【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）短軸料倒角機PLC控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計目 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 9 主控芯片89C52 9 89C52簡介 9 89C52的性能參數(shù) 9 89C52的引腳及功能 10 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 11 11 復(fù)位電路 12 單片機最小系統(tǒng)電路 13 電源電路 13 看門狗電路 14 并行輸入輸出接口 19 8255A簡介 19 功能特性 19 19 8255A與單片機的電路連接 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)檢測與電機控制電路 31 31 32第4章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計與調(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 整個程序的連調(diào) 41第5章 結(jié) 論 42參考文獻 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)展進步，自動化技術(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，自動化機械設(shè)備的應(yīng)用己經(jīng)越來越大，并且逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。采用自動化機械設(shè)備進行生產(chǎn)加工可以提高生產(chǎn)效率，節(jié)約勞動力，降低勞動難度和強度，改善和提高設(shè)備的安全性和可靠性。因此采用自動化技術(shù)進行生產(chǎn)加工己經(jīng)成為企業(yè)提高經(jīng)濟效益，增加企業(yè)競爭力的一項重要手段。剪板機定義：剪切板料的剪切機，屬于鍛壓機械中的一種，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。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會對各類板材的需求量不斷增長，因此對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，其自動化程度決定了板材加工的精度與效率，自動剪板機即是一種按用戶要求將大塊金屬板材進行剪切，并由送料車運送到下一工序的自動化加工設(shè)備。自動剪板機作為一種自動化機械設(shè)備在金屬板材制品加工企業(yè)中的地位己經(jīng)越來越重要。在汽車、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，特別是汽車行業(yè)要求生產(chǎn)規(guī)?；?、車型個性化和覆蓋件大型一體化。進入21 世紀，我國汽車制造業(yè)飛速發(fā)展，面對這一形勢，我國的板材加工工藝及相應(yīng)的剪板機 都有了長足的進步。剪板機不僅用于機械制造業(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。剪板機按結(jié)構(gòu)分為閘式剪板機和擺式剪板機兩類；按傳動方式分為有機械傳動剪板機和液壓剪板機。安全性和剪切角度不可調(diào)整是剪板機的致命缺點，故除小規(guī)格剪板機外，液壓剪板機獨領(lǐng)天下的格局已經(jīng)成為不爭的事實。由于液壓傳動在控制方面的優(yōu)勢，數(shù)控剪板機主要采用液壓傳動形式。數(shù)控液壓剪板機除速度、行程可調(diào)外，剪切角度自動調(diào)整機構(gòu)和刀片的間隙調(diào)整機構(gòu)的開發(fā)與實用化，使其具備了進入板材加工中心和板材加工的領(lǐng)先地位。各個企業(yè)生產(chǎn)的數(shù)控液壓剪板機，都在逐步向國際主流方向靠攏。當(dāng)前，數(shù)控液壓剪板機普遍采用整體焊接的結(jié)構(gòu)，經(jīng)時效處理的機架，具有良好的強度、剛度和精確保持性；采用集成式液壓傳動伺服驅(qū)動，提高了機床運行的可靠性；剪切角度的自動調(diào)整機構(gòu)和刀片自動調(diào)整機構(gòu)，根據(jù)被剪板料的材質(zhì)、厚度，可自動完成剪切角度，刀片間隙的調(diào)整；根據(jù)剪切長度，可自動調(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)備的自動化程度。近年來，適應(yīng)金屬板材加工的需要，液壓剪板機出現(xiàn)了新機型即直角剪板機。直角剪板機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)控直角剪板機與數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床、數(shù)控板料折彎機可組成板料加工中心。國外的主要生產(chǎn)廠家有：德國獨資賀爾碧格（無錫）自動化技術(shù)有限公司,所有產(chǎn)品德國原裝,在自動化行業(yè)享譽全球。中瑞合資江蘇亞威愛頗特鍛壓機床有限公司，它是與瑞士SMS公司共同投資建立的合資公司。國內(nèi)生產(chǎn)數(shù)控剪板機的企業(yè)較多，在全國的剪板機制造商中，根據(jù)20082009中國剪板機行業(yè)現(xiàn)狀監(jiān)測及發(fā)展趨勢研究報告的調(diào)查，國內(nèi)的主要剪板機制造商有：上海沖剪機床廠、湖北三環(huán)鍛壓機床有限公司、江蘇亞威機床有限公司、江蘇金方圓機床有限公司、江蘇揚力集團有限公司、泰安華魯鍛壓機械有限公司，濟南澤業(yè)機床制造有限公司，南通江海機床有限公司，黃石華信機械設(shè)備有限公司，佛山市南海區(qū)力豐機床有限公司等企業(yè)可稱為佼佼者。以泰安華魯鍛壓機械有限公司制造的來說，其主要性能為：1）機器為全鋼焊接機構(gòu)，液壓上傳動，振動消除應(yīng)力，機器強度高、剛性好。液壓擺式剪板機是通過采用主油缸（固定在墻板上）做向下剪切運動、氮氣缸回程，因此簡化液壓系統(tǒng)、運行更穩(wěn)定。擺式剪板機的上刀架在剪切過程中繞一固定軸線作圓弧擺動，通過杠桿作用，支點受力小，可提高剪切刃壽命、機器壽命，整機結(jié)構(gòu)緊湊，并能無極調(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）采用防護柵與電器箱聯(lián)鎖人生安全保護裝置。4）采用先進的集成式液壓系統(tǒng)，可靠性好。進入21世紀以來，中國鍛壓機床行業(yè)經(jīng)過技術(shù)引進、合作生產(chǎn)及合資等多種方式的運作，快速地提升了我國剪板機整體水平。近年設(shè)計制造的許多產(chǎn)品，其技術(shù)性能指標(biāo)已經(jīng)接近或達到世界先進水平，在宜人性方面也取得了長足進步。但由于大家都在進步，所以國內(nèi)產(chǎn)品與國外名牌產(chǎn)品的差距并無明顯縮短。因此，我國剪板機行業(yè)和企業(yè)需以戰(zhàn)略的思路和有效的措施應(yīng)對當(dāng)前的機遇和挑戰(zhàn)。剪板機的控制是現(xiàn)代機械與新興計算機控制技術(shù)的有機結(jié)合，不僅僅是簡單的機械控制，而且還是一種先進技術(shù)的代表，在剪板機的自動控制中，有對機械工藝的要求，還有對現(xiàn)代控制手段的新改革。采用計算機控制方法，是剪板機控制未來發(fā)展的重要方向。本系統(tǒng)是“基于單片機的自動剪板機控制系統(tǒng)”。 是應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)要求而研制的，是一種經(jīng)濟實用型數(shù)控系統(tǒng)。要求實現(xiàn)自動進料、卸料、剪切、數(shù)控定長的功能。本課題設(shè)計內(nèi)容：采用單片機89C52 作控制器，通過位置檢測開關(guān)，檢測剪板機各工序的狀態(tài)，自動控制剪板機的工作，同時進行剪切計數(shù)，實現(xiàn)機械加工多工序的自動化控制。設(shè)計目標(biāo)：用的單片機組成控制系統(tǒng)，在原有機床的主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加自動進料、卸料、剪切、數(shù)控定長等功能，使其具有抗干擾性好、集成度高、加工精度高、操作方便、自動化水平和性價比高等特點。從而提高工業(yè)自動化程度。第2章 系統(tǒng)總體方案的論證本設(shè)計的自動剪板機系統(tǒng)是應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)要求而研制的，是一種經(jīng)濟實用型數(shù)控系統(tǒng)。該自動剪板機是按用戶要求將大塊金屬板材進行剪切，并由送料車運送到下一工序的自動化加工設(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光開關(guān)工作臺板料SQ5鐵軌控制電動機運料小車SQ6 自動剪板機原理結(jié)構(gòu)和檢測元件安裝位置圖自動剪板機系統(tǒng)工作流程：啟動時，先檢查限位開關(guān)SQ6的狀態(tài)。若料車空載，即啟動運料小車電動機，使之左行到位，限位開關(guān)SQ5閉合，送料機構(gòu)電動機啟動，帶動板料向右移動。當(dāng)板料碰到行程開關(guān)SQ1 時，送料停止，同時啟動壓塊電動機，使壓塊壓下，壓塊上限開關(guān)SQ2 閉合。當(dāng)壓塊到位且板料壓緊時，壓塊下限開關(guān)SQ3 閉合，剪切刀電動機起動，帶動剪刀下落，此時SQ4 閉合，直到板料剪斷落入料車。剪好的板料由光電檢測開關(guān)SQ7作計數(shù)取樣。當(dāng)運料車上板料達到設(shè)定數(shù)時，起動運料小車電動機帶動料車右行，將板料送至下一工序。卸載后，再起動運料小車左行，返回到剪板機下，進入下一車的工作循環(huán)。要求自動剪板機功能如下：。由送料機構(gòu)電動機將下一塊待剪板料自動輸送到位；。待剪板料定位后由壓塊電動機帶動壓板，將板料壓緊；。由一臺電動機控制剪切刀實施；。包括卸載及自動返回；，每車板料數(shù)的預(yù)設(shè)定及鍵盤設(shè)定剪板長度 系統(tǒng)方案論證剪板機的自動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，早期在國內(nèi)的一些生產(chǎn)廠家中，對剪板機的生產(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，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械的簡單控制，在實際的使用中容易發(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。另外多采用機械的觸點是系統(tǒng)的靈敏度有限，在剪板機的控制系統(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本身就是一個獨立的控制設(shè)備，則不需要設(shè)計和制作輸入/輸出接口電路和放大電路。因此，相對于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、制作工作量較大，設(shè)計、制作周期較長，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。由于PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比，具有設(shè)計、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，故障率低，對工作環(huán)境要求不高，維護方便等一系列優(yōu)點，因此在不少的剪板機的控制上采用PLC作為控制器。（3）單片機為控制器的控制方式單片機是隨著超大規(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、性價比高等特點，在剪板機控制領(lǐng)域得到了更為廣泛的應(yīng)用。單片機微處理器控制系統(tǒng)具有以下特點：1）可靠性好：單片機是按照工業(yè)控制要求所設(shè)計的，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)都燒寫在ROM內(nèi)，因此可靠行高。2）智能儀表：用單片機微處理器改良原有的測量、控制儀表，能使儀表數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化。而測量儀器中的誤差修正、線形化問題也迎刃而解。3) 控制功能強：為了滿足工業(yè)控制的要求，單片機的指令除了輸入/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專業(yè)知識更新尤為迅猛。目前，單片機應(yīng)用技術(shù)己成為一項新的工程應(yīng)用技術(shù)。隨著單片機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，新型單片機、存儲器及其應(yīng)用技術(shù)不斷涌現(xiàn)。單片微型計算機的誕生是計算機發(fā)展史上的一個新的里程碑。近些年來，隨著單片機檔次的不斷提高，功能的不斷完善，其應(yīng)用日趨成熟、應(yīng)用領(lǐng)域日趨擴大，特別是工業(yè)測控、尖端武器和日用家電等領(lǐng)域更是因為有了單片機而生輝增色，不少設(shè)備、儀器己把單片機作為核心部分。單片機應(yīng)用技術(shù)己成為一項新工程技術(shù)。剪板機是一種很普遍的機械工藝，但是采用不同的控制方式和手段，就會有不同的效果，而且?guī)聿煌纳a(chǎn)效率，從而還會帶來不同的生產(chǎn)效益。雖然單片機的抗擾性能不如可編程邏輯控制器PLC，但可以通過在輸入、輸出端采用光電隔離等措施，使其得到進一步改善；而PLC的價格比較高，在需要即時顯示和控制的場合不如單片機快捷。通過上面的論述和比較，本控制系統(tǒng)采用單片機作為控制核心，從而使剪板機的性能價格比產(chǎn)生新的突破。 系統(tǒng)的組成整個系統(tǒng)主要由單片機89C52，2 個并行I/O接口擴展芯片8255A，電機過載檢測、計數(shù)采樣輸入、系統(tǒng)工作狀態(tài)檢測輸入、外控輸出、聲光報警、鍵盤、顯示及電源等部分組成。，系統(tǒng)擴展2 個并行I/O接口擴展芯片8255A，1號8255A作鍵盤、顯示器的接口，2號8255A作工作狀態(tài)采樣輸入、外控輸出和聲光報警的接口 。單片機89C52有四個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）鍵盤電路顯示電路電機控制輸出聲光報警工作狀態(tài)采樣信號電機過載檢測測計數(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)計上選用AT89C52單片機為控制器。AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含8K bytes 的反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和FLASH存儲單元。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，例如8051芯片的功耗為630mW,而89C52的功耗只有120mW。89C52在功能增加了待機和掉電保護兩種工作方式，以保證單片機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)程序存儲器的容量也越來越大，目前已有64KB的芯片了。另外，許多89C52芯片還具有程序存儲器保密機制，以防止應(yīng)用程序泄密或被復(fù)制。所以本設(shè)計方案采用功能很強大的AT89C52單片機做控制器。（2） 1號8255A。1號8255A用于做鍵盤和顯示器的接口。鍵盤在本系統(tǒng)中的主要作用是預(yù)置每一車的板料數(shù)。該鍵盤為3*4非編碼鍵盤，其中0至9為10個數(shù)字鍵，2個功能鍵分別為清零鍵和確認鍵。顯示器采用4 位LED數(shù)碼管，動態(tài)掃描及分時循環(huán)