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生产、建设、运输、贸易、科技和日常生活都离不开称重。随着工业自动化和管理现代化的进展,称重方式由传统的杠杆式机械称量发展到数字式智能称量,尤其是快速动态称重有了很大发展。人们采用新技术,应用数字信号处理芯片,开发各种自动称重系统与装置,以提高动态称重的准确度。本文以一个实际项目——刨花板生产线自动化的设计为依托,设计了一种在剧烈振动下进行动态称重的板胚称。
在板胚称的设计开发上采用理论分析与数据校正相结合的方法。首先建立板胚称的简化模型,对其进行静态与动态的分析,在这一过程中通过提出一些基本假设,逐步的对模型进行简化,然后套用经典的理论模型,进行理论分析。在现有的设备上建立数据采集模型,进行振动数据采集,与理论分析的结果进行对比,以实际值作为标准修改理论模型。重复这一过程,直到理论分析的结果与实验测得的数据基本一致,套用最终的理论模型从每次测量值中反求出实际激振质量——板胚的实际重量,达到设计的最终目标。
在系统控制方面,对生产线的实际情况进行了分析,建立了以板胚称为反馈环节的闭环控制系统。考虑系统长延时的特点,选择广义预测控制算法作为系统的控制模型。
在硬件设计方面,考虑甲方任务的具体要求和系统的稳定性,采用模块化设计。首先,将所有生产线自动化任务进行分拆,筛选,归纳;然后,总结出其中共性的功能,进行集中的、模块化的设计;最后,硬件设计又在模块化的基础上,增加了人性化,简易化设计,比如,增加指示灯,改变模块与模块之间的连线方式,这样做一方面便于甲方员工快速掌握硬件使用办法,另一方面,也给维护带来了极大的方便。
在软件设计方面,更是凸现了操作简易化的原则。利用VC++Builder 6.0编写的软件界面直白明了,控制参数修改简单方便;而控制结果曲线的绘制又使整个控制过程处于外部监控状态下;为了便于修改和调试,我们还设置了控制过程状态参量显示界面,利用这些状态参量,可以从内部监视控制过程的执行情况。双重手段确保了控制的稳定性和安全性。
在系统总体设计方面,建立了一个利用串口进行多机通讯的工控机——单片机系统。考虑手、自动切换问题,一改传统的计算机做主机的模式,以单片机系统为主机,将单片机系统作用自动手动的公共环节,提高了系统的安全性同时也降低了成本。经过对以上各个环节的反复改进,现场试运行证明:本系统可以达到预先设计目的,运行稳定、可靠,板胚称单独使用的精度为3%,运用到控制模型之中,板胚质量控制的精度为2%,达到了甲方的设计要求。