進制計數(shù)器，它有兩個時鐘輸入端 cpa 和 cpb。其中，cpa 和組成一位二進制計數(shù)器；cpb 和組成五進制計數(shù)器；若將與相0q321q q q0qbcp 連接，時鐘脈沖從輸入，則構成了 8421bcd 碼十進制計數(shù)器。7490 有兩個清零acp 端 r0（1） 、r0（2） ，兩個置 9 端 r9（1）和 r9（2） 。 異步計數(shù)器 7492 是二六十二進制計數(shù)器，即和組成二進制計數(shù)器，acp0q 和在 7492 中為六進制計數(shù)器。當和相連，時鐘脈沖從輸入，bcp321q q qbcp0qacp 7492 構成十六進制計數(shù)器。 2）12 進

12、制計數(shù)器電路，電路如圖 5 所示。 12 進制計數(shù)器是按照“010203040506070809101112 01”規(guī)律計數(shù)的。個位計數(shù)器由 4 位二進制同步可逆計數(shù)器 74160 構成，十位計數(shù) 器由雙 d 觸發(fā)器 7448 構成 ，將它們組成 “12 翻 1”箱計數(shù)器。 3. 譯碼與顯示電路譯碼與顯示電路 電路如圖 7 所示是由譯碼電路和數(shù)碼管兩部分組成。 譯碼是編碼的相反過程，譯碼器是將輸入的二進制代碼翻譯成相應的輸出信號 以表示編碼時所賦予原意的電路。常用的集成譯碼器有二進制譯碼器、二十制譯 碼器和 bcd7 段譯碼器、顯示模塊用來顯示計時模塊輸出的結果。 成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院機電工程

13、分院畢業(yè)論文 8 圖 7 譯碼與顯示電路 3 調試調試 在本設計中，為了設計的順利進行，我在仿真軟件（ewb）上進行了部分調試， 因為電路太復雜，只進行了主體電路的構建、調試，以確保最后能很好的完成其各 部分功能。調試后，我就畫了控制電路圖，作為后續(xù)制印制板用。因為畫控制電路 的光電傳感器原器件不好找，因此用 3v、1hz 的正弦波來替代傳感器采集的零件脈 沖信號。 3.1 ewb 仿真軟件介紹 ewb 是“虛擬電子工作平臺” （electronics workbench）的簡稱，是電子電路仿 真分析、設計的軟件。與其它電路仿真軟件相比較，ewb 具有界面直觀、操作方便、 采用圖形方式創(chuàng)建電路

14、等優(yōu)點，構造電路、調用元器件和測試儀器等都可以直接從 窗口圖形中調出，可以對電子元器件進行一定程度的非線性仿真，不僅測試儀器的 圖形與實物相似，而且測試結果與實際調試基本相似。 ewb 軟件的仿真功能十分強大，近似 100%地仿真出真實電路的結果。而且，它就 象在實驗室桌面或廣播電視傳輸機房工作現(xiàn)場那樣提供了示波器、信號發(fā)生器、掃 頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯轉換器，萬用表等廣播電視設備設計、 檢測與維護必備的儀器、儀表工具。ewb 軟件的器件庫中則包含了許多國內(nèi)外大公 司的晶體管元器件，集成電路和數(shù)字門電路芯片。器件庫沒有的元器件，還可以由 外部模塊導入。 使用虛擬測試儀器對電路進

15、行仿真實驗如同置身于實驗室使用真實儀器測試電 路，既解決了購買大量元器件和高檔儀器的難處，又避免了儀器損壞等不利因素。 成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院機電工程分院畢業(yè)論文 9 同時在該軟件下調試所得結果電路可以和 tango、protel 和 orcad 等印制電路設計 軟件共享，生成印制電路，自動排出印制電路版，從而大大加快了產(chǎn)品開發(fā)速度， 提高工作效率。 圖 8 ewb 仿真軟件界面示意圖 3.2 主體電路調試 1整流電路整流電路 整流電路有很多，我采用的是 555 定時器構成施密特觸發(fā)器，如圖 9 所示。輸 入 3v/1hz 的正弦波，輸出為 5v/1hz 的矩形脈沖，圖 9（a）為調試電路，圖

16、9（b）為仿真的結果。 （a）調試電路圖 成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院機電工程分院畢業(yè)論文 10 （b）仿真結果 圖 9 整流電路仿真 2計數(shù)電路部分計數(shù)電路部分 （1 1）零件計數(shù)部分）零件計數(shù)部分 電路主要是 60 進制計數(shù)器，在第一次調試的調試顯示中，發(fā)現(xiàn)十位是按 2-4- 6-8運行，經(jīng)過分析、檢查發(fā)現(xiàn) 74ls92 的引腳沒有接對上。 成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院機電工程分院畢業(yè)論文 11 圖 10 60 進制計數(shù)器仿真電路 （2）合計數(shù)電路部分）合計數(shù)電路部分 這部分的調試中順利得到了結果即：計數(shù)器的個位能準確以十進制形式計數(shù)； 十位也能準確以六進制的形式計數(shù)。當個位計數(shù)到 9 后自動向十位計數(shù)。

17、 （3）箱計數(shù)電路部分）箱計數(shù)電路部分 這部分的調試電路與 60 進制計數(shù)器的電路一樣，在調試中不同的是該電路是 12 進制計數(shù)器，調試的結果是：這部分的結果與設計電路結果一樣。 （4）校時電路部分）校時電路部分 在整個電路的設計中，需要用到兩個校正電路，兩個校正電路的功能相同，它 們不同的是在電路的設計時，校合電路比校箱電路少一個反相器，這是因為 74ls191 為高電平有效而 74ls90 為低電平有效。 調試的結果是：當開關斷開時，合計數(shù)電路，箱計數(shù)電路正常計數(shù)，當開關閉 合時，校合電路進行校正。只是有時松開按鍵時，較時數(shù)會有點誤變化，經(jīng)過仔細 分析，確定是由于在松按鍵時產(chǎn)生了抖動，如果

18、接上 r-s 觸發(fā)器就能夠消抖。 4 總結總結 通過這次畢業(yè)設計，我懂得了一個道理就是要想做好每一件事情，前提是你必 須要付出更多的汗水和努力。 通過這次設計我也明白了先進技術的全部真諦在于應用。發(fā)展自動化技術，應以 企業(yè)的生產(chǎn)和技術發(fā)展的實際需要及具體條件為導向。只有對合適的產(chǎn)品采用與之 相適應的自動化方式進行生產(chǎn)，才能收到良好的技術經(jīng)濟效益和社會經(jīng)濟效益。我 國發(fā)展自動化技術，應結合實際，注重實用，即對國民經(jīng)濟產(chǎn)生實際效益。那種盲 目搞自動化、搞自動線的做法，全年生產(chǎn)任務只需 12 個月就完成的低負荷率生產(chǎn) 也要搞的傾向應當糾正，對國民經(jīng)濟不產(chǎn)生顯著促進、效率低下的要緩搞。我們要 的是效益

19、，而不單純是速度。國產(chǎn)造型生產(chǎn)線因產(chǎn)品質量差、可靠性低、實用性差， 開工率一般僅在 5060。而能在生產(chǎn)中長期服役的主力生產(chǎn)線很少，像第一汽 車制造廠的 01 線、第二汽車制造廠的 bmd 線等具有全年開工業(yè)績的線更是鳳毛麟角。 這種現(xiàn)象不屬偶然或局部，而是帶有普遍性。 通過這次設計,我還掌握了電路仿真的一系列步驟,在畢業(yè)設計時間里,我把設計 的整個電路圖畫好了,并交楊老師檢查,還在仿真軟件箱上調試了部分電路. 成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院機電工程分院畢業(yè)論文 12 參考文獻參考文獻 1 霍亮生.電子技術基礎.數(shù)字部分 清華大學出版社，2006 2顧永杰.電工電子技術實訓教程.上海交通大學出版社,1999 3 常文平.電工實習指導. 機械工業(yè)出版社，2006 4焦輜厚.電子工藝實習教程.哈爾濱工業(yè)大學出版社,1993 5 劉志剛.電力電子學. 清華大學出版社,2004 6 王新賢.通用集成電路速查手冊.山東科學技術出版社,2004 7