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機械電子工程畢業(yè)設計開(kāi)題報告
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課題名稱(chēng)：LC-20糧食自動(dòng)稱(chēng)重系統電氣控制部分設計
一、論文資料的準備
1、概述
糧食自動(dòng)稱(chēng)重系統是采用高精度稱(chēng)重傳感器、微電腦控制儀表相結合的高技術(shù)產(chǎn)品。實(shí)現多種工業(yè)場(chǎng)合的各種不同物料的稱(chēng)重包裝�？膳c配料系統、輸送系統、計量系統等形成一條自動(dòng)化稱(chēng)重流水線(xiàn)。稱(chēng)重傳感器是自動(dòng)化稱(chēng)重控制和貿易計量的重要手段，對貿易結算、交通運輸、港口計量和科學(xué)研究都起到了重要作用。稱(chēng)重傳感器具有反應速度快，測量范圍廣、應用面廣、結構簡(jiǎn)單、使用操作方便、便于計算機控制等特點(diǎn)。被廣泛應用于交通運輸、港口、機械制造和國防等各個(gè)領(lǐng)域
2、國內外發(fā)展情況
50年代中期電子技術(shù)的滲入推動(dòng)了稱(chēng)重器的發(fā)展。60年代初期出現機電結合式電子稱(chēng)重器以來(lái)，經(jīng)過(guò)40多年的不斷改進(jìn)與完善，我國電子稱(chēng)重器從最初的機電結合型發(fā)展到現在的全電子型和數字智能型。我國電子衡器的技術(shù)裝備和檢測試驗手段基本達到國際90年代中期的水平。電子稱(chēng)重技術(shù)從靜態(tài)稱(chēng)重向動(dòng)態(tài)稱(chēng)重發(fā)展：計量方法從模擬測量向數字測量發(fā)展;測量特點(diǎn)從單參數測量向多參數測量發(fā)展，特別是對快速稱(chēng)重和動(dòng)態(tài)稱(chēng)重的研究與應用。但就總體而言，我國電子衡器產(chǎn)品的數量和質(zhì)量與工業(yè)發(fā)達國家相比還有較大差距，其主要差距是技術(shù)與工藝不夠先進(jìn)、工藝裝備與測試儀表老化、開(kāi)發(fā)能力不足、產(chǎn)品的品種規格較少、功能不全、穩定性和可靠性較差等。
國外發(fā)達國家社會(huì )化大生產(chǎn)程度較高，糧食生產(chǎn)都在大農場(chǎng)進(jìn)行。其機械化水平較高，從生產(chǎn)、加工到銷(xiāo)售都實(shí)行散裝運輸。糧食散裝運輸車(chē)在國外特別是在發(fā)達國家已經(jīng)很盛行，且近年來(lái)發(fā)展很迅速。 我國是糧食生產(chǎn)和消費者大國。據統計，我國糧食產(chǎn)量4億多噸。我國糧食生產(chǎn)較分散，從農戶(hù)到糧食收購站，再轉運至倉庫、加工廠(chǎng)、糧店，整個(gè)過(guò)程都是用麻袋貯運，裝卸靠人抬肩扛。在一些大型倉庫、加工廠(chǎng)也只采用了皮帶運輸機來(lái)搬運，機械化程度很低。因此，發(fā)展糧食散裝運輸和貯存不僅可節省大量勞力、物力，并且在很大程度上促進(jìn)糧食生產(chǎn)、運輸、貯存、加工和銷(xiāo)售等的機械化的發(fā)展。 70年代末80年代初，國內曾嘗試采用糧食散裝貯運和加工，某些地方的糧食加工廠(chǎng)、倉庫、糧店等部門(mén)也投入了一些資金，進(jìn)行糧食散裝的配套設備改裝和更新。但由于長(cháng)期以來(lái)人們一貫使用麻袋裝卸，改變和更新是個(gè)比較大的社會(huì )性工程，牽涉到糧食生產(chǎn)、加工、貯存、運輸、銷(xiāo)售等許多部門(mén)的協(xié)調發(fā)展。再則，采用糧食散裝運輸車(chē)還需要解決糧泄漏和雨淋等問(wèn)題。因此，從目前來(lái)看，短時(shí)間內要在糧食行業(yè)全面實(shí)行糧食散裝貯運尚存在一些困難。但隨著(zhù)社會(huì )化大生產(chǎn)的發(fā)展和各行各業(yè)現代化程度的提高，在我國糧食生產(chǎn)、加工、貯存、運輸、銷(xiāo)售等環(huán)節實(shí)行糧食散裝，勢在必行。糧食自動(dòng)稱(chēng)重系統的應用，將節約大量的人力物力，提高生產(chǎn)效率。本系統可以實(shí)現對散糧的直接運輸，稱(chēng)量，工作效率得到很大的提高，同時(shí)本系統可以通過(guò)傳感器對糧食的重量直接測量。本系統可以對糧食重量進(jìn)行精確稱(chēng)量，減小了稱(chēng)量的誤差。
3、自動(dòng)稱(chēng)重技術(shù)發(fā)展前景
電子稱(chēng)重器總的發(fā)展趨勢是小型化、模塊化、集成化、智能化;其技術(shù)性能趨向是速率高、準確度高、穩定性高、可靠性高;其功能趨向是稱(chēng)重計量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能;其應用性能趨向于綜合性和組合性。1.小型化 體積小、高度低、重量輕。鋼板或鋁板就是秤體的臺面，稱(chēng)重傳感器既是傳感元件，又是承力支點(diǎn)，極大地減化了秤體結構，不但降低了成本，而且提高了穩定性和可靠性。大型已經(jīng)采用長(cháng)方形閉合截面的薄壁型鋼，并聯(lián)排隊列焊接成一個(gè)整體的竹排式結構的秤體，4個(gè)稱(chēng)重傳感器分別安裝在最外邊兩根薄壁型鋼兩端的切口內，安裝在稱(chēng)重傳感器承力點(diǎn)上的固定支承就是秤體的承力支點(diǎn)，既減化了承力傳力機構，又節省了秤體高度，這是一種很有發(fā)展前途的秤體結構。
a.模塊化 在實(shí)際應用中，根據各行業(yè)用戶(hù)的需要，選擇標準模塊其中10余種常用的標準規格即可。這種模塊化的分體式結構，不僅提高了產(chǎn)品的通用性、互換性和可靠性，而且也大大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)還降低了成本，增強了企業(yè)的市場(chǎng)競爭能力。
b.集成化 對于某些品種和結構的電子衡器，例如小型電子平臺秤、專(zhuān)用秤、便攜式靜動(dòng)態(tài)電子輪軸秤、靜動(dòng)態(tài)電子軌道衡等，都可以實(shí)現秤體與稱(chēng)重傳感器，鋼軌與稱(chēng)重傳感器，軌道衡秤體與鐵路線(xiàn)路一體化。
c.智能化 電子稱(chēng)重器的稱(chēng)重顯示控制器與電子計算機組合，利用電子計算機的智能來(lái)增加稱(chēng)重顯示控制器的功能。使稱(chēng)重器在原有功能的基礎上，增加推理、判斷、自診斷、自適應、自組織等功能，這就是當今市場(chǎng)上采用微機化稱(chēng)重顯示控制器的電子衡器與采用智能化稱(chēng)重顯示控制器。
d.綜合性 電子稱(chēng)重技術(shù)的發(fā)展規律就是不斷的加強基礎研究并擴大應用，擴展新技術(shù)領(lǐng)域，向相鄰學(xué)科和行業(yè)滲透，綜合各種技術(shù)去解決稱(chēng)重計量、自動(dòng)控制、信息處理等問(wèn)題。例如在流量計量專(zhuān)業(yè)，如果按照傳統的理論和方法建造一套標準大流量測量系統，價(jià)格相當昂貴。如果采用稱(chēng)重法即質(zhì)量流量法，只要將重量和時(shí)間測量準確，大流量的測量問(wèn)題就迎刃而解了。
e.組合性 在工業(yè)稱(chēng)重計量過(guò)程或工藝流程中，不少稱(chēng)重計量系統還要求具有可組合性，即測量范圍等可以任意設定;硬件能夠依據一定的工作條件和環(huán)境作某些調整，硬件功能向軟件方向發(fā)展;軟件能按一定的程序進(jìn)行修改和擴展;輸入輸出數據與指令可以使用不同的語(yǔ)言和條形碼，并能與外部的控制和數據處理設備進(jìn)行通信
二、本課題的目的(重點(diǎn)及擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題)
a.我國是糧食生產(chǎn)和消費者的大國，糧食自動(dòng)稱(chēng)重系統實(shí)現與配料系統、輸送系統、計量系統等形成一條自動(dòng)化稱(chēng)重流水線(xiàn)。改變了原來(lái)傳統的麻袋貯運，裝卸靠人抬肩扛的習俗，大大的解放了生產(chǎn)力和節省了大量的物力與人力。
b.糧食自動(dòng)稱(chēng)重系統是采用高精度的稱(chēng)重傳感器、微電腦控制儀表相結合的高技術(shù)產(chǎn)品在國外特別是發(fā)達國家已經(jīng)很盛行。隨著(zhù)我國科技實(shí)力的增長(cháng)，大量的外國科技被引入，而發(fā)展糧食自動(dòng)稱(chēng)重系統不僅促進(jìn)糧食運輸、加工、儲存和銷(xiāo)售的機械化發(fā)展，與國際潮流接軌也符合我國是糧食大國的國情。
c.由于我國是一個(gè)農業(yè)大國，農業(yè)是一個(gè)支柱產(chǎn)業(yè)，每年有大量的糧食需要流通，傳統的稱(chēng)量方法不僅費時(shí)費力，而且在運輸過(guò)程中麻袋易磨損并造成大量的物質(zhì)浪費。傳統稱(chēng)重運輸成本高且也會(huì )浪費糧食。因此本課題就是為了解決上訴問(wèn)題兒進(jìn)行的優(yōu)化設計，實(shí)現糧食稱(chēng)重、打包的自動(dòng)化。改變傳統的人為稱(chēng)重避免了糧食泄露、糧食斤數不準的問(wèn)題。并且當中采用的氣壓傳動(dòng)避免產(chǎn)生漏油現象，污染糧食。其工作壓力低，使用安全，不污染環(huán)境，成本低。
d.我的課題設計是為了實(shí)現糧食運送、稱(chēng)重、打包自動(dòng)化控制，并且能夠幾個(gè)部分可以作為一個(gè)整體有緊密的配合。協(xié)調和解決糧食物流環(huán)節鏈各構成部分存在的問(wèn)題，促進(jìn)各構成部分之間的密切銜接，確保糧食物流環(huán)節鏈始終處于良性元轉狀態(tài)，使糧食物流真正做到快捷，高效。
e.實(shí)行糧食散裝運輸是個(gè)大的社會(huì )性工程，首先應更新人們長(cháng)期以來(lái)形成的傳統觀(guān)念，大力宣傳糧食散裝運輸的優(yōu)勢性和重要性，介紹國外糧食散裝運輸的先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗，激發(fā)人們改變我國糧食運輸落后現狀的信心，使我國糧食運輸逐步向現代化邁進(jìn)。并且結合國外的先進(jìn)糧食運輸技術(shù)和我國糧食運輸的特點(diǎn)，建立起具有中國特色的的糧食運輸體系，促進(jìn)我國糧食事業(yè)的迅猛發(fā)展，開(kāi)創(chuàng )我國糧食自動(dòng)化的新紀元。
f.本畢業(yè)設計是對機械電子工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生在畢業(yè)前的一次全面訓練，目的在于鞏固和擴大學(xué)生在校期間所學(xué)的基礎知識和專(zhuān)業(yè)知識，訓練學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析和解決問(wèn)題的能力通過(guò)設計對所學(xué)的知識結構進(jìn)行重新整合，將所學(xué)知識與工程實(shí)際問(wèn)題想結合，掌握一定的設計方法體系和手段，積累一定的時(shí)間經(jīng)驗，培養分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，從而掌握進(jìn)行科技創(chuàng )新所必需的知識與技能，是培養、鍛煉學(xué)生獨立工作能力和創(chuàng )新精神之最佳手段。畢業(yè)設計要求每個(gè)學(xué)生在工作過(guò)程中，要獨立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng )造的分析、解決技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)畢業(yè)設計，使學(xué)生掌握糧食稱(chēng)重系統總體及電氣控制系統設計的基本方法，為今后步入工作崗位打下良好的基礎。
三、主要內容、研究方法、研究思路
(1) 設計任務(wù)：
�、倏傮w設計：
A. 總體方案及總體參數的確定;
B. 結構型式選擇及參數的確定;
C. 輸送機的輸送能力與計量漏斗計量能力的匹配計算;
�、陔姎饪刂葡到y設計：
A. 電氣控制回路設計(包括手動(dòng)和自動(dòng)控制系統)，要求能夠對計量數據進(jìn)行管理和處理(如數據儲存、累加和打印等);
B. 電氣元件的選擇計算;
C. 控制柜結構設計及布線(xiàn)圖設計;
�、劭刂屏鞒炭驁D及控制柜的三維造型設計：
(2) 技術(shù)參數及要求：
�、兕~定計量能力：20噸/小時(shí)，計量漏斗容重1.5t;
�、谠O備結構尺寸：≯3800x1800x2300mm;
�、奂Z食輸送與計量采用分體式結構，設備重量控制在5噸以?xún)?
�、苡嬃吭O備和輸送裝置都采用拖掛方式轉移場(chǎng)地，設備盡可能輕且操作簡(jiǎn)單;
�、菰O備既能自動(dòng)操作、又能手動(dòng)操作;
�、抻嬃繑祿蓜�(dòng)態(tài)顯示，計量結果可以用打印機輸出。
(3) 設計要求：
�、僦饕蝿�(wù)：學(xué)生應在指導教師指導下獨立完成給定的設計任務(wù)，編寫(xiě)符合要求的設計說(shuō)明書(shū)，并正確繪制機械與電氣工程圖紙，并繪制有關(guān)圖表。
�、谥R要求：學(xué)生在畢業(yè)設計工作中，應綜合運用多學(xué)科的理論、知識與技能，分析與解決工程問(wèn)題。通過(guò)學(xué)習、研究與實(shí)踐，使得理論認識深化、知識領(lǐng)域擴展、專(zhuān)業(yè)技能延伸。
�、勰芰ε囵B要求：學(xué)生應學(xué)會(huì )依據技術(shù)課題任務(wù)，進(jìn)行資料的調研、收集、加工與整理和正確使用工具書(shū);培養學(xué)生掌握有關(guān)工程設計的程序、方法與技術(shù)規范，提高工程設計計算、圖紙繪制、編寫(xiě)技術(shù)文件的能力;鍛煉學(xué)生分析與解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力
研究方法：
1、文獻研究法：文獻研究法是通過(guò)調查文獻來(lái)獲得資料從而掌握所要研究問(wèn)題的一種方法。例如我們可以進(jìn)入一些文庫查看前人的論文和研究成果。
2、調查法：它是有目的、有計劃、有系統地搜集有關(guān)研究對象現實(shí)狀況或歷史狀況的材料的方法。調查方法是科學(xué)研究中常用的基本研究方法。例如我們去搜尋一些關(guān)于畢業(yè)設計的資料和調查自動(dòng)稱(chēng)重系統的歷史發(fā)展和未來(lái)前景。
3、觀(guān)察法：觀(guān)察法是指研究者根據一定的研究目的、研究提綱或觀(guān)察表，用自己的感官和輔助工具去直接觀(guān)察被研究對象，從而獲得資料的一種方法。我們參觀(guān)了張家口市的糧食基地，直觀(guān)的去觀(guān)察自動(dòng)稱(chēng)重系統的工作流水線(xiàn)。
研究思路：首先隨著(zhù)社會(huì )電子稱(chēng)重技術(shù)的高速發(fā)展與應用領(lǐng)域的擴大，再對比一下國內外的科技發(fā)展，我覺(jué)得糧食自動(dòng)稱(chēng)重系統這一課題的畢業(yè)設計具有很強的實(shí)際意義。然后調查糧食自動(dòng)稱(chēng)重的現實(shí)狀況和歷史狀況初步了解該課題，制定時(shí)間表合理安排總體進(jìn)度和階段性工作內容并通過(guò)一系列的研究手段來(lái)完成畢業(yè)設計的主要內容。最后可以設計出應用于實(shí)際的系統。
四、總體安排和進(jìn)度(包括階段性工作內容及完成日期)
日期間隔 任務(wù)
20XX.3.28-20XX.4.4 總體參數確定及總體設計
20XX.4.5-20XX.4.16 輸送機的輸送能力與計量漏斗計量能力的匹配計算
20XX.4.17-20XX.4.30 電氣原理圖及控制系統設計
20XX.5.1-20XX.5.17 控制柜及面板設計
20XX.5.18-20XX.5.30 控制柜布線(xiàn)圖設計
20XX.6.1-20XX.6.11 控制流程圖及控制柜的三維建模
20XX.6.12-20XX.6.24 準備論文及答辯
五、主要參考文獻
[I] 朱善君等. 可編程序控制系統原理、應用、維護. 清華大學(xué)出版社, 1992. 3.
[II] 余雷聲等. 電氣控制與PLC 應用.機械工業(yè)出版社, 1996. 10.
[III] 李長(cháng)安. 稱(chēng)重傳感器并聯(lián)電路的選配方法. 傳感器技術(shù), 1996( 3).
[IV] 宋文敏等. 電子稱(chēng)技術(shù). 中國計量出版社,1991. 9.
[V] 張道林，胡敦俊.糧食自動(dòng)計量輸送系統的設計[J].糧油加工，1994(6)：15-16.
[VI] 于慶廣.可編程控制器原理及系統設計[M],北京：清華大學(xué)出版社.
[VII] 孟華，楊光偉等 一種定量自動(dòng)稱(chēng)重控制器的設計與實(shí)現儀表技術(shù)與傳感器
[Ⅷ] 程憲平 可編程控制器原理與應用. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.8.
[Ⅸ] 張鈞富 傳感器(第三版). 北京：機械工業(yè)出版社，2001.5.
[Ⅹ] 馮喜 紅棗分級生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)稱(chēng)重系統的設計 寧夏工程技術(shù).
[Ⅺ]李南，陳奇 碳粉糊生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)稱(chēng)重系統的實(shí)現機床與液壓，2008，36(12).
[Ⅻ] 茹秋生，陳耿彪 十字型稱(chēng)重傳感器 儀表技術(shù)與傳感器.
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