【文章內(nèi)容簡介】 1S10尺寸和數(shù)量消零S22S11多個(gè)加工尺寸輸入S33S12單一尺寸自動(dòng)加工S44S13循環(huán)變尺寸自動(dòng)加工S55S14手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換S66S15零位微調(diào)控制S77S16手動(dòng)復(fù)位S88S17急停 開關(guān)量輸入電路為了檢測自動(dòng)剪板機(jī)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)，設(shè)計(jì)了八路數(shù)字信號采集通道，圖示為其中一路，利用74LS244芯片讀入工作狀態(tài)信號，片選地址27FFH，右側(cè)ST為行程開關(guān)等。各開關(guān)的功用是ST1壓料器(壓塊)壓緊狀態(tài)檢測開關(guān)、ST2定長狀態(tài)檢測開關(guān)、ST3零位狀態(tài)檢測開關(guān)、ST4小車工作位置狀態(tài)檢測開關(guān)、ST5小車載荷情況檢測開關(guān)、ST6擋料器極限位置檢測開關(guān)、ST7小車下一位置檢測開關(guān)、ST8卸料情況檢測開關(guān)。 一路開關(guān)量輸入電路 串行通訊電路電路中設(shè)計(jì)了采用芯片MAX232E為核心進(jìn)行串行通訊的電路，目的是完成單片機(jī)與上位機(jī)的通訊，為以后系統(tǒng)擴(kuò)展留有余地。本系統(tǒng)實(shí)際電路焊接這部分元件和芯片并未焊接安裝。 輸出電路設(shè)計(jì)輸出電路分為三部分： 交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，我們使用了中間繼電器作為控制輸出的第一級執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過繼電器控制大功率接觸器的通斷，從而完成從直流低壓到交流高壓、從小功率到大功率的轉(zhuǎn)換。，做在另一塊板上，其控制電路如圖。 繼電器控制電路 電磁離合器與電磁制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)控制電路電磁離合器與電磁制動(dòng)器采用安徽廣德電器廠DDL1系列電磁離合器DDZ1系列單片電磁制動(dòng)器。電源采用直流24V電壓。電磁離合器與電磁制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)控制電路相同，下圖所示是控制剪切傳動(dòng)的電磁離合器控制電路。卸料機(jī)構(gòu)也是通過離合器控制的去掉腳踏開關(guān)部分其它電路相同。 電磁離合器控制電路 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，這樣可以簡化編程，提高控制的實(shí)時(shí)性。由于步進(jìn)電機(jī)采用高低壓驅(qū)動(dòng)電源為12V和120V，且各相繞組通電電流是安培級的大電流，屬于強(qiáng)電回路，因此與單片機(jī)相連時(shí)，需經(jīng)過光電隔離和大功率驅(qū)動(dòng)。光電耦合器將單片機(jī)的弱電系統(tǒng)的地和強(qiáng)電系統(tǒng)的電源線、地線隔離開來，NMOS場效應(yīng)功率管IRF640將光耦輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為安培級電流信號以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。與電機(jī)繞組串聯(lián)的大功率的精密小電阻用于限流，而與繞組并聯(lián)的二極管是續(xù)流二極管，它利用自身鉗位作用保護(hù)IRF640。如果不接續(xù)流二極管，當(dāng)IRF640斷開時(shí)，線圈因?yàn)槭歉行载?fù)載，斷電瞬間會(huì)產(chǎn)生很高的反向電動(dòng)勢，把功率管的源極電壓提得很高，一旦超過管子耐壓值，管子將被擊穿損壞。 抗干擾電路設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性由多種因素決定，其中系統(tǒng)抗干擾性能是可靠性的重要指標(biāo)。工業(yè)環(huán)境中的干擾一般是以脈沖形式進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)，渠道主要有三條：電磁信號通過空間輻射進(jìn)入系統(tǒng)；干擾通過與系統(tǒng)相連的前向通道、后向通道及與其它系統(tǒng)的相互通道進(jìn)入；電磁信號通過供電線路進(jìn)入系統(tǒng)。本系統(tǒng)中重點(diǎn)防止過程通道與供電系統(tǒng)的干擾。具體措施：光電隔離在輸入和輸出通道上采用光電隔離器來進(jìn)行信息傳輸，它將單片機(jī)系統(tǒng)與開關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)從電氣上隔離開來，很大一部分干擾將被阻擋。本系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電磁離合器驅(qū)動(dòng)電路、電磁制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路都采用了光電隔離器?？垢蓴_電源單片機(jī)系統(tǒng)供電線路是干擾的主要來源，電源采用隔離變壓器接入電網(wǎng)，可以防止電網(wǎng)的干擾侵入單片機(jī)系統(tǒng)。隔離變壓器與普通變壓器的不同之處在于它在初級和次級之間加了一層屏敞層，并將它和鐵芯一起接地。購買時(shí)要注意購買抗干擾電源。配置去耦電容，可以消除大部分高頻干擾。良好接地本系統(tǒng)既有模擬電路又有數(shù)字電路，因此數(shù)字地與模擬地要分開，最后只在一點(diǎn)相連，如果兩者不分，則會(huì)互相干擾。其它抗干擾措施在印刷電路板設(shè)計(jì)中，不要把強(qiáng)、弱電路設(shè)計(jì)在一塊印刷電路板上：電源線的走向應(yīng)盡量與數(shù)據(jù)傳遞方向一致；接地線應(yīng)盡量加粗；在印刷電路板的各個(gè)關(guān)鍵部位應(yīng)配置去耦電容。對系統(tǒng)中用到的元件要進(jìn)行篩選。電路設(shè)計(jì)時(shí)要注意電平匹配。 其它電路設(shè)計(jì)為了使智能控制器操作方便，設(shè)計(jì)了工作狀態(tài)指示電路，利用發(fā)光二極管顯示開機(jī)和各功能鍵操作狀態(tài)。此外還設(shè)計(jì)了聲光報(bào)警電路。說明：控制系統(tǒng)所有直流電源直接購買不自行設(shè)計(jì)。第五章 軟件設(shè)計(jì) 匯編語言及編程環(huán)境簡介 匯編語言簡介計(jì)算機(jī)普及被喻為人類文化的第三次革命，它以機(jī)體的硬件結(jié)構(gòu)，去執(zhí)行可以隨設(shè)計(jì)要求而改變的軟件。這就使得機(jī)器有了靈活應(yīng)用的彈性，只要有合適的軟件，它就會(huì)嚴(yán)格按照指令處理各種繁瑣的任務(wù)。 設(shè)計(jì)軟件的工具稱為編程語言，它的種類很多，最早的是機(jī)器語言，后來為了程序設(shè)計(jì)師使用方便，在機(jī)器語言與編程語言之間建立了一個(gè)界面，此界面所用詞匯及語法便是匯編語言(又稱組合語言)。之后，一些編程者覺得匯編語言不容易掌握，難學(xué)難用，又發(fā)展出一些比較容易應(yīng)用的高級語言。但是用高級語言編制的程序執(zhí)行慢，又極占空間，使得計(jì)算機(jī)的存儲器得不到合理應(yīng)用。匯編語言則不存在這個(gè)問題，在嚴(yán)謹(jǐn)制作方式下，占用空間小，且執(zhí)行效率高。朱邦復(fù)在《匯編語言藝術(shù)》一文中，對匯編語言及其它高級語言的性能進(jìn)行了比較，他通過多次實(shí)驗(yàn)證實(shí)：匯編語言的執(zhí)行速度與其它高級語言相比至少快6倍，其占用存儲器空間與其它高級語言相比至少可節(jié)約2倍。在軟件設(shè)計(jì)中采用了模塊化結(jié)構(gòu)后，我感覺做起來也很輕松。如鍵盤模塊、EEPROM讀寫模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、功能執(zhí)行模塊等，只要在前人的基礎(chǔ)上進(jìn)行一些改造，即可拿來使用。有了這些應(yīng)用模塊，后期工作只是去建造主程序的框架；而且當(dāng)任務(wù)改變時(shí)，只要修改主程序，應(yīng)用程序模塊可直接使用。所以在本次設(shè)計(jì)中，我采用MCS51匯編語言編程。程序容量3K，采用AT89C51芯片不需要另外擴(kuò)展程序存儲器，即節(jié)約了成本，又簡化了硬件結(jié)構(gòu)。 集成開發(fā)環(huán)境介紹本系統(tǒng)的調(diào)試選用萬利(Manley)公司的MICE51仿真設(shè)備，該仿真系統(tǒng)即可以在計(jì)算機(jī)內(nèi)自成一體，獨(dú)立運(yùn)行。MICE51仿真系統(tǒng)主要特點(diǎn)如下；1)軟件支持匯編語言編程。2)接口豐富：系統(tǒng)中包含8031CPU、EPROM(監(jiān)控)、仿真程序區(qū)、8258158253等微機(jī)常用接口電路；AD080DAC0832等A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路；鍵盤、數(shù)碼管顯示、發(fā)光二極管等；且系統(tǒng)具有EPROM寫入功能。3)提供兩種工作方式：第一種是經(jīng)RS232口與微機(jī)相連，在計(jì)算機(jī)上輸入源程序，進(jìn)行編輯、編譯、鏈接、調(diào)試。第二種方式為單板方式，程序編譯后裝入仿真器，利用仿真系統(tǒng)鍵盤進(jìn)行鏈接、調(diào)試，支持現(xiàn)場調(diào)試。 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 功能(1)、系統(tǒng)初始化。(2)、數(shù)字鍵、功能鍵的鍵值處理與顯示。(3)、系統(tǒng)控制信號檢測處理。(4)、鍵功能實(shí)現(xiàn)。(5)、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制過程。(6)、斷電急停的保護(hù)設(shè)計(jì)。 主要程序模塊。 主程序流程圖主程序的作用主要是完成系統(tǒng)初始化，等待功能命令輸入及功能鍵散轉(zhuǎn)處理。利用X25045的功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的對斷電或異常情況進(jìn)行判斷和現(xiàn)場恢復(fù)(X25045第一次使用前要把EEPROM清零)。 主程序流程圖第 15 頁 共 74 頁第 0 頁 共 74 頁 說明：因本系統(tǒng)是順序控制系統(tǒng)，屬于分時(shí)控制，實(shí)時(shí)性不高，故采用程序查詢式控制方式。這種控制方式硬件電路少，接口簡單，軟件的開發(fā)及調(diào)試都比較方便。啟動(dòng)關(guān)斷剪切壓料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和啟動(dòng)關(guān)斷卸料機(jī)構(gòu)都是通過控制電磁離合器的脫離結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。按自動(dòng)加工鍵控制系統(tǒng)自動(dòng)工作，后擋板(擋料器)回零位，送料小車返回，后擋板由零位到第一位置：送板料定位，觸動(dòng)定位行程開關(guān)，松開制動(dòng)器，壓緊剪切主電機(jī)通過電磁離合器帶動(dòng)壓塊和刀具向下運(yùn)動(dòng)，撞到壓緊行程開關(guān)后：后擋板讓刀后撤，壓緊剪切主電機(jī)帶動(dòng)刀具剪切，電磁離合器斷開，延時(shí)，刀具夾具返回制動(dòng)器制動(dòng)；卸料機(jī)構(gòu)啟動(dòng)卸料，完成后后擋板自動(dòng)運(yùn)動(dòng)到下一位置，送板料定位，觸動(dòng)定位行程開關(guān)，類推…完成一次循環(huán)，循環(huán)計(jì)數(shù)減1，再進(jìn)行下一輪循環(huán)：加工過程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示。當(dāng)小車滿載送料到下一工位，卸除后返回。為了減少加工廢料合理利用板材，一般加工一塊板料設(shè)置一次循環(huán)，而一次循環(huán)只出現(xiàn)一次邊廢料，這一循環(huán)加工次數(shù)已知，可作為廢料計(jì)算數(shù)。為了消除累積誤差，設(shè)定了三次循環(huán)回零返回一次。在自動(dòng)加工過程中，為了防止程序受環(huán)境干擾跑飛和在斷電后恢復(fù)供電的時(shí)候，恢復(fù)系統(tǒng)現(xiàn)場工作狀態(tài)的需要，在程序中多處設(shè)有系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)記錄、狀態(tài)檢測程序和看門狗喂狗程序，流程圖中簡略了。 手動(dòng)加工程序手動(dòng)加工程序設(shè)計(jì)是在自動(dòng)控制程序的基礎(chǔ)上解除了進(jìn)料機(jī)構(gòu)、小車送料機(jī)構(gòu)和主電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的電磁離合器的控制，其它部分的設(shè)計(jì)與自動(dòng)控制相同。剪切操作由腳踏開關(guān)控制，這里不再進(jìn)一步說明。 加工參數(shù)輸入程序單一尺寸輸入程序說明：開機(jī)狀態(tài)，“__ __ .__”提示輸入加工板料數(shù)量和板料尺寸。多個(gè)加工尺寸輸入程序功能：輸入加工數(shù)量，多段尺寸段個(gè)數(shù)，每一段尺寸、小車滿載數(shù)、廢料計(jì)算數(shù)。直接按多位置尺寸輸入鍵，提示“__ __ .__ ”要求輸入循環(huán)次數(shù)、小車滿載數(shù)、多個(gè)加工尺寸段數(shù)和廢料計(jì)算數(shù)。如果不是開機(jī)狀態(tài)，有回零動(dòng)作。按數(shù)字鍵輸入數(shù)值。再按多位置尺寸鍵，提示“NO1___. ___ ”按數(shù)子鍵輸入第一位置尺寸；再按多位置尺寸鍵?提示“NO2___. __ ”按數(shù)子鍵輸入第二位置尺寸；類推…，某次輸錯(cuò)可清零重輸。最后一段的尺寸的存儲放在尺寸計(jì)算中完成。為了合理利用128字節(jié)的片內(nèi)RAM，節(jié)省空間，在輸入尺寸時(shí)，存儲采用壓縮BCD碼，尺寸存儲地址：57H、58H、59H——絕對位置尺寸；5AH、5BH、5CH——相對位置尺寸和多段位置尺寸第一位置尺寸；5DH～7BH——連續(xù)空間存儲第二至第九位置尺寸。 多次定長尺寸輸入程序流程圖 步