主頁 > 技術(shù)文章 > 單片機(jī)在設(shè)備自動(dòng)化改造中的應(yīng)用 2024-10-13

單片機(jī)在設(shè)備自動(dòng)化改造中的應(yīng)用

摘要：介紹了用單片機(jī)對(duì)對(duì)沖壓機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)改造的方法。
        沖壓機(jī)械工作特點(diǎn)是，工作作用力大，循環(huán)時(shí)間短，操作為簡單重復(fù)動(dòng)作，長時(shí)間作業(yè)極易造成操作工人因操作疲勞而出現(xiàn)失誤，造成事故，因此，沖壓機(jī)械作業(yè)具有較大的危險(xiǎn)性。通過對(duì)沖壓機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)化改造，可以有效減輕工人的作業(yè)強(qiáng)度，從而保證工人的操作安全，減少或防止事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)沖壓機(jī)械的本質(zhì)安全化。
        1、 80C51單片機(jī)簡介：
        1.1 80C51單片機(jī)的特點(diǎn)80C51單片機(jī)的特點(diǎn)如下：①體積小，質(zhì)量輕，價(jià)格低，耗電少，電源單一；②抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高；③面向控制，控制功能強(qiáng)，運(yùn)行速度快；④受集成度限制，片內(nèi)存儲(chǔ)器容量較小；⑤系統(tǒng)組成靈活，可擴(kuò)展性好；⑥開發(fā)應(yīng)用方便，研制周期短。
        1.2 80C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 80C51單片機(jī)是經(jīng)典的單片機(jī)系列，具有典型的單片機(jī)結(jié)構(gòu)體系，其基本結(jié)構(gòu)。
        它由CPU系統(tǒng)、CPU外圍單元、基本功能單元等組成，各組成部分通過內(nèi)部單一總線相連。CPU系統(tǒng)是80C51單片機(jī)的核心部分，它包括CPU、時(shí)鐘系統(tǒng)和總線控制邏輯。CPU外圍單元是與CPU運(yùn)行直接相關(guān)的單元電路，與CPU構(gòu)成單片機(jī)是最小系統(tǒng)，它包括程序存儲(chǔ)器ROM、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、輸入/輸出（I/O）口、特殊功能寄存器SPR。基本功能單元是滿足單片機(jī)測控功能要求的基本計(jì)算機(jī)外圍電路，是用來完善和擴(kuò)大計(jì)算機(jī)功能的一些基本電路，它包括定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行通信接口等。
        80C51內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：
        1.2.1 8位CPU，片內(nèi)振蕩器；
        1.2.2 4K字節(jié)ROM，128字節(jié)RAM；
        1.2.3 21個(gè)特殊功能寄存器；
        1.2.4 32根I/O口線；
        1.2.5 可尋址各64K外部程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間；
        1.2.6 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；
        1.2.7 具有5個(gè)中斷源，兩個(gè)優(yōu)先級(jí)；
        1.2.8 1個(gè)全雙工串行口；
        1.2.9 有位尋址功能，適于布爾處理的位處理機(jī)。
2 、控制要求：
        根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成開環(huán)控制系統(tǒng)。其工作過程是：開機(jī)后，系統(tǒng)按照程序要求將板材移動(dòng)運(yùn)送到指定位置，沖頭下沖，完成第一個(gè)孔的沖制，檢測裝置檢測到?jīng)_頭離開板材后，發(fā)出指令到進(jìn)給系統(tǒng)，進(jìn)給系統(tǒng)工作，將板材移送到下一沖壓位置，進(jìn)行下一次沖制。如此循環(huán)往復(fù)，直至最后一個(gè)孔沖壓完成后，停止沖壓，回復(fù)原點(diǎn)，更換板材后開始下一次工作循環(huán)。
        3 系統(tǒng)組成：
        3.1 控制系統(tǒng) 由于系統(tǒng)對(duì)控制精度的要求不高，因此，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開環(huán)控制系統(tǒng)，由沖床原有控制系統(tǒng)和以單片機(jī)為核心的新控制系統(tǒng)兩部分組成。組合后的新控制系統(tǒng)核心是單片機(jī)。
        3.2 傳感器因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是開環(huán)系統(tǒng)，需要的傳感器較少，只要能夠檢測到?jīng)_頭的下限位置，保證進(jìn)給系統(tǒng)在工作時(shí)沖頭與板材處于分離狀態(tài)就可以了。
        3.3 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括X、Y方向的進(jìn)給，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)絲杠及夾具等組成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以采用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)可采用BF反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)可采用交流伺服電機(jī)。為減小摩擦阻力，傳動(dòng)絲杠采用雙螺旋滾珠絲杠。夾具可針對(duì)具體的沖壓件設(shè)計(jì)。進(jìn)給機(jī)構(gòu)在控制系統(tǒng)的控件下，按程序設(shè)定的進(jìn)給量依次動(dòng)作，完成X、Y兩個(gè)方向的進(jìn)給，從而保證沖孔位置的正確。
        3.4 軟件系統(tǒng) 系統(tǒng)的控制軟件采用匯編語言編制，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求該軟件應(yīng)具有以下功能：①在啟動(dòng)按鈕閉合后可啟動(dòng)沖床工作。②能夠檢測沖頭位置。③可自動(dòng)進(jìn)給并及時(shí)換向。④沖制完成后可自動(dòng)停車。⑤具有故障檢測和報(bào)警的功能。⑥在沖頭不動(dòng)作時(shí)可手動(dòng)操作進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)作。⑦能夠緊急停車。
        4 應(yīng)用效果：
        改造完成后，斗身板沖制效率提高2~3倍，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，徹底改變了過去單純依靠人工緊盯換向的工作方式，操作安全性大大提高。

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單片機(jī)在設(shè)備自動(dòng)化改造中的應(yīng)用

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