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              注塑機微機控制系統的研制
              2020-7-22 15:38:13

              核心提示:  隨著科技的進步,近幾年大中型注塑機普遍地應用了電腦控制。由于電腦價格占小型注塑機整機的價格比例大,所以小型注塑機還是以常規繼電器控制系統為主,針對小型注塑機生產批量大,接線復雜,控制精度不高、效率
              隨著科技的進步,近幾年大中型注塑機普遍地應用了電腦控制。由于電腦價格占小型注塑機整機的價格比例大,所以小型注塑機還是以常規繼電器控制系統為主,針對小型注塑機生產批量大,接線復雜,控制精度不高、效率低,性能不穩定等問題,根據用戶要求,我們研制的注塑機單片機控制系統能滿足以下要求:要求實時性強。

              2、要求有手動、半自動、全自動、調模四種方式。輸出有16個電磁閥,22個行程開關輸入,定時器的參數由撥碼設定。

              3、面板上有撥碼、11個數碼管,其中三個數碼管用于顯示定時器時間,6位用于顯示加工工件數。

              4、要求在面板上用發光管指示正在執行的動作,以便操作者操縱。壓力大小由撥碼來設定。

              5、為了能夠滿足不同客戶的要求,要多留一些輸入、輸出接1注塑機控制原理簡要工作過程1.1工作原理:注塑機的工作過程其實是一個過程控制,它有四種操作方式,即手動、半自動、全自動和調模操作。當要執行某一動作時,必須要輸出壓力、電磁閥通電才能工作,否則不能正常工作。當行程開關碰到后,結束該動作,將壓力零,電磁閥卸載,執行新的動作或停止工作1.2系統工作過程:系統的硬件主要包括單片處理機、主控電路、輸入和輸出模塊、電源監控和看門狗、行程開關輸入電路、顯示和驅動模塊、按鍵與撥碼盤等等。系統硬件結構框圖如所示。

              系統硬件結構框圖主控電路采用MCS-51系列的AT89C51作為主控芯片,——片地址鎖存用的74HC373,地址譯碼用的74HC138,組成一個最小應用系統。

              P2口作為K>口線來用,將其用作給設定壓力的撥碼盤提供電壓信號。地址信息和數據的通道口由P0口提供,由于P0口是分時輸出低8位地址信息和數據的通道口,鎖存器74HC373把地址信息分離出來。

              主機電路采用了全譯碼方式,用74HC138作為地址譯碼器當主控芯片進行讀、寫操作時3-8譯碼器將存在地址鎖存器中的地址進行分配,選通對輸入、輸出的接口電路進行讀、寫操作。

              電源監控與看門狗電路采用了X25045芯片,它把三種常用的功能:看門狗定時器、電源監控和E2PR0M組合在單個封裝之內。利用X25045低VCC檢測的電路,當電源下降到最小VCC時,RESET便變為高電平,系統自動復位,復位一直確保到VCC返回且穩定為止。X25045還可以實時檢測程序執行情況,可有效地防止死機。

              輸入模塊有24個輸入點,為了提篼系統的抗干擾能力,采用光電隔離技術,因此每個輸入點可與任何行程開關和接近開關相接。當外部行程開關或接近開關閉合時,光耦導通,使光敏三極管也導通,同時發光二極管亮,接在74HC245的輸入端的電平被拉低,由軟件將該信號讀入,執行某一動作。

              輸出電路由輸出鎖存器74HC273、光電隔離光電路、功率放大電路組成。

              該電路由24個輸出點構成,每個輸入點經過PNP三極管的驅動,最大電流為6A,可直接驅動電磁閥。本系統只用了16個輸出點,其它8個根據不同用戶的要求用來擴展的。采用光電隔離使系統的工作電源和電磁閥的工作電源分開,減少對系統電源的干擾。單片機的RESET復位信號經與非門接74HC273的CLR引腳,在系統上電時,使鎖存機輸出全部零,電磁閥卸載,以免發生事故:由于輸出電流大,PNP三極管采用達林頓管T>127,外加散熱片:二極管是為了保護三極管的,防止電磁閥產生感應電壓,擊穿三極管;發光二極管L1是在線路板上用來指示輸出信號的,L2是在操作面板上指示正在執行的某一動作,使操作者能及時知道工作狀態,如:開模動作,輸出電磁閥Y5,在面板上對應開模發光二極管亮,提供了友好的人機對話介面。

              該系統顯示位數多,故采用動態顯示。顯示器采用共陰顯示,段碼和位口均從P0口輸出,輸出的段碼經74HC374鎖存,TD62783驅動,接到發光管的陽極。輸出的位口經74HC273鎖存,ST2803驅動,接到發光管的陰極。驅動器為達林頓電路,具有較大的驅動電流。

              鍵盤、撥碼與單片機的接口電路本系統用的是非編碼鍵盤,矩陣式接口設計。為鍵盤、撥碼與單片機的接口電路。

              鍵盤的輸入是直接從P1口輸入的,外接上拉電阻,構成了個38的矩陣式鍵盤接口設計。

              撥盤接口是矩陣式的,也是從P1口輸入,由于系統中所設定的時間位數多,因此需要將多片撥碼盤拼在一起,形成撥碼盤組,實現多位十進制數的輸入。但是為了防止撥碼盤之間的相互影響,用了二級管將它們隔離。

              該注塑機單片機控制系統適合于代替各種小型的常規繼電器控制系統的注塑機,系統提供了良好的人機對話界面,便于操參數從~.99秒,設定范圍大,而且時間在面板顯示出來,還用指示燈指示當前所用的是某一工作狀態的時間,便于操作觀察。

              在面板上還提供了某一時刻某一動作的指示燈。如:開模狀態,則對應這一狀態的指示燈指示,方便了操作者操作。壓力的大小由面板上另一組撥碼設定。

              在整個系統中,采用了“冗余”的結構,便于系統的擴展,可以滿足不同客戶的要求。多位產品的顯示,便于操作者知道產品的個數,若要重新計數,可以將原來的產品個數清零。為了保護注塑機的性能,可以使各個油路系統在注塑一定的產品個數后,或者直接按下潤油按鍵,進行潤油。為了及時發現故,排除故障,提供了警鈴、警燈。

              該系統性能穩定,可靠性強,控制精度篼,成本低,適合于各種小型的注塑機。

              軟件設計不但要滿足各種功能,而且要保證精度、速度。力求簡潔、可靠。

              主程序流程圖注塑機電腦控制的系統軟件設計采用了模塊化結構,此方法就是把一個完整的程序分成若干個功能相對獨立的較小的程序模塊,各個程序模塊分別進行設計、編制程序和調試,最后將調試好的程序模塊連結起來。

              該系統軟件分為主程序和定時器中斷服務程序兩大部分。

              每一部分由許多功能模塊組成。

              主程序包括初始化模塊、撥碼盤輸入模塊、顯示模塊和各功能處理模塊。注塑機在上電復位后,程序從0000H開始執行,首先進入系統初始化模塊,即設置推棧指針,置定時器工作方式,撥碼盤流程圖在撥碼盤輸入中,每個時間由3片撥碼盤來設定,分別代表秒、0.1秒、0.01秒。而在撥碼盤的組合中,每兩片共用P1口,在讀撥碼的時候,有高低位之分,存數據時,要有2個存儲器。撥碼盤的A端是由不同的位口來確定的,位口為低電平有效,因此讀進來的數據為反碼,必須將其取反得到原碼,才是撥碼盤真正設定的十進制數。同時為了不使顯示器受到干擾,應將顯示器關閉。輸入口又與鍵盤共用,應該把鍵盤屏蔽,否則會受到鍵盤的影響。

              顯示子程序由兩部分構成,分為顯示預處理和顯示更新。在預處理中就是把顯示緩沖區中的數據轉換成八段碼,然后存放到八段碼顯示緩沖區中。

              在顯示中,總共有9個數碼管,12個發光管,顯示方式采用的是動態掃描方式,顯示一位保持1ms的時間。采用每8個發光管構成一個數碼管的顯示方法,用位指令對每個發光管的顯示與熄滅進行操作。在顯示之前,要把標志位除,然后再關顯示。

              由于顯不器個多數,在顯不完八位后,置顯不標志位,將這八位的位口全部置為高電平,關掉顯示器,然后改變位口,顯示其它數碼管,當全部顯示完,子程序返回。

              3.4定時器中斷服務子程序定時器中斷服務子程序包括產品零、潤油、延時處理、鍵盤掃描等功能組成,單片機內部定時器每隔丨產生中斷一次,進行各部分的功能處理。

              在延時處理程序中,就是按撥碼盤設定的時間進行計時,定時器10ms中斷一次,計時單元加一次,然后判斷是否與撥碼設定的值相等,若不相等下一次中斷繼續加1,直到相等為止,然后將計時單元清零,為下一次計時作準備。因為時間還要顯示,所以要將計時單元里數據放到顯示緩沖區中去,為顯示作好準備。

              在該系統中,鍵盤采用了定時掃描方式。利用單片機的內部定時器產生lms定時中斷,對鍵盤進行掃描,并在有鍵按下時識加出該鍵,并將該鍵代表的標志位置1,然后中斷返回,在主程序中詢該鍵的標志位是否為1,然后進行功能處理。在CPU響應中斷后,對鍵盤進行掃描,判斷有無鍵按下,若無鍵,將消抖標志位GETFLG置0,K2DS置0,K2DS為按鍵的標志位,為下次按鍵識別作好準備,直接中斷返回:若有鍵按下,判斷消抖位是否為1,若為,將其置丨,并中斷返回。因為中斷返回后需經的延時才可能再次中斷,相當于實現了lms的延時效果,因而程序中不再需要延時處理。若為1,說明完成了去抖處理,這時可以判斷識別按鍵。

              在控制子程序中采用了詢方式,在手動狀態下,詢某一動作按鍵的標志位是否置丨,若為1,則執行這一動作,直到這一動作結束的行程開關閉合,該動作執行結束。

              本文較詳細地介紹了注塑機單片微機控制系統原理,結構和軟件設計。通過在DEBUG51下調試系統程序,并對系統的各部分硬件電路結合軟件在20克注塑機上調試,試驗證明注塑機的單片機控制系統響應快、動作準確,過程平穩。手動、半自動、全自動和調模工作方式任選。實現單片機整個生產過程實時控制,性能可靠穩定,提高了產品質童、生產效率和自動化水平、降低了成本,減輕勞動強度,得到了比較滿意的結果。

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