自動剪板機控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

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

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

2 硬件系統(tǒng)設計
利用8031單片微機實現(xiàn)自動剪切機生產(chǎn)過程控制的硬件設計電路圖2所示。

系統(tǒng)主要由單片機8031，一個2716可讀可寫存儲器，7個開關(guān)量(ST1～ST7)輸入，3個固態(tài)繼電器控制接口，以及一個電機雙向控制接口；另外，還有一個計數(shù)器，用來對剪切下來的板料進行計數(shù)。圖2中，74LS273-1#為地址鎖存器，8031內(nèi)部定時器／計數(shù)器0用作板料計數(shù)器；74LS273-2#為I／O擴展接口，其地址為7FFFH。這里用1D～6D作為開關(guān)量輸入位，分別接ST1～ST6，將P1．0和P1．1兩位用作雙向電機(即可逆直流電動機M1)控制，以便使小車前進或后退。用P1口的P1．2～P1．4，3位分別控制剪板機、壓塊和送料機構(gòu)的交流傳動電動機，以完成剪切、壓下和自動送料等操作。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，使硬件系統(tǒng)設計簡便其采用全浮空技術(shù)，即開關(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。