朱名強(qiáng)

(廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣西崇左 532200)

對(duì)物料搬運(yùn)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改良是本文討論的重點(diǎn)。智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是自動(dòng)化程度高、系統(tǒng)更加安全可靠、信號(hào)的傳輸快捷等,這可以應(yīng)用在茶葉物料的搬運(yùn)方面,發(fā)揮出控制搬運(yùn)流程、提高搬運(yùn)工作效率等作用。單片機(jī)可以改良茶葉物料搬運(yùn)的智能控制系統(tǒng),改良后的系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定、安全、可靠,并且提高茶葉物料搬運(yùn)效率。雖然我國(guó)電子技術(shù)發(fā)展以趨于成熟,但是對(duì)單片機(jī)的利用并不十分突出。因此,單片機(jī)應(yīng)用在茶葉物料搬運(yùn)系統(tǒng)中,突破了我國(guó)茶葉物料搬運(yùn)智能技術(shù)瓶頸,是一次技術(shù)上的創(chuàng)新嘗試。

1 單片機(jī)控制與技術(shù)

1.1 單片機(jī)技術(shù)

單片機(jī)技術(shù)在我國(guó)的起步較晚,約為上個(gè)世紀(jì)八十年代末期。現(xiàn)如今,單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)重要階段。雖然起步晚,但是我國(guó)單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度很快。單片機(jī)是由四個(gè)部分組成,分為ROM、CPU、RAM、I/O四個(gè)組成部分。起初,我國(guó)的單片機(jī)完全依靠進(jìn)口,隨后我國(guó)科學(xué)家集中精力、花費(fèi)了大量心血自主研發(fā)了主體單片機(jī)、單片機(jī)I/O等。另外,單片機(jī)使用過程中的低電壓、低功耗的特點(diǎn),可以滿足大部分工業(yè)需求,且單片機(jī)使用的壽命較長(zhǎng),在使用過程中的運(yùn)行速度呈指數(shù)增長(zhǎng),運(yùn)行過程中的可靠性高。因此,在此基礎(chǔ)上單片機(jī)獲得了超大規(guī)模的應(yīng)用。單片機(jī)技術(shù)還可以應(yīng)用在控制系統(tǒng)中,采用指令數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與讀取的方式,實(shí)現(xiàn)指令對(duì)于整個(gè)控制系統(tǒng)的控制。目前,市面上所使用的單片機(jī)大多為三核結(jié)構(gòu),此種單片機(jī)系統(tǒng)將DSP與微控制器合并至同一個(gè)單片機(jī)中,大大減小了單片機(jī)的體積。

1.2 單片機(jī)控制系統(tǒng)

單片機(jī)的控制系統(tǒng)是單片機(jī)的主導(dǎo)系統(tǒng),依照結(jié)構(gòu)形式對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行分類,可以分為兩種不同的控制系統(tǒng)。即,哈佛控制系統(tǒng)與普林斯頓控制系統(tǒng)。這兩種不同的系統(tǒng)主要區(qū)別：程序指令儲(chǔ)存器與單片機(jī)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是否在統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)里。第一類,控制系統(tǒng)為哈佛控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)是將程序指令與單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ),可以放置于分別的存儲(chǔ)系統(tǒng)中。因此,這種方式有利于保護(hù)數(shù)據(jù)的安全性,但是也有其不利之處。比如,缺點(diǎn)是因?yàn)榉謩e儲(chǔ)存而造成儲(chǔ)存空間較分散,所占空間較大；第二類,控制系統(tǒng)為普林斯頓控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)與哈佛控制系統(tǒng)恰恰相反,是將指令存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相結(jié)合,將二者所存儲(chǔ)的內(nèi)容放置在統(tǒng)一位置中。所以這種方式可以使得中央處理器,對(duì)指令迅速做出反應(yīng),從而完成下一步動(dòng)作,所占空間也比哈佛控制系統(tǒng)更小。

1.3 茶葉自動(dòng)化生產(chǎn)

茶葉出口量的不斷增大,使得茶葉需求量也不斷增加,這就使得茶葉生產(chǎn)廠家在茶葉生產(chǎn)中,要格外注重提高生產(chǎn)效率,從而滿足生產(chǎn)要求。目前來(lái)說,茶葉生產(chǎn)的前期采茶、炒制等工藝相對(duì)完善,所以只能在茶葉包裝、茶葉運(yùn)輸?shù)冗^程中,盡可能提高工作效率,降低工作時(shí)長(zhǎng)。市面上常見的茶葉自動(dòng)化生產(chǎn)線,多為茶葉自動(dòng)化包裝生產(chǎn)線。主要通過裝配帶式輸送機(jī)以及風(fēng)力輸送系統(tǒng),在茶葉包裝前,完成茶葉的輸送、烘干；并在茶葉裝配及自動(dòng)包裝的過程中,配置風(fēng)選除雜機(jī),可以利用風(fēng)力篩選出茶葉中的雜質(zhì)。另外,還可以配備潤(rùn)葉增溫殺菌機(jī),對(duì)篩選出的茶葉進(jìn)行滅菌處理。不僅如此,利用定量管與計(jì)量帶對(duì)茶葉進(jìn)行定量分裝,完成整個(gè)茶葉自動(dòng)化生產(chǎn)的過程。

2 智能茶葉物料搬運(yùn)控制設(shè)計(jì)分析

智能茶葉物料搬運(yùn)控制設(shè)計(jì)原理,主要是將茶葉物料搬運(yùn)與智能控制系統(tǒng)相結(jié)合,利用智能系統(tǒng)對(duì)茶葉物料搬運(yùn)的過程進(jìn)行控制,以此來(lái)減少人力資源的輸出,以期控制企業(yè)成本,大幅度提高生產(chǎn)效率。

2.1 智能茶葉物料搬運(yùn)控制設(shè)計(jì)要求

對(duì)茶葉出口企業(yè)進(jìn)行問卷調(diào)查。研究表明,茶葉企業(yè)對(duì)茶葉物料搬運(yùn)控制設(shè)計(jì)的兩個(gè)主要要求：首先,企業(yè)要求控制系統(tǒng)避免復(fù)雜的操作,由于相關(guān)茶葉出口企業(yè)的流水線作業(yè)工人受教育程度不算太高,若操作系統(tǒng)過于復(fù)雜,將會(huì)提高企業(yè)的人力資源成本支出,企業(yè)需要雇傭?qū)I(yè)的人員通過培訓(xùn)后方可操作；若操作系統(tǒng)簡(jiǎn)潔明了,容易上手操作,則企業(yè)可以節(jié)約此項(xiàng)支出；其次,企業(yè)要求茶葉物料搬運(yùn)控制系統(tǒng)需要安全可靠,可靠性是系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,最需要被重視的要點(diǎn)?？煽康南到y(tǒng)不僅可以降低易發(fā)生事故的頻率,還可以提高工作的效率。所以說,可靠的系統(tǒng)能夠給企業(yè)安全生產(chǎn)增添更多保障。

2.2 智能茶葉物料搬運(yùn)控制設(shè)計(jì)

2.2.1 硬件設(shè)計(jì)

硬件是茶葉物料搬運(yùn)控制設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。將單片機(jī)配置在茶葉物料搬運(yùn)控制系統(tǒng)中,需要依據(jù)各功能模塊配備相應(yīng)的硬件。主要需要配置高配的八位數(shù)碼管顯示器,通過顯示器提示茶葉自動(dòng)化物料搬運(yùn)系統(tǒng)的工作狀態(tài)；還需要配備4*4的鍵盤,用來(lái)輸入對(duì)于茶葉搬運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng)控制指令。除此之外,還需要給茶葉物料搬運(yùn)控制系統(tǒng)配備YL-G001裝置,此裝置是硬件配置的核心部分,主要用來(lái)完成信號(hào)的監(jiān)測(cè)與反饋工作。最后,需要將整個(gè)硬件配置與合理的電路連接相配合,在對(duì)電路設(shè)計(jì)的過程中需要采用標(biāo)準(zhǔn)化電路,從而可以保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的工作,避免因電路短路、斷路而引發(fā)事故。

2.2.2 軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),主要是與硬件設(shè)計(jì)相結(jié)合的程序語(yǔ)言設(shè)計(jì)。目前,所投入使用的單片機(jī)的控制系統(tǒng)軟件語(yǔ)言一般為匯編語(yǔ)言,并結(jié)合系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)的要求,來(lái)編制相應(yīng)的控制體系。軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)是一一對(duì)應(yīng)的,對(duì)于4*4的鍵盤設(shè)計(jì)程序,主要包括控制數(shù)量的加減、程序的運(yùn)行以及程序的啟動(dòng)、暫停等；針對(duì)于八位數(shù)碼顯示管,主要安裝的是控制系統(tǒng)的核心程序,目的是檢測(cè)系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。另外,YLG001裝置的程序語(yǔ)言匯編主要是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面把控。

3 智能茶葉物料搬運(yùn)控制設(shè)計(jì)的策略

智能茶葉的搬運(yùn)控制體系可以分為多個(gè)模塊,但最為主要的三個(gè)模塊分別是：繼電器模塊、仿真器模塊與電源模塊?；诖?本節(jié)將從以下三個(gè)模塊對(duì)智能控制系統(tǒng)做出設(shè)計(jì)策略。

3.1 繼電器模塊

以單片機(jī)為基礎(chǔ)的智能茶葉物料搬運(yùn)控制系統(tǒng)的繼電器,可以分為六個(gè)不同模塊的繼電器,每一個(gè)繼電器模塊均會(huì)配備兩個(gè)重要節(jié)點(diǎn),一個(gè)為模塊的常閉觸點(diǎn),另一個(gè)則為常開觸點(diǎn),兩個(gè)重要節(jié)點(diǎn)是用來(lái)控制系統(tǒng)開關(guān),以及系統(tǒng)與傳感器的連接。智能茶葉物料搬運(yùn)系統(tǒng),所使用的多為常開觸點(diǎn),主要是利用繼電器的常開觸點(diǎn),來(lái)接收控制系統(tǒng)的傳感器信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于控制系統(tǒng)機(jī)械手的控制,操控機(jī)械手完成各種復(fù)雜動(dòng)作。

3.2 仿真器模塊

目前,仿真設(shè)計(jì)是很多公司的研發(fā)熱點(diǎn),也是學(xué)術(shù)科研關(guān)注的重要課題。仿真模塊是單片機(jī)的程序語(yǔ)言的編譯完成后構(gòu)建的模塊。仿真器模塊利用的是程序設(shè)計(jì)的循環(huán)語(yǔ)言,在語(yǔ)言編譯完成后,對(duì)語(yǔ)言編譯進(jìn)行檢驗(yàn),若達(dá)到目標(biāo)需求,則對(duì)下一步程序進(jìn)行編譯,并執(zhí)行該程序；若達(dá)不到目標(biāo)需求,則重復(fù)循環(huán)過程,直至符合程序要求為止。每個(gè)仿真器模塊的程序設(shè)計(jì)均為此特點(diǎn),這一模式有助于逐一排查仿真器模塊的程序,避免程序漏洞的出現(xiàn)。

3.3 電源模塊

電源模塊作為整個(gè)智能系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊,其主要功能是為控制系統(tǒng)提供電源支持。目前,市面上最為常見的是采用交流式220V電流。但是智能控制系統(tǒng)的模塊并不單一,不同模塊所采用的電流不同。例如,繼電器模塊主要使用直流電,電壓主要分為5V與12V兩種類型,而仿真器模塊同繼電器模塊相同,也是主要采用直流電,但是電壓模式不同,仿真器模塊主要分為5V與24V,這是由于模塊的功能不同、模塊間的位置差異以及支撐硬件的系統(tǒng)不同所造成的。

4 結(jié)論

茶葉作為我國(guó)農(nóng)貿(mào)業(yè)出口體系中的特殊商品,在生產(chǎn)、搬運(yùn)過程中總會(huì)遇到耗時(shí)、耗力、重復(fù)工作、工作效率低等問題。為了解決這些問題,可以將茶葉物料搬運(yùn)與單片機(jī)智能技術(shù)相結(jié)合。此外,單片機(jī)的智能性與茶葉物料搬運(yùn)相結(jié)合,既是技術(shù)的突破,又是思維的創(chuàng)新。

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