課程設(shè)計(jì)---瀝青拌和設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1概述2</b></p><p><b>　　1.2工藝流程2</b></p><p>　　1.３自動(dòng)控制系統(tǒng)3</p><p>　　2計(jì)量系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)4</p><p&g

2、t;　　2.1計(jì)量系統(tǒng)工作過(guò)程4</p><p><b>　　2.2計(jì)量過(guò)程5</b></p><p>　　3系統(tǒng)主要元件的選擇7</p><p>　　3.1稱重傳感器的選擇7</p><p>　　3.2變送器的選擇7</p><p>　　3.3低壓電器元件的選擇8</p>

3、<p>　　3.3.1繼電器的選擇8</p><p>　　3.3.2接觸器的選擇8</p><p>　　3.3.3熔斷器的選擇8</p><p>　　3.4氣缸及電磁閥的選擇9</p><p>　　3.4.1氣缸的選擇9</p><p>　　3.4.2電磁閥的選擇9</p>&l

4、t;p>　　4系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.1單片機(jī)的接口電路10</p><p>　　4.2繼電器控制電磁閥電路12</p><p>　　4.3攪拌器電機(jī)控制裝置13</p><p>　　5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　5.1上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)14</p><

5、;p>　　5.1.1上位機(jī)功能簡(jiǎn)介14</p><p>　　5.1.2 PC串行通信14</p><p>　　5.1.3系統(tǒng)程序15</p><p>　　5.2下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)17</p><p>　　5.2.1下位機(jī)功能簡(jiǎn)介17</p><p>　　5.2.2下位機(jī)工作流程17</p>

6、<p><b>　　心得體會(huì)19</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　1概述</b></p><p>　　瀝青混凝土拌和設(shè)備是用于高等級(jí)路面瀝青混合料的生產(chǎn), 主要功能是將大小不同的石料經(jīng)加熱烘干后篩分成4~5 種不同粒徑范圍進(jìn)入熱倉(cāng)中,

7、按照實(shí)際用料的不同級(jí)配需要, 與一定量的礦粉和加熱到一定溫度的瀝青放入攪拌缸攪拌均勻。工業(yè)自動(dòng)化程度已被公認(rèn)為是衡量國(guó)家現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志, 而生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)處理則是工業(yè)自動(dòng)化的基礎(chǔ)。瀝青混凝土拌和設(shè)備是工程筑路機(jī)械中的關(guān)鍵設(shè)備之一, 其控制關(guān)鍵技術(shù)長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷, 為滿足國(guó)內(nèi)企業(yè)發(fā)展的迫切需要。</p><p>　　1.1強(qiáng)制式瀝青拌和設(shè)備簡(jiǎn)介</p><p>　　強(qiáng)

8、制間歇式瀝青混合料拌和設(shè)備主要有冷骨料供給裝置（包括3~6個(gè)碎石、砂子儲(chǔ)倉(cāng)，皮帶或振動(dòng)給料器以及水平皮帶輸送機(jī)和斜皮帶輸送機(jī)等）、冷骨料烘干加熱裝置（干燥滾筒與燃燒裝置等）、熱骨料提升裝置（熱骨料垂直式提升機(jī)或傾斜式提升機(jī)）、熱骨料篩分與儲(chǔ)存裝置（篩分機(jī)與熱骨料儲(chǔ)倉(cāng)）、熱骨料計(jì)量裝置、石粉儲(chǔ)存、輸送和定量供給裝置（包括石粉倉(cāng)、螺旋輸送機(jī)和石粉計(jì)量秤等）、瀝青儲(chǔ)存、加熱、輸送和定量供給裝置（包括瀝青儲(chǔ)罐、瀝青熔化加熱裝置、瀝青輸送泵、瀝青

9、計(jì)量秤和瀝青噴灑裝置）、拌和裝置、成品料輸送、儲(chǔ)存及加熱保溫裝置、除塵裝置、控制裝置等組成如圖1-1所示。</p><p><b>　　1.2工藝流程</b></p><p>　　瀝青混凝土攪拌設(shè)備的工藝流程如下：</p><p>　?。?）不同規(guī)格的冷砂石料分別儲(chǔ)存各自的料斗→冷骨料定量給料裝置對(duì)各料安容積進(jìn)行粗配→冷骨料輸送機(jī)傳輸→干燥滾筒

10、干燥加熱（噴燃?xì)獾幕鹧婺媪狭骱娓杉訜岬阶銐驕囟龋鸁峁橇咸嵘龣C(jī)轉(zhuǎn)輸→熱骨料篩分機(jī)篩分→熱骨料儲(chǔ)入各自的臨時(shí)料斗（以上過(guò)程為連續(xù)進(jìn)行）→熱骨料計(jì)量裝置精確稱量→攪拌器攪拌。</p><p>　?。?）石粉→石粉儲(chǔ)倉(cāng)→石粉稱量裝置→攪拌器攪拌。</p><p>　?。?）瀝青（流體）→瀝青保溫灌→瀝青稱量裝置→攪拌器攪拌→攪拌好的成品料→直接運(yùn)往工地或由產(chǎn)品料車送入產(chǎn)品混合料儲(chǔ)料倉(cāng)。</

11、p><p>　?。?）干燥滾筒與熱骨料篩分機(jī)等所產(chǎn)生的粉塵→除塵裝置將粉塵分離出來(lái)→石粉定量給料裝置回收再用為了保證瀝青混凝土攪拌設(shè)備按要求的工藝流程運(yùn)行及得到高質(zhì)量的瀝青混凝土混合料。</p><p><b>　　1.３自動(dòng)控制系統(tǒng)</b></p><p>　　瀝青混凝土拌和設(shè)備計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用分布式上下位機(jī)結(jié)構(gòu), 采用一臺(tái)可編程控制器作下位機(jī)

12、完成全部設(shè)備的啟?？刂啤⑦壿嬳樞蚩刂萍岸靠刂? 使用一臺(tái)上位計(jì)算機(jī)完成配比計(jì)算設(shè)定、動(dòng)態(tài)流程顯示、報(bào)警顯示、歷史數(shù)據(jù)記錄及查詢、報(bào)表的生成與打印。系統(tǒng)主要組成。除機(jī)械本體及執(zhí)行機(jī)構(gòu)以外, 控制系統(tǒng)主要由設(shè)備供電及起?？刂?、計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制、物料輸送及配料控制、燃燒及溫度控制等組成。</p><p>　　無(wú)論攪拌設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式如何，都采用了電子監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。有多臺(tái)電子秤組成的稱量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)骨料、石粉和瀝青等成分

13、的精確配比；干燥滾筒出料溫度的自控系統(tǒng)；瀝青加熱的導(dǎo)熱油自控系統(tǒng)等?？刂菩问接欣^電接觸器控制型式、程序控制型式、可編程控制器（PLC）式、單片機(jī)和微機(jī)控制型式及幾種控制型式并存的混合控制型式。</p><p>　　2計(jì)量系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1計(jì)量系統(tǒng)工作過(guò)程</p><p>　　瀝青混凝土拌和設(shè)備的控制系統(tǒng)是通過(guò)上位機(jī)來(lái)控制下位機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，下位機(jī)

14、利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)瀝青拌和設(shè)備的熱骨料及熱瀝青的計(jì)量、攪拌器電機(jī)及料門的控制。熱骨料計(jì)量料斗、熱瀝青計(jì)量量筒分別通過(guò)四個(gè)和三個(gè)稱重傳感器懸調(diào)，熱骨料料倉(cāng)為三個(gè)，通過(guò)氣缸控制料門的開閉。瀝青量筒通過(guò)兩個(gè)氣缸分別控制瀝青的加入和排出。</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制如圖2-1所示，工作時(shí)系統(tǒng)采集骨料和瀝青質(zhì)量的模擬信號(hào)，驅(qū)動(dòng)七個(gè)電磁閥控制七個(gè)氣缸的運(yùn)動(dòng)，完成骨料和瀝青的計(jì)量。熱骨料的稱量采用四只1t的傳感器

15、并聯(lián)使用。計(jì)量斗得骨料質(zhì)量通過(guò)稱重傳感器將質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓放大芯片放大，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)發(fā)送到控制端。當(dāng)達(dá)到質(zhì)量要求是，計(jì)量斗得料斗門打開將骨料分兩次放入攪拌器中。</p><p>　　電磁閥的驅(qū)動(dòng)通過(guò)單片機(jī)的I/O口，利用鎖存器擴(kuò)展出24路端口，通過(guò)擴(kuò)展端口中的14路驅(qū)動(dòng)電磁閥的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　當(dāng)骨料放入攪拌器后，單

16、片機(jī)發(fā)出信號(hào)控制電機(jī)電源接通，攪拌器的電機(jī)啟動(dòng)采用星型——三角啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)采用擴(kuò)展的3路端口控制繼電器驅(qū)動(dòng)接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　2.2計(jì)量過(guò)程</b></p><p>　　粗級(jí)配的冷骨料經(jīng)烘干滾筒加熱后，由提升機(jī)輸送于振動(dòng)篩，振動(dòng)篩將熱骨料混合料篩分為不同粒徑的四種料，分別儲(chǔ)存在各自的熱料倉(cāng)中（1~3號(hào)倉(cāng)）。熱料倉(cāng)底部各有一個(gè)放料弧門，由氣

17、缸控制其關(guān)閉。三個(gè)料倉(cāng)的骨料依次放入稱量斗中進(jìn)行稱量，稱量完畢后放料門將骨料分兩次放入攪拌鍋中，如圖2-2所示。</p><p>　　稱量斗中有塊隔板，一邊放石料，一邊放砂料，放料時(shí)先放石料，后放砂料。放料門由兩個(gè)對(duì)接的氣缸控制，當(dāng)以氣缸桿伸出時(shí)，放料門開至一半，石料放出；當(dāng)另一個(gè)氣缸桿也伸出時(shí)，放料門完全打開，砂料放出。 </p><p>　　稱量系統(tǒng)分為熱骨料的稱量和熱瀝青的稱量，熱

18、骨料稱量采用四支稱重傳感器并聯(lián)，熱瀝青稱量采用三支稱重傳感器并聯(lián)。傳感器采用電阻應(yīng)變片式橋式連接，電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個(gè)原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過(guò)程。</p><p>　　熱骨料和瀝青的承重傳感器采用并聯(lián)電壓輸出方式，

19、隨著料斗中骨料質(zhì)量的增加，應(yīng)變片產(chǎn)生變形，輸出端產(chǎn)生微弱的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)變送器放大，放大后的信號(hào)經(jīng)ADC0809轉(zhuǎn)換發(fā)送給單片機(jī)處理信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的命令動(dòng)作。</p><p>　　瀝青拌和設(shè)備的計(jì)量控制系統(tǒng)用來(lái)完成集料、粉料和瀝青的計(jì)量工作，拌和設(shè)備采用重量計(jì)量方式，通過(guò)稱量斗和計(jì)量秤來(lái)完成，如圖2-3所示。</p><p>　　瀝青罐內(nèi)設(shè)置一量桶，量桶通過(guò)傳感器懸掛在機(jī)架上，其底部有一錐形閥

20、。錐形閥的啟閉是由壓縮空氣通過(guò)閥桿頂部的汽缸作用實(shí)現(xiàn)的。計(jì)量前，汽缸使錐形閥關(guān)閉，三通閥使瀝青注入管與量桶相通，瀝青進(jìn)入量桶。當(dāng)注入量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，電子儀表給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出信號(hào)，致使三通閥換位，切斷進(jìn)入量桶的瀝青通路，進(jìn)、回瀝青管路相通。隨后汽缸將錐形閥開啟，計(jì)量好的瀝青有瀝青噴量泵輸送到攪拌器內(nèi)。裝置外設(shè)有保溫套，注入導(dǎo)熱油即可進(jìn)行保溫。</p><p>　　3系統(tǒng)主要元件的選擇</p><p

21、>　　系統(tǒng)硬件主要包括：稱重傳感器、信號(hào)放大器、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、接觸器驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)機(jī)、氣缸及其電磁閥。</p><p>　　3.1稱重傳感器的選擇</p><p>　　KB-2型稱重傳感器，采用國(guó)際流行的雙梁式或剪切S梁結(jié)構(gòu)，拉、壓輸出對(duì)稱性好，精度高，量程范圍廣，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝使用方便，廣泛用于機(jī)電結(jié)合秤、吊鉤秤、料斗秤、包裝秤等各種測(cè)力、稱重傳感器如圖3-1所示。</p&

22、gt;<p>　　主要技術(shù)指標(biāo)： </p><p>　　靈敏度（mV/V）1~2.5 </p><p>　　非線性（%FS）0.05 </p><p>　　重復(fù)性（%FS）0.05 </p><p>　　滯后（%FS）0.03 </p><p>　　供橋電壓（VDC）12 &

23、lt;/p><p>　　輸入阻抗（Ω）380±20 </p><p>　　輸出阻抗（Ω）350±10 </p><p>　　絕緣電阻（MΩ/100V）≥1000</p><p>　　工作溫度（℃）–10~+60</p><p>　　熱零點(diǎn)偏移（%FS/10℃）0.05</p><p&

24、gt;　　熱靈敏度偏移（%FS/10℃）0.05 </p><p>　　允許過(guò)負(fù)荷（%FS）120 </p><p>　　接線方式 插座：1、電源（+）2、輸出（+）3、輸出（-）4、電源（-）</p><p>　　對(duì)于骨料料斗選擇四個(gè)量程400KG的，對(duì)于瀝青選擇三個(gè)量程為50KG的。</p><p><b>　　3.2變送器的選

25、擇</b></p><p>　　選擇TR200H高精度稱重變送器。</p><p>　　特點(diǎn)：采用SMT工藝制造，輸入/輸出/電源三方隔離，經(jīng)濟(jì)、可靠、簡(jiǎn)便，針對(duì)工業(yè)過(guò)程之電阻應(yīng)變式信號(hào)（如稱重傳感器、測(cè)力傳感器、張力放大器等）變送而設(shè)計(jì)制造，可用于不同規(guī)格稱重、測(cè)力傳感器皆可使用如圖。</p><p><b>　　技術(shù)指標(biāo)：</b>

26、;</p><p>　　電源：24V DC/AC±10%</p><p>　　精度：滿量程之0.05%</p><p>　　激勵(lì)電壓：DC 10V max 120mA</p><p>　　零位調(diào)校范圍：0~20mV</p><p>　　輸入信號(hào)：0~30mV</p><p>　　第一路

27、輸出信號(hào)：4~20mA/0~20mA</p><p>　　第二路輸出信號(hào)：0~5V/1~5V/0~10V</p><p>　　這里選擇第二路輸出信號(hào)1~5V，可以直接連接單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換口。</p><p>　　3.3低壓電器元件的選擇</p><p>　　低壓電氣元件在整個(gè)系統(tǒng)中起到控制作用，是整個(gè)系統(tǒng)在安全的環(huán)境下正常工作，低壓電氣元件包

28、括繼電器、接觸器、熔斷器。</p><p>　　3.3.1繼電器的選擇</p><p>　　繼電器主要選用松下中間繼電器AHN22124 DC24V 帶二極管如圖3-2所示。</p><p><b>　　技術(shù)參數(shù)：</b></p><p>　　線圈電源 24（V） 額定工作電流 10（A） </p><

29、;p>　　額定工作電壓 24（V）</p><p>　　3.3.2接觸器的選擇</p><p>　　接觸器選用LC1-D12交流接觸器如圖3-3所示。</p><p><b>　　主要技術(shù)參數(shù)為：</b></p><p>　　額定絕緣電壓：690V</p><p>　　約定自由空氣發(fā)熱電流：

30、55A</p><p>　　可控制的三相異步電動(dòng)機(jī)的最大功率：22KW (380V)</p><p>　　每小時(shí)操作循環(huán)數(shù)：1200次 /h</p><p><b>　　電壽命：100萬(wàn)次</b></p><p>　　線圈功率：起動(dòng)175VA，保持19VA</p><p>　　3.3.3熔斷器的選

31、擇</p><p>　　熔斷器選用RT14系列有填料封閉管式圓筒帽形熔斷器適用于交流50Hz，額定電壓為550V，額定電流為100A及以下的工業(yè)電氣裝置的配電設(shè)備中，作為線路過(guò)載和短路保護(hù)之用。</p><p>　　3.4氣缸及電磁閥的選擇</p><p>　　3.4.1氣缸的選擇</p><p>　　根據(jù)推力為50Kg，設(shè)氣壓為0.5MPa

32、，計(jì)算出氣缸內(nèi)徑最小為40MM，考慮到有桿腔受力面積要減去桿的橫截面積，所以取63MM，又行程為400MM，初步選定氣缸為：SC63-400。由于要用到接近開關(guān)所以選用附磁石的，所以選用SC63-400S2如圖3-5所示。</p><p><b>　　相關(guān)參數(shù)：</b></p><p><b>　　動(dòng)作形式：復(fù)動(dòng)型</b></p>

33、<p><b>　　工作介質(zhì)：壓縮空氣</b></p><p>　　工作壓力: 0.1-1Mpa</p><p>　　使用速度: 50-500mm/scc</p><p>　　使用溫度：-10~70C</p><p>　　緩沖 ：兩端可調(diào)緩沖</p><p><b>　　接管口

34、徑：3/8</b></p><p>　　3.4.2電磁閥的選擇</p><p>　　電磁閥選用三位五通電磁閥，型號(hào)：4V330P-08-AC220V如圖3-4所示。</p><p><b>　　主要技術(shù)參數(shù)為：</b></p><p>　　工作介質(zhì)：空氣（經(jīng)40mm濾網(wǎng)過(guò)濾） </p><

35、p>　　動(dòng)作方式：內(nèi)部先導(dǎo)式 </p><p><b>　　潤(rùn)滑：不需要 </b></p><p>　　使用壓力:0.15~0.8MPa（21~114Psi） </p><p>　　最大耐壓力：1.2MPa（170Psi） </p><p>　　工作溫度：-5~60℃（23~140°F） </p&g

36、t;<p>　　保護(hù)等級(jí)：IP65（DIN40050） </p><p>　　接電型式：端子式、出線式 </p><p>　　最高動(dòng)作頻率：4次/秒 </p><p>　　激磁時(shí)間：0.05秒以下</p><p>　　4系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要由上位機(jī)和下位機(jī)以及各控制器

37、件組成，完成系統(tǒng)的工作任務(wù)，使整個(gè)系統(tǒng)安要求正常工作。</p><p>　　4.1單片機(jī)的接口電路</p><p>　　單片機(jī)的選擇應(yīng)符合控制要求，低功耗、高速、高可靠性、價(jià)格低廉，保證資源的合理利用，故選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52低電壓，高性能CMOS、8位單片機(jī)。片內(nèi)含8K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），

38、器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和FLASH由存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C52單片適用于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合如圖4-1所示。</p><p><b>　　主要性能：</b></p><p>　?。?）與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。</p>

39、<p>　?。?）8字節(jié)可重擦寫FLASH閃速存儲(chǔ)器。</p><p>　?。?）1000 次擦寫周期。</p><p>　?。?）全靜態(tài)操作：0HZ-24MHZ。</p><p>　?。?）三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器。</p><p>　?。?）256X8字節(jié)內(nèi)部RAM。</p><p>　　（7）32個(gè)可編程

40、I/0口線。</p><p>　?。?）3個(gè)16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器。</p><p><b>　?。?）8個(gè)中斷源。</b></p><p>　?。?0）可編程串行UART通道。</p><p>　?。?1）低功耗空閑和掉電模式。</p><p>　　在單片機(jī)的接口電路中需要擴(kuò)展24路接口來(lái)控制繼電

41、器工作，在采集傳感器信息的電路中需要使用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。在和PC機(jī)通訊的工程中需要通過(guò)電平轉(zhuǎn)換來(lái)完成信息的收發(fā)。</p><p>　　單片機(jī)接口的擴(kuò)展采用三片74LS373鎖存器，驅(qū)動(dòng)電路采用三片ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片，如圖4-2所示。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)芯片采用LN2003，ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與

42、TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。ULN2003 采用DIP—16 或SOP—16 塑料封裝。</p><p>　　ULN2003內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器。它是雙列16腳封裝,NPN晶體管矩陣,最大驅(qū)動(dòng)電壓

43、=50V,電流=500mA,輸入電壓=5V,適用于TTL COMS,由達(dá)林頓管組成驅(qū)動(dòng)電路。ULN是集成達(dá)林頓管IC,內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管,它的輸出端允許通過(guò)電流為200mA，飽和壓降VCE 約1V左右，耐壓BVCEO約為36V。用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。采用集電極開路輸出，輸出電流大，故可直接驅(qū)動(dòng)繼電器或固體繼電器，也可直接驅(qū)動(dòng)低壓燈泡。通常單片機(jī)驅(qū)動(dòng)ULN2003時(shí)，上拉2K的電阻較為合適，同時(shí)，CO

44、M引腳應(yīng)該懸空或接電源。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809芯片如圖4-3所示，ADC0809具有8路模擬量輸入，可在程序控制下對(duì)任意通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，輸出8位二進(jìn)制數(shù)字量，芯片的主要部分是一個(gè)8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。為了能實(shí)現(xiàn)8路模擬信號(hào)的分時(shí)采樣，片內(nèi)設(shè)置了8路模擬選通開關(guān)以及相應(yīng)的通道地址鎖存及譯碼電路，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送入三態(tài)輸出鎖存器。傳感器發(fā)送出來(lái)的信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換發(fā)送給單片機(jī)處

45、理信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的命令動(dòng)作。</p><p>　　目前的PC機(jī)都有至少一個(gè)串行通訊端口RS-232，RS-232端口可用于兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通訊，RS-232的邏輯電平用正負(fù)電壓表示，且信號(hào)使用負(fù)邏輯，邏輯0的電壓范圍是+5V~+15V，而邏輯1的電壓范圍是-5V~-15V，RS-232端口是計(jì)算機(jī)與其他設(shè)備溝通的最常用的接口，不但實(shí)作簡(jiǎn)單，而且價(jià)格便宜。在8051單片機(jī)的內(nèi)部有一個(gè)全雙工的異步串行I/O口，它的輸

46、入和輸出使用5V邏輯而不是RS-232電壓,如何進(jìn)行兩種信號(hào)的轉(zhuǎn)換，是連接時(shí)需要解決的問(wèn)題，事實(shí)上，解決的方法很簡(jiǎn)單，只需使用一個(gè)諸如MAX232這樣的專用芯片即可如圖4-4所示。</p><p>　　MAX232產(chǎn)品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。該器件包含2驅(qū)動(dòng)器、2接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。</p><p>　　該器件符

47、合TIA/EIA-232-F標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5-V TTL/CMOS電平。每一個(gè)發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平。</p><p>　　4.2繼電器控制電磁閥電路</p><p>　　骨料倉(cāng)及計(jì)量斗的倉(cāng)門開關(guān)有電磁閥控制氣缸來(lái)完成，電磁閥采用220V交流電通過(guò)繼電器來(lái)控制，如圖4-5所示。</p><

48、;p>　　當(dāng)單片機(jī)發(fā)出信號(hào)使繼電器通電K6觸電閉合電磁閥的一個(gè)線圈通電電磁閥打開驅(qū)動(dòng)料倉(cāng)們氣缸打開料倉(cāng)開始放料，放料結(jié)束后單片機(jī)發(fā)出信號(hào)控制K6斷開，K7閉合使料斗門關(guān)閉，讓后驅(qū)動(dòng)電磁閥處于中位。</p><p>　　電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)

49、銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。</p><p>　　電磁閥采用三位五通電磁閥，三位五通電磁閥里

50、有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引，通過(guò)控制閥體的移動(dòng)來(lái)檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過(guò)油的壓力來(lái)推動(dòng)油剛的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。</p><p>　　4.3攪拌器電機(jī)控制裝置</p><p>　　當(dāng)骨料和熱瀝青計(jì)量完畢后倒入攪拌器中，單片

51、機(jī)收到控制信號(hào)控制攪拌器的電機(jī)啟動(dòng)，攪拌器電機(jī)器動(dòng)采用星型-三角啟動(dòng)方式，星型-三角啟動(dòng)具有啟動(dòng)電流小、線路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)可靠等優(yōu)點(diǎn)，目前在攪拌設(shè)備中被廣泛應(yīng)用。啟動(dòng)時(shí)，定子繞組首先接成星型，啟動(dòng)電壓為三角直接啟動(dòng)的三分之一，啟動(dòng)電流為三角直接啟動(dòng)的三分之一。經(jīng)一定延時(shí)后，帶轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)在接成三角形。由于啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)矩也降為直接啟動(dòng)的三分之一，因此這種啟動(dòng)方法只適合于空載或輕載時(shí)使用如圖4-6所示。</p><p

52、>　　啟動(dòng)時(shí)，單片機(jī)給繼電器K1、K2發(fā)出信號(hào)控制接觸器KM、KM1接通，使KM1的常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，電機(jī)開始星型啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延時(shí)后電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)控制繼電器K3使接觸器KM2的常閉觸點(diǎn)斷開常開觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)三角連接，實(shí)現(xiàn)全電壓運(yùn)行。</p><p><b>　　5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本次通訊中，我們以

53、一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信為背景，給出單片機(jī)部分和VB環(huán)境下的通信程序?qū)嵗?，系統(tǒng)中單片機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理和控制，上位機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)可視化檢測(cè)，通信協(xié)議采用半雙工異步串行通信方式，通過(guò)RS232的RTS信號(hào)進(jìn)行收發(fā)轉(zhuǎn)換，傳輸數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)，上位機(jī)與下位機(jī)之間采用主從式通訊。</p><p>　　5.1上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1.1上位機(jī)功能簡(jiǎn)介</p>

54、;<p>　　操作界面如下圖5-1所示。利用VB編程實(shí)現(xiàn)PC監(jiān)控?zé)峁橇霞盁釣r青的累計(jì)計(jì)量，同時(shí)控制攪拌器電機(jī)的啟動(dòng)、攪拌時(shí)間、警報(bào)顯示。</p><p>　　圖 5-1 系統(tǒng)控制界面</p><p>　　5.1.2 PC串行通信</p><p>　　VB5.0/6.的MSComm通信控件提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)通信命令的接口，它允許建立串口連接，可以連接到其他

55、通信設(shè)備（如Modem）．還可以發(fā)送命令、進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以及監(jiān)視和響應(yīng)在通信過(guò)程中可能發(fā)生的各種錯(cuò)誤和事件，從而可以用它創(chuàng)建全雙工 、事件驅(qū)動(dòng)的、高效實(shí)用的通信程序。</p><p>　　通過(guò)串口發(fā)送數(shù)據(jù)的方式分文本和二進(jìn)制。通常在自動(dòng)化控制中用二進(jìn)制發(fā)送方式，相關(guān)參數(shù)值如下：</p><p>　　Dim send As STRING</p><p>　　AxMSCo

56、mm1.CommPort = 1 '"1" '參數(shù)設(shè)置 設(shè)端口號(hào)</p><p>　　AxMSComm1.Settings = "9600,n,8,1" ' 設(shè)波特率</p><p>　　AxMSComm1.PortOpen = True '打開端口</p><p>　　AxMSComm1.Ou

57、tput = SEND</p><p>　　AxMSComm1.PortOpen = False '關(guān)閉端口</p><p><b>　　5.1.3系統(tǒng)程序</b></p><p>　　Private Sub Command1_Click()</p><p>　　MSComm1.Output = "0&

58、quot;</p><p>　　Timer1.Enabled = True</p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　Private Sub Command2_Click()</p><p>　　MSComm1.Output = "2"</p><p&

59、gt;<b>　　End Sub</b></p><p>　　Private Sub Form_load()</p><p>　　Dim i As Integer</p><p>　　Dim j As Integer</p><p>　　Dim k As String</p><p>　　MSCo

60、mm1.PortOpen = True</p><p>　　MSComm1.RThreshold = 8</p><p>　　MSComm1.SThreshold = 8</p><p>　　Mscomm1.settings=“110,n,8,1” </p><p>　　MSComm1.InputMode = 0</p><

61、;p>　　Text1.Text = "0000 KG"</p><p>　　Text2.Text = "0000 KG"</p><p>　　Text3.Text = "0000 KG"</p><p>　　Text4.Text = "0000 KG"</p><

62、;p>　　Text5.Text = "0000 KG"</p><p>　　Text6.Text = "00 S"</p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　Private Sub MSComm1_OnComm()</p><p>　　j = M

63、SComm1.Input</p><p>　　i = Left$(j, 1)</p><p>　　Select Case i</p><p><b>　　Case "@"</b></p><p>　　Shape5.FillColor = RGB(0, 255, 0)</p><p&

64、gt;　　Shape1.FillColor = RGB(0, 255, 0)</p><p><b>　　Case "A"</b></p><p>　　Shape1.FillColor = RGB(0, 0, 255)</p><p>　　Shape2.FillColor = RGB(0, 255, 0)</p>

65、<p><b>　　Case "B"</b></p><p>　　Shape2.FillColor = RGB(0, 0, 255)</p><p>　　Shape3.FillColor = RGB(0, 255, 0)</p><p><b>　　Case "C"</b&g

66、t;</p><p>　　Shape3.FillColor = RGB(0, 0, 255)</p><p>　　Shape4.FillColor = RGB(0, 255, 0)</p><p><b>　　Case "D"</b></p><p>　　Shape4.FillColor = RGB(

67、0, 0, 255)</p><p><b>　　Case "E"</b></p><p>　　Shape1.FillColor = &HFFFFFF</p><p>　　Shape2.FillColor = &HFFFFFF</p><p>　　Shape3.FillColor =

68、&HFFFFFF</p><p>　　Shape4.FillColor = &HFFFFFF</p><p>　　Shape7.FillColor = RGB(0, 255, 0)</p><p><b>　　Case "F"</b></p><p>　　Shape7.FillColo

69、r = RGB(0, 0, 255)</p><p>　　Shape8.FillColor = RGB(0, 255, 0)</p><p><b>　　Case "G"</b></p><p>　　Shape8.FillColor = &HFFFFFF</p><p>　　End Selec

70、t</p><p>　　Text1.Text = Mid$(j, 2, 4) + " KG"</p><p>　　Text2.Text = Right$(j, 2) + "KG"</p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　Private Sub Tim

71、er1_timer()</p><p>　　Timer1.Interval = 500</p><p>　　MSComm1.Output = "1"</p><p>　　Label8.Caption = Time$</p><p><b>　　End Sub</b></p><p&

72、gt;　　5.2下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　5.2.1下位機(jī)功能簡(jiǎn)介</p><p>　　下位機(jī)采用AT89C52單片機(jī)，采用51單片機(jī)編程方式接受PC機(jī)控制命令以及對(duì)控制信息的反饋，控制熱骨料、熱瀝青料門開閉及其計(jì)量、攪拌器電機(jī)啟動(dòng)停止。</p><p>　　5.2.2下位機(jī)工作流程</p><p>　　下位機(jī)流程圖如圖5-2所示。

73、</p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　機(jī)電一體化技術(shù)是我們的專業(yè)基礎(chǔ)課程，通過(guò)大四一學(xué)期的機(jī)電一體化的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)，我對(duì)這門課程有了一定的了解。但通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)后，我深刻的理解了理論與實(shí)際的差異。</p><p>　　在對(duì)系統(tǒng)的總體規(guī)劃時(shí)需要團(tuán)隊(duì)緊密合作，特別是在元器件的選擇方面需要全方面的考慮各個(gè)器件之間是否兼容

74、，各個(gè)器件的原理以及對(duì)系統(tǒng)的安全性等各方面的因素。</p><p>　　畫印刷電路板圖的時(shí)候，特別需要一個(gè)人全神貫注，細(xì)心耐心的做這件事。</p><p>　　這次的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)歷時(shí)兩周，我們組雖然只是班里中間位置做完的，但經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐和體驗(yàn)，我能做出自己原本以為不可能完成的電路設(shè)計(jì)并得出了正確的結(jié)果，這其中的喜悅真的只有真正付出過(guò)的人才能體會(huì)的到。</p>&

75、lt;p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 姜培剛. 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[2] 張建民. 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2001</p><p>　　[3] 梁景凱，蓋玉先. 機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006</p>

76、<p>　　[4] 廖常初. PLC編程及應(yīng)用.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[5] 趙全利, 肖興達(dá). 單片機(jī)原理及應(yīng)用教程. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[6] 梁杰, 于明進(jìn), 路晶. 現(xiàn)代工程機(jī)械電氣與電子控制.北京：人民交通出版社，2005</p><p>　　[7] 賈民平，張洪亭. 測(cè)試技術(shù)

77、. 北京：高等教育出版社，2009</p><p>　　[8] 閆和平. 常用電機(jī)與電氣控制技術(shù)問(wèn)答. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[9] 趙仁杰. 工程機(jī)械電氣設(shè)備. 北京：人民交通出版社，2002</p><p>　　[10] 吳昌平. Visual Basic 6.0 程序設(shè)計(jì).北京：人民郵電出版社，2007</p>&l