恒溫自動(dòng)電路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及減速機(jī)（硬齒面）生產(chǎn)管理的erp設(shè)計(jì)思路

恒溫控制電路設(shè)計(jì)一．概述：本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是用單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)采集與控制。溫度信號(hào)由AD590K和溫度／電壓轉(zhuǎn)換電路提供，對(duì)AD590K進(jìn)行了精度優(yōu)于正負(fù)0.1二．實(shí)施方案：本題目是設(shè)計(jì)制作一個(gè)恒溫箱控制系統(tǒng)，為測(cè)量和溫度調(diào)節(jié)方便，內(nèi)加2L純凈水，加熱器為100W電爐。要求能在40度到100度范圍內(nèi)設(shè)定控制水溫，靜態(tài)控制精度為0.2°關(guān)鍵詞：非線性補(bǔ)償：大多數(shù)被測(cè)參數(shù)與顯示值之間呈現(xiàn)非線性關(guān)系，為了消除非線性誤差，必須在儀表中加入非線性補(bǔ)償電路。常用的方法有：模擬式非線性補(bǔ)償法、非線性數(shù)模轉(zhuǎn)換補(bǔ)償法、數(shù)字式非線性補(bǔ)償法等。分段非線性：由于熱敏電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系存在著非線性，需通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性改正，消除非線性的影響。為克服非線性的影響，采用分段線性法補(bǔ)償。如果該溫度計(jì)的測(cè)量范圍為5℃至45℃，將整個(gè)溫度測(cè)量范圍等分為10個(gè)小區(qū)間，每4度為一個(gè)區(qū)間，在每個(gè)區(qū)間內(nèi)溫度與頻率的關(guān)系可視為線性。過(guò)零檢測(cè)光耦：過(guò)零檢測(cè)光藕就是在交流電網(wǎng)過(guò)零檢測(cè)光藕.在電網(wǎng)過(guò)零時(shí)干擾最小,不會(huì)影響模擬測(cè)量的結(jié)果，這種光耦是在直流電時(shí)導(dǎo)通的.它的前級(jí)結(jié)構(gòu)是二極管。熱慣性：系統(tǒng)在升溫過(guò)程中，加熱器溫度總是高于被控對(duì)象溫度，在達(dá)到設(shè)定值后，即使減小或切斷加熱功率，加熱器存儲(chǔ)的熱量在一定時(shí)間內(nèi)仍然會(huì)使系統(tǒng)升溫，降溫有類似的反向過(guò)程，這稱之為系統(tǒng)的熱慣性。超調(diào)：系統(tǒng)在達(dá)到設(shè)定值后一般并不能立即穩(wěn)定在設(shè)定值，而是超過(guò)設(shè)定值后經(jīng)一定的過(guò)渡過(guò)程才重新穩(wěn)定。傳感器滯后是指由于傳感器本身熱傳導(dǎo)特性或是由于傳感器安裝位置的原因，使傳感器測(cè)量到的溫度比系統(tǒng)實(shí)際的溫度在時(shí)間上滯后，系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定值后調(diào)節(jié)器無(wú)法立即作出反應(yīng)，產(chǎn)生超調(diào)。三．主要元器件介紹：1.8098單片機(jī)簡(jiǎn)介：80年代中期，單片機(jī)的應(yīng)用進(jìn)入了16位單片機(jī)的時(shí)代。Intel公司繼MCS-51單片機(jī)之后，于1983年推出16位單片機(jī)8098，1988年年底Intel公司推出了具有8位機(jī)價(jià)格16位機(jī)性能的8098單片機(jī)，從而使MCS-96系列單片機(jī)的應(yīng)用有了飛躍性的突破。在此基礎(chǔ)上，Intel公司又推出了性能更強(qiáng)的CMOS芯片80C196/80C198，它們除保留了8096BH/8098的功能外，還增加了許多內(nèi)部功能和指令功能，且速度相當(dāng)于9096BH/8098的兩倍，使其在高層次的應(yīng)用中有很大的前景。引腳圖如下：主要引腳功能如下：。Vcc——主電源（+5V）。。Vss——數(shù)字地（0V），有兩個(gè)Vss，須同時(shí)接地。。Vpd——RAM備用電源（+5V）。正常操作期間，此電源必須接通。在掉電情況下，當(dāng)Vcc尚未降至RAM所需規(guī)范電壓值以下時(shí)（Vpd正常供電），RESET信號(hào)有效，則片內(nèi)寄存器頂部的16個(gè)字節(jié)內(nèi)容得以維持不變，在掉電期間RESET必須保持低電平，直至Vcc恢復(fù)正常且振蕩器達(dá)到穩(wěn)定時(shí)為止。。Vref——片內(nèi)A/D的參考電壓（+5V），同時(shí)也是A/D模擬部分的電源電壓及讀P0所用邏輯電路的供電電壓。。ANGND——A/D的模擬地，通常應(yīng)與Vss保持同電位。。Vpp——片內(nèi)EPROM的編程電壓針對(duì)8795BH而言。。STAL1——片內(nèi)反相振蕩器的輸出，也是片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器的輸入，通常接外部晶體。。STAL2——片內(nèi)反相振蕩器的輸出，通常接外部晶體。。RESET——復(fù)位信號(hào)輸入，低電平有效，兩個(gè)狀態(tài)周期以上的低電平輸入可使芯片復(fù)位。RESET再變?yōu)楦唠娖綍r(shí)（高電平持續(xù)時(shí)間大于10個(gè)狀態(tài)周期）可產(chǎn)生10個(gè)周期的內(nèi)部復(fù)位序列。。EA——存儲(chǔ)器選擇輸入端。當(dāng)EA=0時(shí)，CPU對(duì)外部存儲(chǔ)器操作，當(dāng)EA=1時(shí)，CPU對(duì)片內(nèi)存儲(chǔ)器（EPROM/ROM）的2000H––3FFFH單元操作，地址在4000H以后，訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，此引腳內(nèi)部有下拉作用，若引腳無(wú)驅(qū)動(dòng)，它總保持低電平。。ALE/ADV——地址鎖存允許或地址輸出有效（由芯片控制器CCR選擇）。當(dāng)ALE為高電平時(shí)，表示地址/數(shù)據(jù)總線上傳送的是存儲(chǔ)器地址，ALE下降沿將地址鎖存到地址鎖存到地址鎖存器中。。RD——外部存儲(chǔ)器讀信號(hào)，輸出低電平有效。。WR——外部存儲(chǔ)器寫信號(hào)，輸出低電平有效。。READY——準(zhǔn)備就緒信號(hào)（輸入）。它用來(lái)延長(zhǎng)對(duì)外部存儲(chǔ)器的訪問(wèn)周期，以便與慢速存儲(chǔ)器或動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器接口。它也可用于總線共享，總線周期最多可延長(zhǎng)至1μs。通過(guò)CCR寄存器可控制插入總線周期中的狀態(tài)數(shù)。該引腳內(nèi)部有微弱的上位作用，在無(wú)外部驅(qū)動(dòng)器時(shí)，為高電平。。HIS——高速輸入（HIS。0~HIS。3）引腳，其中HIS。2和HIS。3與兩個(gè)高速輸出引腳公用。。HSO——高速輸出（HSO。0~HSO。5）引腳，其中HSO。4和HSO。5與兩個(gè)HIS引腳公用。。P0口——4路高阻輸入口，既可作為A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入（ACH4~ACH7），又可作為數(shù)字量輸入（P0.4~寬。7），也可同時(shí)輸入模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。。P2口——4位多功能口（P2.0，P2.1，P2.5）。它們除用作標(biāo)準(zhǔn)的I/O口之外，還具有復(fù)用功能，表13.5給出P2口各引腳的基本功能和復(fù)用功能。。P3/P4口——均為8位雙向I/O口，具有兩種功能，既可用作具有漏極開(kāi)路輸出的雙向口，也可作為系統(tǒng)總線。用作系統(tǒng)總線時(shí)，P3口傳送低8位地址及8位數(shù)據(jù)，P4口傳送高8位地址，此時(shí)，引腳內(nèi)部有上位作用。2AD590K(雙腿集成電路溫度傳感器)封裝及引腳圖如下：主要功能介紹：3.OP07（精密運(yùn)算放大芯片）引腳及封裝圖：主要功能介紹：4AD1674(高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片)封裝及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：主要功能介紹：四．電路設(shè)計(jì)部分1．測(cè)量部分采用溫度傳感器AD590K。它具有較高精度和重復(fù)性，其良好的非線性可以保證優(yōu)于正負(fù)0.1°C2．驅(qū)動(dòng)控制部分(1)電爐有效功率控制采用移相控制交流電壓的有效功率，依據(jù)HIS口得到的過(guò)零檢測(cè)信號(hào)控制HSO口輸出同步脈沖，移相量由溫度誤差計(jì)算給出，這樣對(duì)交流電的單個(gè)周期的有效值周期性調(diào)節(jié)．以保證系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。(2)交流電過(guò)零檢測(cè)電路設(shè)計(jì)交流電源經(jīng)變壓器降壓后進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)，再通過(guò)光電耦合器件輸出過(guò)零檢測(cè)信號(hào)，避免交流電平干擾，其安全性可靠性高，見(jiàn)下圖。實(shí)施方案：根據(jù)以上分析，采用如下方案：溫度測(cè)量部分采用集成溫度傳感器AD590K，加上軟件非線性補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，見(jiàn)下圖動(dòng)按制部分采用脈沖移相觸發(fā)可控硅改變電爐的有效功率，見(jiàn)下圖：五．系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與理論分析1．系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件以8098單片機(jī)為核心，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖所示：2．控制算法實(shí)驗(yàn)表明，水溫控制系統(tǒng)中，采用單純的PID始終具有較大的超調(diào)，而且出現(xiàn)水溫超調(diào)．只能靠自然冷卻，這就使得調(diào)節(jié)時(shí)間大大延長(zhǎng)。因此，在水溫控制系統(tǒng)中要縮短調(diào)節(jié)時(shí)間，就必須做到基本無(wú)超調(diào)。通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，采用分段非線性加積分分離PI進(jìn)行溫度控制。在偏差較大時(shí)，控制量采用由實(shí)驗(yàn)總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)值，當(dāng)偏差較小時(shí)切換為積分分離PI算法。理論證明，這種控制方式可以加快系統(tǒng)階躍響應(yīng)、減小超調(diào)量，并且具有較高的溫度控制精度。3．系統(tǒng)靜態(tài)測(cè)溫誤差分析測(cè)溫部分采用溫度傳感器AD590K。它具有較高的精度和線性度。經(jīng)分析能完全滿足要求。六系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：1．軟件主要功能（1）溫度沒(méi)定即設(shè)定控制溫度為4度到100度。(2)信號(hào)濾波頻率設(shè)定程序中設(shè)有信號(hào)的一階慣性濾波，通過(guò)此功能可設(shè)定濾波截止頻率。(3)控制參數(shù)設(shè)定可設(shè)定的控制參數(shù)有比例系數(shù)、積分速度、積分飽和門限等。(4)報(bào)警門限設(shè)置與報(bào)警通過(guò)鍵盤設(shè)定報(bào)警的上下限開(kāi)關(guān)，報(bào)警啟動(dòng)后，程序依據(jù)設(shè)置進(jìn)行報(bào)警處理。(5)打印設(shè)置軟件除具有題目要求的溫度曲線自動(dòng)打印功能外，還可通過(guò)鍵盤在線啟動(dòng)曲線與數(shù)據(jù)的打印功能。(6)傳感器的非線性補(bǔ)償為了獲得正負(fù)0.2度的控制精度，溫度的測(cè)量精度必須優(yōu)于0.2度。利用AD590K的正負(fù)0.1度的重復(fù)性，軟件中設(shè)有分段插值程序，對(duì)AD590K的信號(hào)進(jìn)行非線性補(bǔ)償以獲得正負(fù)0.1度的測(cè)量精度。2．程序流程圖如下調(diào)試過(guò)程：使用的主要儀器儀器：電腦一臺(tái)；數(shù)字萬(wàn)用表一只；示波器一只；WD型微機(jī)電源一臺(tái)；溫度計(jì)一只；8098開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。傳感器標(biāo)定：由于AD590K測(cè)溫精度為0.3度，其測(cè)溫重復(fù)性優(yōu)于0.1度，在使用軟件插值算法進(jìn)行線性化后．系統(tǒng)側(cè)溫精度達(dá)到0.1度。步驟如下：(1)傳感器粗調(diào)0度點(diǎn)校正：在保溫杯中加入冰水混合物，放人傳感器探頭，用高精度數(shù)字電壓表測(cè)量變送器輸出電壓，等變送器輸出穩(wěn)定后調(diào)節(jié)變送器中的P1電位器(調(diào)零電位器)．使測(cè)得電壓為0V。(2)增益調(diào)整將傳感器探頭放人沸水中，調(diào)節(jié)變送器中的P2電位器(增益調(diào)整電位據(jù))，使測(cè)得電壓為99V。經(jīng)過(guò)以上粗調(diào)后，傳感器的變送器輸出為100毫伏/度．在0-100V時(shí)對(duì)應(yīng)電壓為0V—10．0V，測(cè)量精度可達(dá)到0．3度。(3)傳感器精確杯定AD590K的測(cè)濕精度由于其非線性特性，只能達(dá)到正負(fù)0.3度，要進(jìn)一步提高測(cè)溫精度，必須精確標(biāo)定溫度變送器在不同溫度下的輸出電壓，將溫度一電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系存人表格，在測(cè)控軟件個(gè)進(jìn)行插值運(yùn)算。在此使用了測(cè)溫精度為0.1度的高精度水銀溫度計(jì)，精確測(cè)量水溫，同時(shí)通過(guò)高精度A／D采集變送器的電壓值。通過(guò)在保溫杯中加冰和加開(kāi)水調(diào)節(jié)水溫，將溫度與電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系記錄在電腦的文件內(nèi)，再利用此對(duì)應(yīng)恒存測(cè)控軟件中建立插值表，在實(shí)時(shí)控制時(shí)對(duì)溫度采樣進(jìn)行插值運(yùn)算，這樣就將系統(tǒng)測(cè)溫精度提高至正負(fù)0.1度。七：總結(jié)：整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是提高靜態(tài)控溫精度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量。整個(gè)系統(tǒng)綜合有如下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）集成線性溫度傳感器AD590K和信號(hào)調(diào)理電路與軟件線性化處理相結(jié)合，進(jìn)一步提高了測(cè)溫精度。（2）8098單片機(jī)的采用，不僅便于數(shù)據(jù)采集和處理，而且擴(kuò)展了各種功能．如存儲(chǔ)、顯示、打印、外部中斷等。（3）采用AD1674，可以保證測(cè)量精度。（4）在電路設(shè)計(jì)中充分考慮了系統(tǒng)可靠性和安全性。動(dòng)態(tài)性能也達(dá)到較高指標(biāo)。參考資料：·8098.PDFOP07.PDFAD590K.PDFAD1074.PDF·《全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽獲獎(jiǎng)作品匯編》北京理工大學(xué)出版社·《精通PROTELDXP》中國(guó)青年出版社·《PROTEL2004原理圖設(shè)計(jì)與PCB制作》國(guó)防工業(yè)出版社減速機(jī)（硬齒面）生產(chǎn)管理的ERP設(shè)計(jì)思路齒輪減速機(jī)品種多，零件相對(duì)復(fù)雜。生產(chǎn)大部分是按單生產(chǎn)，為使成品交貨及時(shí)，保證質(zhì)量，自制件和外購(gòu)件都需要適當(dāng)倉(cāng)庫(kù)備有庫(kù)存。但過(guò)多庫(kù)存會(huì)增加資金壓力，如何解決這對(duì)矛盾？需要生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)與ERP相結(jié)合。再者近年來(lái)人工成本不斷上升，設(shè)備人工成本對(duì)于整機(jī)成本影響日益擴(kuò)大。在同類廠家不斷涌現(xiàn)的情況下，差異化競(jìng)爭(zhēng)與價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)必然成為企業(yè)擴(kuò)大銷售額的手段。對(duì)產(chǎn)品成本精細(xì)化控制是ERP軟件必須完成的任務(wù)。讓企業(yè)對(duì)自己產(chǎn)品成本的精確掌握可以為銷售決策提供強(qiáng)力保障。<ERP系統(tǒng)的進(jìn)銷存功能在此略>從硬齒面減速機(jī)成品說(shuō)起，成品型號(hào)繁多，記錄在案已經(jīng)達(dá)到20273種。以手工或者Excel表格工具這樣離散式管理已經(jīng)不能應(yīng)付變化多端的實(shí)際情況。一個(gè)成品物料清單包含零件20多種。但因成品各類繁多，一個(gè)方便查找、使用、管理的整體化解決方式必不可少。一個(gè)自制件工序最多有10道。而且自制件基本上都會(huì)有外協(xié)工序。所以生產(chǎn)以批量形式下單，車間主管需要分析出重要零件最小庫(kù)存量，以備貨生產(chǎn)為主?；蛘甙葱枭a(chǎn)，憑車間主管經(jīng)驗(yàn)。外購(gòu)件單個(gè)成本相對(duì)便宜，采購(gòu)時(shí)也以批量形式下單，也是采購(gòu)主管分析最小庫(kù)存數(shù)進(jìn)行備貨采購(gòu)，或者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按需采購(gòu)。車間工序人力成本可以給一個(gè)零件制造添加一個(gè)工藝（工序），每一道工序給定成本。人力成本可以列入其中。機(jī)器設(shè)備的損耗成本，根據(jù)價(jià)值大小有選擇性加入。ERP中工序管理以生產(chǎn)100個(gè)4105002齒輪為例為這個(gè)齒輪設(shè)計(jì)兩種物料毛坯類和自制類毛坯類的M1014105002物料的物料清單如下：自制類的M1014105002物料的物料清單如下：對(duì)應(yīng)齒輪的工序定義在“線切割”外協(xié)工序以前為毛坯。對(duì)毛坯類M1014105002這個(gè)物料制作工藝工藝中包括了工廠內(nèi)部加工和外協(xié)加工的過(guò)程。011項(xiàng)工序“正火”為外協(xié)工序，可以設(shè)定供應(yīng)商，外協(xié)加工時(shí)可以直接創(chuàng)建采購(gòu)單。以下為創(chuàng)建工單生產(chǎn)此物料過(guò)程制作工單并審批給工單排產(chǎn)到倉(cāng)庫(kù)給工單發(fā)料此時(shí)工單開(kāi)始運(yùn)行，工序自動(dòng)生效按實(shí)際工廠生產(chǎn)進(jìn)度，完成一個(gè)工序時(shí)點(diǎn)擊“100%完成”可以結(jié)束一項(xiàng)工序。通過(guò)這里的工序記錄可以查看工廠進(jìn)度情況