1、長春工業大學畢業設計開題報告題目振動給料機控制系統設計學院機電工程學院專業班級110112學生姓名錢靖學學20110477指導教師王舒揚職稱講師2014年3月5日長春工業大學畢業設計開題報告畢業設計（論文）題目振動給料機控制系統設計專業班級110112學生姓名（學號）錢靖20110477指導教師（職稱）王舒揚講師畢業設計的選題依據、背景和意義電磁振動給料機用于把物料從貯料倉或其它貯料設備中均勻或定量的供給到受料設備中，是實行流水作業自動化的必備設備，它分敞開型和封閉型兩種。可根據要求生產電機振動給料機、給料斗、輸送機。電磁振動給料機一般用于礦山行業，電磁振動給料機是一種較新型的定量給料設備，能

2、適應于連續性生產的要求，因此已廣泛應用于礦山、冶金、煤碳行業。在工業生產中，定量給料設備廣泛的應用于冶金，建材，電力，化工，食品等各種行業中。在冶金行業中，燒結礦生產就需要定量給料機來配置各種礦物的比例；在建材行業水泥生產過程中，定量給料機用于對生料進行配料；在化工行業中定量給料機對原材料進行配料，同時又起到計量的作用。總之，定量給料機在工業生產中發揮著越來越大的作用。而隨著生產的發展，對配料的精度要求越來越高，因此開發和研制定量給料機的自動控制系統，提高配料精度和設備的自動化水平，具有重要的實際意義。另外，隨著現代控制技術的進一步發展，單片機，PLC,計算機在現代生產中應用越來越廣泛，以前的

3、模擬電路控制已經不適應當代生產自動化的要求；采用計算機控制技術，不僅可以提高控制的質量和效率，實現集成化控制，而且可以改善工作環境。因此，現在對于振動給料機的計算機控制的研究越來越廣泛。電磁振動給料機是自動加工與自動裝配系統中的一種供料裝置。由于其具有上料效率高，性能優良，結構簡單，工作穩定可靠，因而廣泛應用于輕工，電子產品的自動加工，裝配等機械上。通過改善電磁振動給料機的振動性能，優化其控制系統。提高其自動化程度，提高生產和工作效率，從而降低生產成本，提高經濟效益。同時，通過對電磁振動給料機控制系統的研究，提高其在工業生產中的作用，使其能跟上甚至超過當今國際先進水平，使我們在振動給料機這一生

4、產領域走在世界的前列。畢業設計的主要內容和設計要求【摘要】本課題以電磁振動給料機為研究對象，首先對電磁振動給料機的結構和輸送物料的原理進行運動狀態分析，明確物料傳輸的幾種不同方式，確定最有效的運動狀態。然后確定一些主要參數，進行機械部分的參數和機構的確定。然后再進行控制系統的設計，采用計算機控制技術，不僅可以提高控制的質量和效率，實現集成化控制，而且可以改善工作環境。【關鍵詞】電磁給料機控制系統【內容】一.振動給料機設計的整體分析1.1 我國給料機設計現狀由于振動機械的工業環境復雜、條件惡劣、生產企業小，致使我國振動機械理論研究難以取得突破，加上我國振動機械行業起步晚等原因，導致我國振動機械產

5、品多為技術含量不高的中小型號，與國外產品相比使用性能、產品壽命等方面差距較大，尤其是在大型、智能、機電一體化方面還存在十分落后的局面。目前，國內電磁振動給料機的電磁激振器(由電磁鐵、銜鐵組成)主要采用斜向配置，主振板彈簧使用環氧樹脂復合板，制作較為粗放，生產率的調節尤為不便、費時費力，無級調速的范圍窄、精度不高。國外的電磁振動給料機制作精巧、美觀，其電磁激振器主要采用上下配置等方式，主振板彈簧主要采用彈簧鋼板或環氧樹脂復合板，電磁激振器的激振間隙小，激振力大，生產率高，可方便的進行無級調速。1.2 現有產品的缺點分析目前，國內電磁振動給料機的電磁激振器(由電磁鐵、銜鐵組成)主要采用斜向配置，主

6、振板彈簧使用環氧樹脂復合板，制作較為粗放，生產率的調節尤為不便、費時費力，無級調速的范圍窄、精度不高。國外的電磁振動給料機制作精巧、美觀，其電磁激振器主要采用上下配置等方式，主振板彈簧主要采用彈簧鋼板或環氧樹脂復合板，電磁激振器的激振間隙小，激振力大，生產率高，可方便的進行無級調速。1.3 給料機的發展方向(1)振動給料機可靠耐用，維護量少，生產效率高，便于自動化管理；(2)大型化可提高處理能力，適應高產高效集約化生產需要，實現微機自動化控制、動態分析與監控技術相結合；(3)拓展各機型的適用范圍，以滿足不同物料運輸的需要，降低動力消耗和噪聲，更加環保和人性化設計。二.振動機基本結構設計分析該系

7、統由電磁振動給料機、溜槽式固體流量計、水平振動輸送機、垂直螺旋振動輸送機和貯料器五部分組成。2.1 給料機的工作原理由電磁鐵激振器和銜鐵組成一雙質體定向振動系統。當電源電流經可控硅半波整流時，在電源的正半周，可控制硅導通，有電流通過電磁鐵的線圈，在電磁鐵和銜鐵之間產生電磁吸力，使銜鐵向前移動，能量儲存在彈簧中。正半周結束時，電流和電磁激勵達到最大值，根據電磁感應原理，自感電勢電流并不立即截止，而要延續一段時間，電流和電磁力逐漸減小，最后消失。當電磁力達到最大值時，兩質體相互靠近；電磁力為零時，兩質體又向相反的方向運動。這樣電振機便以50Hz的電源頻率往復運動。2.2 給料機的運行步驟此工作系統

8、工作時，電磁振動給料機按控制給定量，將貯料器中的物料送給固體流量計，流量計將實際給料量檢測出來，反饋給控制系統，調節電磁振動給料機，使給料量達到系統設定值。從溜槽式固體流量計流出的物料經水平振動給料機、垂直螺旋振動給料機又回到貯料器中，構成了一個循環系統。它通過稱重傳感器直接采集重要信號，自動配料和混合，人機交互來實現。同時提出了提高精度的措施，改進硬件稱重傳感器、A/D轉換器來實現精確檢測信號。三.振動機控制系統設計分析3.1 生產過程對微機控制系統的要求作為生產監控的同時，設備的單片機系統應具備如下要求：(1)可靠性高。系統的高可靠性體現在3方面：平均無故障時間長，抗干擾能力強，有一定的容

9、錯能力。(2)實時性好。單片機應能對外來的信息，以足夠快的速度進行處理，并在限制的時間內作出反應或進行控制。(3)操作簡單。單片機控制系統一般都作為現場控制設備在線運行，作為人機接口的操作面板應設計得布局合理，標識清楚而準確，易于現場操作人員掌握和使用。(4)維護簡單。在系統的軟件設計中，應設置自診斷程序，該程序能夠自動判斷程序和數據的完整性，在檢查I/O通道的工作狀態是否正常。(5)性能價格比高。在設計單片機系統時，應根據系統的應用場合和被控參數的性質，選用合適的芯片和硬件結構，在不影響控制精度和實時性指標的前提下，盡量采用精度高較低，速度較慢的器件，同時盡可能減少系統的硬件開銷，如用軟件來

10、實現硬件的功能，以降低系統的成3.2 單片機控制系統的設計步驟單片機控制系統的設計大致有如下幾個步驟：(1)系統分析。在控制系統設計時，首先要對被控制過程進行深入的調查和分析，根據系統的控制要求和國內外同類設備的性能，確定系統開發的總體目標。(2)硬件設計。單片機系統的硬件設計包括邏輯設計，元器件的選擇，人機接口面板設計以及印刷電路版的布線和生產等方面的內容。(3)軟件設計。在設計系統軟件時，首先要根據系統的功能要求，確定控制系統的數學模型，將軟件分成若干個相對獨立的功能模塊，并根據各模塊間的相互關系確定軟件的總體結構。(4)系統軟、硬件調試。單片機系統的調試包括硬件調試和軟件調試。四.設計主

11、要目標由MCS-51(8031)單片機組成計算機控制器，實現自動化定量給料的閉環控制。電磁振動給料機作為執行器進行給料，固體流量計對物料流量進行檢測，檢測信號通過A/D送進單片機，單片機經運算后發出控制信號，控制信號再經過過濾及放大使D/A產生控制電壓，送給電振機,完成定量控制。畢業論文完成的預期成果1 .可靠性更局；2 .操作/、冉繁瑣，更加簡單；3 .完成草圖以及機械裝配圖電氣圖A0*2張；4 .翻譯一篇不少于3000字的外文資料；5 .編寫1.5萬字以上的設計說明書；畢業設計的進度對卜與階段性成果工作內容完成時間段預計階段性成果布置任務，查找相關資料202初步了解了電

12、振機的結構和控制原理初步設計總體方案，寫開題報告208完成初步開題報告分析方案可行性，修改完善并形成最終總體方案2015.3.294.4得到最終方案查找外義義獻20選定外文文獻翻譯外義義獻203翻譯外義義獻參數計算和元件選擇并繪制草圖204將機械部分設計參數計算完成并選擇兀件完成草圖繪制裝配圖200完成裝配圖繪制電氣系統設計205完成電氣系統的設計繪制電氣部分圖紙2015.5.266.5完成電氣部分圖紙繪制編寫設計說明書，準備答_1_、工解204完成最終說明書，

13、答辯參考文獻綜述1 .劉杰等.機電一體化技術基礎與產品設計M.北京：冶金工業出版社,20032 .李朝青主編.單片機&DSP外圍數字IC技術手冊.北京：北京航空航天大學出版社，20033 .(蘇)T.B.別羅扎什維利等張宏智譯.北京：機械工業出版社，19854 .錫存等.單片機原理及接口技術.西安：西安電子科技大學出版社，20075 .王涵等.單片機應用程序開發與實踐.北京：電子工業出版社，20096 .王海，李洪奎，劉曉.基于PLC的多軸控制研究J.機械工程學報，2008,6(4):470-472.7 .楊東,黃永紅，張新華，吉敬華.用PLC基本指令實現自動運動定位控制的研究J.微計算機信息

14、，2010,26(2-1):62-64.8 .張強，文懷興，陳嬋娟.數字量I/O卡在快速成型機多軸控制中的應用J.控制與檢測，2008,4(64):64-70.9 .陳嬋娟，薛愷.基于PLC的步進電動機單雙軸運動控制的實現.機械設計與制造.2009(3).10 Heyongyi.AControlSystemofMaterialHandlinginFMS.Journalofshanghaiuniversity.Vol.1.No.1.1997.11 .RenSheng-le.DevelopmentofPLC-basedTensionControlSystem.ChineseJournalofAer

15、onautics20(2007)266-271.12 .M.Paredes,M.Sartor,C.Masclet.Anoptimizationprocessforextensionspringdesign.ComputerMethodsinAppliedMechanicsandEngineering.2001,191(8):783-797.13 .P.Glynne-jones,M.J.Tudor,S.P.Beeby,N.M.White,Anelectromagnetic,vibration-poweredgeneratorforintelligentsensorsystems,110,(2004)344-34914