【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）短軸料倒角機(jī)PLC控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄第1章 緒 論 1 述 1 1 1 2 3 3第2章 系統(tǒng)總體方案的論證 4 4 系統(tǒng)方案論證 5 系統(tǒng)的組成 6第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 9 主控芯片89C52 9 89C52簡(jiǎn)介 9 89C52的性能參數(shù) 9 89C52的引腳及功能 10 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 11 復(fù)位電路 12 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 13 電源電路 13 看門(mén)狗電路 14 并行輸入輸出接口 19 8255A簡(jiǎn)介 19 功能特性 19 19 8255A與單片機(jī)的電路連接 22 22 22 24 25 26 顯示電路 28 LED顯示器結(jié)構(gòu)與原理 28 LED顯示方式 29 30 31 狀態(tài)檢測(cè)與電機(jī)控制電路 31 31 32第4章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試 34 8255端口地址及內(nèi)存地址分配 34 34 36 36 36 37 38 39 系統(tǒng)軟件的調(diào)試 40 子程序的調(diào)試 40 程序流程的調(diào)試 41 整個(gè)程序的連調(diào) 41第5章 結(jié) 論 42參考文獻(xiàn) 43致 謝 44附 錄Ⅰ 45附 錄Ⅱ 58附 錄Ⅲ 60II第1章 緒 論 述隨著科學(xué)的不斷發(fā)展進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)日趨成熟，并且被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，辦公，生產(chǎn)等許多領(lǐng)域。在工業(yè)領(lǐng)域中，自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用己經(jīng)越來(lái)越大，并且逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。采用自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)加工可以提高生產(chǎn)效率，節(jié)約勞動(dòng)力，降低勞動(dòng)難度和強(qiáng)度，改善和提高設(shè)備的安全性和可靠性。因此采用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)加工己經(jīng)成為企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益，增加企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的一項(xiàng)重要手段。剪板機(jī)定義：剪切板料的剪切機(jī)，屬于鍛壓機(jī)械中的一種，主要作用就是金屬加工行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的一種剪切設(shè)備，它能剪切各種厚度的鋼板材料。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)各類(lèi)板材的需求量不斷增長(zhǎng)，因此對(duì)板材加工的精度與效率有了更高的要求。在金屬板材制品加工過(guò)程中，剪板作為金屬板材加工生產(chǎn)中的一道重要的加工工序，其自動(dòng)化程度決定了板材加工的精度與效率，自動(dòng)剪板機(jī)即是一種按用戶要求將大塊金屬板材進(jìn)行剪切，并由送料車(chē)運(yùn)送到下一工序的自動(dòng)化加工設(shè)備。自動(dòng)剪板機(jī)作為一種自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備在金屬板材制品加工企業(yè)中的地位己經(jīng)越來(lái)越重要。在汽車(chē)、航空航天、電子和家用電器領(lǐng)域，需要大量的金屬板殼零件，特別是汽車(chē)行業(yè)要求生產(chǎn)規(guī)?；?、車(chē)型個(gè)性化和覆蓋件大型一體化。進(jìn)入21 世紀(jì)，我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)飛速發(fā)展，面對(duì)這一形勢(shì)，我國(guó)的板材加工工藝及相應(yīng)的剪板機(jī) 都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。剪板機(jī)不僅用于機(jī)械制造業(yè)，還是金屬板材配送中必不可少的設(shè)備，應(yīng)用范圍特別廣。剪板機(jī)按結(jié)構(gòu)分為閘式剪板機(jī)和擺式剪板機(jī)兩類(lèi)；按傳動(dòng)方式分為有機(jī)械傳動(dòng)剪板機(jī)和液壓剪板機(jī)。安全性和剪切角度不可調(diào)整是剪板機(jī)的致命缺點(diǎn)，故除小規(guī)格剪板機(jī)外，液壓剪板機(jī)獨(dú)領(lǐng)天下的格局已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)。由于液壓傳動(dòng)在控制方面的優(yōu)勢(shì)，數(shù)控剪板機(jī)主要采用液壓傳動(dòng)形式。數(shù)控液壓剪板機(jī)除速度、行程可調(diào)外，剪切角度自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)和刀片的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)與實(shí)用化，使其具備了進(jìn)入板材加工中心和板材加工的領(lǐng)先地位。各個(gè)企業(yè)生產(chǎn)的數(shù)控液壓剪板機(jī)，都在逐步向國(guó)際主流方向靠攏。當(dāng)前，數(shù)控液壓剪板機(jī)普遍采用整體焊接的結(jié)構(gòu)，經(jīng)時(shí)效處理的機(jī)架，具有良好的強(qiáng)度、剛度和精確保持性；采用集成式液壓傳動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)，提高了機(jī)床運(yùn)行的可靠性；剪切角度的自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)和刀片自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)，根據(jù)被剪板料的材質(zhì)、厚度，可自動(dòng)完成剪切角度，刀片間隙的調(diào)整；根據(jù)剪切長(zhǎng)度，可自動(dòng)調(diào)節(jié)剪切行程和板料的位置；此外，可配備前送料系統(tǒng)或托料裝置，集送料、卸料于一體，有效地提高設(shè)備的自動(dòng)化程度。近年來(lái)，適應(yīng)金屬板材加工的需要，液壓剪板機(jī)出現(xiàn)了新機(jī)型即直角剪板機(jī)。直角剪板機(jī)刀架上裝有互成直角的兩條刀片，可以剪切出任意尺寸的矩形板料，并可在大張板料上套載下料。不僅提高了剪切效率而且能夠提高板材的利用率。數(shù)控直角剪板機(jī)與數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床、數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)可組成板料加工中心。國(guó)外的主要生產(chǎn)廠家有：德國(guó)獨(dú)資賀爾碧格（無(wú)錫）自動(dòng)化技術(shù)有限公司,所有產(chǎn)品德國(guó)原裝,在自動(dòng)化行業(yè)享譽(yù)全球。中瑞合資江蘇亞威愛(ài)頗特鍛壓機(jī)床有限公司，它是與瑞士SMS公司共同投資建立的合資公司。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)數(shù)控剪板機(jī)的企業(yè)較多，在全國(guó)的剪板機(jī)制造商中，根據(jù)20082009中國(guó)剪板機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)及發(fā)展趨勢(shì)研究報(bào)告的調(diào)查，國(guó)內(nèi)的主要剪板機(jī)制造商有：上海沖剪機(jī)床廠、湖北三環(huán)鍛壓機(jī)床有限公司、江蘇亞威機(jī)床有限公司、江蘇金方圓機(jī)床有限公司、江蘇揚(yáng)力集團(tuán)有限公司、泰安華魯鍛壓機(jī)械有限公司，濟(jì)南澤業(yè)機(jī)床制造有限公司，南通江海機(jī)床有限公司，黃石華信機(jī)械設(shè)備有限公司，佛山市南海區(qū)力豐機(jī)床有限公司等企業(yè)可稱(chēng)為佼佼者。以泰安華魯鍛壓機(jī)械有限公司制造的來(lái)說(shuō)，其主要性能為：1）機(jī)器為全鋼焊接機(jī)構(gòu)，液壓上傳動(dòng)，振動(dòng)消除應(yīng)力，機(jī)器強(qiáng)度高、剛性好。液壓擺式剪板機(jī)是通過(guò)采用主油缸（固定在墻板上）做向下剪切運(yùn)動(dòng)、氮?dú)飧谆爻?，因此?jiǎn)化液壓系統(tǒng)、運(yùn)行更穩(wěn)定。擺式剪板機(jī)的上刀架在剪切過(guò)程中繞一固定軸線作圓弧擺動(dòng)，通過(guò)杠桿作用，支點(diǎn)受力小，可提高剪切刃壽命、機(jī)器壽命，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，并能無(wú)極調(diào)節(jié)上刀架的行程量，大大提高工作效率。2）后擋料尺寸及剪切次數(shù)有數(shù)字顯示裝置。上下刀片刃口間隙調(diào)整由指示牌指示，調(diào)節(jié)輕便快捷。3）采用防護(hù)柵與電器箱聯(lián)鎖人生安全保護(hù)裝置。4）采用先進(jìn)的集成式液壓系統(tǒng)，可靠性好。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)鍛壓機(jī)床行業(yè)經(jīng)過(guò)技術(shù)引進(jìn)、合作生產(chǎn)及合資等多種方式的運(yùn)作，快速地提升了我國(guó)剪板機(jī)整體水平。近年設(shè)計(jì)制造的許多產(chǎn)品，其技術(shù)性能指標(biāo)已經(jīng)接近或達(dá)到世界先進(jìn)水平，在宜人性方面也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。但由于大家都在進(jìn)步，所以國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外名牌產(chǎn)品的差距并無(wú)明顯縮短。因此，我國(guó)剪板機(jī)行業(yè)和企業(yè)需以戰(zhàn)略的思路和有效的措施應(yīng)對(duì)當(dāng)前的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。剪板機(jī)的控制是現(xiàn)代機(jī)械與新興計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，不僅僅是簡(jiǎn)單的機(jī)械控制，而且還是一種先進(jìn)技術(shù)的代表，在剪板機(jī)的自動(dòng)控制中，有對(duì)機(jī)械工藝的要求，還有對(duì)現(xiàn)代控制手段的新改革。采用計(jì)算機(jī)控制方法，是剪板機(jī)控制未來(lái)發(fā)展的重要方向。本系統(tǒng)是“基于單片機(jī)的自動(dòng)剪板機(jī)控制系統(tǒng)”。 是應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)要求而研制的，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用型數(shù)控系統(tǒng)。要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)料、卸料、剪切、數(shù)控定長(zhǎng)的功能。本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容：采用單片機(jī)89C52 作控制器，通過(guò)位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)，檢測(cè)剪板機(jī)各工序的狀態(tài)，自動(dòng)控制剪板機(jī)的工作，同時(shí)進(jìn)行剪切計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工多工序的自動(dòng)化控制。設(shè)計(jì)目標(biāo)：用的單片機(jī)組成控制系統(tǒng)，在原有機(jī)床的主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加自動(dòng)進(jìn)料、卸料、剪切、數(shù)控定長(zhǎng)等功能，使其具有抗干擾性好、集成度高、加工精度高、操作方便、自動(dòng)化水平和性價(jià)比高等特點(diǎn)。從而提高工業(yè)自動(dòng)化程度。第2章 系統(tǒng)總體方案的論證本設(shè)計(jì)的自動(dòng)剪板機(jī)系統(tǒng)是應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)要求而研制的，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用型數(shù)控系統(tǒng)。該自動(dòng)剪板機(jī)是按用戶要求將大塊金屬板材進(jìn)行剪切，并由送料車(chē)運(yùn)送到下一工序的自動(dòng)化加工設(shè)備，廣泛應(yīng)用于金屬板制品加工企業(yè)。SQ2SQ4剪切片SQ3板料LSQ1SQ7光開(kāi)關(guān)工作臺(tái)板料SQ5鐵軌控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)料小車(chē)SQ6 自動(dòng)剪板機(jī)原理結(jié)構(gòu)和檢測(cè)元件安裝位置圖自動(dòng)剪板機(jī)系統(tǒng)工作流程：?jiǎn)?dòng)時(shí)，先檢查限位開(kāi)關(guān)SQ6的狀態(tài)。若料車(chē)空載，即啟動(dòng)運(yùn)料小車(chē)電動(dòng)機(jī)，使之左行到位，限位開(kāi)關(guān)SQ5閉合，送料機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)板料向右移動(dòng)。當(dāng)板料碰到行程開(kāi)關(guān)SQ1 時(shí)，送料停止，同時(shí)啟動(dòng)壓塊電動(dòng)機(jī)，使壓塊壓下，壓塊上限開(kāi)關(guān)SQ2 閉合。當(dāng)壓塊到位且板料壓緊時(shí)，壓塊下限開(kāi)關(guān)SQ3 閉合，剪切刀電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，帶動(dòng)剪刀下落，此時(shí)SQ4 閉合，直到板料剪斷落入料車(chē)。剪好的板料由光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)SQ7作計(jì)數(shù)取樣。當(dāng)運(yùn)料車(chē)上板料達(dá)到設(shè)定數(shù)時(shí)，起動(dòng)運(yùn)料小車(chē)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)料車(chē)右行，將板料送至下一工序。卸載后，再起動(dòng)運(yùn)料小車(chē)左行，返回到剪板機(jī)下，進(jìn)入下一車(chē)的工作循環(huán)。要求自動(dòng)剪板機(jī)功能如下：。由送料機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)將下一塊待剪板料自動(dòng)輸送到位；。待剪板料定位后由壓塊電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓板，將板料壓緊；。由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制剪切刀實(shí)施；。包括卸載及自動(dòng)返回；，每車(chē)板料數(shù)的預(yù)設(shè)定及鍵盤(pán)設(shè)定剪板長(zhǎng)度 系統(tǒng)方案論證剪板機(jī)的自動(dòng)控制方式主要有以下幾種。（1）繼電器控制方式傳統(tǒng)的控制方法是采用繼電器接觸器控制，早期在國(guó)內(nèi)的一些生產(chǎn)廠家中，對(duì)剪板機(jī)的生產(chǎn)工藝和控制要求還不是很高。采用的控制方式也不是很先進(jìn)，繼電器控制方式的控制系統(tǒng)較復(fù)雜，大量的接線使系統(tǒng)可靠性降低，也間接地降低了設(shè)備的工作效率。繼電器、接觸器的控制中由于多為機(jī)械的簡(jiǎn)單控制，在實(shí)際的使用中容易發(fā)生故障，且連線十分復(fù)雜，出現(xiàn)故障很不方便查找故障源。另外多采用機(jī)械的觸點(diǎn)是系統(tǒng)的靈敏度有限，在剪板機(jī)的控制系統(tǒng)中已很少被采用了。 （2）PLC為控制器的控制方式采用PLC作為控制核心，由于PLC本身就是一個(gè)獨(dú)立的控制設(shè)備，則不需要設(shè)計(jì)和制作輸入/輸出接口電路和放大電路。因此，相對(duì)于PLC控制方案而言，傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制所需的電路設(shè)計(jì)、制作工作量較大，設(shè)計(jì)、制作周期較長(zhǎng)，此外，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性和工作的可靠性也都不如PLC控制系統(tǒng)強(qiáng)。由于PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比，具有設(shè)計(jì)、安裝、接線、調(diào)試工作量小，研制周期短，可靠性高，抗擾能力強(qiáng)，故障率低，對(duì)工作環(huán)境要求不高，維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在不少的剪板機(jī)的控制上采用PLC作為控制器。（3）單片機(jī)為控制器的控制方式單片機(jī)是隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展而誕生的，由于它具有體積小、功能強(qiáng)、性價(jià)比高等特點(diǎn)，在剪板機(jī)控制領(lǐng)域得到了更為廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)微處理器控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：1）可靠性好：?jiǎn)纹瑱C(jī)是按照工業(yè)控制要求所設(shè)計(jì)的，其抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般的CPU，程序指令及常數(shù)據(jù)都燒寫(xiě)在ROM內(nèi)，因此可靠行高。2）智能儀表：用單片機(jī)微處理器改良原有的測(cè)量、控制儀表，能使儀表數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化。而測(cè)量?jī)x器中的誤差修正、線形化問(wèn)題也迎刃而解。3) 控制功能強(qiáng)：為了滿足工業(yè)控制的要求，單片機(jī)的指令除了輸入/輸出控制指令、邏輯判斷指令外，還有更為豐富的條件分支跳躍指令。隨著信息科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，以通信技術(shù)為代表的電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)知識(shí)更新尤為迅猛。目前，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)己成為一項(xiàng)新的工程應(yīng)用技術(shù)。隨著單片機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，新型單片機(jī)、存儲(chǔ)器及其應(yīng)用技術(shù)不斷涌現(xiàn)。單片微型計(jì)算機(jī)的誕生是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)新的里程碑。近些年來(lái)，隨著單片機(jī)檔次的不斷提高，功能的不斷完善，其應(yīng)用日趨成熟、應(yīng)用領(lǐng)域日趨擴(kuò)大，特別是工業(yè)測(cè)控、尖端武器和日用家電等領(lǐng)域更是因?yàn)橛辛藛纹瑱C(jī)而生輝增色，不少設(shè)備、儀器己把單片機(jī)作為核心部分。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)己成為一項(xiàng)新工程技術(shù)。剪板機(jī)是一種很普遍的機(jī)械工藝，但是采用不同的控制方式和手段，就會(huì)有不同的效果，而且?guī)?lái)不同的生產(chǎn)效率，從而還會(huì)帶來(lái)不同的生產(chǎn)效益。雖然單片機(jī)的抗擾性能不如可編程邏輯控制器PLC，但可以通過(guò)在輸入、輸出端采用光電隔離等措施，使其得到進(jìn)一步改善；而PLC的價(jià)格比較高，在需要即時(shí)顯示和控制的場(chǎng)合不如單片機(jī)快捷。通過(guò)上面的論述和比較，本控制系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制核心，從而使剪板機(jī)的性能價(jià)格比產(chǎn)生新的突破。 系統(tǒng)的組成整個(gè)系統(tǒng)主要由單片機(jī)89C52，2 個(gè)并行I/O接口擴(kuò)展芯片8255A，電機(jī)過(guò)載檢測(cè)、計(jì)數(shù)采樣輸入、系統(tǒng)工作狀態(tài)檢測(cè)輸入、外控輸出、聲光報(bào)警、鍵盤(pán)、顯示及電源等部分組成。，系統(tǒng)擴(kuò)展2 個(gè)并行I/O接口擴(kuò)展芯片8255A，1號(hào)8255A作鍵盤(pán)、顯示器的接口，2號(hào)8255A作工作狀態(tài)采樣輸入、外控輸出和聲光報(bào)警的接口 。單片機(jī)89C52有四個(gè)I/O接口P0P3，P0口作雙向數(shù)據(jù)接口，與8255A 連接；~；P2口用于擴(kuò)展兩片8255A的I/O 接口芯片；P3口作為第二功能使用。 89C528255A（1）8255A（2）鍵盤(pán)電路顯示電路電機(jī)控制輸出聲光報(bào)警工作狀態(tài)采樣信號(hào)電機(jī)過(guò)載檢測(cè)測(cè)計(jì)數(shù)采樣電路輸入電源電路 復(fù)位電路各組成部分的功能作用如下：（1）控制器本控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上選用AT89C52單片機(jī)為控制器。AT89C52是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8K bytes 的反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和FLASH存儲(chǔ)單元。89C52芯片則采用CHMOS工藝，CHMOS工藝是COMS和HMOS的結(jié)合，而MCS51系列芯片只采用了HMOS工藝。89C52芯片具有COMS低功耗的特點(diǎn)，例如8051芯片的功耗為630mW,而89C52的功耗只有120mW。89C52在功能增加了待機(jī)和掉電保護(hù)兩種工作方式，以保證單片機(jī)在掉電情況下能以最低的消耗電流維持。此外，在89C52系列芯片中，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器除了ROM型和EPROM型外，還有E2PROM型，例如89C52就有8KB E2PROM。并且隨著集成技術(shù)的提高，89C52系列片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的容量也越來(lái)越大，目前已有64KB的芯片了。另外，許多89C52芯片還具有程序存儲(chǔ)器保密機(jī)制，以防止應(yīng)用程序泄密或被復(fù)制。所以本設(shè)計(jì)方案采用功能很強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)做控制器。（2） 1號(hào)8255A。1號(hào)8255A用于做鍵盤(pán)和顯示器的接口。鍵盤(pán)在本系統(tǒng)中的主要作用是預(yù)置每一車(chē)的板料數(shù)。該鍵盤(pán)為3*4非編碼鍵盤(pán)，其中0至9為10個(gè)數(shù)字鍵，2個(gè)功能鍵分別為清零鍵和確認(rèn)鍵。顯示器采用4 位LED數(shù)碼管，動(dòng)態(tài)掃描及分時(shí)循環(huán)