自動(dòng)剪板機控制系統設計與實(shí)現

0 引 言
隨著(zhù)微型機控制技術(shù)的發(fā)展，單片機以其獨特的性能及優(yōu)越的性能／價(jià)格比獨占鰲頭，愈來(lái)愈受到人們的重視，特別是在家用電氣、工業(yè)過(guò)程控制及智能化儀器中有應用極為普遍。自動(dòng)剪切機順序控制系統的應用就是一個(gè)典型的例子。下面就是運用單片機8031設計的自動(dòng)剪板機控制系統的介紹，該系統已投入生產(chǎn)使用，運行穩定可靠，控制精度高，維護使用方便。本系統是應企業(yè)要求開(kāi)發(fā)研制的，是一種經(jīng)濟實(shí)用型數控系統。它保存原有機床的主體結構，增加自動(dòng)進(jìn)料、卸料、剪切、數控定長(cháng)等功能載體。

1 設計系統要求
自動(dòng)剪板機系統的結構組成和工作原理圖如圖1所示。該系統可按照要求剪開(kāi)大塊板材，并由送料小車(chē)運到包裝線(xiàn)或各用料點(diǎn)。未動(dòng)作時(shí)，壓塊及剪切刀的限位開(kāi)關(guān)ST2，ST3和ST4均斷開(kāi)，行程開(kāi)關(guān)ST1和光電接近開(kāi)關(guān)ST7也都是斷開(kāi)的。剪切刀、壓塊及選料機構分別由交流電動(dòng)機傳動(dòng)，運料小車(chē)由直流控制電機拖動(dòng)。其工作過(guò)程如下所述：
(1)讀入限位開(kāi)關(guān)ST6的狀態(tài)，判小車(chē)是否空載，若是空載，則可開(kāi)始工作。
(2)啟動(dòng)送料小車(chē)，并使其到位，此時(shí)限位開(kāi)關(guān)ST5閉合。
(3)SSRe通電，啟動(dòng)送料機構E，帶動(dòng)板料向右移動(dòng)。
(4)當板料碰到行程開(kāi)關(guān)ST1時(shí)，停止送料，同時(shí)SSRb送電啟動(dòng)壓下機構，壓下壓壓塊B，并使壓塊上限開(kāi)關(guān)ST2復位閉合。
(5)當壓塊到位，壓緊板料時(shí)，壓塊下限開(kāi)關(guān)ST3被閉合。
(6)SSRe通電，這時(shí)啟動(dòng)剪切刀機構，控制剪板機剪刀下落，此時(shí)ST4復位閉合，直到把板料剪斷。當板料下落通過(guò)光電接近開(kāi)關(guān)ST7時(shí)，ST6輸出一個(gè)脈沖，并使8031計數器加1。
(7)判斷小車(chē)上的板料是否夠數，如果不夠，則繼續重復啟動(dòng)送料機構以后的步驟(3)～(7)。一旦夠數，則使控制電機通電，運料小車(chē)的控制電機正轉，小車(chē)右行，把切好的板料送至包裝線(xiàn)或各用料點(diǎn)。板料卸下后，再啟動(dòng)小車(chē)反轉，重新返回到剪板機下，并開(kāi)始下一車(chē)的剪切裝料工作。
板料的長(cháng)度L根據需要自由進(jìn)行調整，每一車(chē)(捆)板料的數量可由機器鍵盤(pán)給定，也可通過(guò)撥碼鍵盤(pán)加以設定。固定剪切包裝線(xiàn)或送往各用料點(diǎn)的板料計數值可任意更改，而由軟件系統完成。

2 硬件系統設計
利用8031單片微機實(shí)現自動(dòng)剪切機生產(chǎn)過(guò)程控制的硬件設計電路圖2所示。

系統主要由單片機8031，一個(gè)2716可讀可寫(xiě)存儲器，7個(gè)開(kāi)關(guān)量(ST1～ST7)輸入，3個(gè)固態(tài)繼電器控制接口，以及一個(gè)電機雙向控制接口；另外，還有一個(gè)計數器，用來(lái)對剪切下來(lái)的板料進(jìn)行計數。圖2中，74LS273-1#為地址鎖存器，8031內部定時(shí)器／計數器0用作板料計數器；74LS273-2#為I／O擴展接口，其地址為7FFFH。這里用1D～6D作為開(kāi)關(guān)量輸入位，分別接ST1～ST6，將P1．0和P1．1兩位用作雙向電機(即可逆直流電動(dòng)機M1)控制，以便使小車(chē)前進(jìn)或后退。用P1口的P1．2～P1．4，3位分別控制剪板機、壓塊和送料機構的交流傳動(dòng)電動(dòng)機，以完成剪切、壓下和自動(dòng)送料等操作。為了提高系統的抗干擾能力，使硬件系統設計簡(jiǎn)便其采用全浮空技術(shù)，即開(kāi)關(guān)量各輸入端均接有光電隔離器；控制輸出采用光電隔離固體繼電器。