机械电子工程毕业设计开题报告
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课题名称：LC-20粮食自动称重系统电气控制部分设计
一、论文资料的准备
1、概述
粮食自动称重系统是采用高精度称重传感器、微电脑控制仪表相结合的高技术产品。实现多种工业场合的各种不同物料的称重包装。可与配料系统、输送系统、计量系统等形成一条自动化称重流水线。称重传感器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段，对贸易结算、交通运输、港口计量和科学研究都起到了重要作用。称重传感器具有反应速度快，测量范围广、应用面广、结构简单、使用操作方便、便于计算机控制等特点。被广泛应用于交通运输、港口、机械制造和国防等各个领域
2、国内外发展情况
50年代中期电子技术的渗入推动了称重器的发展。60年代初期出现机电结合式电子称重器以来，经过40多年的不断改进与完善，我国电子称重器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。我国电子衡器的技术装备和检测试验手段基本达到国际90年代中期的水平。电子称重技术从静态称重向动态称重发展：计量方法从模拟测量向数字测量发展;测量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。但就总体而言，我国电子衡器产品的数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。
国外发达国家社会化大生产程度较高，粮食生产都在大农场进行。其机械化水平较高，从生产、加工到销售都实行散装运输。粮食散装运输车在国外特别是在发达国家已经很盛行，且近年来发展很迅速。 我国是粮食生产和消费者大国。据统计，我国粮食产量4亿多吨。我国粮食生产较分散，从农户到粮食收购站，再转运至仓库、加工厂、粮店，整个过程都是用麻袋贮运，装卸靠人抬肩扛。在一些大型仓库、加工厂也只采用了皮带运输机来搬运，机械化程度很低。因此，发展粮食散装运输和贮存不仅可节省大量劳力、物力，并且在很大程度上促进粮食生产、运输、贮存、加工和销售等的机械化的发展。 70年代末80年代初，国内曾尝试采用粮食散装贮运和加工，某些地方的粮食加工厂、仓库、粮店等部门也投入了一些资金，进行粮食散装的配套设备改装和更新。但由于长期以来人们一贯使用麻袋装卸，改变和更新是个比较大的社会性工程，牵涉到粮食生产、加工、贮存、运输、销售等许多部门的协调发展。再则，采用粮食散装运输车还需要解决粮泄漏和雨淋等问题。因此，从目前来看，短时间内要在粮食行业全面实行粮食散装贮运尚存在一些困难。但随着社会化大生产的发展和各行各业现代化程度的提高，在我国粮食生产、加工、贮存、运输、销售等环节实行粮食散装，势在必行。粮食自动称重系统的应用，将节约大量的人力物力，提高生产效率。本系统可以实现对散粮的直接运输，称量，工作效率得到很大的提高，同时本系统可以通过传感器对粮食的重量直接测量。本系统可以对粮食重量进行精确称量，减小了称量的误差。
3、自动称重技术发展前景
电子称重器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化;其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高;其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能;其应用性能趋向于综合性和组合性。1.小型化 体积小、高度低、重量轻。钢板或铝板就是秤体的台面，称重传感器既是传感元件，又是承力支点，极大地减化了秤体结构，不但降低了成本，而且提高了稳定性和可靠性。大型已经采用长方形闭合截面的薄壁型钢，并联排队列焊接成一个整体的竹排式结构的秤体，4个称重传感器分别安装在最外边两根薄壁型钢两端的切口内，安装在称重传感器承力点上的固定支承就是秤体的承力支点，既减化了承力传力机构，又节省了秤体高度，这是一种很有发展前途的秤体结构。
a.模块化 在实际应用中，根据各行业用户的需要，选择标准模块其中10余种常用的标准规格即可。这种模块化的分体式结构，不仅提高了产品的通用性、互换性和可靠性，而且也大大地提高了生产效率和产品质量。同时还降低了成本，增强了企业的市场竞争能力。
b.集成化 对于某些品种和结构的电子衡器，例如小型电子平台秤、专用秤、便携式静动态电子轮轴秤、静动态电子轨道衡等，都可以实现秤体与称重传感器，钢轨与称重传感器，轨道衡秤体与铁路线路一体化。
c.智能化 电子称重器的称重显示控制器与电子计算机组合，利用电子计算机的智能来增加称重显示控制器的功能。使称重器在原有功能的基础上，增加推理、判断、自诊断、自适应、自组织等功能，这就是当今市场上采用微机化称重显示控制器的电子衡器与采用智能化称重显示控制器。
d.综合性 电子称重技术的发展规律就是不断的加强基础研究并扩大应用，扩展新技术领域，向相邻学科和行业渗透，综合各种技术去解决称重计量、自动控制、信息处理等问题。例如在流量计量专业，如果按照传统的理论和方法建造一套标准大流量测量系统，价格相当昂贵。如果采用称重法即质量流量法，只要将重量和时间测量准确，大流量的测量问题就迎刃而解了。
e.组合性 在工业称重计量过程或工艺流程中，不少称重计量系统还要求具有可组合性，即测量范围等可以任意设定;硬件能够依据一定的工作条件和环境作某些调整，硬件功能向软件方向发展;软件能按一定的程序进行修改和扩展;输入输出数据与指令可以使用不同的语言和条形码，并能与外部的控制和数据处理设备进行通信
二、本课题的目的(重点及拟解决的关键问题)
a.我国是粮食生产和消费者的大国，粮食自动称重系统实现与配料系统、输送系统、计量系统等形成一条自动化称重流水线。改变了原来传统的麻袋贮运，装卸靠人抬肩扛的习俗，大大的解放了生产力和节省了大量的物力与人力。
b.粮食自动称重系统是采用高精度的称重传感器、微电脑控制仪表相结合的高技术产品在国外特别是发达国家已经很盛行。随着我国科技实力的增长，大量的外国科技被引入，而发展粮食自动称重系统不仅促进粮食运输、加工、储存和销售的机械化发展，与国际潮流接轨也符合我国是粮食大国的国情。
c.由于我国是一个农业大国，农业是一个支柱产业，每年有大量的粮食需要流通，传统的称量方法不仅费时费力，而且在运输过程中麻袋易磨损并造成大量的物质浪费。传统称重运输成本高且也会浪费粮食。因此本课题就是为了解决上诉问题儿进行的优化设计，实现粮食称重、打包的自动化。改变传统的人为称重避免了粮食泄露、粮食斤数不准的问题。并且当中采用的气压传动避免产生漏油现象，污染粮食。其工作压力低，使用安全，不污染环境，成本低。
d.我的课题设计是为了实现粮食运送、称重、打包自动化控制，并且能够几个部分可以作为一个整体有紧密的配合。协调和解决粮食物流环节链各构成部分存在的问题，促进各构成部分之间的密切衔接，确保粮食物流环节链始终处于良性元转状态，使粮食物流真正做到快捷，高效。
e.实行粮食散装运输是个大的社会性工程，首先应更新人们长期以来形成的传统观念，大力宣传粮食散装运输的优势性和重要性，介绍国外粮食散装运输的先进技术和管理经验，激发人们改变我国粮食运输落后现状的信心，使我国粮食运输逐步向现代化迈进。并且结合国外的'先进粮食运输技术和我国粮食运输的特点，建立起具有中国特色的的粮食运输体系，促进我国粮食事业的迅猛发展，开创我国粮食自动化的新纪元。
f.本毕业设计是对机械电子工程专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校期间所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力通过设计对所学的知识结构进行重新整合，将所学知识与工程实际问题想结合，掌握一定的设计方法体系和手段，积累一定的时间经验，培养分析问题与解决问题的能力，从而掌握进行科技创新所必需的知识与技能，是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神之最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创造的分析、解决技术问题。通过毕业设计，使学生掌握粮食称重系统总体及电气控制系统设计的基本方法，为今后步入工作岗位打下良好的基础。
三、主要内容、研究方法、研究思路
(1) 设计任务：
①总体设计：
A. 总体方案及总体参数的确定;
B. 结构型式选择及参数的确定;
C. 输送机的输送能力与计量漏斗计量能力的匹配计算;
②电气控制系统设计：
A. 电气控制回路设计(包括手动和自动控制系统)，要求能够对计量数据进行管理和处理(如数据储存、累加和打印等);
B. 电气元件的选择计算;
C. 控制柜结构设计及布线图设计;
③控制流程框图及控制柜的三维造型设计：
(2) 技术参数及要求：
①额定计量能力：20吨/小时，计量漏斗容重1.5t;
②设备结构尺寸：≯3800x1800x2300mm;
③粮食输送与计量采用分体式结构，设备重量控制在5吨以内;
④计量设备和输送装置都采用拖挂方式转移场地，设备尽可能轻且操作简单;
⑤设备既能自动操作、又能手动操作;
⑥计量数据可动态显示，计量结果可以用打印机输出。
(3) 设计要求：
①主要任务：学生应在指导教师指导下独立完成给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制机械与电气工程图纸，并绘制有关图表。
②知识要求：学生在毕业设计工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题。通过学习、研究与实践，使得理论认识深化、知识领域扩展、专业技能延伸。
③能力培养要求：学生应学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书;培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力;锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力
研究方法：
1、文献研究法：文献研究法是通过调查文献来获得资料从而掌握所要研究问题的一种方法。例如我们可以进入一些文库查看前人的论文和研究成果。
2、调查法：它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。调查方法是科学研究中常用的基本研究方法。例如我们去搜寻一些关于毕业设计的资料和调查自动称重系统的历史发展和未来前景。
3、观察法：观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法。我们参观了张家口市的粮食基地，直观的去观察自动称重系统的工作流水线。
研究思路：首先随着社会电子称重技术的高速发展与应用领域的扩大，再对比一下国内外的科技发展，我觉得粮食自动称重系统这一课题的毕业设计具有很强的实际意义。然后调查粮食自动称重的现实状况和历史状况初步了解该课题，制定时间表合理安排总体进度和阶段性工作内容并通过一系列的研究手段来完成毕业设计的主要内容。最后可以设计出应用于实际的系统。
四、总体安排和进度(包括阶段性工作内容及完成日期)
日期间隔 任务
20XX.3.28-20XX.4.4 总体参数确定及总体设计
20XX.4.5-20XX.4.16 输送机的输送能力与计量漏斗计量能力的匹配计算
20XX.4.17-20XX.4.30 电气原理图及控制系统设计
20XX.5.1-20XX.5.17 控制柜及面板设计
20XX.5.18-20XX.5.30 控制柜布线图设计
20XX.6.1-20XX.6.11 控制流程图及控制柜的三维建模
20XX.6.12-20XX.6.24 准备论文及答辩
五、主要参考文献
[I] 朱善君等. 可编程序控制系统原理、应用、维护. 清华大学出版社, 1992. 3.
[II] 余雷声等. 电气控制与PLC 应用.机械工业出版社, 1996. 10.
[III] 李长安. 称重传感器并联电路的选配方法. 传感器技术, 1996( 3).
[IV] 宋文敏等. 电子称技术. 中国计量出版社,1991. 9.
[V] 张道林，胡敦俊.粮食自动计量输送系统的设计[J].粮油加工，1994(6)：15-16.
[VI] 于庆广.可编程控制器原理及系统设计[M],北京：清华大学出版社.
[VII] 孟华，杨光伟等 一种定量自动称重控制器的设计与实现仪表技术与传感器
[Ⅷ] 程宪平 可编程控制器原理与应用. 北京：化学工业出版社，2009.8.
[Ⅸ] 张钧富 传感器(第三版). 北京：机械工业出版社，2001.5.
[Ⅹ] 冯喜 红枣分级生产线自动称重系统的设计 宁夏工程技术.
[Ⅺ]李南，陈奇 碳粉糊生产线自动称重系统的实现机床与液压，2008，36(12).
[Ⅻ] 茹秋生，陈耿彪 十字型称重传感器 仪表技术与传感器.
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