锦纶化纤织布入库运送及记录系统设计_硬件部分
锦纶化纤织布入库运送及记录系统设计_硬件部分[20200108192750]
为了减少锦纶化纤织布车间织布入库时工人的工作量，提高整体的工作效率。需要对原有的行车运送系统进行改造。本文设计了行车织布入库及记录系统，能够使用一辆行车对布匹进行称重和运送，并将所得布匹重量通过无线传输的方式，发送给上位机接收端，并记录到PC机中。本设计以AT89S52单片机为控制核心，而称重传感器采用电阻应变片式，采用NRF24L01作为红外传输模块，以MAX232作为串口TTL电平转换芯片，称重传感器的A/D转换由HX711执行。上位机接收端设置了称重传感器的报警值，当超过额定值时，上位机接收端的报警装置报警。 经测试，系统基本满足设计要求和实际使用的要求，且对原系统的改造较为简单，成本较低，维护方便，将其应用到织布车间，将会提高生产效率。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:行车,单片机,无线通信,红外传输
目 录
1 绪论 ······························································ 1
1.1 课题背景及意义 ·························································· 1
1.2 课题中采用的主要技术 ···················································1
1.3 本课题的研究方法和主要工作 ············································ 4
2 行车织布入库及记录系统的总体设计·········································4
2.1系统设计要求·······························································4
2.2 系统总体方案······························································5
2.3 几种行车织布入库系统的实现方案的比较··································7
2.4本章小结···································································9
3 系统硬件的设计与实现······················································9
3.1 行车上系统的硬件设计···················································9
3.2上位机接收端的硬件设计··················································16
3.3 本章小结·························································22
结论·································································23
致谢··········································································24
参考文献·····························································25
附录A实物图·························································27
附录B锦纶化纤织布入库运送及记录系统原理图···························28
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
淮安锦纶化纤织布车间的目前情况为：首先需要一名员工操作上位机，用于记录生产数据，例如，型号、产量、一卷布的重量。在织布机完成一匹布的生产后，由两名工人人工操作行车进行至该织布机车位，将挂钩固定在中轴两侧，吊起这一匹布，再将中轴中间的细长轴取出。由织布工人剪布，将布头缝好。接下来，运至称重处，放下布进行包装，换至称重行车，固定好后称重，行车上的重量传感器将重量数据无线传输至接收器上显示，人工贴上标签，记录数据。之后，换另一部行车，将包装好的布运至仓库存放。现在的工作状态需要两名操作行车的工人全程跟随，还需要两台行车协同运行，才能完成整个过程。过程比较复杂繁琐，成本也相应有些高，同时人力的使用上还可以精简。
通过一系列改进，可以只用一部行车完成全部过程。同时只需要有一名工人在上位机上进行操作，而不需要工作人员一直跟随操作。过程在一定的改进后也会更加流畅快捷。从而，使人力成本和机械运行成本加在一起的总成本降低。
针对这些问题，本课题设计一套织布入库运输及记录系统，通过一系列改造，可以只用一部行车完成全部过程，同时只需要有一名工人在上位机上操作，而不需要两个工人一直跟随操作。改进后，行车开始时在操作工操作下，可以从线上任何位置迅速移动到需要去搬运布的纺车车位；在稳定的过程中，通过行车上的重量传感器进行称重，再将这个数据传输到上位机，同时遥控器上的显示屏也会显示并保存最近一次的称重；称重完成后，行车回到主运行轨道，快速稳定的行进至计划存放的仓库某位置，操作工卸下布匹进行存放。过程在改进后会更加快捷流畅，从而，使人力成本和机器运行成本加在一起的总成本降低。因此对行车的改进具有一定的实际意义。
1.2 课题中采用的主要技术
1.2.1 无线通信技术
与传统的有线通信相比，无线通信不需要线路的铺设，因而也不需要挖掘电缆沟，从而节省了设备安装时的时间，同时节省了大量的人力和物力。无线通信是以电波可以在空气中传播为理论依据，而发展开来的新兴的数据传递方式。从最早的电报到现如今的红外、蓝牙、WiFi等[20]。因为无线通信的优点突出，现在已经被广泛应用在工业生产中，使得生产的过程更加快捷、效率。随着无线通信技术的日益成熟，其通信的方式也越来越多。但是，也不是每一种通信方式在生产过程中都是普遍适用的，应该根据生产现场的环境和需求，来选择合适的通信方式。下面就来对比几种常见的无线通信方式:
表 1.1常见的无线通信方式对比
WLANBluetoothZigBeeUWB红外
采用协议802.11802.15.1802.15.1
通信距离<200m<100m10~75m<10m<20m
传输速率 （Mbps）5.5~11s10.1~0.25<6<2
频段 （GHz）2.42.40.86/0.91 /2.43.1~10.62.4
主要用途企业无线局域网汽车、IT无线传感器网络家用设备连接
联系实际情况和上述比较，采用红外传输，其传输距离，传输速率均符合实际的数据传输要求，且价格低廉，安装方便。
1.2.2 H桥驱动电机正反转
“H桥驱动电路”是因为它的电路形状与字母H相似而得名。四个三极管分布在H的四条腿上，而电机就是H的横杠。H桥的驱动电路由由分布在H四条腿上的三极管和H横杠上的电机构成。为了使电机运行，需要导通处于一条对角线上的三极管。流过电机的电流方向是由导通的不同的三极管对决定的，而电机的转动方向则是由流过电机的电流方向决定的。
图 1.1 H桥电路
为了减少锦纶化纤织布车间织布入库时工人的工作量，提高整体的工作效率。需要对原有的行车运送系统进行改造。本文设计了行车织布入库及记录系统，能够使用一辆行车对布匹进行称重和运送，并将所得布匹重量通过无线传输的方式，发送给上位机接收端，并记录到PC机中。本设计以AT89S52单片机为控制核心，而称重传感器采用电阻应变片式，采用NRF24L01作为红外传输模块，以MAX232作为串口TTL电平转换芯片，称重传感器的A/D转换由HX711执行。上位机接收端设置了称重传感器的报警值，当超过额定值时，上位机接收端的报警装置报警。 经测试，系统基本满足设计要求和实际使用的要求，且对原系统的改造较为简单，成本较低，维护方便，将其应用到织布车间，将会提高生产效率。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:行车,单片机,无线通信,红外传输
目 录
1 绪论 ······························································ 1
1.1 课题背景及意义 ·························································· 1
1.2 课题中采用的主要技术 ···················································1
1.3 本课题的研究方法和主要工作 ············································ 4
2 行车织布入库及记录系统的总体设计·········································4
2.1系统设计要求·······························································4
2.2 系统总体方案······························································5
2.3 几种行车织布入库系统的实现方案的比较··································7
2.4本章小结···································································9
3 系统硬件的设计与实现······················································9
3.1 行车上系统的硬件设计···················································9
3.2上位机接收端的硬件设计··················································16
3.3 本章小结·························································22
结论·································································23
致谢··········································································24
参考文献·····························································25
附录A实物图·························································27
附录B锦纶化纤织布入库运送及记录系统原理图···························28
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
淮安锦纶化纤织布车间的目前情况为：首先需要一名员工操作上位机，用于记录生产数据，例如，型号、产量、一卷布的重量。在织布机完成一匹布的生产后，由两名工人人工操作行车进行至该织布机车位，将挂钩固定在中轴两侧，吊起这一匹布，再将中轴中间的细长轴取出。由织布工人剪布，将布头缝好。接下来，运至称重处，放下布进行包装，换至称重行车，固定好后称重，行车上的重量传感器将重量数据无线传输至接收器上显示，人工贴上标签，记录数据。之后，换另一部行车，将包装好的布运至仓库存放。现在的工作状态需要两名操作行车的工人全程跟随，还需要两台行车协同运行，才能完成整个过程。过程比较复杂繁琐，成本也相应有些高，同时人力的使用上还可以精简。
通过一系列改进，可以只用一部行车完成全部过程。同时只需要有一名工人在上位机上进行操作，而不需要工作人员一直跟随操作。过程在一定的改进后也会更加流畅快捷。从而，使人力成本和机械运行成本加在一起的总成本降低。
针对这些问题，本课题设计一套织布入库运输及记录系统，通过一系列改造，可以只用一部行车完成全部过程，同时只需要有一名工人在上位机上操作，而不需要两个工人一直跟随操作。改进后，行车开始时在操作工操作下，可以从线上任何位置迅速移动到需要去搬运布的纺车车位；在稳定的过程中，通过行车上的重量传感器进行称重，再将这个数据传输到上位机，同时遥控器上的显示屏也会显示并保存最近一次的称重；称重完成后，行车回到主运行轨道，快速稳定的行进至计划存放的仓库某位置，操作工卸下布匹进行存放。过程在改进后会更加快捷流畅，从而，使人力成本和机器运行成本加在一起的总成本降低。因此对行车的改进具有一定的实际意义。
1.2 课题中采用的主要技术
1.2.1 无线通信技术
与传统的有线通信相比，无线通信不需要线路的铺设，因而也不需要挖掘电缆沟，从而节省了设备安装时的时间，同时节省了大量的人力和物力。无线通信是以电波可以在空气中传播为理论依据，而发展开来的新兴的数据传递方式。从最早的电报到现如今的红外、蓝牙、WiFi等[20]。因为无线通信的优点突出，现在已经被广泛应用在工业生产中，使得生产的过程更加快捷、效率。随着无线通信技术的日益成熟，其通信的方式也越来越多。但是，也不是每一种通信方式在生产过程中都是普遍适用的，应该根据生产现场的环境和需求，来选择合适的通信方式。下面就来对比几种常见的无线通信方式:
表 1.1常见的无线通信方式对比
WLANBluetoothZigBeeUWB红外
采用协议802.11802.15.1802.15.1
通信距离<200m<100m10~75m<10m<20m
传输速率 （Mbps）5.5~11s10.1~0.25<6<2
频段 （GHz）2.42.40.86/0.91 /2.43.1~10.62.4
主要用途企业无线局域网汽车、IT无线传感器网络家用设备连接
联系实际情况和上述比较，采用红外传输，其传输距离，传输速率均符合实际的数据传输要求，且价格低廉，安装方便。
1.2.2 H桥驱动电机正反转
“H桥驱动电路”是因为它的电路形状与字母H相似而得名。四个三极管分布在H的四条腿上，而电机就是H的横杠。H桥的驱动电路由由分布在H四条腿上的三极管和H横杠上的电机构成。为了使电机运行，需要导通处于一条对角线上的三极管。流过电机的电流方向是由导通的不同的三极管对决定的，而电机的转动方向则是由流过电机的电流方向决定的。
图 1.1 H桥电路
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