车间灌装线机电一体化系统设计说明书

1、 PAGE PAGE 15课程设计说明书车间灌装线机电一体化系统的设计学院：机械工程学院专业：机电 0801姓名：王新刚学号：0812104989指导老师:杨慕升20121名目 HYPERLINK l _TOC_250006 前言3 HYPERLINK l _TOC_250005 总体方案的设计4利用电磁流量传感器协作液位把握器的灌装装置设计.422 电磁流量计灌装原理4 HYPERLINK l _TOC_250004 23电磁流量计 灌装原图.。.。5 HYPERLINK l _TOC_250003 灌装系统的规律把握。6 HYPERLINK l _TOC_250002 灌装把握系统软件设计

2、13 HYPERLINK l _TOC_250001 电磁流量计的选用与安装。14 HYPERLINK l _TOC_250000 3 。 1 电 磁 流 量 计 的选用则143。2 电磁流量计的安装。17利用质量流量计的灌装装置设计19质量流量计工作原理19总结。19参考献。.20前言灌装线一般是由多台不同功能的单机设备为了满足某一产品生产或 者加工目的的联动生产线 .是为了削减人力，优化作业流程并提高生产效率.从狭义上来说就是对于某一产品的灌装线 .按灌装物料的属性可以分为：流体灌装线 ,半流体灌装线等。按自动化程度可分为全自动灌装线，半自动灌装线。企业为了提高生产效率和市场竞争力,接受了

3、机械化流水线作业的生产方式，对系统随之改,提高产品生产的效率。在这种状况下，硬连接方式的继电接触式把握系统就不能满足经常更新的要求了.这是由于，一是成本高，二是周期长。未得到广泛应当。随着大规模集成电路和微处理器的进展和应用,在上世纪 60 年月消灭了能够以软件手段来实现各种把握功能的革命性把握装置可编程规律把握器(PLC)。它把计算机的功能完备、通用性和机敏性好等优点和继电接触式把握系数据转换、过程把握、数据通信等功能，能够很便利的完成大型而简单的任务。可编程序把握器作为工业自动化的支柱之一,在工业自动把握领域占有格外重要的地位。一频率的电能把握装置 .在工业生产领域中 ,变频调速是异步电动

4、机把握的一种比较合理和抱负的调速方法,它通过转变定子供电频率来转变同步转速实现对异很多工业把握中，由于对生产效率的需要，要求电动机能够调速.过去由于沟通构简单,体积大，修理困难，因此随着变频调速技术的成熟，沟通调速正逐步取代直流调速，往往需要进行矢量把握和直接转矩把握,来满足各种生产工艺的要变频器在工业生产和生活中得到了越来越广泛的应用。随着电力电子元件的快速进展,变频调速的应用己越来越广泛，而且中、10功率也大大下降，因此节能潜力格外大,最有效的节能措施就是接受变频调速器20%50%,效益显著.综合上述可编程把握器和变频器把握的诸多优点，我们将二者结合起来 ,体现了由新的把握器带来新的把握理

5、念的思想。总体方案的设计方案一：利用电磁流量传感器协作液位把握器的灌装装置设计 方案二:利用质量流量计的灌装装置设计2。1 方案一:利用电磁流量传感器协作液位把握器的灌装装置设计。1 设计目的此装置的设计目的在于实现快速、简便、精确的定量灌装，克服以往灌装装,灌装不便利，灌装效率低,操作维护不便利,灌装压力大，粘度等影响的缺点。2。1.2 设计方案此装置设计接受电磁流量计来显示累计的灌装流量，通过计算机实现人机交互，来把握灌装流量的大小.其中每次的灌装流量的大小及最终的灌装次数可以接口实现。电磁流量计灌装原理电磁流量计205060起来的新型流量测量仪表。电磁流量计是依据法拉第电磁感应定律制成的

6、,电磁流量计用来测量导电液体体积流量的仪表.由于其独特的优点，电磁流量计目前蚀性介质；电磁流量计各种浆液流量测量，形成了独特的应用领域。在工业过程管道上,它的作用是将流进管道内的液体体积流量值线性地变换成感生电势信号,并通过传输线将此信号送到转换器.转换器安装在离传感器不太远电信号输出，以进行显示，累积和调整把握.e，B，导uB， L，ue=BLu 。Bu在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极(图3-17)则可以证明,只要管道内流速分布为轴对称分布，两电极之间也特产生感生电动势：eBD。电磁流量计灌装原理图装容积时，系统自动停止灌装,可以实现定量体积的灌装，用来满足修正装置某的把握，可以

7、把握电磁阀、水泵等，从而来实现半自动化或者全自动化，方法有多种，依据选用不同的产品而不同。其结构如图 22 所示。22 液位把握器结构图23光电三极管接收极456信号线通.灌装启止阀门是由电磁阀做为驱动机构来把握流体流通的阀门，当电磁阀 ,电磁阀23 所示。为了监控阀门动作,防止阀门的动作以及准时的订正误动作,我们设计了监控d 为管道的直径,也是在灌装启止阀门关闭状态时,光电把握器（发光二极管与光敏接收三极管）与闸板阀的另一阀板边缘的距离。2。3 灌装启止阀门示意图234 闸板阀d：当灌装启止阀门处于开启状态时,光敏接收三极管隔开。灌装系统的规律把握灌装装置的工作过程灌装装置的灌装动作，是经过

8、把握系统的软件和硬件协作涞完成的.在灌 装装置的系统设计的硬件基础上,仪表的信号经过系统的把握接口箱的把握、处经过系统的把握接口箱来把握装置的各种动作，达到人们的预期灌装要求。括：每次的灌装量；灌装次数；被灌装流体的频率；灌装开头;灌装结束。F3键时，光标来到“灌装脉冲数(以脉冲个数形式输入,按脉冲当量计算可以得到灌装的容积）,键入“ENTER键后光标自动跳到灌装次数的输入位置，,此时，此次灌装的参,灌装工作真有到达灌装次数时,假如不想连续灌装了,停止灌装.达到所设置的灌装量后，灌装阀门自动关闭，停止灌装。阀门的开启和关闭、计数器的脉冲累积计数及频率计数器中的频率读取。系统的规律把握功能设计的

9、信号传递和规律把握，在此装置中也是一样.此装置中，工作的完成需要上位机和下位机之间的协作，实现系统各部件 CPU 和外围设备(电磁流量计)之间有脉冲累积数据的 EISA ESIA 总线的 PC 机卡,实现上位机和下位机之间的数据传输和信号传递.统的规律把握设计中,系统的上位机部分和灌装装置的硬件设备之间的连接设计,产生灌装动作。装置中数据和24 所示。计算机计算机把握箱灌装信号2.4 信号流程图数信号.这些动作由灌装把握箱中的规律交互来完成.系统的把握箱设计包括三块把握卡：信号输入、输出通道把握卡：ESIA 总线把握卡；电源卡.这三块卡组合到一起完成信号的灌装启止阀门(开启和关闭信号)、电磁流

10、量计(脉冲信号)到计算机之间的传递。25 所示： 信号输入输出通道把握卡的设计主要功能如下: 1把握灌装启止阀门的电磁阀的开启信号输出通道一个电磁阀的工作状态检测信号输入通道一个；（四个)；(一个）;EISA 26。ESIA总线的把握卡的设计主要功能如下：五个开关量输入通道，TTL电平，包括四个定量液位检测信号、一个灌装启止阀门的状态信号；10mA，TTL 电平，包括灌装启止阀门的开启和关闭信号.25 信号输入、输出通道把握卡设计各器件的规律功能安排26 EISA把握卡设计在装置系统中，利用可编程计数器定时器 8253 来记录由电磁流量计发出的脉冲累积数以及所发脉冲的频率.由于所要求的灌装量不

11、同,有时累积的脉冲数会很大，所以选择两片可编程计数器定时器 8253 级连的方式。每片可编程计 ,我们用一个来记录频率，一个做记录脉冲数。数据接口。CPLD是完成各个芯片之间的规律地址编译与安排。道,要切断这条干扰渠道，就接受了光电藕合电路来抗干扰。放大比较电路主要是推断比较液位是否达到所需要求并转换成所要求的TTL电平信号。定量灌装时的液位信号规律把握为了便利误差修正时的需要 ,在此装置中设计有定量灌装的液位把握信号。当液位达到所要求的量值时，装置系统自动停止灌装，灌装启止阀门关闭 . 完,输出的电压特性有所不同，此信号经过输入、输出通道把握卡隔离放大后，送入EISA 过软件检测,:液位没有

12、达到预定的灌装位置时 , 灌装启止阀门处于开启状态；在达到预定位置时，灌装启止阀门关闭. 27 液位检测信号规律电路在上图中虚线框中为装置设备上的光敏三极管感应液位信号部分 ,其中,光敏三极管处1，5mA；液位指示管中有液体时,由于液体的阻隔,0。8Ma.所以我们依据光敏接收三极管的光电流和暗电流的大小不同时，能使与相Ut，稳压管的电源是+12V,R6 稳压管的限流电阻。的工作电流：0。4mA=I=10mA,所以限流电阻：Rz=（12-2。5)/10=0。95kRzm=(12-2.5）/0。4=23。75k所以我们选择 R=3k。灌装的定量液位信号与计算机之间的接口电路规律如图 2.8 所示：

13、 脉冲计数器的规律把握8253 级连组成脉冲计数器。8253 l 级连而成，由计数器8253A 1 OUT 8253B 1 的时钟输入。2。9 所示.29 计数器的硬件规律把握频率计数器的规律把握8253 级连而成的。其中一块O 作为定时器,另一块（8253A)傲为计数器。定时器和计数器的开头和结束动作是同步的,由各自的门控信号把握，门控信号的把握和上节的计数器的门控信号上同步的并且是同样的规律把握.灌装把握系统软件设计软件把握平台的功能设计C D OS 环境下编译,为使己可以把握装置动作的流程.示.每次灌装量设定的把握灌装量在灌装试验中是一个格外重要的把握量，它的大小依据实际的不同需要而设置

14、，在这个灌装线中，流量计的输出上限频率为 1000Hz，传感器的通径20mm3h2L/s,0.5mL2000 个，这个量的变化要由软件来监控，当F2 键时，输入设定的脉冲数值，输入正确后，通过软件检测,自动进行下一步的灌装初始化程序.灌装次数的把握我们要通过多次测量来评定灌装试验系统误差的大小，由于工作量器的大小的限制，我们设定的灌装为 60 次,每完成一次灌装,软件程序自动使灌装次数增10 秒,等待下一次灌装，这个时间由软件来把握。灌装开头的把握F3为开头灌装的F3 键时，一次灌装试验开头，灌装启止阀门开启。在以59 次灌装中，不需要我们在界面中来把握，在试验的过程中,由软件自动进行开头和关

15、闭的动作。4。灌装结束的把握当达到所设定的灌装次数时，一次试验完成了，灌装启止阀门关闭且在没有“开头灌装”信号时,装置始终处于工作状态，或者在一次灌装试验中假如我们想终止此次试验，依据界面提示我们按下灌装结束按键 F4，灌装启止阀门关闭，灌装结束。5灌装脉冲数的显示,灌装供应依据。6 灌装频率的显示化,为操作者供应一个简洁的灌装状态显示界面 ,也为以后的误差修正带来了便利.灌装试验装置的把握操作界面、灌装结束(F4键)命令的提示。其设计的界面210 所示。电磁流量计灌装系统图210界面灌装试验软件程序流程图C00z的，供应30互界面，便利操作及（，灌装的状态(当前灌装次数、当前灌装脉冲数、当前

16、灌装的频率)也2000 随时操纵灌装:60 （开头灌装或者结束灌装)。灌装的程序流程图如图 211 所示.电磁流量计的选用与安装F表的使用寿命都是电磁流量计的选用原则开头初始化NO是否按键YESNO是否灌装NO是否输入次数YESYES开头灌装输入次数输出灌装次数设定脉冲输出脉冲数YES输入设定脉冲YES结束是否结束按键NO是否达到设定脉冲数结束本次灌装结束本次灌装YES 是否达到灌装次数NO灌装次数增一需要与之配套就可以口径与量程的选择变送器口径通常选用与管道系统相同的口径假如管道系统有待设计，则可24ms 较为qv D2 来确定变送器口径;50%,以保证肯定的测量精度温度和压力的选择电磁流量

17、计能测量的流体压力与温度是有肯定限制的选用时,使用压力必需 如对变送器耐压有特殊要求，则可与生产厂家具体磋商有的厂家已能制造耐压为 32MPa 的电磁流量变送器,570如做特殊处送器允许被测介质温度为40+130内衬材料与电极树料的选择变送器的内衬材料及电极材料必需依据介质的物理化学性质来正确选择，否则仪表会由于衬里和电极的腐蚀而很快损坏,而且腐蚀性很强的介质一旦泄漏简洁里的材料3。2电磁流量计的安装要保证电磁流量计的测量精度，正确的安装是很重要的蚀性气体的场合安装地点便于检修这是保证变送器正常运行的环境条件为了保证变送器测量管内布满被测介质,变迭器最好垂直安装，流向自下而证两电极在同一水平面

18、变送器两端应装阀门和旁路电磁流量变送器的电极所测出的几毫伏沟通电势,是以变送器内液体电位为基础的为了使液体电位稳定并位变送器与流体保持等电位,以保证稳定地进行测10 ，不能与其它电器设备的接地线共用。假如不能保证变送器外壳与金属管道良好接触，应用金属导线将它们连接起来再牢靠接地把信号电缆和电源线平行放在同一电缆钢管内信号电缆长度一般不得超过 30m转换器安装地点应避开交、直流强磁场和振动,环境温度为2050,不含有腐蚀性气体,80D的长度,一般上游应有 5D,下游一般不做直管段要求方案二：利用质量流量计的灌装装置设计4。1质量流量计工作原理流体的体积是流体温度、压力和密度的函数。在工业生产和科学争辩中,仅过程自动调整等很多应用场合的需要，还必需了解流体的质量流量。通过测量体积流量和流体密度经计算得出质量流量，这种方式又称为推导式;直接式测量方法则由检测元件直接检测出流体的质量流量。质量流量计是接受感热式测量，通过分体分子带走的分子质量多少 从而来测量流量，由于是用感热式测量，所以不会由于气体温度、压力的 变化从而影响到测量的结果计是一个较为精确、快速、牢靠、高效、稳定、机敏的流量测量仪表，在石油加工、化工等领域将得到更加广泛的应用，信任将在推动流量测量上显示出巨大的潜力.质量流量计是不能把握流量的，它只能检测液体或者气体的质量流量，通过模