测控技术与仪器 毕业论文范文——全自动莜面机系统设计.doc

1、第 I 页 共 II 页全自动莜面机系统设计摘要本文主要做了一个气压型全自动莜面机系统，为餐饮业的生产提供了方便。此系统中应用了各种气动元件、电机和传感器，采用了 C 语言作为开发工具，以单片机作为整体控制的运作平台。在这个框架下制作了气压型全自动莜面机系统。随着社会的迅猛发展，餐饮业制作效率与人们的生活越拉越近，高效的餐饮业生产速度为人们提高自己的生活效率起到了一定的作用。随着科学技术的不断创新，各种各样新型的食品生产工艺都会慢慢的被研究出来。关键词: 气动元件，C 语言，单片机第 II 页 共 II 页Automatic Face and system design Naked OatsA

2、bstractThis paper mainly made a Naked Oats surface pressure automatic machine system,which provides for the production of food industry more convenient. A variety of pneumatic components and sensors are used in this system, it also use the C language as a development tool,and use the MCU as a platfo

3、rm of the whole coercion. I created this automatic Naked Oats surface pressure machine system beneath the framework. With the rapid development of society, food production efficiency and peoples lives become closer, and efficient production rate restaurant industry played a certain role for people t

4、o improve their own lives. With the innovation of science and technology, a variety of new food production technology will be slowly finding out. Keywords: pneumatic components, C language, SCM第 III 页 共 II 页目录1 引言 .11.1 课题目的和意义 .11.2 气压传动与液压传动比较 .11.3 国内外相关技术发展状况 .31.3.1 气缸与气动设备的发展 .31.3.2 单片机技术的发展

5、.41.3.3 电机技术的发展 .41.4 论文各部分主要内容 .52 气缸压面系统设计 .52.1 气缸压面系统的组成 .52.2 气缸压面系统的工作原理 .62.3 气缸压面系统各部分 .62.3.1 气缸的比较选择 .62.3.2 电磁阀的比较选择 .112.3.3 电磁传感器的比较选择 .122.5 本章小结 .133 电机切面系统设计 .143.1 电机切面系统组成 .14第 IV 页 共 II 页3.2 电机切面系统工作原理 .143.3 电机切面系统各部分 .143.3.1 步进电机的比较选择 .143.3.2 光电传感器的比较选择 .173.3.3 曲柄滑块 .183.4 本章

6、小结 .194 整体设计 .194.1 整体系统流程 .194.2 复位系统设计 .214.3 气缸压面部分分析与编程 .224.4 电机切面部分编程 .244.5 整体电路综合与系统编译 .275.总结 .295.1 全文小节 .29附录 A .30附录 B .31附录 C .34参考文献 .40致 谢 .41第 V 页 共 II 页第 1 页 共 41 页1 引言1.1 课题目的和意义近年来，随着科学技术的飞速发展与精神需求的日益丰富，美食作为一种物质文化的要求也日益增高。在现在这个生活频率快、要求效率高的社会中，美食的做法复杂与制作时间过长的问题完全的暴露在人们面前。美食当前想吃却由于时

7、间问题而无法吃成了很多人的心病。莜面栲栳栳是山西著名的美食之一，但由于手工制作技术复杂的问题难以把这份美食普及，导致手工费很贵和无法批量生产，最终使得市场价相对较高。 本课题就是基于莜面栲栳栳的制作复杂而进行的全自动莜面机的研究。目前市场上有一部分出售及制造莜面机的厂商，如河北省任县金盛源机械厂和内蒙古呼和浩特机械加工厂。以上两个厂商所制造的莜面机大多都以手动型为主，附带生产液压型和电动型，但是由于一定的技术问题使得电动型等机型无法达到全自动的生产，造成工作人员在生产时需要经常在旁边守候，导致了大大的浪费了人力，相对降低了效。1.2 气压传动与液压传动比较气压传动的优点如下：1）以空气为工作介

8、质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回收的油箱和管道。2）因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境。 3）与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题。 4）工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越。 5）成本低，过载能自动保护。气压传动的缺点如下： 1）由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差。但采用气液联动装置会得第 2 页 共 41 页到较满意的效

9、果。 2）因工作压力低（一般为 0.31.0MPa），又因结构尺寸不宜过大，总输出力不宜大于 1040kN。 3）噪声较大，在高速排气时要加消声器。 4）气动装置中的气信号传递速度在声速以内比电子及光速慢，因此，气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。液压传动的优点如下:1)从结构上看，其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率在四类传动方式中是力压群芳的，有很大的力矩惯量比，在传递相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑、布局灵活。2)从工作性能上看，速度、扭矩、功率均可无级调节，动作响应性快，能迅速换向和变速，调速范围宽，调速范围可达 100：l 到 2000：1；

10、动作快速性好，控制、调节比较简单，操纵比较方便、省力，便于与电气控制相配合，以及与 CPU(计算机)的连接，便于实现自动化。3)从使用维护上看，元件的自润滑性好，易实现过载保护与保压，安全可靠；元件易于实现系列化、标准化、通用化。4）所有采用液压技术的设备安全可靠性好。5）经济：液压技术的可塑性和可变性很强，可以增加柔性生产的柔度，和容易对生产程序进行改变和调整，液压元件相对说来制造成本也不高，适应性比较强。6)液压易与微机控制等新技术相结合，构成“机-电-液-光”一体化已成为世界发展的潮流，便于实现数字化。液压传动的缺点如下：1）由于流体流动的阻力和泄露较大，所以效率较低。如果处理不当，泄露

11、不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。 2）由于工作性能易受到温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。 3）液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。 第 3 页 共 41 页4）由于液体介质的泄露及可压缩性影响，不能得到严格的传动比。 5）液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平 1。综上所述，气压传动与液压传动的主要区别就是在于泄漏、成本、故障诊断和使用环境。气压传动无污染，安装维护简单，成本低，并由于空气损失小，可实现远距离输送；全气压控制具有防火、防爆、耐潮的能力，与液压相比气动可在高温场合使用；因气体有压缩性，汽缸的动作易受载荷影响，气压的低速

12、稳定性不如液压。液压型容易产生泄漏，污染环境，成本高，故障诊断与排除要求技术较高。此次所研究的全自动莜面机应用于餐饮业，使得液压传动有以下问题使得其不能作为此次设计的压力传动系统 ：1）餐饮业食品卫生问题要求较高，但液压传动存在泄漏与污染问题。2）餐饮业对机械技术不是很在行，但液压传动的故障修理要求较高的水平。3）餐饮业的环境各不相同，此机器的使用环境也各不相同，为了覆盖较广，气压传动的高温工作环境相比液压更加适合。4）此次设计为了今后的应用与推广，尽量在最终达到批量生产的效果，因此要控制成本，气压的低成本比液压的高成本更加适合。1.3 国内外相关技术发展状况由于莜面制作的复杂性，国内很多工厂

13、都在设计此类型机器。因为技术的快速发展，曾经出现杆压等莜面机已渐渐淡出市场，取而代之的是以电动与液压为主的莜面机。随着电动与液压的种种缺点的暴露，气动设备的逐渐发展，现在已经把莜面机制作的方法的目光转向气压。1.3.1 气缸与气动设备的发展气压传动技术应用也相当普遍，许多机器设备中装有气压传动系统，在工业各领域，如机械、电子、钢铁、运输车辆及制造、橡胶、纺织、化工、食品、包装、印刷和烟草领域等，气压传动技术已成为基本组成部分。在尖端技术领域如核工业和宇航中，气压传动技术也占据着重要的地位。目前 , 它们分别在实现高压、高速、大功率、第 4 页 共 41 页高效率、低噪声、长寿命、高度集成化、小

14、型化与轻量化、一体化和执行件柔性化等方面取得了很大的进展。同时 , 由于与微电子技术密切配合 , 能在尽可能小的空间内传递尽可能大的功率并加以准确的控制 , 从而更使得它们在各行各业中发挥出了巨大作用。1.3.2 单片机技术的发展单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。单片机诞生于 20 世纪 70 年代末，经历了SCM、MCU、SoC 三大阶段。随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将列强。在单片机家族中，80C51 系列是其中的佼佼者，加之 Intel公司将其 MCS 51 系列中的 80C5

15、1 内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多著名 IC 制造厂商，如 Philips、 NEC、Atmel、 AMD、华邦等，这些公司都在保持与80C51 单片机兼容的基础上改善了 80C51 的许多特性。这样，80C51 就变成有众多制造厂商支持的、发展出上百品种的大家族，现统称为 80C51 系列。80C51 单片机已成为单片机发展的主流。专家认为，虽然世界上的 MCU 品种繁多，功能各异，开发装置也互不兼容，但是客观发展表明，80C51 可能最终形成事实上的标准 MCU 芯片。1.3.3 电机技术的发展1800 年伏特发明电池，是电气出现的开端，从 1820 年一直到整个 19 世

16、纪末叶，发现了电磁现象以及相关的各种法则，诞生了交流电机的原型，并确立了电机的工业运用。从 20 世纪开始一直到 1970 年代，是电动机的成长和成熟期，有刷直流电机、感应电动机、同步电动机和步进电动机等各种电机相继诞生，半导体驱动技术和电子控制概念引入，带来变频驱动的实用化。从 1970 年代到 20 世纪末期，计算技术的飞跃发展为发展高性能驱动带来了机会，电动机本体经历了轻量化、小型化、高效化、高力矩输出、低噪音振动、高可靠、低成本等一系列变革，相应的驱动和控制装置也更加智能化和程序化。进入 21 世纪，在以多媒体和互联网为特征的信息时代，电动机和驱动装置继续发挥支撑作用，向节约资源、环境

17、友好、高效节能运行的方向发展。第 5 页 共 41 页PID（比例- 积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有 50 多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。1.4 论文各部分主要内容论文共分 5 章，第 1 章，为引言部分；第 2 章，简述电动舵机系统的组成与建立数学模型；第 3 章，舵机系统硬件电路的设计；第 4 章，控制系统仿真；第 5 章，对所做工作的一个小结。论文各章的主要内容具体如表 1.1 所示。表 1.1 论文各章的主要内容第 1 章 引言部分 课题设计研究的背景和意义及国内外相关技术发展状况第 2 章 气缸压面系统设计气缸压面系统的组成、工作原理、各部分的选择，各部分硬件电路设计及分析第 3 章 电机切面系统设计电机切面系统的组成、工作原理、各部分的选择，各部分硬件电路设计及分析第 4 章 整体设计 结合气缸压面系统与电机切面系统进行分析与编程第 5 章 全文总结 对论文全文所做工作的总结2 气缸压面系统设计2.1 气缸压面系统的组成气缸压面系统又单片机控制、气缸、上下两端两个电磁阀、气缸驱动电路、电磁阀驱动电路、位于气缸上下两端电磁传感器、上下两端电磁传感器驱动电路组成。气缸压面系统的组成如图 2.1 所示。单片机控制气缸驱动电路 电磁阀驱动电路电磁传感器驱动电路气缸 电磁阀电磁传感器感应