自动生产线论文（热门8篇）之第七篇
摘要：包装工业是我国轻工业中扮演着非常重要的角色, 包装工艺的质量好坏直接影响生产效率和商业价值, 尤其是随着计算机技术的发展, 包装工业已经走向自动化的道路, 逐渐替代手工包装活动, 大大提高了工作效率。本文以食品包装的自动化生产线为例, 设计了一套基于CAN总线技术的自动化控制系统, 通过硬件设计和软件设计相结合, 为食品包装生产线提供了可靠的控制系统, 有利于提高生产线的工作效率和自动化程度, 减少人工参与度, 并为设备维修提供了便利, 有非常重要的现实价值。
关键词：企业包装,自动化生产线,控制系统,CAN总线
现场总线的出现为自动控制领域实现了巨大突破, 引来国内外广泛关注, 尤其是它的出现推动了自动化控制发展, 加速了自动化领域进入一个全新的时代。CAN总线是现场总线控制系统中不可获取的关键技术, 它能够通过分布式控制降低控制成本, 实现实时控制, 广泛应用与工业生产、机械制造、农业、医疗等多个领域。本文将CAN总线技术应用于食品包装企业的自动化生产线控制系统, 能够大大提高控制系统的自动化程度, 提高工作效率。
1 模块硬件电路设计
模块节点结构由一个单片机AT89 CS 1、独立CAN总线控制器SJA1000、CAN总线收发器820250和高速光电灾难6 6N137合成器组成。本次设计选取AT89C51型单片机作为控制器件, 主要是因为该型号单片机可以满足本次CAN总线应用层的各项功能, 能够使控制系统更加灵活。另外, 选取82C250作为总线收发器、SJA1000作为总线控制器, 它们负责数据的接收和发送, 并且提供差分发送、差分接收功能函数。
本次自动化生产线控制系统研究中, 以CAN总线作为智能控制系统的一个节点, 控制模块中选取AT89C51进行数据的分析和处理。每个模块功能既相互独立, 又紧密联系, 各自完成自己的功能, 同时对数据进行传递和处理。
硬件电路主要包括四大模块, 它们分别是CAN总线收发器、光电耦合器、微处理器和通信控制器。其中, CAN总线收发器负责接收发送A/D转换模块传输的数据;光电耦合器用于调节工作电压, 起到一定的光电隔离作用;微处理器负责数据处理;通信控制器负责控制数据流的传输。
在控制系统的硬件设计中, 还考虑到外界干扰的问题, 为了保证数据不失真, 在电路中加入了高速光电隔离电路, 该电路可以起到非常好的隔离效果, 能够大大降低外界干扰, 主要是在SJA1000总线控制器以及82C250总线收发器两个模块中, 使它们的TXD和RXD之间无法直接连通, 采取这种方法提高了控制系统的抗干扰能力, 确保数据更接近真实值。另外, 还应该注意该硬件电路的电源正负极之间要进行隔离, 即VCC和VDD之间, 采取的措施是使用隔离电源, 尽量选取小电源隔离模块, 不仅不会使电路变得复杂, 还可以减少大电源带来的电磁干扰, 增强了系统的安全性和稳定性。
除了以上两个模块采取抗干扰措施之外, 82C250收发器和CAN总线接口部分也进行了相应的抗干扰处理, 具体做法如下所述:收发器的CANH和CANL两个引脚都不是直接与CAN总线相连接, 而是通过定值电阻进行连接, 电阻的作用是限流, 对收发器起到非常好的过流保护。在82C250收发器的CANH和CANL之间, 用大小为30PF的电容接地, 主要是为了减少和消除高频干扰, 提高系统的抗电磁干扰能力。CAN总线的两端通过二极管与主电路相连接, 能够对收发器起到很好的过压保护, 因为电路工作时, CAN总线两端电压非常高, 通过二极管可以将高电压分压, 避免出现收发器两端因电压过高而损坏的现象。整个控制系统硬件设计比较合理, 充分考虑到抗干扰的各种情况, 并设计相关电路降低干扰, 提高数据的可靠性。
在硬件设计过程中, 还为本系统设计了监控模块, 可以实时监控该系统各部分的运行情况, 通过CAN总线, 将实时数据发送到远程, 用户可以通过监控系统显示的数据对控制系统进行调整, 可以及时发现异常, 避免重大事故的发生。
2 软件设计
CAN总线作为数据交换的主要节点, 对于自动化系统的重要性就不言而喻了, 软件设计也应该以它为中心, 分清数据交换的优先级, 将数据帧按顺序进行交换, 避免数据紊乱带来的错误信息, 提高系统的可靠性, 所以, 采用实时控制系统是非常有利的。考虑到企业包装自动化生产线采用CAN总线局域网的特点, 这给程序设计带来了更广阔的空间, 提高了设计的灵活性。
软件设计共三大模块:CAN初始化模块、中断处理模块和数据收发模块, 这三个部门的程序设计都以CAN总线为中心, 抓住CAN通信的特点, 设置好逻辑顺序, 对信息进行收发处理。下面简要介绍一下CAN初始化模块的软件设计:初始化模块的主要功能是完成各项参数的设定, 为系统搭建工作环境。进行初始化操作时, 设定了两种方式, 主要有硬件复位和软初始化功能, 硬件初始化发生在上电时, 软件初始化需要向CAN总线发送复位信号“1”, 当系统接收到该信号时进行初始化操作。需要注意的是, 这些寄存器只能写访问在重置, 因此, 在登记的初始化, 进入一个国家必须确保系统复位。
结语
采用CAN总线技术设计自动化生产线具有以下优点:第一, 有较好的抗干扰能力, 而且响应速度较快;第二, 结构简单, 便于维护和扩展, 实用性更好;第三, 采用双绞线网络, 大大增加了数据传输量, 提高传输效率。因此, 该控制系统具有非常广阔的应用前景, 本次研究工作所设计的企业包装自动化生产线能够很好的完成包装工作, 从而有效的提升了企业的生产效率, 降低了企业的生产成本。
参考文献
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[3]刘静, 张西良.包装生产线分布式测控系统中串行通信设计[J].包装工程, 2002, 23 (03) :33-36.
