機械設計課程設計說明書設計題目：膠帶輸送機的傳送裝置院系：專業：班級：學號：設計人：指導老師：完成日期：目錄設計任務書……………………1聯連軸器的選擇…………………3傳動方案的擬定及說明………3電動機的選擇…………………4計算傳動裝置的運動和動力參數……………7傳動件的設計計算……………8軸的設計計算…………………16滾動軸承的選擇及計算………20鍵聯接的選擇及校核計算……23箱體的設計……………………23減速器附件的選擇………25潤滑與密封………………25設計小結…………………26參考資料目錄……………27一、機械設計課程設計任務書題目：設計膠帶運輸機傳動裝置中的展開式二級圓柱齒輪減速器1.1總體布置簡圖1—電動機；2—聯軸器；3—齒輪減速器；4—帶式運輸機；5—滾輪；6—聯軸器1.2工作條件：工作年限（年）：15工作制度（班/日）：1工作環境：灰塵較少載荷性質：輕微沖擊生產批量：單件1.3技術數據：滾筒圓周力F（N）：14000運輸帶速度V（m/s）：0.28滾筒的直徑D（mm）：500帶速允許偏差（％）：3—51.4設計內容：電動機的選擇與運動參數計算；直齒圓柱齒輪傳動設計計算軸的設計滾動軸承的選擇鍵和連軸器的選擇與校核；裝配圖、零件圖的繪制設計計算說明書的編寫1.5設計任務：1）減速器總裝配圖、箱體圖各一張2）齒輪、軸零件圖各一張3）設計說明書一份1.6設計進度：1）第一階段：總體計算和傳動件參數計算2）第二階段：軸與軸系零件的設計3）第三階段：軸、軸承、聯軸器、鍵的校核及草圖繪制4）第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫二、聯軸器的設計先初步估計軸的最小直徑，軸選用45鋼，取C=112.由軸的設計公式得：；；。由于在軸1和軸3的最輸入和輸出端開鍵槽，連接聯軸器，故軸1最小直徑取22mm，軸3的最小直徑取50mm。聯軸器1：因為滾筒的載荷變化不大,選彈性套注銷聯軸器。1.聯軸器的計算轉矩。由工作要求，查表后取K=1.5。則計算轉矩2.由聯軸器的計算與軸的計算選用GⅡCL2的聯軸器。采用其許用最大扭矩為630N·m，許用最高轉速為4000r/min，軸孔直徑取22mm，軸孔長度=38mm。聯軸器2：因為滾筒的載荷變化不大,選用緩沖性能較好,同時具有可移性的彈性柱銷聯軸器。1.聯軸器的計算轉矩。由工作要求，查表后取K=1.5。則計算轉矩2.由聯軸器的計算與軸的計算選用HL4的聯軸器，其許用最大扭矩1250N·m，許用最高轉速[n]=2800r/min，軸孔直徑取50mm，軸孔長度=84mm。三、傳動方案的擬定及說明由題目所知傳動機構類型為：展開式二級圓柱齒輪減速器。故只要對本傳動機構進行分析論證。本傳動機構的特點是：結構簡單，但齒輪相對于軸承的位置不對稱，因此要求軸又較大的剛度。高速級齒輪布置在遠離轉矩輸入端，這樣軸在轉矩的作用下產生的扭轉變形和軸在彎矩作用下產生的變形可部分地互相抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現象。用于載荷比較平穩的場合。高速級一般做成斜齒，低速級可做成直齒。四、電動機的選擇電動機類型和結構的選擇因為本傳動的工作狀況是：載荷平穩、單向旋轉。所以選用常用的封閉式Y（IP44）系列的電動機。電動機容量的選擇工作機所需功率PwPw＝FV/1000＝14000×0.28/1000＝3.92ｋＷ電動機的輸出功率Pd＝Pw/η3）傳動裝置的總效率η＝η１２η２４η３２η４η５按表1—2（《機械設計指導》P9）確定各部分效率為：彈性聯軸器效率η１=0.99滾動軸承傳動效率（一對）η２=0.99閉式圓柱齒輪傳動效率η３=0.97開式圓柱齒輪傳動效率η４=0.95卷筒軸滑動軸承效率η５=0.96，代入得η＝0.992×0.994×0.972×0.95×0.96=0.808Pd＝3.36/0.808＝4.85kW電動機轉速的選擇nd＝（i1·i2…in）nw方案電動機型號額定功率電動機轉速r/minkw同步轉速滿載轉速1Y160M2-85.57507202Y132M2-65.510009603Y132S-45.5150014404Y132S1-25.530002920初選為同步轉速為1000r/min的電動機。4．電動機型號的確定輸送機卷筒的轉速為nw=60×1000V/∏D=60×1000×0.28/（3.14×500）=10.7（r/min）通常，單級圓柱齒輪傳動i1=3～6，兩級圓柱齒輪減速器i2=8～60，故電動機轉速的范圍為nd’=i’.nw=(3×8～6×60)×10.7=259.6～3852（r/min）由表１４－1（《機械設計指導》P237）查出電動機型號為Y132M２-6,其額定功率為5.5kW，滿載轉速960r/min。基本符合題目所需的要求。五、計算傳動裝置的運動和動力參數一）、傳動裝置的總傳動比及其分配計算總傳動比由電動機的滿載轉速nm和工作機主動軸轉速nw可確定傳動裝置應有的總傳動比為：i＝nm/nwnw＝10.7r/mini＝89.72合理分配各級傳動比表1—2（《機械設計指導》P10）選單級直齒輪傳動比i01=5，則減速箱的傳動比為i12=i總/i01=17.94由于減速箱是展開式布置，所以i1≈1.4i2。因為i＝17.94，取i1=5.01，i2=3.581速度偏差為0.5%<5%，所以可行。二）、計算傳動裝置的運動參數和動力參數0軸——電動機軸P0=Pd=4.85kWn0=nm=960r/minT0=9550P0/n0=48.25N·m1軸——高速軸P1=P0×η0=4.85×0.99=4.8015kWn1=n0=960r/minT1=9550P1/n1=47.765N·m2軸——中間軸P2=P1×η2×η3=4.85×0.99×0.97=4.61kWn2=n1/i1=960/5.01=191.62r/minT2=9550P2/n2=229.8N·m3軸——低速軸P3=P2×η2×η3=4.61×0.99×0.97=4.43kWn3=n2/i2=191.2/3.581=53.5r/minT3=9550P3/n3=790.776N·m4軸P4=P3×η1×η2=4.43×0.99×0.99=4.342kWn4=n3=53.5r/minT4=9550P4/n4=775.04N·m5軸——滾筒軸P5=P4×η2×η4=4.343×0.99×0.95=4.084kWn5=nw=10.7r/minT5=9550P5/n5=3645.06N·m軸名功率p/kw轉矩T/N·m轉速n/（r/min）傳動比i輸入輸出輸入輸出電動機軸1軸2軸3軸4軸滾筒軸4.8548.2596015.013.58114.80154.7547.76547.299604.6114.56229.8227.5191.24.434.38790.78782.8753.54.3424.3775.04767.2953.54.0843.923645.063499.310.7六、傳動件設計計算（一）高速級齒輪傳動的設計計算1、選精度等級、材料及齒數1.按圖所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。2.運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度。3.材料選擇。查表10-1(《機械設計》P191)選擇小齒輪材料40Cr鋼，調質處理，硬度為241~286HBS，取硬度為280HBS；大齒輪材料45鋼，調質處理，硬度為190~240HBS，取硬度為240HBS；二者硬度差為40HBS。4.選小齒輪齒數z1=20,大齒輪的齒數z2=20×5.01=100.2,取z2=100。按齒面接觸強度設計由設計計算公式（10—9a）(《機械設計》P203)進行試算，即確定公式內的各計算數值試選載荷系數=1.5.小齒輪的轉矩=47765N.mm。由表10-7(《機械設計》P205)，軟齒面齒輪，兩支撐相對于小齒輪做非對稱安裝，取齒寬系數=1.0。由表10-6(《機械設計》P201)查的材料的彈性影響系數=189.8.由圖10-21d(《機械設計》P209)按齒面硬度查取小齒輪的接觸疲勞極限應力=600Mpa，大齒輪的接觸疲勞極限應力=550Mpa由式10-13(《機械設計》P206)計算應力循環次數。=60г=60×960×1×（8×300×15）=2.074×=/=2.07×/5.01=0.4139×7)由圖10-19(《機械設計》P207)取接觸疲勞強度壽命系數：=0.88，=0.91，8)計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1%，安全系數=1,由式（10-12）得==0.88×600=528=0.91×550=500.5計算1)==53.64mm2)計算圓周速度m/s3）計算齒寬4）計算齒寬與齒高之比模數==53.64/20=2.682mm齒高=2.25=6.0345mm=8.895)計算載荷系數根據v=2.969m/s，7級精度，由圖10-8(《機械設計》P194)試取動載系數=1.11。直齒輪，==1。查表10-2(《機械設計》P193)得使用系數=1.25。由表10-4(《機械設計》P196)，按齒輪在兩軸承中間非對稱布置，取=1.423。由=8.89，=1.423查圖10-13(《機械設計》P198)得=1.3；故載荷系數K==1.25×1.11×1×1.423=1.974按實際的載荷系數校正所算得到分度圓直徑，由式（10-10a）得==58.78計算模數=圓整取m=3mm。=m=320=60mm=m=3100=300mm8）計算齒輪寬度取=60mm,=65mm9）按計算結果校核前面的假設是否正確：′=/=300/60=5(′-)/=-0.002<1%所以齒輪疲勞接觸強度安全按齒根彎曲疲勞強度校核1)計算公式按式10-4(《機械設計》P200)=2)查取齒形系數由表10-5(《機械設計》P200)得，小齒輪齒形系數=2.18，大齒輪齒形系數=2.80。3）查取應力校正系數小齒輪應力修正系數=1.79，大齒輪應力修正系數=1.55。4）彎曲疲勞許用應力=5）按圖10-20c(《機械設計》P208)，查取小齒輪的彎曲疲勞極限應力=500Mpa，大齒輪的彎曲疲勞極限應力=380Mpa。6）由表計算彎曲強度計算的壽命系數=0.88，=0.827）計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞強度安全系數=1.4同理的=238.86Mpa比較，和的大小的到<,所以應該按大齒輪校核齒輪彎曲疲勞強度==75.78Mpa<=238.86Mpa,彎曲疲勞強度足夠。幾何尺寸計算計算大、小齒輪的分度圓直徑=m=320=60mm=m=3100=300mm計算中心距a=mm計算齒輪寬度取=60mm,=65mm結構設計以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式為宜。齒輪傳動幾何尺寸計算見下表：名稱小齒輪大齒輪模數m/m33齒數z20100壓力角α200200分度圓直徑d/mm60300齒頂高ha/mm33齒根高hf/mm3.753.75齒全高h/mm6.756.75齒頂圓直徑da/mm66306齒根圓直徑df/mm53.5293.5基圓直徑db/mm56.38281.9齒距P/mm9.42基圓齒距Pb/mm8.852齒厚s/mm4.71齒槽寬e/mm4.71頂隙c/mm0.75標準中心距a/mm180節圓直徑d’/mm60300傳動比i5.01（二）低速級齒輪傳動的設計計算1、選精度等級、材料及齒數1.按圖所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。2.運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度。3.材料選擇。查表10-1(《機械設計》P191)選擇小齒輪材料40Cr鋼，調質處理，硬度為241~286HBS，取硬度為280HBS；大齒輪材料45鋼，調質處理，硬度為190~240HBS，取硬度為240HBS；二者硬度差為40HBS。4.選小齒輪齒數z1=27,大齒輪的齒數z2=27×3.581=96.687,取z2=97。按齒面接觸強度設計由設計計算公式（10—9a）(《機械設計》P203)進行試算，即確定公式內的各計算數值試選載荷系數=1.5.小齒輪的轉矩=227300N.mm。由表10-7(《機械設計》P205)，軟齒面齒輪，兩支撐相對于小齒輪做非對稱安裝，取齒寬系數=1。由表10-6(《機械設計》P201)查的材料的彈性影響系數=189.8.由圖10-21d(《機械設計》P209)按齒面硬度查取小齒輪的接觸疲勞極限應力=600Mpa，大齒輪的接觸疲勞極限應力=550Mpa由式10-13(《機械設計》P206)計算應力循環次數。=60г=60×191.2×1×（8×300×15）=4.139×=/=1.156×7)由圖10-19(《機械設計》P207)取接觸疲勞強度壽命系數：=0.91，=0.93，8)計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1%，安全系數=1,由式（10-12）得==0.91×600=546=0.93×550=558計算1)==86.98mm2)計算圓周速度3）計算齒寬4）計算齒寬與齒高之比模數==86.98/27=3.22148mm齒高=2.25=7.248mm=12.015)計算載荷系數根據v=0.873m/s，7級精度，由圖10-8(《機械設計》P194)試取動載系數=1.05。直齒輪，==1。查表10-2(《機械設計》P193)得使用系數=1.25。由表10-4(《機械設計》P196)，按齒輪在兩軸承中間非對稱布置，取=1.434。由=12.01，=1.434查圖10-13(《機械設計》P198)得=1.35；故載荷系數K==1.25×1.05×1×1.4434=1.882按實際的載荷系數校正所算得到分度圓直徑，由式（10-10a）得==93.81計算模數=圓整取m=4mm。強度有些不足，為了提高強度采用正變位齒輪提高齒輪強度以滿足強度要求。=m=427=108mm=m=497=388mm變位前中心距a=mm應中心距有標準，前一中心距取的是180mm，則該對齒輪的中心距應該取250mm.因為中心距引起的轉速誤差為2/250=0.8%<1%，故無需采用高度變位齒輪。8）計算齒輪寬度取=108,=1139）按計算結果校核前面的假設是否正確：′=′/′=388/108=3.59(′-)/=0.0032<1%所以齒輪疲勞接觸強度安全按齒根彎曲疲勞強度校核1)計算公式按式10-4(《機械設計》P200)=2)查取齒形系數由表10-5(《機械設計》P200)得，小齒輪齒形系數=2.57，大齒輪齒形系數=2.194。3）查取應力校正系數小齒輪應力修正系數=1.60，大齒輪應力修正系數=1.783。4）彎曲疲勞許用應力=5）按圖10-20c(《機械設計》P208)，查取小齒輪的彎曲疲勞極限應力=500Mpa，大齒輪的彎曲疲勞極限應力=380Mpa。6）由表計算彎曲強度計算的壽命系數=0.88，=0.97）計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞強度安全系數=1.4同理的=244.3Mpa比較，和的大小的到<,所以應該按大齒輪校核齒輪彎曲疲勞強度==77.54Mpa<=244.3Mpa,彎曲疲勞強度足夠。幾何尺寸計算結構設計以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式為宜。2）齒輪傳動幾何尺寸計算見下表：名稱小齒輪大齒輪模數m/m44齒數z2797壓力角α200200分度圓直徑d/mm108388齒頂高ha/mm44齒根高hf/mm55齒全高h/mm99齒頂圓直徑da/mm116396齒根圓直徑df/mm98378基圓直徑db/mm101.5364.6齒距P/mm12.57基圓齒距Pb/mm11.81齒厚s/mm6.285齒槽寬e/mm6.285頂隙c/mm1標準中心距a/mm250節圓直徑d’/mm108388傳動比i3.581附錄B參考英文文獻DesignofaCigaretteSortingSystemBasedonRFIDTechnologyLeizhang,WeixingSu,KunyuanHu,LianboMaKeyLaboratoryofIndustrialInformaticsShenyangInstituteofAutomation,ChineseAcademyofSciencesShenyang110016,ChinaAbstractThispaperpresentsadesignmethodtosolvetheproblemsofhighfailurerateandsortinginefficienceinthecurrentcigarettesortingsystembyintegratingRFIDtechnologywithCANBUS.Basedonthefeaturesofhighspeedofdatatransmission,real-timeandhighreliability,CANBUSintelligentnodeisdesigned.RFIDtechnologyenhancesthespeedandefficiencyofcigaretteidentification.Meanwhile,usingtheLCDtouch-screenandMCGSconfigurationsoftware,theHMIoperationispromotedandthevisualizationofmonitoringprocessingcanalsobeaccomplished.KeywordsRFID;CANBUS;configurationsoftware;AVRMCUI.INTRODUCTIONThecigarettesortingsystemisthecoreofthelogisticsanddistribution.Everymodernlogisticsdistributioncenterdependsonthesortingtechnologyandit’smethod.Constructinganadvancedsortingsystemwitheffectivethroughputcannotonlysavetens,hundredsoreventensofmillionsofcost,butalsoimproveefficiency,significantlyreducingthelaborintensityoftheworkers.Traditionalcigarettesortingsystemcollectsdatabybarcodewithalow-cost,easytoreadandreproduce.However,thebarcodeandopticalscanningareeasilyaffectedbydust,oilandotherpollutionsinthesortingfield,andtraditionaldatatransmissionofsortingsystemisuseofRS485buswiththeadvantageofmulti-nodesupport,fardistanceandhighlyreceivingsensitivity.RS485busconstitutesthenetworkofsinglemaster.Theequipmentmutualcommunicationcanbeachievedbythemasternode.Thustherearethelowerthroughput,poorreal-timeandhighlydifficultiesofcommunicationsbetweenslavernodes.Inourwork,weintroduceRFIDtechnologytoreplacebarcodeidentification.RFIDsystemisnotinfluencedbydust,humidity,oil,coolant,miningandtoxicgasesintheproductionenvironment.Comparedwithbarcodeidentification,RFIDisacontactlesstechnologythatallowsobjectstobescannedandidentifiedwithoutvisualorphysical.Moreimportantly,thetagdataisnotonlyreadbyRFIDreaders,butalsocanbewrittentimeandagain.CurrentlythecostofRFIDtagisgraduallyreduced,andthetagwhichtiesupwiththecigaretteboxcanbereused.Itfurtherreducesthecostofsystem.Furthermore,thetraditionalRS485busisreplacedbyHigh-speedCANbuswhichprovidesamulti-masterhierarchy,broadcastcommunication,sophisticatederrordetectingmechanismsandre-transmissionoffaultymessages.Thesefeathersallowbuildingintelligentandredundantsystems,whichguaranteedataintegrityandreal-timedatatransmission.WiththedeploymentofRFIDmiddlewareandERP/SCMsoftwareplatform,theultimategoalofintegrationofthetobaccosupplychainlogisticsenterprisesystemwillbeachieved.II.SYSTEMARCHITECTUREDESIGNThereare50sortingpositionsinoursystem.Asadistributionunit,eachpositioncorrespondstoacigarettebrand.TheRFtagisattachedtoatray,whichhasauniqueIDtodescriptsomeinformationofcigaretteindetails.Whenthetraymovestoasortingposition,RFantennareadsRFtagsandcollectsinformationtodisplayonLCD.TheworkerthensuppliesthecigarettesundertheguidanceofLCD.Thesystemiscomposedoftheuppermachineandlowermachine.Inuppermachinesystem,MCGSconfigurationsoftwareconfigurestheCANBUSdevices,RFIDreadersandPLCetc.MCGSisakindofgeneralsoftwareforindustrialprocesscontrolandreal-timemonitoringservice,characterizedbyimprovedfunctions,easytooperateandgood.RFIDreadersretrievetheinformationfromtheRFtagbyantennaarrayneartheconveyer.RFIDmiddleware/drivercompletesthedataprocessingandsendsdatatoMCGSmonitoringplatform.ZLG_PCI9810intelligentCANcardwithstandardPCIinterface,implementingCAN2.0Bprotocol,establishestheconnectionswithMCGSconfigurationsoftwarebyZOPC_Server(BasedonCAN-BUSgeneralOPCServer.ZOPC_ServerisakindofOPCserverthatsupportsallkindsofZLGCANcards.Anyclient(e.g.KingView,MCGS,Intouch,etc)thatsupportsOPCprotocolcanconnectZOPC_Server.ItisabridgethatimplementsthedatatransmissionbetweenCANcardandconfigurationsoftware.LowermachinesystemisconstitutedofCANintelligentnodesandLCDtouchscreens.CANintelligentnodesreceivethetagdatafromCANbusanddisplayitonLCD.TheworkerscheckagainstandsendcommandsbytouchingLCDscreen.SystemarchitectureisshowninFig.1.Figure1Systemarchitecture=3\*ROMANIIIDESIGNOFSOFTWARECommunicationprotocolTheCANspecificationconsistsoftwoparts,CAN2.0AandCAN2.0B.Stand-aloneCANcontrollerSJA1000supportsbothprotocols.CAN2.0Bprovidesmorepowerfulerrorhandlingcapabilities,enhancedacceptancefilterandflexiblehandlingofdatapackage.CAN2.0Bincludestwodifferentframes:standardframeandextended.Theformerisdefinedby11identifierbitsandthelatterisdefinedby29identifierbits.Extendedframeis2bytesmorethanstandardframe,soitwilladvantagetheflexibilityofprotocol,reliabilityaswellasexpansion.Asdataneedstobesentfromthecorrespondingantennatothecorrespondingworkposition,theallocationof29identifierbitsismostimportant.Identifiercanonlyidentifythenetworkequipmentandit’slocationintheCANbus.Ontherequirementsofourcommunication,wedesigntheprotocolbelow,andeachnodeintheCANbustransmitsinformationaccordingtotheprotocol.Theprotocolisdefinedas“ID+commands+data”.IDistheidentifierofthenetworknodes,definedasID18-ID0(19bits).ID28isfordirection(DIR),ID27-ID24identifiesRFIDreaders,ID23-ID22identifiesantenna,ID21-ID19identifiesdatatype.ID28-ID19doesn’tparticipateintheacceptancefilter.Dataindicatesthespecificcontentofcommunications.TheframeformatofprotocolisshowninTable1.TABLEI.THEFRAMEFORMATOFCOMMUNICATIONPROTOCOLSID28ID27-ID24ID23-ID22ID21-ID19ID18-ID0RTRDIRRFIDReaderAntennaDataTypeAddress0(dataframe)DLC3DLC2DLC1DLC0DatalengthData7Data6Data5Data4Data3Data2Data1Data0Dataframe(8Bytes)◎DIR:DIRdecidesahalfofmessagepriorityduringbusaccess,andtheremainingpriorityisdefinedbynodesaddress.Theloweraddresshashigherpriority.WhenDIRis“1”,addressfieldistargetnodeaddress(frommastertoslaver);whenDIRis“0”,addressfieldissourcenodeaddress(fromslavertomaster).◎RFIDReader/Antenna:EachSense1824readerequips4antennas.Thereareabout13readersinoursystem.So4bitsisusedtoidentifyRFIDreadersand2bitsisusedtoidentifyantennas.◎DataType:TheformatofdatatypeisshowninTable2.TABLE2.FUNCTIONALDEFINITIONOFDATATYPEBit2Bit1Bit0Description001Nameofcigarette010Numberofcigarette011distributingdestination100Requestretransmissionwhenanerroroccurred(slavernode)111Finishedsignature◎Address:ID18-ID0participatesintheacceptancefilter,whichidentifies50workingpositions.◎DLC:Datalength(1-8).◎Data:thecontentsofpackages.B.DevelopmentofRFIDreader’sdriverMCGSimplementsthedevicedriverbyActiveDLL,integratingwiththestandardOLEinterface.BecausethedevicedriverandMCGSarerunninginthesameprocess,thedevicemoduleachievesthegoodrunningandhigherreliability,andavoidssluggishdataflowandtransmissionbyDDE(DynamicDataExchange).Meanwhile,OLEisanexpandablestandardforachievinginteroperability,regardlessofwhatprogramminglanguageis.Therefore,solongasitcomplianceswiththestandardofMCGSinterface,VB,VC,Delphi,etc.canimplementMCGSdevicedriver.MCGSdividestheactualequipmentinto3parts:independentequipment,fatherequipmentandsonequipment.IndependentequipmentworksindependentlyandaccomplishesspecificdataI/Ofunctions;fatherequipmentitselfdoesn’thandledataI/O,butmanagesotherequipment,suchasserialequipment,IDCN-893communicationcard,etc;sonequipmenthasthefunctionofhandlingdataI/O,butworksdependingoncorrespondingfatherequipment.RFIDreader,Sense-1824,asasonequipment,communicateswithMCGSconfigurationsoftwarethroughtheserialcommunicationfatherequipment.OurmainworkfocusesontheoperatingtheserialportwhendevelopingtheRFIDreaderdriver.MCGSencapsulesthecomplexserialportsetup,initializationandoperationofreading/writingintotheserialcommunicationfatherequipment,therefore,wecanevokestandardserialfunctionsprovidedbyfatherequipmenttodevelopthesonequipmentdriver.TheflowchatthatRFIDreadercollectsmoretagsdataisgiveninFig.2.TheAPIfunctionsaredescribedasfollows:ScsAntennaReceive：Selectareceivingantenna.ScsAntennaTransmit：Selectasendingantenna.SaharaListStart：Startthereadingtagprocess.SaharaListReport：Gettag’sdatafromreaders.SaharaListEnd：Endthereadtagprocessandturnmicrowavepoweroff.Figure2RFIDreaderflowchatC.TheinterfaceofuppermachinesoftwareUppermachinesoftwarehasbeenimplementedbyMCGS5.5,VisualBasic6.0andSQLServer2000.Theinterfaceofuppermachinesoftwareisshowninfig.3.Itconsistsofequipmentdrivermodule,dataaccessmodule,dataanalysisandprocessingmodule,frontmonitormoduleanddatabasemodule.MCGSconfigurationsoftwaremanageshardware,scheduleprocessingandalsocontrolsthedatastream.DependingontheabundantresourcesofMCGS,somecomplexfunctions,suchasstatistics,reportsandphonicwarning,etc.canbeeasilyachieved.Figure3TheinterfaceofuppermachinesoftwareIV.HARDWAREDESIGNOFCANINTELLIGENTNODEATMEGA128fromATMELcompanyisadoptedasMCU.SJA1000,P82C250constitutetheCANcommunicationinterface.Stand-aloneCANcontrollerSJA1000hastwokindsofmode:BasicCANand.P82C250isakindofCANbustransceiver,withaslowas5Kbpstoworktomeettherequirementsoflongdistanttransmission.ThehardwaredesignofnodeisshowninFig.4.Figure4HardwaredesignofCANintelligentnodeRFIDantennaarrayisemployedinthefieldenvironment.Therefore,thereares7rongelectromagneticinterferences.Toenhancetheanti-jammingofCANbus,thepinTX0andRX0connecttheP82C250throughthehigh-speedopticalcouplers6N137.Inthisway,electricalisolationbetweennodescanbeachieved.Itimprovesthestabilityandsecurityofthenodeatalowrisktoincreasethecomplexity.YD-811ARMcolordisplay,built-invectorfonts,latticefontsandstandardinstructionssets,connectstheMCUbyparallelports.Usingcommandsetsavoidsthecumbersomelatticeoperation.Four-linetouchingscreencommunicatestheCANnodebyRS232.V.CONCLUSIONThispaperpresentsanewdesignstrategyofcigarettesortingsystemwithlargedatathroughput,stronganti-interferenceandtolerantcapabilitybycombiningRFIDtechnologywithCANbus.WiththefunctionofmonitoringanderrordiagnosisofMCGS,itmakesconfigurationmoreflexibleandeasytomaintain.ThroughtheuseofLCDtouchscreen,itsimplestheoperationprocessesandenhancessortingefficiencyandaccuracy.Experimentsshowthedesignissatisfiedwiththesortingaccuracyrequirementsandthereal-timeperformance.ACKNOWLEDGMENTThisworkissupportedbyFoundationsofNational“863”HighTechnologyProjectofChina(NO.2006AA04A117,NO.2006AA04A124).REFERENCES[1]Zhuang,Y.,Gui,X.,Wang,B.,Ba,Y..AnalysisandDesigningoftheSupplyChainSystemoftheTebaccoSalesEnterprises,JournalofKunmingUniversityofScienceandTechnology(ScienceandTechnology),29(03)(2004)114-118.[2]Fan,H.ComparingtheApplicationofBusRS485withthatofBusCAN,JournalofShanghaiDianjiuniversity,8(05)(2005)54-56.[3]You,Z.TheLayoutandimplementofRFIDTechnology,Beijing:ElectronicsPress,2005.[4]Wu,K.CANBusPrinciplesandDesignofApplications,Beijing:BeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsPress,1996.[5]Liu,J.ANewControlSoftwareMCGSandit’sApplication,NewTechnologiesandProcesses,06(2000)10-11.[6]Fu,C.,Duan,J.TheResearchofOPCServeranditsRealizationintheCANFieldbus,Control&Automation,(11)(2003).[7]CANSpecificationVersion2.0,RobertBosch,1991.[8]Yang,Y.DesignofDriverforSerialCommunicationinNetFormedbyIntellectualFlowTotalizersBasedonMCGS,InstrumentTechniqueandSensor,(9)(2004).[9]SJA1000Stand_aloneCANController.,PHILIPSDATASHEET,2000.附錄C英文參考文獻（翻譯）基于RFID技術的卷煙分揀系統的設計張磊，蘇衛星，胡坤元，馬連播

工業信息重點實驗室

沈陽自動化研究所，中國科學院

沈陽110016，中國摘要本文介紹的設計方法解決了基于結合了CAN智能節點設計的RFID技術的卷煙分揀系統的高失敗率和排序無效的問題。基于高速數據的特點傳輸，實時性和高可靠性對CAN總線智能節點進行了設計。RFID技術提高了卷煙鑒定的速度和效率。同時通過使用液晶觸摸屏和MCGS組態軟件，人機界面操作得以在可視化的監控處理下快速完成。關鍵詞RFID;CANBUS;組態軟件;AVR單片機一、導言卷煙分揀系統是物流配送的核心。每一個現代物流配送中心分揀技術依賴于它的方法。構建一個有效吞吐量先進的分揀系統不僅可以節省幾十，幾百甚至上千萬的成本，而且可以提高效率，大大降低了工人的勞動強度。傳統的卷煙分揀系統通過條形碼收集的低成本代碼數據，便于閱讀和復制。然而，條形碼和光學掃描很容易被灰塵、油污和其他污染的排序字段影響，而且傳統的數據傳輸是利用分揀系統的RS485總線的多節點支持獲得距離遠和高接收靈敏度的優勢的。RS485總線構成的單一主機的網絡。該設備可以實現相互溝通的主節點。因此，在渴望得到通信的節點之間出現了較低的吞吐量，實時性差，時間和高度的通信困難等問題。在本文中，我們介紹了RFID技術以取代條碼識別。RFID系統在工作花鏡中是不會受沒有防塵，防潮油，冷卻液等防護措施和有毒氣體的影響的。與條形碼識別相比，RFID是一種非接觸式技術，允許對象進行掃描，并沒有視覺或身體接確定。更重要的是，標簽數據不僅RFID閱讀器讀取，也可以寫一次又一次。目前RFID標簽的成本逐漸降低，標簽，它綁在香煙盒可重復使用。它進一步降低了系統成本。此外，取代傳統的RS485總線的是提供了一個多層次的，廣播通訊的，擁有精密的錯誤檢測機制，并可以重新傳輸錯誤信息的高速CAN總線。這些進一步的措施使智能化的、保證數據的完整性和實時數據傳輸的冗余系統的構建得以實現。隨著RFID中間件和ERP/SCM軟件平臺的部署，在煙草供應鏈的物流企業系統整合的最終目標將得以實現。二、系統構架設計在我們的系統中有50個分類位置。作為經銷單位，每個位置對應一個香煙品牌。該射頻標簽附加到一個托盤，它有一個唯一的ID來描述一些卷煙的細節信息。當托盤位置移動到一個設定的位置時射頻天線讀取射頻標簽，并收集資料，顯示在液晶顯示屏上。然后工人根據這些指示信息對香煙進行相關操作。該系統由上位機系統和下位機系統構成。在上位機系統，MCGS組態軟件配置的電控系統設備，RFID讀取器和PLC等MCGS組態軟件是為工業過程控制和實時監控服務的。MCGS是一種操作更加方便和具有良好的可視化的通用軟。RFID讀寫器檢索來自附近的天線陣列輸送機射頻標簽的信息。RFID中間件/驅動程序完成數據處理和數據發送到MCGS的監控平臺。配置有標準PCI接口的ZLG_PCI9810智能CAN卡借助CAN2.0B協議，建立與基于MCGS組態軟件的ZOPC_Server（基于CAN總線的OPC服務器的一般計算的連接。ZOPC_Server是一種支持所有CAN卡的OPC服務器。任何客戶端（如KingView，MCGS，Intouch，等等）只要支持OPC協議即可連接ZOPC_Server。它是一座橋，它實現了CAN卡之間的數據傳輸和配置軟件。下位機系統由CAN智能節點和液晶觸摸屏組成。CAN智能節點的CAN總線接收來自標簽的數據并顯示在LCD上它。工人核對和發送通過觸摸液晶屏的命令。系統架構如圖1所示。圖1系統架構三、軟件設計A.通訊協議CAN規范由兩部分組成，CAN2.0A和CAN2.0B。獨立CAN控制器SJA1000支持這兩種協議。CAN2.0B通過增強接收過濾器和靈活的數據包處理來提供更強大的錯誤處理功能。CAN2.0B包括兩個不同的框架：標準幀和擴展。前者是指由11位標識符，而后者則是由29位定義的標識符。擴展幀為2個字節，比標準幀要高，因此它將在協議靈活性，可靠性以及擴充方面更具優勢。當數據需要從相應的天線發送到相應的工作崗位，29位標識符的分配是最重要的。標識符只能識別網絡設備和它在CAN總線上的位置。根據我國通信的要求，我們設計了以下協議，并根據該議定書為CAN總線上的每個節點的傳輸信息。該協議被定義為“身份證+命令+數據”。ID是標識的網絡節點，定義為ID18-ID0（19位）。ID28為方向（DIR），ID27-ID24識別RFID讀寫器，ID23-ID22識別天線，ID21-ID19標識數據type.ID28-ID19不參加驗收濾波器。數據顯示了通信的具體內容。該協議的幀格式見表1表一通信協議的幀格式ID28ID27-ID24ID23-ID22ID21-ID19ID18-ID0RTRDIRRFIDReaderAntennaDa