充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 目 錄 0 前言 1 1.傳輸鏈輪的設計 3 2.傳輸鏈輪的設計 5 3.傳動軸的校核 7 4.比較其他方案 10 5.溫度控制系統 12 6.結論 20 7.致謝 21 參考文獻 22 附件清單 23 鹽城工學院機械工程系設計說明書 1 摘 要 機械化運送越來越廣泛的得到應用 ,近年來已成為發展最迅速的行業之一在機械化輸送的領域里 ,鏈條輸送既能實現垂直 ,水平 ,傾斜 ,彎曲及相互 組合的各種輸送軌跡 ,又能適應散裝 ,帶裝等各種類型的物料搬運 ；既能滿足運行平穩 ,低速輸送和節拍可控的自動化生產先的工況要求 ,又能在惡劣的環境里可靠的工作 ,鏈條輸送機作為性能良好的連續輸送機 ,它可以不停的在同一方向運輸物料 ,裝卸無須停機 ,具有很高的生產率 . 由于鏈條輸送機供料均勻與運行速度穩定 ,工作過程中消耗的功率變化不大 ,因而驅動裝置功率較小 鏈條輸送機的重要功能元件是輸送鏈 ,而鏈條的結構是千變萬化的 ,所以鏈條輸送機能適用于眾多的使用環境和眾多的使用要求 .與帶傳動相比 , 鏈傳動沒有彈性滑動和打滑 ,能保持準確的 平均傳動比 ,傳動尺寸比較緊湊 ,不需要很大的張緊力 ,作用在軸上的載荷也小 ；承載能力大 ；效率高 ,如果溫度較高 ,在這樣的環境下如果我們采用帶傳動 ,帶子的壽命會很短 ,而且實際情況會更糟 ,采用齒輪傳動 ,可能情況也沒什么差別 , 在低速運行大中心距的情況下 ,與齒輪傳動相比 ,鏈傳動能吸振與緩和沖擊 ,結構簡單 ,加工成本低廉 ,安裝精度要求低 . 關鍵詞 ： 自動化 輸送機 鏈條 平穩 電腦主板回焊爐及控制系統 2 Abstract Mechanization transit more and more extensive get application, have become in recent years develop the most quick profession one in mechanize transport field in, chain transport can realize vertical, level, incline , bend and make up mutually various transport locus, can again meet bulk, take pack wait for the stock of various types carry ； can satisfy operation steady, transport at low speed may control with metre automation production the late requirement of operating mode, again can in bad environment in reliable work, chain conveyer is performance good continuous conveyer, it need not stop in same one side to transportation stock, load and unload need not stop machine, have very high productivity. Since chain conveyer is let , expects , is even , is steady with traversal speed, the power change that consumed in working process is not large , thus the power of actuating device less prick Jia Lu suddenly make noise signboard sheath Lu earth the structure of chain is ever changing, so chain conveyer can apply to numerous use environment and numerous use ask . compare with , chain transmission with tape transmission have no elasticity slide with hit slippery, can maintain accurate average transmission compare than, transmission size compact, do not need great tensile force, take affect in axle on load also little； bearing capacity big； efficiency is positive drive high , if temperature higher, in such environment take off if we can be the condition of big central distance at low speed short very much with the life of tape transmission and belt, also actual condition can go bad more, adopt , possible condition also sink what difference, in run compare with , chain transmission with positive drive can inhale shake lash with mitigation, structure simple, finished cost cheap, installation precision requirement low. Keyword: Automize Conveyer. Roller chain . Steady 鹽城工學院機械工程系設計說明書 3 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 0 前言 隨著國民經濟的發展生產 ,貿易 ,儲運等各個環節中 ,機械化運送越來越廣泛的得到應用 .在機械化輸送的領域里 ,由于鏈條輸送機的重要功能元件是輸送鏈 ,而鏈條的結構是千變萬化的 ,鏈條輸送既能實現垂直 ,水平 ,傾斜 ,彎曲及相互組合的各種輸送軌跡 ,又能適應散裝 ,帶裝等各種類型的物料搬運 ；既能滿足運行平穩 ,低速輸送和節拍可控的自動化生產先的工況要求 ,又能在惡 劣的環境里可靠的工作 ,鏈條輸送機作為性能良好的連續輸送機 ,也包括皮帶輸送機 ,與其他間隙動作的運輸機械相比有以下的優點 : 1. 可以不停的在同一方向運輸物料 ,裝卸無須停機 ,具有很高的生產率 . 2. 由于鏈條輸送機供料均勻與運行速度穩定 ,工作過程中消耗的功率變化不大 ,因而驅動裝置功率較小 3. 由于同樣的原因 ,鏈條輸送機最大載荷與平均載荷差別叫小 ,因而設計時的計算載荷小。 鏈條輸送機主要組成部分有以下部件 :原動機 ,驅動裝置 ,線體 ,張緊裝置 ,電控裝置 . 1. 原動機是輸送機的動力來源 ,一般都采用交流電動機 . 2. 驅動裝置 ,重要是將電機與輸送 機的頭軸連接起來 ,實現的功能有 : 降低速度 , 機械調速 , 安全保護 3. 輸送機線體是直接實現輸送功能的關鍵部件 ,重要有輸送鏈條 ,附件 ,鏈輪 ,頭軸,尾軸 ,軌道 ,支架等部件 線體的設計一定要注意輸送鏈條與傳動鏈條的區別 ,結構上可能相似 ,但功能上有區分 ,輸送鏈要具備承載物品以及在軌道上運行的功能 ,所以正確分析 輸送鏈的受力情況及其力流分布是很重要的 ,設計線體時應遵循力流路線所經過的各零件盡可能等強度的原則 4. 張緊裝置是為了消除應鏈條松弛使鏈條輸送機運行時出現跳動 ,振動和異常噪聲等現象本設計采用的是短節距精密滾 子鏈 ,就是滾子鏈 ,它有內鏈板 ,外鏈板 ,銷軸 ,套筒 ,滾子等組成 ,外鏈板與銷軸 , 內鏈板與套筒采用過盈配合固聯 ；滾子與套筒 ,套筒與銷軸之間采用間隙配合相連 ,內聯板與套筒構成的內鏈節和外鏈板與銷軸之間構成的外聯結相對屈伸時 ,套筒在銷軸上自由轉動 .鏈傳動工作時 ,滾子沿鏈輪齒廓滾動 ,為減輕鏈的重量和運動是的慣量 ,鏈板均作成 8 字型 . 滾子鏈有三種接頭形式 .當鏈節數為偶數時 ,接頭處可用開口銷或彈簧鎖片來固定 .當鏈節數為奇數時 ,采用過度鏈接連接 .過渡鏈節有單過度鏈節和雙過度鏈節兩種 ,電腦主板回焊爐及控制系統 4 盡量避免采用奇數鏈節 ,因為強度僅是正常 的 80%左右 . 對于鏈的排數有單排鏈 ,雙排鏈 ,和多排鏈 ,排數多承載能力越大 ,但各個力每派排都不均勻 ,所以一般不超過 3 排和四排 ,當載荷教大時 ,可采用兩根或兩根以上的雙排或三排鏈 . 滾子鏈已經標準化 ,相連軸中心之間的距離為鏈的節距 p,它是鏈的基本特征參數 ,是鏈傳動設計計算的基本參數 .節距越大 ,鏈的各部分的尺寸也相應的增大 ,承載能力也越大 ,但重量也相應的增加了 ,所以選用滾子鏈的時候 ,要中和考慮 滾子鏈的齒形應該是便于加工 ,不易脫鏈 ,保證鏈節能平穩自如的進了嚙合和退出嚙合 ,盡量減少嚙合時與鏈節的沖擊 .由于鏈傳動是非共鋨嚙合傳動 ,常用的齒廓形狀為三圓弧一直線齒形 .,本設計就是選用的三圓弧一直線齒形 . 選擇鏈輪的結構 :在尺寸較小時可選整體式鋼制造 ,中 ,大尺寸采用孔板式鑄造鏈輪 ,本設計按照這里的推薦 在材料方面 ,鏈的材料及其熱處理 ,鏈的制造精度等 ,在很大程度上決定了鏈的使用壽命 ,鏈條各零件由碳鋼或合金鋼作成 ,并經過熱處理來提高強度和耐磨性 .而且 ,與大鏈輪相比 ,小鏈輪輪齒嚙合的次數要多 ,所以對小鏈輪的材料要求更高 對于滾子鏈的設計計算還要注意滾子鏈傳動的主要失效形式 ,通常情況下是由于鏈條的生效引起的 (1)鏈 的疲勞破壞 ,在閉式鏈傳動中 ,鏈條零件受循環應力作用 ,經過一定的喜歡次數 ,鏈板發生疲勞斷裂 ,滾子 ,套筒發生疲勞破裂 .在正常的潤滑條件下 ,疲勞破壞是決定鏈傳動能力的重要因素 . (2)鏈條鉸鏈磨損 主要發生在銷軸與套筒間 .磨損使鏈條總長度伸長 ,鏈的松邊垂度增大 ,導致捏合情況惡化 ,動載荷增大 ,引起振動 ,噪聲 ,發生跳齒和脫鏈等 .這是開式鏈傳動常見的失效形式之一 . (3)膠合 潤滑不良或轉速過高時 ,銷軸與套筒的摩擦表面易發生膠合 . (4)鏈條過載拉斷 在低速重載的傳動中 ,出現過大載荷 ,使鏈條所受的拉力超過鏈條 的極限拉伸載荷 ,導致鏈條斷裂 . 鏈的極限功率曲線和額定功率曲線 ,鏈傳動在不同的工作條件其失效形式也不同 , 總的說來 ,鏈條輸送機能適用于眾多的使用環境和眾多的使用要求 . 鹽城工學院機械工程系設計說明書 5 1.傳輸鏈輪的設計 由已知條件，工作為平穩低速傳動，選擇鏈輪材料，選用 45 鋼，齒面硬高 40-50HRC，無劇烈沖擊振動，要求耐磨性和高強度。 1 選擇鏈輪齒數 由表查得當 i=1 時，選 Z1=Z2=21 2 計算設計功率 pd 1）工程系數 KA，表 6-5查得 KA=1.0 2）齒數系數 KZ，表 6-6查得 KZ=1.34 3）排數系數 Km，表 6-7 查得 Km=1.0 設計功率 3 確定鏈條節數 P 圖 6-13，選鏈號 16A，節距 P=25.40mm 4 鏈節數 驗算鏈輪轉速 由于中心距較長，必須采用襯以軟鋼托板支撐配置和鏈輪張緊裝置。 對于低速鏈傳動，失效形式主要為過載拉斷，應進行靜強度校核計算 F lim 單排鏈最小抗拉載荷，表 6-1查得 55600N Ft 有效圓周力 F 壓軸力 kmK pkPmZAd 21.0134.1 128.04 m in/2214.251000/601100060111rnsmpznv4 9 4214.25 6 0 0 0222 210 zzpaL d3.415.16021.01 0 0 0 5 5 6 0 0l i m SFK FksAm 電腦主板回焊爐及控制系統 6 滿足靜強度校核 良好的潤滑有利于減少磨損，降低摩擦損失，緩和沖擊，延長鏈的使用壽命和提高傳動能力，所以鏈傳動中應充分注意潤滑劑和潤滑方式的選擇，潤 滑時，應設法將油注入鏈活動鉸鏈的縫隙中，并均勻分布于鏈寬，由于鉸鏈位于松邊是承壓面上比壓較小，油易進入，所在以在松邊供油，供油量選為 8 滴 /分。 則所選鏈輪為 45 鋼，分度圓直殼為 170.5mm 齒頂圓直徑為 182.2mm 齒根圓直徑為 154.62 鏈輪節距為 25.40mm 配用鏈條的滾子外徑 15.88mm 鹽城工學院機械工程系設計說明書 7 2、減速鏈傳動的設計 由工作軸輸入功率 P 為 0.28kw 1、 選擇電動機 （ 1）選擇電動機類型 按已知條件，選用低速電機為 YZ 系列齒輪減速低速電動機 （ 2）確定電動機功率 其中 w為考慮帶輪與軸承的效率，取 w=0.94 電機輸出功率 其中滾動軸承效率 yw=0.995， 鏈輪效率 y=0.96 由載荷平穩，電機額定功率 Pm要略大于 PO 由表查得電機額定功率為 0.4kw （ 3）、確定電動機轉速 鏈輪軸為工作軸，轉速為 2r/min 電機由額定功率選得 轉速 n=5r/mn 扭距為 688N.M 軸徑為 40mm 2、 計算傳動比 3、由 P=0.384kw 得計算功率 kwpPmw 3.094.028.0 kwpP wo 3.09 9 5.096.0 28.0 2 kwPi3 8 4.096.04.05.225kwkmk p k APzd 24.0134.113 8 4.0 電腦主板回焊爐及控制系統 8 選小鏈輪 Z1=17，則大鏈輪齒數 Z2=17 2.5=42.5 取 Z2=43 由功率與轉速查滾子鏈額定 功率曲線選 12A 型號鏈輪則節距為 19.05mm 4、初定中心距 中心距過小，鏈總長縮短，單位時間每一節鏈參與嚙合輪數增多，則鏈壽命降低，但中心距過大，鏈條松邊下垂量大，運動時會上下運動和拍擊加劇。 75.6 66350 p 5、確定鏈條既數 LP 6、確定實際中心距 a 則取中心距 a=400mm 實際鏈傳動應保證松邊有一個合適的安裝垂度，所以實際中心距比計算中心距小2-5mm 對于此鏈傳動，采用偏心調節的張緊方法，同樣為了減少磨損，降低磨擦損失，緩和沖擊，延長鏈的使用 壽命和提高傳動能力，采用潤滑油滴油潤滑。 則大小鏈輪的材料為 45 鋼， 大鏈輪 小鏈輪 分度圓直徑 260mm 103.67mm 齒頂圓直徑 270mm 112mm 1002)21743(75.66605.192174305.1975.66622)2(212212zzapzzpaoLoPmmzzLPzzLpa p402)226(8)30100()30100(405.19)21()2(4222221鹽城工學院機械工程系設計說明書 9 齒根圓直徑 249mm 92mm 鏈輪節距 19.05mm 配用鏈條的滾子外徑 11.91mm 3對鏈輪軸的校核、 鏈輪軸的校核和軸的結構設計的主要要求是： （ 1）裝在軸上的零件有確定的位置。且布置合理。作為傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支承。軸上要安裝鏈輪 ,齒輪、離合器和制動器等。傳動軸應保證這些傳動件或機構能正常工作。 傳動軸 應有足夠的強度、剛度。如撓度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動、噪聲、空載功率、磨損和發熱增大。 兩軸中心距誤差和軸心線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題。 所以，在設計軸時要充分考慮軸的強度剛度等因素。在選擇材料和估算直徑都要滿足條件，估算完以后還要對軸的強度和剛度進行校核。 軸的結構設計主要是使軸的各部分具有合理的結構和尺寸。影響軸的結構的因素很多，因此軸的結構沒有標準形式。設計時，必須針對軸的具體情況作具體分析，全面考慮解 （ 2） 軸受力合理，能可靠地傳遞力和轉矩，有利于提 高強度和剛度。 （ 3） 具有良好的工藝性。 （ 4） 便于安裝和調整。 （ 5） 節省材料，減輕質量。 軸具體設計如下 : 由條件知鏈輪軸主要隨彎矩和扭矩作用 大鏈輪對軸的轉矩 鏈輪的圓周力 Ft=1260N 鏈輪軸輸出功率 p=0.28kw 轉帶為 n=2r/min 1、選擇軸的材料及熱處理 由于傳遞功率不大，選擇常用材料 45鋼，調后處理 2、初始直徑 mNnwpwTw .1 3 37228.09 5 009 5 50 電腦主板回焊爐及控制系統 10 由條件知安裝牽引鏈輪處僅受扭矩作用，取 C=106 則 3、結構設計 （ 1）各軸段直徑的確定 從大鏈輪開始，直徑到 55mm，右邊用軸肩固定，由表 10-3中軸肩 高度h=(0.07-0.1)d,取 d=60mm 為軸段（ 2）直徑，軸段 3直徑上安裝軸承其直徑要便于安裝軸承，又要符合軸承內徑系列，取 d3=65mm，通常同一根軸上兩上軸承到同型號為213，則 d7=65mm,軸段（ 4）上安裝鏈輪為便于安裝， d4應略大于 d3取 d4=70mm,則，同樣 d6=70mm,則中間一部分同由 5 取為 75mm （ 2）各軸段長度的確定 由大鏈輪寬得 L1=85mm 傳輸鏈輪寬為 100mm，而軸承安裝處寬度為 L3=45 L7=23 傳輸鏈輪中心距 200mm，具體確定由軸上零件上零件配合長度確 定。于是得到軸的支點和軸上受力點間的跨距 L1=113.5mm, L2=83mm, L3=300mm （ 3） 軸上零件的周向固定 軸與軸承內圈的配合選用 K6,鏈輪與軸的配 合選用 H7/n6,鏈輪與軸采用 A型普通平鍵 ,分別為 16x10mm GB1096-1979 和 20x12mm GB1096-1979 （ 4） 軸上倒角及圓角 為保證軸承內圈端面緊靠定位軸肩端面，由軸承手冊推薦，取軸肩圓角半徑為 2mm,為方便加工，其他圓角半徑均為 2mm，由標準 GB6403.4-1986,軸左右倒角均為 1 450 4.軸的受力分析 由于軸僅受彎距和扭距作用，判斷危險截面，圖中顯然左側同樣零件位置處，二者有相同的截面尺寸和應力集中狀態，但后者載荷較小，故不與考慮，由尺寸考察判定打鏈輪處為危險截面 Ma=1260 (113.5+83) =247590Nmm Mb=1260 (113.5+83+300)=625590Nmm M= 22 MbMa =0.67 106 N.mm 軸的彎扭合成強度校核 33 55228.01 0 6m i n mmnpcd 鹽城工學院機械工程系設計說明書 11 由表 10-1， 6.0100600101bbbM P aM P aW=0.1d3 -552 )955(916551.02 )(232 d tdbt=13867mm3 481 3 8 6 7)13376.0()1067.0()( 2622M P aWTMe 經校核彎扭合成強度是足 夠的 電腦主板回焊爐及控制系統 12 4.比較其他方案 帶傳動是機械系統中應用較多的傳動結裝置之一 .相比較而言 ,帶傳動具有結構簡單 ,傳動平穩 ,緩沖吸振及過載打滑來保護其他零件等優點 ,缺點就是傳動比不穩定 ,效率低 ,外形尺寸較大 ,而且帶的壽命較短 有已知條件得 ,電動機的額定功率為 0.4KW,轉速 n=5r/min,傳動比i=2.5 1. 確定計算功率 Pca 查表 5-9的工作情況系數 KA=1.1 則 Pca=KA P=1.1 0.4=0.44KW 2. 選 V 帶的型號 ,由圖 5-12a,選 A 型 V帶 3. 確定帶輪直徑 dd1,dd2 由圖 5-12a,及表 5-3取小帶輪直徑 dd1=100mm 則大帶輪直徑為 dd2=i dd1=2.5 100=250mm 4. 確定中心距 a0 和帶長 ld 1初選 a0 0.7 (100+25 ) 0a2 (100+250) 2求帶的計算基準長度 lo 0l021212 4 )()( adddd dddd =24004 2)100250()250100(2400 =1362mm 由圖 5-7 取帶的基準長度dl=1400mm 3 計算中心距 2 136214004002 00 llaa d=419mm 4 驗算帶輪包角 12015860419 1002501801 鹽城工學院機械工程系設計說明書 13 包角1合適 5 確定帶的根數 z lkkppP c aZ )/ ( 00=0.44/(0.12+0.03) 0.95 1.11=2.7 6 .計算單根帶初拉力 F0 F0=500vzPvzCa(k52。 -1)+qv2 =1400N 在本設計中計算上帶傳動與鏈傳動感覺沒什么差別 ,但相比之下 ,鏈傳動沒有彈性滑動和打滑 ,能保持準確的平均傳動比 ,傳動尺寸比較緊湊 ,不需要很大的張緊力 ,作用在軸上的載 荷也小 ；承載能力大 ；效率高 ,關鍵一點就是這里的溫度達到 200 度以上 ,溫度較高 ,在這樣的環境下如果我們采用帶傳動 ,帶子的壽命會很短 ,而且實際情況會更糟 ,試想如果我們采用了齒輪傳動 ,可能情況也沒什么差別 ,關鍵是這里的實際條件 ,低速運行 ,與齒輪傳動相比 ,鏈傳動能吸振與緩和沖擊 ,結構簡單 ,加工成本低廉 ,安裝精度要求低 ,對本設計中的大中心距和低速運行 ,在惡劣環境下正常運行 . 電腦主板回焊爐及控制系統 14 5.溫度控制系統 5.1 DDC 系統的組成及工作原理 采用單片機取代常規模擬調節器，通過直接數字控制系統的軟、硬件設計構成來實現 對電阻爐的溫度調節。 爐溫 DDC 系統的結構圖如圖 1所示。 圖中，熱電偶用來檢測爐溫，將電阻爐中的溫度轉變成毫狀級的電壓信號，經溫度變送器放大并轉換成電流信號。由于 A/D 轉換器接受的是電壓量，所以在溫度變送器的輸出端接入電阻網絡，把得到的電流信號轉換成電壓信號。通過采樣和 A/D 轉換，所檢測得到的電壓信號和爐溫給定值的電壓信號都轉換成數字量送入微型機中進行比較，其差值即為實際爐溫和給定爐溫間的偏差。微型機構成的數字控制器對偏差按一定的控制進行運算，運算結果送 D/A 轉換器轉換成模擬電壓，經功率放大器放大后換成模擬 電壓，經功率放大器放大后送到晶閘管調壓器，觸發晶閘管并改變其導通角的大小，從而控制電阻爐的加溫電壓，直到調節爐溫的作用。 圖中 X-Y記錄儀和電子電位差計用來記錄和觀測爐溫的變化。 5.2 DDC 系統的數學模型及參數測定 控制系統分成數字與模擬兩部分，通過 D/A 和 A/D 轉換器把兩部分組合成一個數字、模擬混合系統。數字部分是微型機數字控制器，模擬部分包括除微型機外的連續部分的各個環節。 與爐子的時間常數相比，晶閘管調壓器、溫度變送器、功率放大器等環節都可簡化為比例環節。理論分析和實驗結果證明，電阻爐是一個具 有自衡能力的對象，可有一階慣性環節和一個延遲環節來近似。這樣可得到模擬部他各個環節組成的傳遞函數。 (1) 式中 Kd 放大系數，是溫度變送器、功率放大器、晶閘管調壓器以及電阻爐的比例系數的乘積； Td 電阻爐的時間常數； 電阻爐的滯后時間。 微型機不接入控制回路時，系統處于開環狀態，用飛升曲線法測得式（ 1）中各系數的近值如下： Td=680s, =30s, Kd=1.16 sesTKsGcdd 1)(鹽城工學院機械工程系設計說明書 15 D/A 轉換器劃歸為保持器范圍，系統中采和零階保持器，其傳遞函數為 T 為采樣周期。 設數字控制器的脈沖傳遞函數為 D（ z），圖 2所示為系統的方框圖 爐溫 DDC 系統設計的任務歸結為求取數字控制器的脈沖傳遞函數 D（ z）。下面求取由微型機實現的數字控制器差分方程形式。 由泰勒一階近似式可得到 故系統的數學模型可寫成 （ 2） 在爐溫系統中，滿足 Td ,故式（ 2）是個兩時間常數相差較大的二階環節 ,根據二階工程設計法，需用比例積分調節器來校正系統。比例積分調節器 的傳遞函數為 （ 3） 若用式（ 3）中的 1抵消式（ 2）中 Td，即選擇 1=Td，再比較 0 與 D（ s） Gc(s)的系數，求得 Ti=2Kd，最后得到調節器的形式 (4) 式中 前面已求得比例積分調節器的脈沖傳遞函數形式為 對應的差分方程為 u(k)=u(k-1)+ 0e(k)= 1e(k-1) 式中 sesHs 1)(se s 1 1)1)(1()( ssT KsGc d d Tis ssD 11)( )11(21)(1 Spdd Tksk sTsD ddd TTkTKp 1,2 11101)( z zaazDPpKTTK110 )1(電腦主板回焊爐及控制系統 16 u(k) 數字控制器的輸出 e(k) 數字控制器的輸入 數字控制器中有積分項，在處理積分項時必須防止積分整最化誤差和積分飽和給控制系統帶來的影響。 5.3、單片機組成的系統硬件 由單片微機算機組成數字控制器，實現單回路溫度調節，單片機組成的 DDC 系統硬件電路如圖 3 所示，選用的是 Intel MCS-48 系列的單片機 8035。 （一）外部程序存貯器擴展 8035 單片機片內不帶程序存貯器，必須在片外擴展 EPROM，用來存放數字控制器的算法程序、常數以及其它程序。 需要 外接振蕩頻率源，單片機 8035 才能工作。將其 XTAL1 和 XTAL2 引腳接外部晶體振蕩器。 8035 單片機的 EA 引腳接 +5V 電源，其 CPU 直接從外部了程序存貯器中取指令或常數。但程序存貯器不能直接與 8035 單片機的總線相連。這是因為，單片機中沒有截然分開的地址線和數據線，而是由雙向口總線分時傳送地址和數據。單片機的 ALE=1 時，為地址有效。利用 ALE 的下降沿把單片機發出的地址鎖存到 74LS373鎖存器中。接著 8035 單片機利用程序存貯器選通信號 ，使程序存貯器（ 2716）的片選端 有效，選通外部 程序存貯器，把其中的程序或常數取到總線上，同時8035 的總線變為輸入方式。 （二）輸入通道 1、 A/D 轉換器（ ADC0809）護展， 8035 片內不帶 A/D 轉換器件，用于閉環反饋控制時，必須擴展 A/D 轉換器。如圖 5-3 所示， ADC0809 芯片的地址鎖存允許信號 ALE，由 8035 的寫信號 和 74LS373 鎖存的低位地址線 8Q 或非后經 74LS04 反相產生，因 ADC0809 的 ALE 是在脈沖上升沿鎖存通道地址，而單片機的 的脈沖的下降沿有效。信號 ALE 有效時，把地址線 A、 B、 C 上的 DB0-DB2狀 態寫入 ADC0809 的地址鎖存器中，作為通道選擇信號。表 1是通道號與地址線 A、 B、 C 狀態的對應關系。 ST ART 信號直接由 和 A0經“或非”后產生，作為 ADC0809 起動 A/D 轉換的信號。 ST ART 的上升沿將逐次比較寄存器清零，為逐次比較作準備。其下降沿使逐次比較開始。轉換期間 EOC 信號變成低電平，經 8 個時鐘周期后轉換結束，將轉換的數字量存入。 PSENCSWRWRCS鹽城工學院機械工程系設計說明書 17 表一 地址譯碼與通道號對應表 通道號 C B A IN0 0 0 0 IN1 0 0 0 IN2 0 1 0 IN3 0 1 1 IN4 1 0 0 IN5 1 0 1 IN6 1 1 0 IN7 1 1 1 ADC0809 內部三態鎖存器中，并且 EOC 變為高電平。單片機經 T0端檢測到高電平后得知 A/D 轉換結束，可以取走轉換的數字量。 2、 A/D 轉換器的調試 根據圖 3編寫如下調試 A/D 的程序。定義 ADC0809 的設備號為 FEH，因為當 74LS373 鎖存的地址 A0=0時 ， ADC0809 芯片才可能被選中。另外，在程序中當 ABC=000 時選通 IN0 通道。 單片機 復位時，從 000 單元執行一條跳轉指令，指向應用程序的首地址。 當執行MOVXR0， A 指令時， A0為低電平，單片機的 信號有效， 與 A0“或非” 后產生 START，啟動 A/D 轉換。同時該正脈沖經非門反相后送入 ADC0809 的 ALE，在其上升沿時鎖存通道號地址 00H。從 IN0 端輸入的模擬量經轉換完畢后，產生 EOC 轉換結束信號。當執行指令 MOVX A， R0時， A0為低電平，產生信號 ，為 ADC0809 芯片形成 A/D 轉換器的輸出 允許信號 OE。此時 ADC0809 的三態輸出鎖存器中的數據送到總線上。由單片機讀入并存入 R5中。 用同樣程序可調試輸入通道 IN 及其它通道。 3、爐溫給定值輸入通道 選擇 IN0 為爐溫給定值輸入通道。用外部給定擬信號的方式設置給定值。這種外部給定的方式要求給定電壓穩定。因為給定電壓的波動會引起WR WRWD電腦主板回焊爐及控制系統 18 爐溫的波動。通過實驗的方法建立電壓與溫度的對應關系。當操作者旋動電位器的動端給定某一電壓值時，就給出了爐內溫度應穩定的值。 除了外部給定模擬電壓外，還有一種內部給定的方式。在內存設定一個單元存放給定值對應的數字量，這種給定 方式不需占用任何輸入通道，也不受外部電源波動的影響。 4、反饋量輸入通道 選擇 IN1 作反饋量輸入通道。在反饋通道中，采用鎳鉻 -考銅熱電偶作為檢測元件。它將 0-600溫度轉換成對應的電勢。熱電偶產生的熱電勢是很微弱的電信號，與溫度成非線性關系，必須經過非線處理，放大到一定值后供 A/D轉換器轉換成數字量。這里選用的放大裝置是標準的 DDZ-型溫度變送器。 （三）輸出通道 輸出通道包括 D/A 轉換接口片 0832 和功率放大電路兩部分。 1、 D/A 轉換器（ DAC0832）的護展 利用 8035 單片機的 P1 端口擴展 D/A 轉換器。把 DAC0832 的 8 位數據線直接接到 8035 的 P1口上，數據從 P1 口輸出到 D/A 轉換器中轉換成模擬量。 DAC0832 由一個 8位輸入寄存器，一個 8位 DAC 寄存器和一個 8位 D/A 轉換器三部人組成。當 、 、 和 均接地， ILE 保持高度電平時，兩個寄存器接成直通式， D/A 轉換器的輸出隨著 P1 端口上的數據變化。單片機只需執行一條輸出指令 OUTLP1， A就可將累加 A 中的內容轉換成模擬電壓。 2、放大電路 在 DAC0832 與晶閘管調壓器之間需加放大電路，以便將數字控制器輸出的電壓 值放大。在輸出通道中采用的是 LM747CN，這是一片兩級放大器。放大器的輸出端接到晶曾管調壓器中，改變晶曾管的導通角，調節電阻爐的加熱電壓。 3、輸入、輸出通道的聯合調試 將 IN0 端接入電壓可變的電源（ 0-5V）中。在運算放大器 LM747CN 的輸出端接入電壓表，當執行以下程序并改變 IN0 端電壓時，輸出端電壓表的讀數將隨著改變。 地址單元 目標代碼 原程序 說明 000 0410 JMP 010 010 B8FE L0: MOV R0， #FEH ；定義 A/D芯片設備號 012 2300 MOV A， #OOH； 選通 IN0 通道 014 90 MOVX R0,A 起動轉換 015 00 L1: NOP 016 2615 JNTO L1 018 80 MOVX A,R0 ； 轉換完，取數據 21 WRWRCS XFER鹽城工學院機械工程系設計說明書 19 019 3 9 OUTL P1 ,A ； D/A 轉換 01A 0410 JMP LO 5.4、 DDC 系統的軟件設計 單片機組成的 DDC 系統，其軟件包括主程序、定時中斷程序、數字控制器算法程序、乘法子程序， A/D 轉換及采樣程序、數字濾波程序以及輸出值處理程序等。 （一）數字控制器算法程序 由式（一）得到爐溫 DDC 中數字控制器的差分議程。為防止積分整量化誤差和積分飽和給系統帶來的影響，必須對式（ 5）進行改寫 （ 6） 式中 （ 7） 式 6 就是積分分離的比例積分形式的數字控制器表示式。顯然，作乘法仍是數字控制器的關鍵程序。單片機 8035 的指令系統中，沒有作乘法的指令，必須用程序實現帶符號數的乘法運算。 1、 多字節無符號數乘法，在多字節無符號數乘法中，乘數和被乘數可任意指定字節長度，以滿足不同應用系統的要求。所使用的算法是：把乘數左移一位進入進位位 C，如果 C=1，把部分積輥上被乘數；部分積左移一位相當 于作乘 2運算。無符號乘數和被乘數相乘的子程序框圖如圖 4 所示。 下面是無符號多字了乘法子程序。程序中，用 R0 指向乘數的首地址（從高位字節開始），用 R1 指向被乘數的首地址（從高位字節開始）， R2 用于對字節數計數。 在數字控制器算法程序中，偏差和系數各選用兩個字節作乘法就能滿足精度要求。 2、多字節有符號數乘法 在多字節無符號數乘法的基礎上加進符號處理有符號數的處理，就可編出多字節有符號數乘法的程序。采用的方法是：以補碼形式存放乘數和被乘數，先運算它們的符號、保存符號運算的結果；把乘數和被乘數化在原碼，作無符號數 乘法；最后把乘積再轉換成被碼。圖 5 是多字節有符號數乘法子程序的框圖，11010)()1()()1()(TTkkkkekekekukuppp電腦主板回焊爐及控制系統 20 圖 6 是乘數、被乘數化成原碼的框圖。 5多字節有符號數乘法框圖 6乘數、被乘數化原碼框圖 程序中，用 R0指向被乘數地址單元的高位字節， R1指向乘數的高位字節， R2用于字節計數。單片機中是用固定的片內 RAM 單元作為寄存器使用的，稱為工作寄存器。8035 單片機共用兩組工作寄存器； 0組工作寄存器 R0-R7， 1組工作寄存器 R0 -R7 。程序中使用這兩組寄存器的指令都是一樣的。為了說明正在使用 0 組工作寄存器，在程序中用 SEL RB0 指令選組，這 時就可知使用的是 R0-R7工作寄存器；如果用 SEI RB1指令選組，就認為使用的是 R0 -R7 工作寄存器。在下面程序中，由于使用的工作寄存器較多，所以頻繁地用 SEL RB0 或 SEL RB1 指令選組。 以上介紹的是通用的多字節有符號乘法程序。在數字控制器乘法中，只需偏差作有符號數處理，因為數字控制器的系數是不會為負數的。但由于 8035 單片機中沒有減法指令，可以把工 6中作減法變成作加法，而把正的系數 1作（ - 1）處理，再調用上述有符號數乘法了程序運算。數字控制器的算法程序化成作三次乘法、三次加法的運算。 （ 二）定時中斷程序 8035 單片機有兩種方法可產生中斷。一種是外部中斷：在單片機的 引腳上加一低輸入可產生外部中斷。其中斷矢量為 003 單元，即中斷產生時，程序轉到 003單元執行，這時可在 003 單元中放一跳轉指令，指向中斷服務程序的入口地址。另一種是利用單片機的定時 /計數器，當定時 /計數器發生計數益出時，產生中斷。定時 /計數器的中斷矢量為 007 單元。 爐溫 DDC 系統中的采樣周期選擇為 5s，利用中斷控制采樣周期的時間。若用方法一產生中斷。可在 端外接一振蕩周期為 5s 的振蕩器。在本系統中，利用定時 /計數器產生中斷。方法如下：根據 8035 單片機片內結構，定時時間由下式求出： 定時時間 =（ 1/參考頻率） 15 32（計數常數） 設系統接入 6MHz 參考頻率，若要產生 5S的定時時間，由式 8 可求得計數常數為62500，但 8035 單片的定時 /計數器是 8位的，最多能置常數 255，即最大定時時間20.4ms。若選擇 20ms產生一次中斷，由式 8 求得對應的計數常數為 250.5s 定時，須經 250 次中斷。由單片機的結構知， 8035 的定時 /計數器是加一計數器，送入計數器的預置值是計數常數的被碼。 （ 250） 10=0FAH，其補碼為 06H，這就是產生 20ms 定時時實際送入計數器的時間常數。 INTINT3215 參考頻率定時時間計數常數鹽城工學院機械工程系設計說明書 21 （三）防積分飽和及輸出值限幅 爐溫 DDC 系統剛投入運行時，偏差較大，而且系統的時間的常數較大，不可能在幾個采樣周期內消除偏差，這時積分作用累積很快，可能使系統達到飽和的程度。為防止積分飽和，暫不投入積分作用，數字控制器為純比例形式。系統運行一段時間，偏差減小到積分界限時，再投入積分作用，用這種方法可避免出現積分飽和。 在爐溫系統中，數字控制器計算的值，往往會大于 D/A 轉換器（比如 8位）所能轉換的值，從而使輸出值在一段時間內都維持為最大。 這也是一種飽和現象，這是應將數字控制器計算值按一定比例縮小，用模擬部分的放大器增益來補償。 5.5、數字控制器的參數整定及系統的調試 選擇數字控制器的參數有兩種方法驪種是按二階工程設計法得到模擬調節器，從中得到 采樣周期 T 根據經驗數據確定。另一種是由工程速定法選擇數字控制器的參數，例如用擴充禹應曲線法速定 T、 Kp和 T1。但不管用哪種方法得到數字控制器的參數，直接使用時控制的效果不一定很好。必須結合實際調試來選擇數字控制器的參數。所謂調試，就是按照公式計算一組 T、 KP、 T1的值，代入式（ 5-30）求 得一組 0 、 1 ，并送入微型機中，然后運行爐溫控制 DDC 系統的主程序，觀察控制效果，如果效果不好，對 0 、 1 的值作部分的修改，一直調試到滿意的控制效果為止。設計過程中，先按比例調節規律運行，比例系數由小到在地改變；然后加入積分調節規律，積分時間常數由大到小地改變。 dddTTKTKP12 電腦主板回焊爐及控制系統 22 6 結論 在本設計中通過帶傳動與鏈傳動的比較 ,受力相差不大 ,但相比之下 ,鏈傳動沒有彈性滑動和打滑 ,能保持準確的平均傳動比 ,傳動尺寸比較緊湊 ,不需要很大的張緊力 ,作用在軸上的載荷也小 ；承載能力大 ；效率高 ,關鍵一 點就是這里的溫度達到 200