基于单片机的智能茶叶物料搬运控制系统设计

2018-01-19朱名强

福建茶叶 2018年4期

朱名强

(广西理工职业技术学院,广西崇左 532200)

对物料搬运的控制系统进行改良是本文讨论的重点。智能控制系统的特点是自动化程度高、系统更加安全可靠、信号的传输快捷等,这可以应用在茶叶物料的搬运方面,发挥出控制搬运流程、提高搬运工作效率等作用。单片机可以改良茶叶物料搬运的智能控制系统,改良后的系统工作更加稳定、安全、可靠,并且提高茶叶物料搬运效率。虽然我国电子技术发展以趋于成熟,但是对单片机的利用并不十分突出。因此,单片机应用在茶叶物料搬运系统中,突破了我国茶叶物料搬运智能技术瓶颈,是一次技术上的创新尝试。

1 单片机控制与技术

1.1 单片机技术

单片机技术在我国的起步较晚,约为上个世纪八十年代末期。现如今,单片机技术的发展经历了四个重要阶段。虽然起步晚,但是我国单片机技术的发展速度很快。单片机是由四个部分组成,分为ROM、CPU、RAM、I/O四个组成部分。起初,我国的单片机完全依靠进口,随后我国科学家集中精力、花费了大量心血自主研发了主体单片机、单片机I/O等。另外,单片机使用过程中的低电压、低功耗的特点,可以满足大部分工业需求,且单片机使用的寿命较长,在使用过程中的运行速度呈指数增长,运行过程中的可靠性高。因此,在此基础上单片机获得了超大规模的应用。单片机技术还可以应用在控制系统中,采用指令数据存储与读取的方式,实现指令对于整个控制系统的控制。目前,市面上所使用的单片机大多为三核结构,此种单片机系统将DSP与微控制器合并至同一个单片机中,大大减小了单片机的体积。

1.2 单片机控制系统

单片机的控制系统是单片机的主导系统,依照结构形式对此系统进行分类,可以分为两种不同的控制系统。即,哈佛控制系统与普林斯顿控制系统。这两种不同的系统主要区别：程序指令储存器与单片机控制系统中的数据存储是否在统一的结构里。第一类,控制系统为哈佛控制系统,该控制系统是将程序指令与单片机的数据存储,可以放置于分别的存储系统中。因此,这种方式有利于保护数据的安全性,但是也有其不利之处。比如,缺点是因为分别储存而造成储存空间较分散,所占空间较大；第二类,控制系统为普林斯顿控制系统,该控制系统与哈佛控制系统恰恰相反,是将指令存储器与数据存储器相结合,将二者所存储的内容放置在统一位置中。所以这种方式可以使得中央处理器,对指令迅速做出反应,从而完成下一步动作,所占空间也比哈佛控制系统更小。

1.3 茶叶自动化生产

茶叶出口量的不断增大,使得茶叶需求量也不断增加,这就使得茶叶生产厂家在茶叶生产中,要格外注重提高生产效率,从而满足生产要求。目前来说,茶叶生产的前期采茶、炒制等工艺相对完善,所以只能在茶叶包装、茶叶运输等过程中,尽可能提高工作效率,降低工作时长。市面上常见的茶叶自动化生产线,多为茶叶自动化包装生产线。主要通过装配带式输送机以及风力输送系统,在茶叶包装前,完成茶叶的输送、烘干；并在茶叶装配及自动包装的过程中,配置风选除杂机,可以利用风力筛选出茶叶中的杂质。另外,还可以配备润叶增温杀菌机,对筛选出的茶叶进行灭菌处理。不仅如此,利用定量管与计量带对茶叶进行定量分装,完成整个茶叶自动化生产的过程。

2 智能茶叶物料搬运控制设计分析

智能茶叶物料搬运控制设计原理,主要是将茶叶物料搬运与智能控制系统相结合,利用智能系统对茶叶物料搬运的过程进行控制,以此来减少人力资源的输出,以期控制企业成本,大幅度提高生产效率。

2.1 智能茶叶物料搬运控制设计要求

对茶叶出口企业进行问卷调查。研究表明,茶叶企业对茶叶物料搬运控制设计的两个主要要求：首先,企业要求控制系统避免复杂的操作,由于相关茶叶出口企业的流水线作业工人受教育程度不算太高,若操作系统过于复杂,将会提高企业的人力资源成本支出,企业需要雇佣专业的人员通过培训后方可操作；若操作系统简洁明了,容易上手操作,则企业可以节约此项支出；其次,企业要求茶叶物料搬运控制系统需要安全可靠,可靠性是系统设计过程中,最需要被重视的要点。可靠的系统不仅可以降低易发生事故的频率,还可以提高工作的效率。所以说,可靠的系统能够给企业安全生产增添更多保障。

2.2 智能茶叶物料搬运控制设计

2.2.1 硬件设计

硬件是茶叶物料搬运控制设计的基础。将单片机配置在茶叶物料搬运控制系统中,需要依据各功能模块配备相应的硬件。主要需要配置高配的八位数码管显示器,通过显示器提示茶叶自动化物料搬运系统的工作状态；还需要配备4*4的键盘,用来输入对于茶叶搬运自动化系统控制指令。除此之外,还需要给茶叶物料搬运控制系统配备YL-G001装置,此装置是硬件配置的核心部分,主要用来完成信号的监测与反馈工作。最后,需要将整个硬件配置与合理的电路连接相配合,在对电路设计的过程中需要采用标准化电路,从而可以保障系统安全、稳定的工作,避免因电路短路、断路而引发事故。

2.2.2 软件设计

控制系统的软件设计,主要是与硬件设计相结合的程序语言设计。目前,所投入使用的单片机的控制系统软件语言一般为汇编语言,并结合系统的硬件设计的要求,来编制相应的控制体系。软件设计与硬件设计是一一对应的,对于4*4的键盘设计程序,主要包括控制数量的加减、程序的运行以及程序的启动、暂停等；针对于八位数码显示管,主要安装的是控制系统的核心程序,目的是检测系统是否正常运行。另外,YLG001装置的程序语言汇编主要是对整个系统进行全面把控。

3 智能茶叶物料搬运控制设计的策略

智能茶叶的搬运控制体系可以分为多个模块,但最为主要的三个模块分别是：继电器模块、仿真器模块与电源模块。基于此,本节将从以下三个模块对智能控制系统做出设计策略。

3.1 继电器模块

以单片机为基础的智能茶叶物料搬运控制系统的继电器,可以分为六个不同模块的继电器,每一个继电器模块均会配备两个重要节点,一个为模块的常闭触点,另一个则为常开触点,两个重要节点是用来控制系统开关,以及系统与传感器的连接。智能茶叶物料搬运系统,所使用的多为常开触点,主要是利用继电器的常开触点,来接收控制系统的传感器信号,从而实现对于控制系统机械手的控制,操控机械手完成各种复杂动作。

3.2 仿真器模块

目前,仿真设计是很多公司的研发热点,也是学术科研关注的重要课题。仿真模块是单片机的程序语言的编译完成后构建的模块。仿真器模块利用的是程序设计的循环语言,在语言编译完成后,对语言编译进行检验,若达到目标需求,则对下一步程序进行编译,并执行该程序；若达不到目标需求,则重复循环过程,直至符合程序要求为止。每个仿真器模块的程序设计均为此特点,这一模式有助于逐一排查仿真器模块的程序,避免程序漏洞的出现。

3.3 电源模块

电源模块作为整个智能系统的基础模块,其主要功能是为控制系统提供电源支持。目前,市面上最为常见的是采用交流式220V电流。但是智能控制系统的模块并不单一,不同模块所采用的电流不同。例如,继电器模块主要使用直流电,电压主要分为5V与12V两种类型,而仿真器模块同继电器模块相同,也是主要采用直流电,但是电压模式不同,仿真器模块主要分为5V与24V,这是由于模块的功能不同、模块间的位置差异以及支撑硬件的系统不同所造成的。