Проектування слайсера нового покоління [ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати. скачати ПЛАН ВСТУП 1. АНАЛІЗ ОБ'ЄКТА АВТОМАТИЗАЦІЇ І ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ПРОЕКТУВАННЯ 1.1 Аналіз об'єкта автоматизації 1.2. Критичний аналіз об'єкта автоматизації 1.3 Аналіз методів автоматизації 1.3.1 Аналіз первинних перетворювачів 1.3.2 Аналіз виконавчих органів 1.3.3 Аналіз СУ 1.4 Постановка задачі проектування 2. ПРОЕКТУВАННЯ СТРУКТУРИ СИСТЕМИ 2.1 Структурна схема підключення датчиків 2.2 Структурна схема підключення виконавчих механізмів 2.3 Розподіл пінів мікроконтролера 3. ПРОЕКТУВАННЯ МОДЕЛІ СИСТЕМИ В СЕРЕДОВИЩІ PROTEUS 3.1 Проектування моделей датчиків 3.2 Проектування моделей виконавчих механізмів 3.3. Проектування панелі керування пристроєм 4. РОЗРОБКА ЧЕРТЕЖА БЛОК-СХЕМИ АЛГОРИТМУ ПРОГРАМИ УПРАВЛІННЯ 4.1 Побудова блок-схеми алгоритму ВИСНОВКИ ВСТУП У сучасній кулінарної промисловості, а також у сфері обслуговування, з зростанням населення, зростає потреба у швидкому та якісному виробництві харчової продукції, а також максимальної підготовці її до вживання, так як «час-гроші». Один з напрямів прискорення даного виробничого процесу є проектування, виготовлення, а потім і впровадження різних машин для швидкого очищення, нарізки та іншої механічної обробки харчової продукції. Однією з таких машин є агрегат, як правило, з ручним управлінням слайсер. 1. АНАЛІЗ ОБ'ЄКТА АВТОМАТИЗАЦІЇ І ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ПРОЕКТУВАННЯ 1.1 Аналіз об'єкта автоматизації Слайсер - спеціалізований пристрій для точної і швидкої нарізки ковбаси у великих кількостях. Даний прилад є поширеним кухонним приладом в будь-якому супермаркеті. Не має значення яку модель, якої фірми розглядати-всі вони мають приблизно однакову структуру і принцип дії, а як наслідок-однакові недоліки, але про це пізніше. Зупинимося докладніше на принципі дії. Оператор приладу виставляє ширину відрізається скибки за допомогою руху задньої стінки, потім вручну підносить ковбасу і тримає її до тих пір, поки не відбудеться відрізка (знову ж ручним рухом обертового ножа), потім відрізаний кусень зміщується в бік і операторові необхідно посунути ковбасу ще вперед і знову тримати до моменту відрізки. Після закінчення безпосередньо нарізки необхідно взяти все відрізані шматки і вручну розкласти їх на тарілці, що неминуче веде до збільшення часу упаковки. Малюнок 1.1 Типовий Слайсер. 1.2 Критичний аналіз об'єкта автоматизації А) Задня стінка виставляється вручну, що не дає можливість максимально точно виставити ширину нарізки. Слід зауважити, що автоматизований електропривод впоратися з цим завданням набагато швидше, ніж людина, яка буде підганяти розмір. Що стосується ремонтопридатності та надійності, то тут нарікань немає. Б) Ніж. Швидкість його обертання не регулюється, тому немає підстроювання під тип ковбаси (Салямі - тверда, Лікарська-м'яка), а це важливо для економного використання електроенергії, а також для швидкого і рівного відрізання, адже якщо швидкість буде не відповідати, то ковбаса може бути просто порвана на шматки. Що стосується надійності і ремонтопридатності, то тут знову немає способів застосувати автоматизацію для поліпшення даних якостей. В) Притискний пристрій. Його просто немає, або воно представлено притискною планкою, яку необхідно постійно притримувати. Людина не досконалий - його рука втомлюється. І хоч завдяки безпосередньому контролю людини може регулюватися сила і коректуватися вектор притискання - це нераціонально. А силу притиску можна підтримувати і засобами автоматизації, але про це в наступному розділі. Г) «Наїзд-ножа-на-ковбасу». Даний механізм також відсутня і це погано. З одного боку якщо б людина вручну підносив ковбасу, то для пальців це безпечніше, але з огляду на пункт В) розумніше зробити автоматику під управлінням контролера. Д) промоутери-ковбаси-по-шляху-нарізки ». І знову ручна праця, безглуздий і легко замінний. Рух чудово буде передавати та конвеєрна стрічка. Е) «розкладчики ковбаси-Сервірователь» Цей пристрій також не передбачено в базовій моделі. Отже, об'єкт може бути доопрацьований, а в деяких вузлах модернізований для полегшення людської праці і раціонального використання часу. 1.3 Аналіз методів автоматизації 1.3.1 Аналіз первинних перетворювачів-датчики А) Кінцеві датчики положення - саме вони будуть вказувати двигуну, відповідальному за рух ножа по направляючої, про досягнення кінцевих точок руху. Б) Датчик положення задньої стінки. Необхідний для своєчасної зупинки двигуна переміщує задню стінку, а також для виведення на індикацію положення стінки. В) Оптодатчік наявності ковбаси. Тобто датчик, який повідомляє про те, що ковбаса покладена і можна включати притискний пристрій. Г) Датчик ваги, який буде знаходитися вже у вузлі сервіровки. Встановлено буде під тарілкою і може реагувати на збільшення ваги або на удар від падаючого шматочка ковбаси. У результаті обробки сигналу від нього тарілка буде повертатися. Датчики А, Б, В прийнято було взяти ідентичними. Вони будуть засновані на оптиці. Підключення, а відповідно і конструкція будуть розглянуті в наступному розділі. Датчик Г можна вказати вже зараз-Датчик силовимірювальний тензорезисторний ДСТ. Тип датчика - двухопорний балка. Принцип дії - деформація вигину. Датчик застосовується у бункерних вагах і дозуючих пристроях; платформних вагах; підвісних бункерних вагах і дозуючих пристроях. Його характеристики наведені в Таблиці 1.1. Малюнок 1.3 ДСТ. Загальний вигляд Таблиця 1.1. Номінальне зусилля кН 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,32; 0,4; 0,5; 0,63; 1,0; 1,25; 1,5; 2,0; 2, 5; 4,0; 5,0; 6,0; Діапазон робочих температур (група виконання) ° С -50 ... +50 (Д3) Напруга живлення постійним струмом В, не більше 24 Ступінь захисту оболонки - IPХХ Маса кг

1,3 ... 2,6

1.3.2 Аналіз виконавчих органів

А) Доріжки. Їхній рух буде реверсивним по можливості. Передаватися рух буде від двигуна через косокутні шестерні. Реверс бажаний при виконанні програми спочатку і наприкінці обробки 1й палки ковбаси для скидання в кошик відходів «хвостиків».

Малюнок 1.3 Схематичне зображення передачі руху через косокутні шестерні на конвеєрну стрічку

Б) Поворот тарілки буде здійснюватися кроковим двигуном через ланцюгову передачу, можливий варіанти вбудовування його безпосередньо в сервировочное пристрій.

Малюнок 1.4 Поворотний механізм з датчиком

В) «Пріжіматель» - являє собою притискну лопатку на одному кінці якої закріплений оптодатчік наявності ковбаси. Рух передається від ДПТ через шестерню на валу до зубців на «хвості» притискної лопатки.

Малюнок 1.5 Передача руху від двигуна до притискної лопатці. Вид зверху.

У вихідне положення лопатка буде повертатися після припинення дії ДПТ під дією деформованої пружини, прикріпленою до обертає шестірні.

Малюнок 1.6 Пружина як поворотний механізм. Вид збоку.

Г) Двигун руху ножа по напрямні. Реагує на сигнали кінцевих датчиків. Сам ніж з обертаючим його двигуном переміщається по черв'ячної передачі.

Д) Двигун обертання ножа - отримує сигнал від контролера про включення / відключення. Обертає ніж зі змінною швидкістю. Управляється ШІМ, реалізованих на таймері лічильнику.

Малюнок 1.7 Механізм переміщення ножа

1.3.3 Аналіз СУ

СУ може бути реалізована як апарат з жорсткою логікою Милі / мура, як релейно-контакторна схема, але оптимальний варіант це реалізація на контролері ARM 7.Іменно цей варіант дозволить більш точно налаштувати і налагодити систему, а також спростить автоматизацію ряду вузлів - задньої стінки і т. д. Для спрощення реалізації проекту контролер LPC 2138 буде узятий не як окремий елемент, а вже у вигляді готового до монтажу модуля MMLPC 2138-0-2.

MMLPC2138-0-2 - мініатюрний модуль з встановленим 32-розрядним ARM мікроконтролером LPC2138 NXP. Усі висновки мікроконтролера доступні на роз'ємах плати. Периферія включає два таймери, два інтерфейси UART, два I2C, SPI, АЦП, ЦАП, сорок сім ліній введення / виводу.

Відмінні особливості

• встановлений мікроконтроллер LPC2138: ARM7TDMI-S ™ 16/32 біт, 512 кБ Flash-пам'яті програм, 32 кБ ОЗУ, годинник реального часу, вісім 10-бітових АЦП, 2 порти UART, I2C, SPI, два 32-бітових таймера, вісім каналів захоплення / зберігання, ШІМ (6 виходів), "WatchDogTimer", 5 В сумісні входи / виходи, працездатність до 60 МГц (вбудований PLL);

• послідовна DataFlash на 32Mb (4MB);

• годинник РВ з вбудованим резонатором 32,768 кГц і батареєю (встановлюється додатково);

• живлення 3,3 В або 3,8 - 16В від вбудованого регулятора;

• компактні розміри 39х36мм;

• працює в комплексі з налагоджувальною платою EVBlpc213x;

• налагоджувальний інтерфейс JTAG.

Комплектація

• налагоджувальна плата MMLPC2138-0-2.

Малюнок 1.8 MMLPC 2138-0-2

1.4 Постановка задачі проектування

Проаналізувавши вищевикладений матеріал, були сформульовані наступні завдання даної курсової роботи:

- Розробка структури системи управління підсистемами

- Вибір датчиків струму, кута повороту, швидкості, перетворювача частоти;

- Вибір виконавчих пристроїв (електродвигунів);

-Розробка схеми підключення датчиків і виконавчих механізмів;

- Розробка користувальницького інтерфейсу з індикацією;

-Розробка блок-схеми алгоритмів програми управління мікроконтролером;

- Розробка програми управління на мові Keil.

2. ПРОЕКТУВАННЯ СТРУКТУРИ СИСТЕМИ

2.1 Структурна схема підключення датчиків

Датчик (сенсор від англ. Sensor) - термін систем управління, первинний перетворювач, елемент вимірювального, сигнального, що регулює або керуючого пристрою системи, що перетворює контрольовану величину в зручний для використання сигнал.

В даний час різні датчики широко використовуються при побудові систем автоматизованого управління.

ДСТ

Рисунок 2.1 Структурна схема підключення ДСТ

Датчик підключається через підсилювач і фільтр низьких частот до АЦП МК. Обробка інформації від нього докладніше розписана в блок-схемі до керуючої програмі.

Оптодатчік

Рисунок 2.2 Структурна схема підключення Оптодатчіка.

Оптодатчік складається з оптопари і тригера Шмідта. Підключається безпосередньо до GPIO МК. Найбільш поширений в даній системі тип датчика. Слід зауважити що при спрацьовуванні датчик видає сигнал 0, постійний же рівень сигналу від нього логічна одиниця, проте при розробці керуючої програми була використана зворотна логіка, а отже сигнал з даних датчиків після тригера Шмідта також слід пропускати через інвертор, зрозуміло якщо інвертор вже не вбудований в нього.

Кнопки

Малюнок 2.3 Кнопка натискного типу.

Хоча це не датчики, раціональніше все віднести кнопки до цього розділу, адже як і датчики вони подають (точніше пропускають) сигнал на входи МК, що дозволяє йому скорегувати виробничий процес відповідно знову надійшли даними.

2.2 Структурна схема підключення виконавчих механізмів

Двигун переміщення ножа

Малюнок 2.4 Двигун переміщення ножа

Оскільки необхідно забезпечити переміщення ножа в обох напрямках, даний двигун підключений з можливістю реверсу. Можлива реалізація на транзисторах працюють у ключовому режимі або на них же, але також з використанням мікросхем IR.

Двигун повороту тарілки / переміщення задньої стінки (ШД)

Малюнок 2.5 Управління ШД

Даний тип двигуна підключений до МК через 2 спеціалізовані мікросхеми L 297 + L 298, які в парі складають драйвер управління кроковим двигуном. Завдяки їм поперемінно відбувається включення обмоток ШД, що призводить до обертання. Управляти двигуном так дуже просто. Необхідно лише подати з МК 3 сигнали. 1й включає двигун. 2й задає прямий або зворотний хід. Третій активує режим напівкроку. На мікросхему L 297 також необхідно подавати прямокутні імпульси. Для зниження навантаження на МК подача даних імпульсів йде зі стороннього генератора, реалізованого на мікросхемі 555.

Двигун обертання ножа / притискної лопатки / конвеєрних стрічок

Малюнок 2.6 Структурна схема підключення інших ДПТ

МК подає сигнал на ключ через який подається напруга живлення даних двигунів. Детальніше їхнє управління буде розглянуто в розділі про блок-схемі.

Джерела живлення

Малюнок 2.7 Кнопка натискного типу.

Хоча джерела живлення не відносяться до виконавчих механізмів вони будуть згадані в цьому розділі, адже без них не буде функціонувати система в цілому. Основні елементи блоку живлення це трансформатор, випрямляч, ФНЧ і стабілізатор. За бажанням можна додати запобіжники. Детальніше схема БП буде розглянута при проектуванні моделі. Слід зазначити що для системи необхідно 2 БП на 5 і на 12В постійного струму.

Індикація

Ще однією важливою ланкою є семисегментні індикатори, які наочно показують стан системи, а точніше її налаштування. Підключаються вони напряму до GPIO МК.

2.3 Розподіл пінів МК

Таблиця 2.1 Піни МК