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基于单片机的制袋机智能控制系统设计

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摘要:制袋机系统中使用智能控制,不仅可以大大提高控制的自动化水平,而且可以提高控制的及时性和准确性,从而改善劳动条件、提高产品质量及合格率。本文主要对制袋机的智能控制系统的主控制模块进行了详细设计,主要包含系统硬件电路设计、系统软件设计两部分。
 

    引言:制袋机系统中使用智能控制,不仅可以大大提高控制的自动化水平,而且可以提高控制的及时性和准确性。在制袋封装过程中,由于加工物纵向移动的同时也会产生横向移动,从而造成封装误差,导致出现次品、废品,造成材料浪费和经济损失。当前国内的控制系统存在的问题主要是智能化程度低、灵活性差、纠偏精度控制低、纠偏速度慢、硬件配置低。所以,需要一套能满足生产要求的智能化控制系统。

    1.硬件电路设计。本系统结构框图如图1所示。其中硬件系统主要由控制电路、数据采集电路、差动放大电路、译码电路、报警电路组成。以下主要分析8051的接口扩展电路、控制电路、数据采集电路、和软件部分。

    1系统结构框图

    1.18051[2]的接口扩展电路。通过让8051的P0口(P0.0~P0.7)和8255A[2]的数据总线口(D0~D7)相连,让8051的/P3.6和8255A的相连,让8051的/P3.6和8255A的相连实现8051接口的扩展。


    1.2控制电路[3]

    本系统选用8255A的PA口控制变频电机转动方向,PC口用于变频调速。设置8255A工作于方式0,PA、PB、PC口都工作于输出方式。变频电机的变频电压信号由数字变频器提供。由于变频器电机的正反转是靠其正向输入和反向输入决定的,所以需要两个双向光控可控硅提供交流电压。双向光控可控硅的1脚接高电平,2脚受单片机控制。当2脚输入为高电平时,双向光控可控硅截止,继电器释放,也就不向伺服电机提供变频电压;当2脚输入为低电平时,触发双向光控可控硅导通,继电器吸合,向伺服电机提供变频电压,电机转动实现纠偏。

    控制电路

    1.3数据采集电路[4]设计。数据采集系统的主要功能是将ADC采集的外部模拟信号经信号调理、采样、量化、编码、传输、放大等处理后由A/D转换系统转换为数字信号,再送至单片机处理。ADC0809需要外接时钟源、片选信号、数据采集启动信号、模拟信道选择信号和A/D转换后的数据输出信号。利用它的数据采集启动信号、模拟信道选择信号和A/D转换后的数据输出信号在时间上是分时的特点,可使这几个信号共享一条线。
本系统软件主要由控制子程序、数据采集子程序、数据转化子程序、数据处理子程序、报警处理子程序、模糊控制子程序等多个模块组成。软件系统的主要作用:
    (1)模糊处理技术。采用模糊控制可以保证很高的纠偏精度和加工效率,同时也会节约能源,纠偏速度快慢由单片机控制,采用数字变频器调节,速度快,运转稳定,制袋规格精度高。

    (2)设置死区。该区标定了系统允许的误差,在此范围内系统不进行纠偏,不在死区范围内则予以纠偏,从而避免了变频电机的频繁启动,大幅减少噪声,同时又保证加工精度,大大提高生产效率。

    3总结

    本控制系统的差动放大电路对光电探头输出的两路电压U1和U2放大比较后形成电压U0,U0经ADC0809进行A/D转换后经单片机8255A读入并进行分析,从而判断出被加工件当前的位置状态,最后通过8255A的PA口控制控制同步电机正反向转动,由纠偏机构调节加工件的移动,从而达到纠偏控制的目的。除纠偏机构进行纠偏外,系统还设置了驱动机构驱动加工物前进或停止,以实现协调控制。

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