1、燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告課題名稱：腸衣測(cè)量系統(tǒng)的電氣控制設(shè)計(jì) 年級(jí)專業(yè)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)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(jiān)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(guó)內(nèi)外的腸衣企業(yè)大多采用人工方法對(duì)腸衣進(jìn)行測(cè)量，即工作人員在標(biāo)有刻度的平

2、臺(tái)上測(cè)量腸衣，手工記錄測(cè)量的長(zhǎng)度值。這種方法簡(jiǎn)單、實(shí)用，但費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，生產(chǎn)效率低。最主要的缺點(diǎn)是測(cè)量誤差大，因?yàn)槟c衣具有彈性，測(cè)量時(shí)用力不等會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來很大的偏差，所以極易出現(xiàn)交易雙方測(cè)量不一致的情況，引起糾紛，給雙方帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失。另外腸衣極易受微生物的侵蝕，人工測(cè)量會(huì)增加腸衣的化學(xué)變化的幾率，也會(huì)對(duì)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(shí)間。1-2 腸衣通常以長(zhǎng)度作為計(jì)量單位，測(cè)量的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到腸衣企業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度、生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)利益等問題。腸衣測(cè)量機(jī)則是專門用來測(cè)量腸衣長(zhǎng)度的設(shè)備。國(guó)外一般采用交流電機(jī)摩擦輪牽引腸衣，單片機(jī)接受光柵傳感器輸出的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過運(yùn)算

3、處理由數(shù)碼管顯示測(cè)量值的方法。比如德國(guó)Holdijk Haamberg公司研究開發(fā)的MM70腸衣長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)2-1國(guó)內(nèi)有學(xué)者設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)對(duì)腸衣長(zhǎng)度的精確測(cè)量。研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 本次設(shè)計(jì)主要研究如何能夠快速準(zhǔn)確地測(cè)量腸衣的長(zhǎng)度，并設(shè)計(jì)出能夠快速準(zhǔn)確測(cè)量腸衣長(zhǎng)度的方法，解決人們?cè)跍y(cè)量腸衣時(shí)，人為測(cè)量產(chǎn)生的誤差，提高生產(chǎn)效率，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。（1）研究腸衣測(cè)量機(jī)的工作原理。（2）PLC與觸摸屏、打印機(jī)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(cè)量腸衣長(zhǎng)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(gè)凹槽型光電開關(guān)同時(shí)測(cè)量13根腸衣。（6）為防止腸衣在測(cè)量時(shí)產(chǎn)生打滑，采用兩個(gè)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(jì)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(dòng)力裝置(步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器DP508等)，測(cè)量裝置（測(cè)量輪等），光電開關(guān)（光電傳感器），煒煌熱敏打印機(jī)。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(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器觸摸屏打印機(jī)步進(jìn)電機(jī)RS-232（二）部分器件選型1，PLCPLC具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；通用性強(qiáng)，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(yǔ)言簡(jiǎn)單、易學(xué)，便于掌握；系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短；對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)；安裝簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)。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(cè)量機(jī)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(hào)輸入；增量編碼器用來檢測(cè)腸衣的長(zhǎng)度，因此需要使用1路高速計(jì)數(shù)器輸入；為提高生產(chǎn)效率需要13個(gè)光電傳感器，因此需要13個(gè)I/O輸入點(diǎn)。共14

6、個(gè)輸入。輸出部分主要為對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，步進(jìn)電機(jī)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制，因此驅(qū)動(dòng)器決定PLC輸出點(diǎn)數(shù)。即一個(gè)脈沖輸出點(diǎn)，共1個(gè)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(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)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(yùn)行的。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控

7、制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式(PM)，反應(yīng)式(VR)和混合式(HB)永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為75度或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為15度，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為18度而五相步進(jìn)角一般為O72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。2-2結(jié)合本次設(shè)計(jì)的需求，選用的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)是86BYGH118電流4.3A 步距角1.8度。3，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器DP-504/DP-508 細(xì)分型步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，

8、輸入電壓40/80VDC，輸出電流5.0A，可驅(qū)動(dòng)5.0A以下各種二相混合式步進(jìn)電機(jī)，該產(chǎn)品采用純正弦波電流控制技術(shù)，使電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲小，特別適用于激光打標(biāo)機(jī)、數(shù)控機(jī)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(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器。控制系統(tǒng)主要提供給驅(qū)動(dòng)器脈沖信號(hào)(PUL-)。脈沖信號(hào)(PUL-)用于控制步進(jìn)電機(jī)的位置和速度，也就是說：驅(qū)動(dòng)器每接受一個(gè)脈沖就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角(細(xì)分時(shí)為一個(gè)細(xì)分步距角)，脈沖頻率改變則同時(shí)使步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變，控制CP脈沖的個(gè)數(shù)，則可以使步進(jìn)電機(jī)精確定位。2-3DP-508驅(qū)動(dòng)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(jī)械位移量轉(zhuǎn)換

9、為電氣信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理后檢測(cè)位置速度等的傳感器。分為光電式，電磁式，機(jī)械接觸式編碼器。光電式編碼器包括增量型編碼器和絕對(duì)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(gè)脈沖信號(hào)。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(jì)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(dá)80KHz，故選擇X0端子作為計(jì)數(shù)脈沖輸入端。2-45,凹槽型光電傳感器把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對(duì)面地裝在一個(gè)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(wú)阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測(cè)物體從槽中通過時(shí)，光被遮擋，

10、光電開關(guān)便動(dòng)作，輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開關(guān)的檢測(cè)距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。6，觸摸屏 本次設(shè)計(jì)的觸摸屏要求有腸衣種類選擇、型號(hào)選擇、日期、不同種類腸衣對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速、長(zhǎng)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(hào)的產(chǎn)品特點(diǎn)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(wàn)色TFT真彩，支持BMP、JPEG格式圖片顯示；3D圖片素材庫(kù)豐富；具有靈活的部件選擇空間，自定義動(dòng)畫軌跡

11、設(shè)計(jì)；簡(jiǎn)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(shí)間趨勢(shì)圖，XY趨勢(shì)圖等多種形式的數(shù)據(jù)管理方式；提供最多3個(gè)USB接口，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸和備份；雙口獨(dú)立通訊，可實(shí)現(xiàn)多屏一機(jī)?；赥HA62-UT具有以上特點(diǎn)，因此選用其作為本次設(shè)計(jì)的觸摸屏。7，打印機(jī)熱敏打印技術(shù)最早使用在傳真機(jī)上，其基本原理是將打印機(jī)接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成點(diǎn)陣的信號(hào)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(jī)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(diǎn)。因此選用煒煌熱敏打印機(jī)A8系列。8，電源裝置（1）驅(qū)動(dòng)器部分：

12、對(duì)于一個(gè)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(gè)。（2）熱敏打印機(jī)部分：設(shè)計(jì)220V經(jīng)變壓器降壓為5V的電源。（3）觸摸屏部分：設(shè)計(jì)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(gè)光電傳感器同時(shí)測(cè)量，本次設(shè)計(jì)將采用13個(gè)光電傳感器同時(shí)測(cè)量13根腸衣，將腸衣搭在光電傳感器凹槽上，端頭放在測(cè)量輪與從動(dòng)輪之間，測(cè)量輪和從動(dòng)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(dòng)腸衣的拉力，測(cè)量輪的一端頭上裝有旋轉(zhuǎn)編碼

13、器，用來計(jì)算測(cè)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(hào)的循環(huán)掃描，向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制信號(hào)；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作；編碼器脈沖計(jì)數(shù)，測(cè)長(zhǎng)輪轉(zhuǎn)過的圈數(shù)*輪子的周長(zhǎng)+測(cè)量臺(tái)的長(zhǎng)度【測(cè)量輪到光電開關(guān)（光電傳感器）的距離】即為腸衣的長(zhǎng)度。打印機(jī)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(dòng)步進(jìn)電機(jī)光電傳感器是否接收到信號(hào)讀入編碼器脈沖信號(hào)光電傳感器是否接受到信號(hào)一把腸衣長(zhǎng)度顯示一把根數(shù)顯示存儲(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸出結(jié)束打印標(biāo)簽 長(zhǎng)度測(cè)量流程圖 (四)設(shè)計(jì)部分

14、在TouchWin編輯工具軟件下，設(shè)計(jì)觸摸屏工作界面。在XC系列編程工具軟件中設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制程序。四、研究工作進(jìn)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(xiàn)。2、第56周：在有了一定文獻(xiàn)基礎(chǔ)上開始翻譯英文文獻(xiàn)，制作觸摸屏界面。3、第79周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料設(shè)計(jì)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(xiàn)資料設(shè)計(jì)PLC控制程序（PLC與動(dòng)力裝置環(huán)節(jié)）。5、第1315周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料設(shè)計(jì)觸摸屏與打印機(jī)環(huán)節(jié)、PLC與光電傳感器環(huán)節(jié)。3、第1617周：進(jìn)行調(diào)試，改進(jìn)，完善，設(shè)計(jì)的設(shè)備，查閱資料，請(qǐng)教老師解決問題，并謄寫畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告，畫大圖，制

15、作PPT，準(zhǔn)備最后答辯。五、主要參考文獻(xiàn) （1）朱秋晨，孫維連，孫 鉑. 食用腸衣的精確測(cè)量裝置及方法J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012, 28（4）；254257 .（2）朱秋晨. 腸衣測(cè)量機(jī)的設(shè)計(jì)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(cè)（4）PLC電氣控制技術(shù)/漆漢宏主編.2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.4（5）煒煌熱敏打印機(jī)手冊(cè)（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(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 工業(yè)儀表與自動(dòng)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(guó)腸衣出口的因素及對(duì)策J. 中國(guó)動(dòng)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(guó)航空學(xué)報(bào)（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(guó)科技博覽, 2013, (18):638-638.（14）朱淼. 論自動(dòng)監(jiān)測(cè)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