毕业论文(设计)——气动自动生产线检测系统的电路及控制设计
三江学院
本科毕业设计（论文）
题目气动自动生产线检测系统的电路及控制设计三江高职院（系）机械设计制造及其自动化专业起讫日期 2012年12月17日―2013年4月5日
设计地点三江学院
摘要
随着现代化工业生产的发展，气动技术、液压技术、传感器技术、PLC技术网络及通讯技术等紧密结合而形成的机电液、机电气、机电光一体化的自动化控制技术的应用在工业生产中起着越来越重要的作用，自动化生产系统已成为当今工业生产的重要组成部分。德国FESTO公司研制的MPS(Modular Production System）模块化生产系统就是一个工业自动化生产系统，是基于机电气（液）一体化技术、PLC控制与机器人结合的全自动、可完成气缸加工装配的系统。
本文所研究的课题是以MPS启动自动生产线的检测单元为例，对检测单元的模块化控制系统进行研究。主要进行两个方面的工作一是对检测单元的硬件设备的电路进行设计，二是对其控制系统进行设计。以SIEMENS S7-200 PLC 为核心控制系统，完成了检测单元总体的功能设计与分解以及各个模块的功能设计与分解，完成了各模块工艺流程的详细设计、程序设计、为模块之间的协调工作设计了合理的传递信息，完成了各个模块的联机工作工艺流程详细设计。
关键字：PLC；检测单元；生产线；气动
ABSTRACT
With the development of modem industrial production, pneumatic technology, hydraulic technology, sensor technology, PLC network and communications techno logy, technology integration and the formation of the close hydraulic, aircraft ele ctrical, mechanical and electrical integration, automatic control technology optical applications in industry production is playing an increasingly important role in au tomated production systems have become an important component of industrial p roduction. Point. Germany FESTO company developed MPS(Modular Production System)modular production system for industrial an automation on a production s ystem is based on the electrical machine(liquid) integration technology, PLC cont rol combined with automatic robot can complete the processing and assembling o f the cylinder systems.
The subject in this paper si to MPS pneumatic automatic production line de tection unit as an example, the detection unit of the modular control system. Tw o main areas of work carried out, one of the detection unit hardware circuit desi gn, and second, to design its control system. To SIEMENS S7-200 PLC as the core control system, complete detection unit and decomposition process of each module to complete the detailed design,program design, coordination between the modules reasonably designed to transmit information, complete the online work of each module detailed design process.
Key words:PLC; detection unit; production lines; pneumatic
目录
第一章绪论 (1)
1.1课题背景 (1)
1.1.1工业自动化技术 (1)
1.1.2工业和自动化技术的现状与发展 (1)
1.2课题的主要内容 (3)
1.2.1课题研究目的 (3)
1.2.2课题研究任务 (3)
第二章检测单元总体功能设计与分解 (5)
2.1检测单元的总体功能设计 (5)
2.2检测单元的模块分解 (6)
2.2.1传感模块 (6)
2.2.2起重模块 (7)
2.2.3测量模块 (7)
2.2.4气垫滑梯模块 (8)
第三章检测单元控制系统设计 (9)
3.2可编程控制器的介绍 (1)
3.2.1PLC的工作原理 (1)
3.5安装结构控制图 (7)
第四章检测单元的程序编制及调试 (10)
4.1程序的编制 (10)
4.1.1编程软件step7介绍 (10)
4.1.2模块化编程法实现系统控制 (11)
4.1.3检测系统PLC外部接线图 (12)
4.1.4检测系统的资源分配 (13)
4.1.5用顺序控制编程法实现检测单元程序的编制 (14)
4.1.6检测单元编程的具体实现过程 (15)
4.2程序的调试 (19)
4.2.1仿真软件的介绍 (19)
4.2.2程序的调试及仿真 (20)
结束语 (23)
致谢 (24)
参考文献 (25)
附录 (26)
第一章绪论
1.1课题背景
1.1.1工业自动化技术
制造业正在通过技术创新,提供高质产品和具有吸引力的产品价格等方式加
强自身的竟争力。在实现这些目标的过程中,生产线检测系统在生产流程中扮演重要的角色。通过在线检测，企业可以提高生产质量,削减更多的成本并提高产品质。
工业自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的综合性高技术，包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。
工业自动化技术作为20世纪现代制造领域中最重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。无论高速大批量制造企业还是追求灵活、柔性和定制化企业，都必须依靠自动化技术应用。
国家在“十五”期间，制定了“用信息化带动工业自动化”的指导方针。“十五”期间，作为以信息化带动工业化战略的重要组成部分，科技部组织实施制造业信息化工程。其目标是在“九五”CAD（计算机辅助设计）应用公共流程和CIMS(计算机集成制造系统)应用示范公共流程公共能做成果的基础上，实现基业管理的信息化、生产过程的自动化以及装备的现代化。并要培养锻炼一大批人才，形成一支推进工业化发展的基本队伍。
1.1.2工业和自动化技术的现状与发展
明确企业创新发展的最终目的应该是：满足提高生产力和竟争力、降低制造成本、经济地将质提离到的水平、满足新产品生产和过程创新的需要、改菩工作环境、提高工人健康水平、避免浪费、降低能耗和保护环境。
随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛的应用，国内外对自动化生产线技术的研究非常重视，已经进行了大量研究，自动化工业发展极快。虽然我国对自动化生产线技术的研究十分重视，近年来在研究和应用上作了大量工作。但是由于工业企业效益好，就投资类需求看出，我国还没很好的完成工业化任务；微电子技术落后，不能很好支撑工业的发展。工业生产检测控制系统要配套的集成电路、电力电子器件，关键外部设备和系统软件等基本依靠进口，致使整机产品开发周期较长；我国的相关产品开发的人才整体水平不高，产品的开发和推广应用对人才要求较高，都要既懂机又懂电，既懂产品相关的软硬件又懂应用工业工艺的复合人才。
1.1.3MPS模块化生产系统介绍
德国FESTO公司的MPS(Modular Production System)模块化生产系统是一套包含工业自动化系统中不同程度的复杂控制过程自动化技术系统，是集机械、电子、通讯为一体高度集成的培训系统。它涵盖了机械设计、传感器技术、自控技术、信息技术和计算机技术等多项学科的内容，MPS的每个单元均根据设定的任务，选择相应功能和技术参数的气动元件、传感器、电器元件及标准型材集成而成，它代表了当今现代化企业产品开发“采购和集成”的先进设计理念。
在工业生产中，专业技术人员需要掌握越来越多有关控制器的基础知识及使用、系统模拟、可视化监控、总线系统及网络技术的知识。如图1-1所示：
图1-1 MPS模块化生产系统
MPS模块化自动生产系统，为项目的确认、课题的验证及新技术的开发提供良好的实践及运行平台。此课题研究的MPS模块化自动生产系统包含九个工作站，又称为九站生产系统。它为气液、传感器、机器人、可编程逻辑控制器，总线及网络技术等的应用提供了技术平台。
MPS模块化生产系统如图1-2所示：
图1-2 MPS系统加工组装的元件图
九个工作站按供料站、检测站、加工站、操作手站、暂存站、机械手站、装配站、冲压站和成品分装站顺序排布可以实现由活塞、弹簧及端盖组成的气缸的运送，检测，加工、组装及分选。
1.2课题的主要内容
1.2.1课题研究目的
MPS(Modular Production System)模块化生产系统就一个是工业自动化生产系统，是基于机电气(液)一体化技术、PLC控制与机器人结合的全自动、可完成气缸加工装配系统。以该系统为平台，其模块化的结构，将气动、液压、电气及电子、PLC、网络及计算机技术综合与一体，构成典型的加工单元，再由多个单元组合在一起，形成一个生产加工系统。
本课题的研究目的是解决自动生产线检测系统研制开发过程中所涉及到的系统总体功能设计与分解、系统模块功能设计与分解、工艺流程详细设计、PLC程序设计等关键控制技术，开发出一条集工业总线技术、机械传动与执行机构技术、PLC控制技术、电气控制技术、传感器技术于一体的自动生产线检测系统，为生产加工系统的开发设计提供了技术上的探索和有益的借鉴。
1.2.2课题研究任务
本论文涉及的主要研究任务包括:
（1）检测系统总体功能设计与分解
在分析客户需求的基础上，确定生产检测系统的总体功能，并对总体功能进行分解，确定系统的组成模块。
（2）各个模块的功能设计与分解
在确定了检测系统的总体功能以及组成模块的基础上，对各个组成模块的功能进行设计和分解，为进行各个模块控制器的开发、工艺流程的详细设计、程序流程的详细设计奠定基础。
（3）检测系统工艺流程详细设计
完成检测系统的多功能工艺流程的设计，包括详细的工艺流程设计、程序流程设计、PLC程序设计。
第二章检测单元总体功能设计与分解
2.1检测单元的总体功能设计
该工作单元主要由PLC、控制面板、调节阀、电控阀、无杆举升气缸及上下限位开关、工件厚度测量装置、推料缸及推出到位传感器、下滑槽、上滑槽、物料检测传感器等组成。该工作单元的主要作用是对供料单元所送来的工件进行厚度检测；如果工件的厚度在有效范围之内，则认为是合格工件并通过上滑槽送到下一站；如果工件的厚度在有效范围之外，则认为工件是非合格工件并从下滑槽推出。检测工作单元的结构如图2-1：
图2-1 检测工作单元结构图
具体要求如下：
上电时要求先点亮允许复位指示灯，按复位按钮，各工作部件应回到初始状态（无杆举升气缸下降、推料缸将参与工件从下滑槽推出并缩回）。
按复位按钮，工作部件回到初始位置后应点亮允许启动指示灯；按启动按钮，工作单元开始工作。
工作单元开始工作后，如果下游站出于空闲状态、本站物料位置有工件且上游站的摆缸已离开物料位置，则举升气缸上升对工件进行厚度检测；如果工件的厚度在有效范围内，则对上滑槽吹气并将工件从上滑槽推出，然后停止对滑槽吹气；如果工件的厚度在有效范围之外，则举升缸下降，并将工件从下滑槽推出。
工作过程中按停止按钮，各工作部件应立即停止动作。
通过分析，可绘制出检测单元的动作流程图，如图2-2所示：
图2-2 检测单元动作流程图
2.2检测单元的模块分解
该测试站确定放入的工件的特点。该传感模块标识一个工件颜色，电容式传感器检测每个工件的颜色。弥散性的传感器识别金属和红色工件。黑色工件检测不到。
测量模块模拟传感器决定了高度工件。输出信号或者是数字化可调通过与比较阈值，也可以通过提供一个到PLC使用模拟信号处理连接块。一个线性缸引导正确的工件到下游站通过高空气垫滑梯。
2.2.1传感模块
如图2-3所示：
图2-3 传感模块
此传感模块安装在初始位置，由一个光电传感器来确定工件的有无，若工件存在则起重模块开始运动。
2.2.2起重模块
如图2-4所示：
图2-4 起重模块
工件由初始位置至检测位置以及不合格工件回到初始位置都是由起重模块完成。该驱动器使用的是无杆举升缸和一个喷射缸。移动压缩空气管道和电缆线路也布置其中。
2.2.3测量模块
如图2-5所示：
图2-5 测量模块
起重模块将工件送至上限位，即是测量位置。由测量模块中的电感式传感器得到的模拟量与设定值相比较，确定工件高度是否合格，将此信号送至PLC。2.2.4气垫滑梯模块
（a）（b）
图2-6 气垫滑梯模块
此空气缓冲滑动模块用于运输工件，检测合格与不合格的工件都要由推杆送至滑梯，通过上下滑梯来进行分类运输。为了确保工件的安全，滑梯的高度及倾斜角均可以调整。滑梯上有一排喷气孔，是由喷射缸喷气之用。若工件合格，推杆便将工件推至滑梯上，同时，喷射缸喷射高压气体，使得工件下滑时与滑梯表面减少接触，摩擦自然减少，更容易滑动。
第三章检测单元控制系统设计
3.1检测单元的工作过程
检测系统的主要作用是对位于起点的工件进行甄别，检测加工工件的高度特性，将不同的工件送入不同的地点。在加工工件被无杆缸提升至检测位置之前，由向后反射式光电传感器检测该位置是否为空，模拟量传感器检测工件的高度。无杆缸将合格的工件传送至启动滑槽的上层，并将不合格的工件检出至启动滑槽的下层。开关按钮是控制检测环节的开始及结束，检测过程的动作则有PLC来控制。
光电式传感器固定在铝合金底板上，即初始位置。当没有工件时，由于光电式传感器发出的光线将直接射出，而不被遮挡，即没有反射光线返回给传感器，则传感器的输出信号为“0”，如果此时该位置上放有工件，则光电式传感器发出的光线被工件挡住，工件将光线反射给传感器，则传感器的输出信号为“1”，利用光电式传感器信号的变化即可判断是否有工件放在初始位置上。
当确定初始位置有工件，且此时推杆缩回，启动系统后，控制上下运动的举升缸慢慢向上运动，到达上限位，使得上行程开端常闭出点断开，举升缸停止运动，工件此时到达了预设的检测位置。位于上端的测量模块将对工件进行检测，判断工件是否合格。
测量模块即是霍尔传感器。如果工件合格，在霍尔元件的控制电流恒定，且在一个均匀的梯度磁场中，因为霍尔电压与位移成正比，合格的工件高度一定，霍尔电压时一个定值，传感器将测得的模拟量与设定值比较，若相同则输出信号为“1”，若不同则输出信号为“0”。利用霍尔传感器的信号变化即可判断工件是否合格。
若测量模块确定工件合格以后，推杆就会伸出，将合格的工件推送至上层滑梯进行分类。气垫滑梯的高度和倾斜角均可以调整。在推出工件的同时，滑梯上的排气孔也会喷射出高压气体，使得工件下滑时与滑梯表面减少接触，摩擦自然减少，更容易滑动。
若工件不合格，举升缸则向下运动，将不合格的工件运至初始位置，到达下限位，下行程开关常闭触点断开，举升缸停止运动，推杆伸出，将不合格的工件推至下层滑梯进行分类。
此时一个工作循环结束。
通过对检测单元的控制要求及工作过程的分析，可绘制出该站的工作流程，如图3-1所示：
图3-1 检测站工作流程图
3.2可编程控制器的介绍
可编程序控制器(PC,Programmable Controller)因早期主要用于开关量的逻辑控制，因此也称为PLC(Programmable Logic Controller)。可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、灵活通用与维护方便等一系列优点。PLC网络经过多年的发展，己成为具有3-4级子网的多级分布式网络。
3.2.1PLC的工作原理
PLC虽具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。微机一
般采用等待命令的工作方式，PLC则采用循环扫描工作方式。在PLC中，用户程序按先后顺序存放。
CPU从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符后又返回第一条。如此周而复始不断循环。每一个循环称为一个扫描周期。一个扫描周期大致可分为I/O 刷新和执行指令两个阶段，即图3-2所示：
图3-2 CPU扫描周期示意图
所谓I/O刷新即对PLC的输入进行一次读取，将输入端各变量的状态重新读入PLC中存入内部寄存器，同时将心得运算结果送到输出端，这实际是将存放输入、输出状态的寄存器内容进行一侧更新，故称为“I（输入)/O(输出)刷新”。由此可见若输入变量在I/O刷新期间状态发生变化，则本次扫描期间输出端也会相应地发生变化。反之，若本次I/O刷新之后，输入变量才发生变化，则本次扫描输出不变，而要到下一次扫描期间输出才会产生响应。由于PLC采用循环扫描的工作方式，所以它的输出对输入的响应速度要受扫描周期的影响。总之，采用循环扫描的工作方式，是PLC区别于微机和其他控制设备的最大特点。
MPS模块化生产系统分为九个工作站，为了完成对过程现场输入输出信号的处理，实现各工作站信息的交换，完成气缸及其元件的运送、加工、自动装配及分选的顺序控制，除机械手站外，其他各站分别由一台PLC控制。机械手有专用的控制盒及编程语言，主要完成气缸的装配工作。
3.2.2 SIMATIC S7-200介绍
西门子公司的SIMATIC S7-200系列属于小型PLC。可用于代替继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动化控制系统。由于它有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥其作用。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设备、民用设施、环境保护设备等。如：冲压机床、磨床、印刷机械、橡胶化工机械、中央空调、电梯控制、运动系统。
S7-200系列出色表现在以下几个方面：
（1）极高的可靠性
（2）极丰富的指令集
（3）易于掌握
（4）便捷的操作
（5）丰富的内置集成功能
（6）实时特性
（7）强劲的通讯能力
（8）丰富的扩展模块
S7-200的可靠性很高，可以用梯形图、语句表（即指令表）和功能块图三种语言来编辑程序。它的指令丰富，指令功能强，易于掌握，操作方便，内置有高速计数器、高速输出、PID控制器、RS-485通信/编程接口、PPI通信协议、MPI通信协议和自由端口模式通信功能，最大可以扩展到248点数字量I/O或35路模拟量I/O,最多有30多KB程序和数据存储空间。
3.3传感器的介绍
信息技术取得的进展以及未处理和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。未处理现在已经在测量和控制系统中得到广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。
最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会的的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopal等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理（模拟或数字）能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。
传感器的种类繁多，其工作原理、性能特点和应用领域各不相同。所以结构、组成差异很大。但总的来说。传感器通常有敏感元件、转换元件及测量电路组成，有时还加上辅助电源，如图3-3所示：
图3-3 传感器的组成
传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。常将传感器的功能与人类5大感官相比拟：
光敏传感器～视觉声敏传感器～听觉
气敏传感器～嗅觉化学传感器～味觉
压敏、温度、流体传感器～触觉
对传感器设定了许多技术要求，有一些是对所有类型传感器都适应的，也有只对特定类型传感器适应的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构场合均需要的基本要求是：
高灵敏度、抗干扰的稳定性（对噪声不敏感）、线性、容易调节（校准简易）、高精度、高可靠性、无迟滞性、工作寿命（耐用性）、可重覆性、抗老化、高响应
速率、抗环境影响（热、震动、酸、碱、空气、水、尘埃）的能力、选择性、安全性（传感器应是无污染的）、互换性、低成本、宽测量范围、小尺寸、重量轻和高强度、宽工作温度范围。
现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开
发强度。传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的。3.3.1光电传感器
光电传感器是将光信号转换成电信号的光敏器件，它可用于检测直接引起光强变化的非电量，如光强、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件线度、表面粗糙度、位移、速度、加速度等。光电式传感器具有响应快、性能可靠、能实现非接触测量等优点，因而在检测和控制领域获得广泛应用。
光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传
感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器，光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测量参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。
3.3.2霍尔式传感器
霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。1879年美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现霍尔效应，但由于技术材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。随着半导体技术的发展，开始用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到应用和发展。
由于霍尔传感器具有体积小、成本低、灵敏度高、性能可靠、频率响应款、动态范围大的特点，并可采用集成电路工艺、因此被广泛用于电磁测量、压力、加速度、震动等方面的测量。
3.4检测单元的气动控制
检测单元的执行元件部分主要是由气动控制。包括控制上下运动的举升气缸，推杆缸，和气垫滑梯上的喷射缸。由电磁阀来控制气缸的通断，从而改变执行元件的运动。以上已经分析过检测单元的工作过程及个模块的工作目的，由此，可
绘制出检测单元的气路原理图，如图3-4所示：
图3-4 电气路原理图
自动化专业论文
自动化专业论文 自动化，这个概念在上大学前，我对它几乎一无所知，只有一个比较模糊的认识。但是在学习了自动化专业概论之后，对于自动化的认识从模糊上升到了比较清楚的层次上，同时也对自动化产生了浓厚的兴趣，希望能深入的学习自动化。那么我就从以下几个方面谈谈我对自动化的认识。自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。自动化专业主要研究的是自动控制的原理和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。它以自动控制理论为基础，以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具，面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的自动化。广泛用于工业、农业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务以及家庭等各方面。它具有“控（制）管（理）结合，强（电）弱（电）并重，软（件）硬（件）兼施”鲜明的特点，是理、工、文、管多学科交叉的宽口径工科专业。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展、放大人的功能和创造新的功能，极大的提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志。随着社会日益机械化的普及，自动化技术也愈发体现它的不可代替的作用。自动化技术的应用对社会生活各个方面都产生了巨大的影响。1、对经济增长方式的影响。在工业社会中，经济发展的主要方式是靠资源投入的方式来实现，工业化加工资源的方式是一种高消耗、高污染的实现方式，这种方式必然会引起自然资源的日益枯竭，工业污染的加剧、环境退化的失控。而自动化技术引发的社会机械化，为各国摆脱高投入、高消耗、高污染的经济发展方式提供了技术可能。信息化的开展开创了经济增长的新方式，即依靠科技进步，而不是高资源、高投入来促进经济增长。目前发达国家中，科技进步对经济增长作用率已达60％-80％的幅度。2、对人类社会时代的影响。由于自动化技术的发展，使我们时代已经开始发生变化，已经从以物质能量为主的生产力转换到以信息知识和技术为主的生产力，从工业经济转到知识经济，从读写为主的时代转换到视听为主的时代，即虚拟时代、数字时代。虚拟，就其本身来说，是数字化方式的构成。它首先是人类中介系统的革命。人类第一次中介系统的革命，是语言符号系统的发明，它创造了人类思维空间和符号空间，导致了人类文明的长足发展。而虚拟则是在思维空间中发生的革命，它在思维空间中又创造出了虚拟空间、数字空间、视听空间和网络世界，使不可能的可能在人类历史上第一次成为一种真实性。虚拟这场中介革命，使人类由以前的语言符号文明进入到更高级的数字文明。其次，虚拟性激发了人们的创造能力的巨大发展。对于虚拟而言，现实只是许多可能性中的一种可能性，在虚拟空间中，还有别的可能性，虚拟使现实中的不可能在虚拟空间中复活、再生、创造发展，从而使人的潜能得到充分的发挥。因此在自动化技术影响下，虚拟时代、数字时代即将到来。3、对思维方式的影响。思维方式是一定时代人们的理性认识方式，是按一定结构、方法和程序把思维诸要素结合起来的相对稳定的思维运行样式。思维主体、思维客体和思维中介系统三者社会历史地结合，构成特定时代的思维方式。在大机器生产为主的工业社会，思维主体以个人为主、以人脑为主，思维客体受思维主体及社会关系的影响，主要以现实世界为主，思维中介主要由工业技术中介系统和工业文明所产生的各种物化的思维工具构成，这标志着工业社会时人类的思维方式的发展状况和水平。进入信息化社会以后，思维主体则由个人为主发展到以群体为主，以人脑为主发展到以人-机系统为主，思维客体由现实性为主进入到虚拟为主，思维中介系统由工业技术中介系统和工业文明所产生的各种物化的思维工具构成转变为自动化技术中介系统和信息技术所产生的各种物化的思维工具构成，从而实现思维方式由现实性转换到虚拟性思维。自动化的广义内涵至少包括以下几点：在形式方面，制造自动化有三个方面的含义：代替人的体力劳动，代替或辅助人的脑力
电气控制电路设计规范
电气控制电路设计规范（1） 【引入】电器图以各种图形、符号和突显等形式来表示电气系统中各电器设备、装置、元器件的相互连接关系。电器图是联系电气设计、生产、维修人员的工程语言，能正确、熟练的识读电气图是从业人员必备的基本技能。 一、电气图的作用与分类 为了表达电气控制系统的设计意图，便于分析系统工作原理、安装、调试和检修控制系统，必须采用统一图形符号和文字符号。 1.电气系统图和框图 2.电气原理图 3.电器布置图 4.电器安装接线图 5.功能图 6.电气元件配置明细表 二、电气图阅读的基本方法 1.电气图阅读的基本方法 1）主电路分析 2）控制电路分析 3）辅助电路分析 4）联锁和保护环节分析 5）总体检查 2.电气图阅读 1）主电路阅读 2）阅读控制电路
三、电气控制电路设计规范 1.电气工程制图内容 电气控制系统是由若干电器元件按照一定要求连接而成，从而实现设备或装置的某种控制目的。为了便于对控制系统进行设计、分析研究、安装调试、使用维护以及技术交流，就需要将控制系统中的各电器元件及其相互连接关系用一个统一的标准来表达，这个统一的标准就是国家标准和国际标准，我国相关的国家标准已经与国际标准统一。用标准符号按照标准规定的方法表示的电气控制系统的控制关系的就称为电气控制系统图。 电气控制系统图包括电气系统图和框图、电气原理图、电气接线图和接线表三种形式。各种图都有其不同的用途和规定的表达方式，电气系统图主要用于表达系统的层次关系，系统内各子系统或功 能部件的相互关系，以及系统与外界的联系；电气原理图主要用于表达系统控制原理、参数、功能及逻辑关系，是最详细表达控制规律和参数的工程图；电气接线图主要用于表达各电器元件在设备中的具体位置分布情况，以及连接导线的走向。对于一般的机电装备而言，电气原理图是必须的，而其余两种图则根据需要绘制。绘制电气接线图则需要首先绘制电器位置图，在实际应用中电气接线图一般 与电气原理图和电器位置图一起使用。 国家标准局参照国际电工委员会（IEC）颁布的标准，制定了我国电气设备有关国家标准。有关的国家标准有GB472—1984《电气图用图形符号》、GB698—1986《电气制图》、GB509—1985《电气技术中的项目代号》和GB715—1987《电气技术中的文字符号制定通则》。 2.电气工程制图图形符号和文字符号 按照GB472—1984《电气图用图形符号》规定，电气图用图形符号是按照功能组合图的原则，由一般符号、符号要素或一般符号加限定符号组合成为特定的图形符号及方框符号等。一般符号是用 以表示一类产品和此类产品的特征的简单图形符号。 文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。基本文字符号又分单字母文字符号和双字母文字符号两种。单字母符号是按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分为23类，每一大类电器 用一个专用单字母符号表示，如“ K”表示继电器、接触器类，“ R'表示电阻器类。当单字母符号不能满足要求而需要将大类进一步划分，以便更为详尽地表述某一种电气设备、装置和元器件时采用双字母
电气自动化毕业论文
安徽电气工程职业技术学院 毕业论文 题目：梭式窑燃烧系统研究 系部：自动化与信息工程部 专业：电气自动化 姓名： 班级：14电气 学号： 指导教师： 教师单位： 2016年12月28 日 摘要 梭式窑燃烧系统是由燃气燃烧器（烧嘴）、燃气阀组、助燃风机、流量计、压力变送器、点火装置、燃气/空气压力检测装置、火焰监控装置等组成，确保系统在安全、合理的情况下稳定运行。由温度控制系统、燃烧控制系统、压力控制系统、故障报警系统等组成。控制系统包括电源开关、报警装置、PLC、火焰控制器、工控机、继电器等。按照预先设定的升温曲线，经PLC运算，输出信号送给电磁阀，电磁阀接受 PLC 的信号，实现电磁阀的开关，控制燃烧器的大小火以及开关时间。当检测温度与设定温度偏离时，PLC系统控制燃烧器的燃烧功率调节炉内温度。以流程图的形式将炉区所有可控设备显示在一张图上，并将有关热工参数显示在流程图上，同时指示有关设备的
运行状态。 关键词：检测装置；控制系统；PLC；继电器；流程图 目录 1、绪论 (4) 1.1 题目背景及目的 (4) 1.2 论文研究方法 (5) 1.3 论文研究内容 (5) 2、系统简介 2.1空气管路 (6) 2.2燃气管路 (6) 2.3自动控制系统 (6) 2.3.1自动控制器 (6) 2.3.2燃烧器功率调节 (6) 2.3.3压力控制系统 (7) 2.3.4控制系统概述 (7) 2.4设备功能特点 (9) 2.5技术指标 (10) 3、硬件配置 (10) 4、软件设计 (12)
4.1 系统图纸 (12) 4.2 下位机控制 (21) 4.3 上位机 (43) 4.4 通讯 (44) 5、毕业设计总结 (49) 6、参考文献 (50) 7、致谢 (50) 1 绪论 梭式窑是一种以窑车做窑底的倒焰间歇式生产的热工设备,也称车底式倒焰窑，因窑车从窑的一端进出也称抽屉窑,是国内近十年来发展迅速的窑型之一。梭式窑被广泛地使用于艺术陶瓷、日用陶瓷、建筑陶瓷、特种陶瓷、耐火材料及金属热处理行业，要求设计各种性能及不同容积的梭式窑。设计温度700--1800℃，有效容积1--180 ,并可选用氧化或还原烧成气氛；采用先进的可编程窑炉控制系统为用户完成各种产品烧成曲线；梭式窑可采用柴油、煤气、天然气及液化石油气作为燃料。 1.1 题目背景及目的 梭式窑的应用正日益广泛, 它给卫生瓷生产带来的好处是明显的。首先是生产安排非常灵活, 每一窑都可以采用不同的烧成制度, 烧制不同的产品, 很适合现在市场多变的要求; 可以随时根据销售情况决定生产, 可以生产连续窑不易生产的大件、超大件产品, 这些都是连续窑无法比拟的。但它也有许多缺点, 能耗高就是其中关键一项。随着技术水平的提高, 梭式窑的优点正得到充分的发挥, 而过去的缺点更日益成为历史。现在国外引进的梭式窑, 其能耗指标比隧道窑高不出多少, 因此应用也日益广泛, 甚至成为有些厂在小规模生产时的主要设备。但相比较而言,
温度检测电路
第１章绪论 1.1 引言 温度检测在自动控制系统电路设计中的使用是相当广泛的，系统往往需要针对控制系统内部以及外部环境的温度进行检测，并根据温度条件的变化进行必要的处理，如：补偿某些参数、实现某种控制和处理、进行超温告警等。因此，对所监控环境温度进行精确检测是非常必要的，尤其是一些对温度检测精度要求很高的控制系统更是如此。良好的设计可以准确的提取系统的真实温度，为系统的其他控制提供参考；而相对不完善的电路设计将给系统留下极大的安全隐患，对系统的正常工作产生非常不利的影响。本文结合实践经验给出两种在实际应用中验证过的设计方案。 1.2 设计要求 1.确定设计方案画出电路图 2.完成所要求的参数计算 3.对电路进行焊接与组装 4.对电路进行调试 5.写出使用说明书 1.2.1 设计题目和设计指标 设计题目：温度检测电路 技术指标：1. 量程：0-30摄氏度 2. 两位数码管显示 1.2.2 设计功能 1. 温度检测
2. 信号调理 3. 数码显示 1.2.3 硬件设计 1.传感器可选择LM35（因为热敏电阻的精度不高）。 2.模数转换，译码可选择集成芯片ICL7107芯片。 3.显示电路可以选择数码管三位显示室温。 1.3 需要做的工作 1.器件选型 2.原理图绘制 3.各个流程设计 4.仿真之后做出实物
第２章电路的方框图 2.1 数字温度计电路原理系统方框图 数字温度计电路原理系统方框图，如图1-1所示。 图1-1 电路原理方框图 2.2 方框图工作流程介绍 通过温度传感器采集到温度信号，经过放大电路送到A/D 转换器，然后通过译码器驱动数码管显示温度。在温度采集过程中我们选择多种传感器进行比较，但我们最终选择LM35温度传感器，因为它校准方式简单，使用温度范围适中。在A/D转换和译码的过程中，我们选择了ICL7107芯片，因为他集模数转换与译码器于一体，使得外围电路简单，易于焊接，而且抗干扰能力强。
项目十七 电气控制电路设计与测绘
电气控制技术项目教程——项目17 河北承德技师学院 李凤梅
项目十七电气控制电路设计与测绘 学习目标 知识目标： 熟悉电气控制电路设计的基本原则、方法。 掌握电气控制电路的测绘方法。 技能目标： 能设计简单生产机械的电气控制电路。 能对生产设备的电气控制电路进行测绘。
任务一电气控制电路的设计原则 一、电气控制电路的设计原则 1．最大限度满足生产设备对电气控制电路的控制要求和保护要求。 2 ．在满足生产工艺要求的前提下，力求电路简单、经济、 合理。 3 ．保证控制的安全性和可靠性。 4 ．操作和维修方便。 你知道电路设计 是根据什么原则 进行的吗？
二、电气控制电路的设计内容1．确定电力拖动方案和控制方案。 2．选择拖动电动机的结构形式、 型号和容量。 3．设计电气控制系统原理图。 4．绘制电气安装位置图、电气系统互连图。 5．设计和选择电气设备元器件，并列出电器元件明细表。 6．编写电气控制系统工作原理和使用说明书。 你知道电 路设计的 内容有哪 些吗？任务一电气控制电路的设计原则
三、电气控制电路的设计方法 常用的电气控制电路的设计方法有： 经验设计法 逻辑分析设计法(逻辑设计法) 经验设计法是根据生产工艺的要求去选择适当的基本控制环节或经过考验成熟的电路，按各部分的联锁条件组合起来并加以补充和修改，综合成满足控制要求的完整电路。 经验设计法——一般设计简单电路经常使用 逻辑分析设计法，是根据生产工艺的要求，利用逻辑代数来分析、化简、设计电路的方法。 逻辑分析设计法———一般设计较复杂电路使用一般技术人员常用经验设计法 任务一电气控制电路的设计原则
青岛农业大学电子设计自动化与专用集成电路课程设计报告汇总
青岛农业大学 理学与信息科学学院 电子设计自动化及专用集成电路 课程设计报告 设计题目一、设计一个二人抢答器二、密码锁 学生专业班级 学生姓名（学号） 指导教师 完成时间 实习（设计）地点信息楼121 年 11 月 1 日
一、课程设计目的和任务 课程设计目的：本次课程设计是在学生学习完数字电路、模拟电路、电子设计自动化的相关课程之后进行的。通过对数字集成电路或模拟集成电路的模拟与仿真等，熟练使用相关软件设计具有较强功能的电路，提高实际动手，为将来设计大规模集成电路打下基础。 课程设计任务： 一、设计一个二人抢答器。要求： （1）两人抢答，先抢有效，用发光二极管显示是否抢到答题权。 （2）每人两位计分显示，打错不加分，答对可加10、20、30分。 （3）每题结束后，裁判按复位，重新抢答。 （4）累积加分，裁判可随时清除。 二、密码锁 设计四位十进制密码锁，输入密码正确，绿灯亮，开锁；不正确，红灯亮，不能开锁。密码可由用户自行设置。 二、分析与设计 1、设计任务分析 （1）二人抢答器用Verilog硬件描述语言设计抢答器，实现： 1、二人通过按键抢答，最先按下按键的人抢答成功，此后其他人抢答无效。 2、每次只有一人可获得抢答资格，一次抢答完后主持人通过复位按键复位，选手再从新抢答。 3、有从新开始游戏按键，游戏从新开始时每位选手初始分为零分，答对可选择加10分、20分，30分，最高九十分。 4、选手抢答成功时其对应的分数显示。 （2）密码锁 1、第一个数字控制键用来进行密码的输入 2、第二个按键控制数字位数的移动及调用密码判断程序。当确认后如果显示数据与预置密码相同，则LED 亮；如不相等，则无反应。按下复位键，计数等均复位
电气自动化毕业论文...doc
关于110KV变电所一次系统的设计 毕业院校：山东科技大学 系别电气自动化 专业班级： 12级 姓名：臧绍龙 指导教师：
目录 标题、摘要、关键词--------------------------------------2 前言----------------------------------------------------3 第一章原始资料分析-------------------------------------4 1.1 本所设计电压等级--------------------------------4 1.2 电源负荷----------------------------------------4 第二章电气主接线设计-----------------------------------6 2.1 主接线接线方式----------------------------------6 2.2电气主接线的选择---------------------------------8 第三章所用电的设计-------------------------------------10 3.1 所用电接线一般原则------------------------------10 3.2所用电接线方式确定------------------------------10 3.3备用电源自动投入装置----------------------------10 第四章短路电流计算-------------------------------------12 4.1 短路计算的目的----------------------------------12 4.2短路计算过程------------------------------------12 第五章继电保护配置-------------------------------------20 5.1 变电所母线保护配置-----------------------------20 5.2 变电所主变保护的配置---------------------------20 第六章防雷接地----------------------------------------22 6.1 避雷器的选择-----------------------------------22 6.2变电所的进线段保护-----------------------------23
温度检测与控制实验报告材料
实验三十二温度传感器温度控制实验 一、实验目的 1.了解温度传感器电路的工作原理 2.了解温度控制的基本原理 3.掌握一线总线接口的使用 二、实验说明 这是一个综合硬件实验，分两大功能：温度的测量和温度的控制。 1.DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V～5.5V的电压围，使系统设计更灵活、方便。 DS18B20测量温度围为 -55°C～+125°C，在-10～+85°C围,精度为±0.5°C。DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。 DS18B20部结构 DS18B20部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下: DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接 着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验 码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样 就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 232221202-12-22-32-4 Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 S S S S S 262524这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的
自动化专业论文(范文)
届．别． 2011届 学号200714240225 毕业设计 基于单片机的手机充电器设计 姓名李冰江 系别、专业物电系电气工程及其自动化导师姓名、职称陈水先教授 完成时间2011年5月
目录 摘要...............................................................................................................................I ABSTRACT .............................................................................................................II 1概述.. (1) 1.1 国内外研究动态 (1) 1.2 研究的目的与意义 (1) 2 总体设计 (2) 2.1 设计任务 (2) 2.2 系统结构设计图 (2) 2.3 电路原理图 (3) 3硬件设计 (4) 3.1 STC12C5608AD单片机芯片的介绍 (4) 3.2 单片机工作电源部分 (5) 3.3 充电电源电路 (5) 3.4 键盘控制部分 (6) 3.5 状态指示灯及蜂鸣器输出电路 (6) 3.6 晶振与复位电路 (6) 3.7 IO扩展电路 (7) 3.8 数码管显示电路 (8) 3.9 充电电路及电压检测电路 (8) 4软件设计 (9) 4.1用C语言开发的优势 (9) 4.2程序设计 (10) 5检测 (16) 结束语 (17) 参考文献 (17) 致谢 (18) 附录 (20)
【机械专业英文文献】可编程控制器设计的气动系统
附件2：外文原文 Programmable Controller Designed for Electro-pneumatic Systems Summary this item is mainly the procedure which studies electricity system and in brief valid control current of air to launch machine to compatibly flow the appearance of system. It of the fulfillment foundation include according to the control procedure of particularly have of the current of air controller, automation design, current of air system and design according to the electronics of the tiny controller. 1. Brief introduction The automation which uses an electricity technique mainly constitutes to. from 3 part: Launch machine or motor, sensor or button, the form is zero partses such as the control of flower petal. Now, greatly part of system logic the controllers of the operation drive all procedure logic controller (PLC) replace. PLC sensor and switch's aring an importation to carry, but launch the direct control valve of machine is an exportation to carry and have an internal procedure to operate among them all circulate essential logic, imitate other devices like calculator, in fixed time machine etc., carry on a control to the whole movement appearance of system. Can according to need numerous time to establish and imitate thus of system, so all from PLC usage, this item contains vivid advantage. Therefore can save time, the danger of decrease error, in the meantime under the sistuation that use same material, it can be getting more precise. Many company that is on the market used the PLC of normal regulations and it can not only control with the current of air system, but also can use various electricity equipments. PLC wide range of application, can be apply in much industry to produce medium, even used for safety and automation of building in. Because of above various characteristic, the PLC provided a lot of resourceses in somely physically appliedly, even include not a resources of control the system and the electricity system was a kind of application like this.For the engineering of automation, the PLC usage is more expensive, particularly
电气自动化毕业论文
题目：DS18B20温度测量软件的设计 专业: 班级: 学生姓名: 指导教师: 答辩日期: 摘要 近年来，随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝快速、高性能方向发展，从4位、8位单片机发展到16位、32位单片机。单片机主要用于控制，它的应用领域遍及各行各业，大到航天飞机，小至日常生活中的冰箱、彩电，单片机都可以大显其能。单片机技术与传感与测量技术、信号与系统分析技术、电路设计技术、可编程逻辑应用技术、微机接口技术、数据库技术以及数据结构、计算机操作系统、汇编语言程序设计、高级语言程序设计、软件工程、数据网络通信、数字信号处理、自动控制、误差分析、仪器仪表结构设计和制造工艺等的结合，使得单片机的应用非常广泛。同时，单片机具有较强的管理功能。采用单片机对整个测量电路进行管理和控制，使得整个系统智能化、功耗低、使用电子元件较少、内部配线少、成本低，制造、安装、调试及维修方便。本设计是基于单片机ATMAGE16设计的实时温度采集仪，通过本次设计，我成功的实现了利用单片机对温度的采集和测量。 目录 1 绪论 ...... ..... ............ (3) 1.1课题背景 ............................. .. (3) 1.21.2 设计目的及系统功能 (4)
1.32 ATMAGE16特性 ................. .. . (5) 1.42.1 ATMAGE16产品特性 (5) 1.52.2 引脚配置 (6) 1.63 DS18B20的设计 (9) 1.73.1 总体通信流程及通信协议 ................ (9) 1.83.2 DS18B20温度测量软件的设计 (11) 1.93.3 多机通信软件的设计 (11) 1.10 3.4 DS18B20工作时序问题 ............. .. (13) 1.11 4 电路的设计 ........... .. . (14) 1.12 4.1 温度测量电路的设计 ................ (14) 1.13 4.2 串口通信电路的设计 .............. .. (15) 1.14 5 分布式温度采集系统设计 ............... .. (18) 1.15 6 ICCAVR制作环境及介绍 .............. .. .. (19) 1.16 6.1 ICCAVR 介绍 ..................... .. (19) 1.17 6.2 ICCAVR 向导 (22) 1.18 6.3 ICCAVR 的IDE 环境 ................ (22) 1.19结论........... ........... .. (24) 1.20参考文献 (25) 1.21 1 绪论 自从1976年Intel公司推出第一批单片机以来，80年代单片机技术进入快速发展时期，近年来，随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝快速、高性能方向发展，从4位、8位单片机发展到16位、32位单片机。单片机主要用于控制，它的应用领域遍及各行各业，大到航天飞机，小至日常生活中的冰箱、彩电，单片机都可以大显其能。单片机在国内的三大领域中应用得十分广泛：第一是家用电器业，例如全自动洗衣机、智能玩具；第二是通讯业，包括电话、手机和BP机等等；第三是仪器仪表和计算机外设制造，例如软盘、硬盘、收银机、电表。除了上述传统领域外，汽车、电子工业在国外也是单片机应用十分广泛的一个领域。它成本低、集成度高、功耗低、控制功能多能灵活的组装成各种智能控制装置，由它构成的智能仪表解决了长期以来测量仪器中的误差的修正、线性处理等问题。单片机将微处理器、存储器、定时/计数器、I/O接口电路等集成在一个芯片上的大规模集成电路，本身即是一个小型化的微机系统。单片机技术与传感与测量技术、信号与系统分析技术、电路设计技术、可编程逻辑应用技术、微机接口技术、数据库技术以及数据结构、计算机操作系统、汇编语言程序设计、高级语言程序设
NTC温度监测及控制电路
大庆石油学院课程设计 2009年 6 月29 日
石油学院课程设计任务书 课程电子技术课程设计 题目NTC温度监测及控制电路 专业自动化连会学号 5 主要容： 运用双臂电桥、差动集成运放、滞回比较器设计温度监测及控制电路。 基本要求： （1）、检测电路采用热敏电阻Rt（NTC）作为测温元件。 （2）、用100Ω/2W的电阻元件作为加热装置。 （3）、设计温度检测电路和温度控制电路。 （4）、具有自动指示“加热”与“停止”功能。 （5）、写出完整的设计及实验调试总结报告。 参考资料： [1] 淑燕，青.电子技术教学实践指导书[M].：中国电力，2005.10. [2] 润华,立山.模拟电子技术[M].:石油大学,2003. [3] 廖先芸，郝军.电子技术实践教程[M].:石油工业,1998.5. [4] 汪学典.电子技术基础实验[M].:华中科技大学,2006.8. [5] 介华.电子技术课程设计指导[J].:高等教育,1997. 完成期限2009.6.29至2009.7.3 指导教师 专业负责人 2009年 6 月27 日
目录 1 设计要求 (1) 2方案设计 (1) 2.1设计思路 (1) 2.2总体方案方框图 (1) 2.3基本原理 (2) 3总体方案的选择和设计 (2) 3.1 PTC温度控制电路 (2) 3.2 NTC温度监测及控制电路 (3) 4单元电路的设计 (3) 4.1含有热敏电阻的桥式放大电路 (3) 1、测温电桥 (3) 2、差动放大电路 (4) 4.2 滞回比较器 (5) 4.3 输出警报和控制电路 (6) 4.4元件参数的计算及选择 (6) 1、差分放大电路 (6) 2、桥式测温放大电路 (7) 3、滞回比较器 (7) 5总电路图 (8) 6总结 (8) 参考文献 (9) 附录 (10)
浅谈模拟集成电路自动化设计方案
浅谈模拟集成电路自动化设计方案 发表时间：2015-12-01T10:22:35.073Z 来源：《基层建设》2015年17期供稿作者：马俊 [导读] 广东广晟通信技术有限公司虽然集成电路取得了很好的发展，但是模拟集成电路自动化设计目前仍然处于滞后的阶段，需要我们不断地进行研发和探究。 马俊 广东广晟通信技术有限公司 510515 摘要：随着集成电路技术的不断发展，集成电路设计也取得了很好研究成果。模拟集成电路自动化设计目前主要应用在高精尖的领域内，当前的模拟集成电路自动化技术的研发还不够成熟，远远滞后于集成电路设计，因此需要大力进行模拟集成电路自动化的研发工作，本文将简要的分析一下模拟集成电路自动化的设计方案。 关键词：集成电路；模拟集成电路自动化；设计方案 目前，我国的集成电路产业经过多年的发展，已经形成了较好的产业链，电子市场广阔的需求，使得集成电路设计也和芯片制造业在发展变化中，获取了巨大的经济效益。虽然集成电路取得了很好的发展，但是模拟集成电路自动化设计目前仍然处于滞后的阶段，需要我们不断地进行研发和探究。 一、模拟集成电路自动化设计的特征 集成电路目前主要应用在电子产品领域，电子产品与我们每一个人的生活都息息相关，这些产品正是集成电路的产物，它满足了我们的日常生活、办公、学习的需要，依托集成电路，我们的生活有了质的飞跃。虽然集成电路取得了很好的发展，但是模拟集成电路自动化设计目前仍然处于滞后的阶段，需要我们不断地进行研发和探究。 模拟集成电路的基本电路主要是由电流源、单级放大器、滤波器、反馈电路、电流镜电路等部分组成，根据这些组成部分，我们可以把模拟集成电路再细分为线性集成电路和非线性集成电路两种，线性集成电路的输出、输入信号，有一定的相似性，呈现出了线性关系；非线性集成电路的输出、输入信号不具有相似性，一般是平方关系，所以它呈现出了非线性关系。这两种集成线路共同组成了模拟集成电路。模拟集成电路的自动化设计是将集成电路系统用计算模拟出来，然后通过转换，使之变成符合各项研发指标的电路图的过程，在这个过程中仍有许多流程支持着计算机的模拟转换，例如选择电路拓扑结构、优化器件尺寸、物理版图等等。 模拟集成电路的自动化设计目前发展较为滞后，现阶段对于它的研发探讨主要集中在器件参数优化，以及物理综合方面，通过研究，我们知道是由于哪些原因阻碍了模拟集成电路自动化的研发。首先，模拟集成电路自动化自身存在着一定的缺陷，所以这些缺陷就阻碍了模拟集成电路自动化设计的发展；其次，在设计的过程中，各个流程之间没有一个有效的管理措施，因此对流程点进入和离开的条件缺乏一定的控制；最后，模拟集成电路自动化在设计的过程中需要进行物理检测，每一次都会使原始数据发生变化更新，这种更新就会带来设计问题。所以，这些原因都导致了模拟集成电路自动化设计的滞后。 由于模拟集成电路设计较为复杂，发展较为滞后，所以我们需要对这门技术进行不断地研发，模拟集成电路自动化的设计特征主要有：第一个特征，即性能和结构的抽象表述存在着一定的难度。数字集成电路的设计只要包括系统级、芯片级、门级和版图级等方面，这些方面可以使抽象的电路系统简单的表述出来，但是模拟集成电路自动化就无法完成这一点，它的性能和结构的抽象表述，目前仍然存在着一定的困难，无法很直观的表现出电路系统，因此，这个特征会阻碍模拟集成电路自动化的进一步发展。第二个特征，即抗干扰能力较差。模拟信号在处理的过程中，需要达到一定的速度和精度，因此模拟集成电路自动化在设计的过程对信号的干扰、噪声等因素表现的尤为敏感，一旦发生干扰，模拟集成电路自动化设计就无法顺利进行，所以在设计的过程中，需要充分考虑这些干扰因素对模拟电路设计的影响。模拟集成电路自动化在设计的过程中要考虑芯片面积最小化，也要考虑这些干扰因素对于集成电路的影响作用。第三个特征，即繁杂的性能指标。模拟集成电路自动化在进行行为模拟时会遇到很多繁杂的性能指标，例如功耗指标、低频指标、摆率指标、单位增益频率指标、余度指标、输入输出阻抗指标等等，这些指标内容庞杂，也没有进行统一，它们在一定范围内的性能指标是正确的，但是对于整个模拟集成电路自动化设计而言，这个性能指标是有待商榷的。 二、模拟集成电路自动化设计的具体方案 进行模拟集成电路自动化设计，需要设计它的具体流程，这些流程可以指导我们完成电路自动化设计的方案。 （一）检查流程数据 目前的模拟集成电路自动化设计流程包含很多方面的设计，主要有电路网表综合设计、电路图综合设计、电路综合和优化设计、布局和布线设计等等。为了能够得到准确的模拟电路自动化设计的数据，我们需要检查这些设计的数据，看它的数据能否执行模拟集成电路自动化设计方案的运行。 （二）条件约束 模拟集成电路自动化设计方案的流程检查结束后，接下来就是条件约束，这里的条件约束主要约束的是电路图综合、电路综合、布局和布线、自动布图规划等等，条件约束是模拟集成电路自动化设计方案中的重要一步。以往的数字电路没有采用分析算法分析电路的特点，因此它生成的电路图不能准确地反应电路的结构特征，而模拟集成电路自动化却有效的弥补了这一点，分析了电路的特点，又用必要的约束条件缩小了电路综合和优化时的解空间，这样可以更好的设计出合理的电路。这些约束条件的设计，需要专业的设计人员，这些人员拥有着丰富的设计经验，他们在丰富的知识以及经验的指导下，可以设计出很好的约束条件。 （三）调试修正 条件约束完成后，接下来我们需要进行调试修正。模拟集成电路自动化的调试与修正在电路自动化的设计方案中占据着十分重要的地位，是必不可少的一部分，也是研发的重点之处。调试也就是一个检查的过程，检查之后，根据得到的相关数据来确定是否要进行修改，以及如何进行修改。 调试首先是要检查电路网表和电路图食肉存在错误链接的问题，以及温度的稳定性问题，耗能问题，检查结束之后，我们再根据相应的研究数据进行修正，使电路网表和电路图能够正确的链接，在温度不稳定的情况下，要增加温度进而补偿电路，以及插入低功耗来控制电路；其次我们要检查性能测试电路是否正确、完整，检查出问题之后，我们要进行电路测试；我们还要进行器件组版图的检查，检查他
温度测量与控制电路
《电子技术》课程设计报告 题目温度测量与控制电路 学院（部）电子与控制工程学院 专业电子科学与技术 班级 学生姓名郭鹏 学号 13 指导教师（签字） 前言 随着数字时代的到来，人们对于温度的测量与控制的要求越来越高，用传统的水银或酒精温度计来测量温度,不仅测量时间长、读数不方便、精度不够高而且功能单一,已经不能满足人们在数字化时代的要求。于是我们提出，测温电路利用温度传感器监测外界温度的变化,通过放大器将温度传感器接收到的信号进行放大，放大到比较有利于我们测量的温度范围,然后利用A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换,最后通过编程让FPGA实现8位二进制数与BCD码之间的转化,实现温度的显示；并利用比较器来实现对放大电压信号的控制，从而实现对温度的控制；再者还加载了报警装置，使它的功能更加完善，使用更加方便。
本设计是采用了温度的测量、信号放大、A/D转换、温度的显示、温度的控制、报警装置六部分来具体实现上述目的。 目录 摘要与设计要求 (4) 第一章：系统概述 (5) 第二章：单元电路设计与分析 (5) 1) 方案选择 (5) 2)设计原理与参考电路 (6) 1 放大电路 (6) 2 低通滤波电路 (7) 3 温度控制电路 (8) 4 报警电路 (9) 5 A/D转换器 (10)
6 译码电路 (11) 第三章：系统综述、总体电路图 (14) 第四章：结束语 (15) 参考文献 (15) 元器件明细表 (15) 收获与体会，存在的问题等 (16) 温度测量与控制电路 摘要： 利用传感器对于外界的温度信号进行收集，收集到的信号通过集成运算放大器进行信号放大，放大后的信号经过A/D转换器实现模拟信号与数字信号间的转换，再通过FPGA编程所实现的功能将转换后的数字信号在数码管上显示出来，实现温度测量过程。放大的信号可以与所预定的温度范围进行比较，如果超出预定范围，则自动实现声光报警功能，实现温度控制过程。 关键字：温度测量温度控制信号放大 A/D转换声光报警 设计要求： 1. 测量温度范围为200C～1650C，精度 0.50C； 2. 被测量温度与控制温度均可数字显示； 3. 控制温度连续可调； 4. 温度超过设定值时，产生声光报警。
机械制造与自动化毕业论文
机械制造与自动化专业 毕业论文 论文题目机械制造自动化技术 指导老师 学生姓名杨朝辉 准考证号 2011年2月22日
目录 一、如何发展机械制造自动化技术 (1) 二、注重实用发展机械自动化技术 (5) 三、机械自动化的产生 (10) 四、机械自动化的现状 (10) 五、机械自动化的发展历程 (11) 六、机械自动化的发展趋势 (14)
机械制造与自动化技术的发展 一、如何发展机械制造自动化技术 首先先介绍机械自动化技术的应用与发展是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。就如何发展机械制造自动化技术从四方面进行阐述。 机械自动化, 主要指在机械制造业中应用自动化技术, 实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程, 加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展, 是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准, 不仅影响整个机械制造业的发展, 而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。 如何发展我国的机械自动化技术, 应实事求是, 一切从我国的具体国情出发, 做好各项基础工作, 走中国的机械自动化技术发展之路。 1．结合生产实际, 注重实用发展机械自动化技术。先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术, 应以企业的生产和发展的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产, 才能收到良好的技术经济效益和社会经济效益。我国发展机械自动化技术, 应结合实际, 注重实用, 即对
国民经济产生实际效益。那种盲目搞自动化、自动线的做法, 全年生产任务只需1~2 个月就完成的低负荷率生产也要搞的倾向应当纠正, 对国民经济不产生显著促进、效率低下的要缓搞。我们要的是效益, 而不单纯的是速度。 2．发展投资少、见效快的低成本自动化技术。发展低成本自动化技术, 潜力大, 前景广, 投资省, 见效快, 提高自动化程度, 可以收到事半功倍的经济效果, 适合我国现阶段的发展需要和国情。 20 世纪90 年代美国麻省理工学院提出的精节生产LP ( Lean Production) 模式, 就是以最小的投入, 取得最大的产出的具体表现。借鉴国外发展机械制造业低成本自动化技术的经验是有益的。我国机械制造业各企业有大量的通用设备, 在发展现代机械自动化技术时, 应以原有的设备为主, 合理调整机床布局, 添加少量的数控设备, 引入CAD/CAM技术, 充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性, 共同构成一个以人为中心, 以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统, 为我国机械制造业自动化技术发展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。通用机的局部自动化改装有重要意义。近期内我国对成本低、维修方便的通用机的需要量还是不会急剧下降的, 因为有广大的乡镇企业市场, 有小工厂、试验室、大型企业的工具车间等。 3．结合中国国情, 发展现代机械自动化技术。实现机械自动化是一个由低级到高级、由简单到复杂、由不完善到完善的发展过程。当机械的操作采用自动控制器后, 生产方式才从机械化逐步过渡到