腸衣測量開題報告

1、燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱：腸衣測量系統(tǒng)的電氣控制設(shè)計 年級專業(yè)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義腸衣是由家畜的大、小腸經(jīng)刮制而成的堅韌半透明薄膜。腸衣近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家們成功從腸衣中提取肝素鈉，肝素鈉具有迅速的抗凝血作用，可用于預(yù)防和治療血栓栓塞性疾病，如：心肌梗塞、肺栓塞、腦血管栓塞等疾病，還可以用作填充香腸和灌腸的外衣；羊腸衣還可制成腸線，供制作網(wǎng)球拍線、弓弦、樂器弦線和外科縫合線等用。腸衣的多用途使得腸衣的需求量增大。1-1國內(nèi)外的腸衣企業(yè)大多采用人工方法對腸衣進行測量，即工作人員在標(biāo)有刻度的平

2、臺上測量腸衣，手工記錄測量的長度值。這種方法簡單、實用，但費時、費力，生產(chǎn)效率低。最主要的缺點是測量誤差大，因為腸衣具有彈性，測量時用力不等會給測量結(jié)果帶來很大的偏差，所以極易出現(xiàn)交易雙方測量不一致的情況，引起糾紛，給雙方帶來不必要的經(jīng)濟損失。另外腸衣極易受微生物的侵蝕，人工測量會增加腸衣的化學(xué)變化的幾率，也會對操作人員的健康造成損害，因此應(yīng)盡量減少工人接觸腸衣的時間。1-2 腸衣通常以長度作為計量單位，測量的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到腸衣企業(yè)的勞動強度、生產(chǎn)成本和經(jīng)濟利益等問題。腸衣測量機則是專門用來測量腸衣長度的設(shè)備。國外一般采用交流電機摩擦輪牽引腸衣，單片機接受光柵傳感器輸出的數(shù)字信號，經(jīng)過運算

3、處理由數(shù)碼管顯示測量值的方法。比如德國Holdijk Haamberg公司研究開發(fā)的MM70腸衣長度測量機2-1國內(nèi)有學(xué)者設(shè)計出由PLC作為核心控制器，結(jié)合高精度圓形編碼器、光電傳感器、觸摸屏，實現(xiàn)對腸衣長度的精確測量。研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 本次設(shè)計主要研究如何能夠快速準(zhǔn)確地測量腸衣的長度，并設(shè)計出能夠快速準(zhǔn)確測量腸衣長度的方法，解決人們在測量腸衣時，人為測量產(chǎn)生的誤差，提高生產(chǎn)效率，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。（1）研究腸衣測量機的工作原理。（2）PLC與觸摸屏、打印機與觸摸屏之間的控制方法。（3）光電開關(guān)與旋轉(zhuǎn)編碼器配合測量腸衣長度的方法。（4）掌握信捷PLC的編程方法。（5）尋找提高工

4、作效率的方法。采用13個凹槽型光電開關(guān)同時測量13根腸衣。（6）為防止腸衣在測量時產(chǎn)生打滑，采用兩個滾輪，將腸衣放在兩滾輪之間，利用兩滾輪之間的凹槽，產(chǎn)生摩擦力，避免出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。三、研究步驟、方法及措施 （一）本次設(shè)計主要由以下幾部分構(gòu)成：電源裝置（開關(guān)電源），編碼器（旋轉(zhuǎn)編碼器），信捷XC2-48T-E PLC（信捷 XC2-48T-E 28入/20出，晶體管輸出，2路高速脈沖）, THA62-UT觸摸屏，動力裝置(步進電機，步進電機驅(qū)動器DP508等)，測量裝置（測量輪等），光電開關(guān)（光電傳感器），煒煌熱敏打印機。XC2-48T-E XC2-48T-E PLC RS-232模塊增量型旋轉(zhuǎn)

5、編碼器電源裝置凹槽型光電開關(guān)步進電機驅(qū)動器觸摸屏打印機步進電機RS-232（二）部分器件選型1，PLCPLC具有可靠性高，抗干擾能力強；通用性強，使用方便；采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便；編程語言簡單、易學(xué)，便于掌握；系統(tǒng)設(shè)計周期短；對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強；安裝簡單、調(diào)試方便、維護工作量小等優(yōu)點。因此選其作為核心控制器。在控制電路中，輸入部分包括腸衣測量機各參數(shù)設(shè)定即在觸摸屏上設(shè)定參數(shù)，通過RS232串行接口與PLC相連接；高速脈沖輸入；光電傳感器的信號輸入；增量編碼器用來檢測腸衣的長度，因此需要使用1路高速計數(shù)器輸入；為提高生產(chǎn)效率需要13個光電傳感器，因此需要13個I/O輸入點。共14

6、個輸入。輸出部分主要為對步進電機的控制，步進電機由步進電機驅(qū)動器控制，因此驅(qū)動器決定PLC輸出點數(shù)。即一個脈沖輸出點，共1個輸出。所以選用信捷公司的XC2-48T-E PLC（28入/20出，晶體管輸出，2路高速脈沖）。2，步進電機步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控

7、制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。步進電機分三種：永磁式(PM)，反應(yīng)式(VR)和混合式(HB)永磁式步進一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為75度或15度；反應(yīng)式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為15度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為18度而五相步進角一般為O72度。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛。2-2結(jié)合本次設(shè)計的需求，選用的步進電機型號是86BYGH118電流4.3A 步距角1.8度。3，步進電機驅(qū)動器DP-504/DP-508 細(xì)分型步進驅(qū)動器，

8、輸入電壓40/80VDC，輸出電流5.0A，可驅(qū)動5.0A以下各種二相混合式步進電機，該產(chǎn)品采用純正弦波電流控制技術(shù)，使電機運行平穩(wěn)，噪聲小，特別適用于激光打標(biāo)機、數(shù)控機床等分辨率較高的小型數(shù)控設(shè)備上。所以選擇DP-508作為步進電機的驅(qū)動器?？刂葡到y(tǒng)主要提供給驅(qū)動器脈沖信號(PUL-)。脈沖信號(PUL-)用于控制步進電機的位置和速度，也就是說：驅(qū)動器每接受一個脈沖就驅(qū)動步進電機旋轉(zhuǎn)一個步距角(細(xì)分時為一個細(xì)分步距角)，脈沖頻率改變則同時使步進電機的轉(zhuǎn)速改變，控制CP脈沖的個數(shù)，則可以使步進電機精確定位。2-3DP-508驅(qū)動器與PLC接線圖4，旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)式編碼器是將旋轉(zhuǎn)的機械位移量轉(zhuǎn)換

9、為電氣信號，對該信號進行處理后檢測位置速度等的傳感器。分為光電式，電磁式，機械接觸式編碼器。光電式編碼器包括增量型編碼器和絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器。增量型編碼器原理是每轉(zhuǎn)過單位的角度就發(fā)出一個脈沖信號。由于增量型旋轉(zhuǎn)光電式編碼器具有較高的精度、可靠性和較低的成本。因此選擇其作為本次設(shè)計的編碼器。編碼器與PLC接線圖在通常情況下，X0、X1端子在單相和AB相模式下輸入頻率可達80KHz，故選擇X0端子作為計數(shù)脈沖輸入端。2-45,凹槽型光電傳感器把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側(cè)組成槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，

10、光電開關(guān)便動作，輸出一個開關(guān)控制信號，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動作。槽形開關(guān)的檢測距離因為受整體結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。6，觸摸屏 本次設(shè)計的觸摸屏要求有腸衣種類選擇、型號選擇、日期、不同種類腸衣對應(yīng)的步進電機轉(zhuǎn)速、長度顯示、根數(shù)顯示等功能，主要完成輸入和顯示功能，所以選用THA62UT觸摸屏即可。網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，該型號的產(chǎn)品特點如下：輸入電壓DC 20V-DC 28V；消耗電流630mA；通訊口支持RS-232、RS-485；10.1英寸顯示屏幕，800*480像素；6萬色TFT真彩，支持BMP、JPEG格式圖片顯示；3D圖片素材庫豐富；具有靈活的部件選擇空間，自定義動畫軌跡

11、設(shè)計；簡單開關(guān)設(shè)置切換模式，精確的有觸摸區(qū)校準(zhǔn)功能；自定義的數(shù)據(jù)采集保存功能，支持時間趨勢圖，XY趨勢圖等多種形式的數(shù)據(jù)管理方式；提供最多3個USB接口，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸和備份；雙口獨立通訊，可實現(xiàn)多屏一機?；赥HA62-UT具有以上特點，因此選用其作為本次設(shè)計的觸摸屏。7，打印機熱敏打印技術(shù)最早使用在傳真機上，其基本原理是將打印機接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成點陣的信號控制熱敏單元的加熱，把熱敏紙上熱敏涂層加熱顯影。目前，熱敏打印機已在POS終端系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)、醫(yī)療儀器等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。熱敏打印速度快、噪音低，打印清晰，使用方便的優(yōu)點。因此選用煒煌熱敏打印機A8系列。8，電源裝置（1）驅(qū)動器部分：

12、對于一個DP508來說，變壓器：變壓比為220：50，即輸入220V交流，輸出50V交流。變壓器的電流不小于5A(400VA). 整流橋：整流電流大于7A，耐壓值應(yīng)大于310V。電容160V1000Uf,至少一個。（2）熱敏打印機部分：設(shè)計220V經(jīng)變壓器降壓為5V的電源。（3）觸摸屏部分：設(shè)計220V經(jīng)變壓器降壓為24V的電源。（三）工作原理為了提高工作效率，采用多個光電傳感器同時測量，本次設(shè)計將采用13個光電傳感器同時測量13根腸衣，將腸衣搭在光電傳感器凹槽上，端頭放在測量輪與從動輪之間，測量輪和從動輪上帶有凹槽，利用滾輪與腸衣之間的摩擦力來產(chǎn)生拉動腸衣的拉力，測量輪的一端頭上裝有旋轉(zhuǎn)編碼

13、器，用來計算測量輪轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。操作人員通過觸摸屏選擇功能，產(chǎn)生控制指令；PLC 接收觸摸屏傳送的控制信息，根據(jù)用戶輸入的信息，完成輸入信號的循環(huán)掃描，向步進電動機驅(qū)動器發(fā)出控制信號；步進電機驅(qū)動器驅(qū)動步進電機工作；編碼器脈沖計數(shù)，測長輪轉(zhuǎn)過的圈數(shù)*輪子的周長+測量臺的長度【測量輪到光電開關(guān)（光電傳感器）的距離】即為腸衣的長度。打印機從觸摸屏接收到打印信息，打印標(biāo)簽，作為腸衣標(biāo)簽，然后封裝。開始開始系統(tǒng)初始化選擇腸衣種類設(shè)定滾輪速度啟動步進電機光電傳感器是否接收到信號讀入編碼器脈沖信號光電傳感器是否接受到信號一把腸衣長度顯示一把根數(shù)顯示存儲數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸出結(jié)束打印標(biāo)簽 長度測量流程圖 (四)設(shè)計部分

14、在TouchWin編輯工具軟件下，設(shè)計觸摸屏工作界面。在XC系列編程工具軟件中設(shè)計相應(yīng)的控制程序。四、研究工作進度 1、第14周：查閱資料，和老師一起研究課題突破口，篩選文獻。2、第56周：在有了一定文獻基礎(chǔ)上開始翻譯英文文獻，制作觸摸屏界面。3、第79周：查閱相關(guān)文獻資料設(shè)計PLC控制程序（PLC與觸摸屏環(huán)節(jié)）。并制作ppt。4、第1012周：查閱相關(guān)文獻資料設(shè)計PLC控制程序（PLC與動力裝置環(huán)節(jié)）。5、第1315周：查閱相關(guān)文獻資料設(shè)計觸摸屏與打印機環(huán)節(jié)、PLC與光電傳感器環(huán)節(jié)。3、第1617周：進行調(diào)試，改進，完善，設(shè)計的設(shè)備，查閱資料，請教老師解決問題，并謄寫畢業(yè)設(shè)計報告，畫大圖，制

15、作PPT，準(zhǔn)備最后答辯。五、主要參考文獻 （1）朱秋晨，孫維連，孫 鉑. 食用腸衣的精確測量裝置及方法J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012, 28（4）；254257 .（2）朱秋晨. 腸衣測量機的設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)研究D. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2012.（3）信捷PLC編程手冊（4）PLC電氣控制技術(shù)/漆漢宏主編.2版.北京：機械工業(yè)出版社，2012.4（5）煒煌熱敏打印機手冊（6）DP508電源解決方案（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, 楊峰. 基于PLC的步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計J. 工業(yè)儀表與自動化裝置, 2014, (4):87-89. (9) 翁建華. 光電傳感器中發(fā)射器與接收器的匹配J. 現(xiàn)代電子技術(shù), 2013, (24):144-146. （10）劉文斌, 高逢結(jié), 俞忠民等. 影響我國腸衣出口的因素及對策J. 中國動物檢疫, 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. 中國航空學(xué)報（英文版）, 2007, 20(3):266-271. (13)王亮. 淺談PLC控制技術(shù)的發(fā)展與

18、應(yīng)用J. 中國科技博覽, 2013, (18):638-638.（14）朱淼. 論自動監(jiān)測系統(tǒng)中的PLC控制技術(shù)J. 廣東科技, 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. 光電旋轉(zhuǎn)編碼器的研究與應(yīng)用J. 儀表技術(shù)與傳感器, 200