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1、 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 2008级机械制造与自动化1班 指导教师 2010年 12 月 目 录摘 要21 绪论21.1 打包控制系统概述21.2 设计任务31.3 功能要求32 电路设计32.1总体设计方案32.2主体单元电路的设计43 调试83.1 EWB 仿真软件介绍83.2主体电路调试94 总结11参考文献12结 束 语12谢 辞12摘 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
2、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：自动生产线、零件打包、EWB仿真软件1 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
3、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
4、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。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（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
5、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（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。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
6、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 零件脉冲采集电路由光
7、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：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
8、. 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
9、器。1）60进制计数器，电路如图4所示。图4 60进制计数器图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
10、和组成二进制计数器，和在7492中为六进制计数器。当和相连，时钟脉冲从输入，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“01020304050607080910111201”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 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
11、显示计时模块输出的结果。图7 译码与显示电路 3 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
12、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
13、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。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（b）仿真结果图9 整流电路仿真2计数电路部分（1）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
14、，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。 图10 60进制计数器仿真电路（2）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74
15、LS90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
16、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.参考文献1 霍亮生.电子技术基础.
17、数字部分 清华大学出版社，20062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，20064焦辎厚.电子工艺实习教程.哈尔滨工业大学出版社,19935 刘志刚.电力电子学. 清华大学出版社,20046 王新贤.通用集成电路速查手册.山东科学技术出版社,20047高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社,20028吕思忠.数子电路实验与课程设计.哈尔滨工业大学出版社,20019谢自美.电子线路设计、实验、测试.华中理工大学出版社,200010 王芳建.脉冲与数字电路. 天津科学技术出版社，200511美M.Morris Mano
18、.Digital Design.高等教育出版社,200212美 JohnM Yarbrough .DIGITAL LOGIC APPLICATIONS AND DESIGN.机械工业出版社，2002结 束 语在忙碌了紧张的三个星期后，我终于完成了我最后的毕业设计。在这三个星期里我尽量的吧我所做的毕业论文做的好一点，虽然在这大学的3年时间里我的学习成绩不是很好，但是在这三个星期里我竭尽我的所能来完成这个毕业设计。此次设计自动生产线控制系统（零件打包部分）不仅让我吧我3年来所学的知识重新温习了一遍更是让我有了一个比较深的了解对以后我所做的每一样都打下了坚实的基础，在设计中慢慢体会。谢 辞首先感谢杨健老师对我的精心指导，没有他的精心指导就没有我的这个论文的完美完成。3年的大学生活就快要结束了，在这3年的大学时间里我有过悲伤、喜悦、也有过彷徨，但是我都坚持了下来。如今我即将离开这里，我会以更好的全新面貌去迎接接下来更加艰难的挑战，一定不会让别人看不起，我要以学校为骄傲，更要让学校为有我这种学生而自豪。
