磁瓦自動(dòng)倒角機(jī)的單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言
      隨著我國(guó)制造業(yè)的飛速發(fā)展， 生產(chǎn)自動(dòng)化也得到了快速的發(fā)展。基于單片機(jī)機(jī)電控制系統(tǒng)是生產(chǎn) 自動(dòng)化的一個(gè)重要領(lǐng)域。它控制精度高、功能強(qiáng)大、準(zhǔn)確而可靠。磁瓦倒角的生產(chǎn)是大批量的工業(yè)生產(chǎn)對(duì)象， 人工生產(chǎn)效率低且成品不高， 用單片機(jī)控制伺服電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)工序以完成磁瓦倒角的制作可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動(dòng)化程度。

倒角機(jī)的系統(tǒng)原理
      該控制系統(tǒng)要求電機(jī)帶動(dòng)倒角機(jī)的主皮帶輪做間歇性運(yùn)動(dòng)， 在皮帶輪運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 倒角機(jī)完成下料和打磨左右端面，在皮帶輪停止時(shí)，在相應(yīng)的工位上分別完成工件的左外圓弧、右外圓弧 、左內(nèi)圓弧 、右內(nèi)圓弧、外倒角及內(nèi)倒角的磨削。磁瓦零件如圖 l所示。自動(dòng)倒角機(jī)的系統(tǒng)工作原理如圖 2所示。
      首先，電機(jī)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)動(dòng)，使磁瓦零件經(jīng)過(guò)第一對(duì)砂輪的磨削， 完成對(duì)其左右端面的磨削， 運(yùn)動(dòng)到左外圓弧磨削工位時(shí) ， 停止運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)的氣缸將其從傳送帶推到砂輪磨削位置，至少保持0. 2 S ， 以完成砂輪對(duì)其的磨削。磨削完畢后， 氣缸及相應(yīng)機(jī)械機(jī)構(gòu)將磁瓦回送到傳送帶 ， 開始向下一個(gè)工位運(yùn)動(dòng)。直到所有工位磨削完成 ，最后下料。其工藝流程如圖 3所示。

根據(jù)以上工藝流程圖， 經(jīng)過(guò)綜合考慮，設(shè)計(jì)了磁瓦倒角機(jī)的工作時(shí)序。傳動(dòng)帶電機(jī)做間歇運(yùn)動(dòng)， 運(yùn)動(dòng) 0. 6 S ， 停止 0 . 9 S。在停止的時(shí)間內(nèi) ，6個(gè)氣缸分別完成對(duì)各個(gè)工位上的加工控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)的時(shí)序及其所要完成的功能 ， 選用了單片機(jī)STC8 0 5   1作為核心構(gòu)成運(yùn)動(dòng)控制器控制安川伺服電機(jī)做間歇運(yùn)動(dòng)， 其計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成框圖如圖4所示。上位工控機(jī) ：編寫和發(fā)送指令 ， 將指令發(fā)送到運(yùn)動(dòng)控制器.  運(yùn)動(dòng)控制器翻譯后 ， 傳給伺服放大器以驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)達(dá)到所要求的運(yùn)動(dòng)運(yùn) 動(dòng) 控 制 器 ： 本 運(yùn) 動(dòng) 控 制 器 是 以為核心構(gòu)成的， 用戶可以使用其指令集在上位機(jī)上編寫出相應(yīng)的程序， 經(jīng)運(yùn)動(dòng)控制器翻譯之后，發(fā)送到伺服放大器。伺服放大器：通過(guò)接受外部信號(hào)控制及驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)伺服電機(jī)：動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 帶動(dòng)皮帶作所要的間歇運(yùn)動(dòng)。
      該系統(tǒng)選擇 S TC8 0 5   l 作為微控制器， 其內(nèi)部具有 8 K Fl a s h ROM， 可以實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程， I sP通過(guò)單片機(jī) i = .  ｛ 出的編程線 、時(shí)鐘線、復(fù)位線等塒單片機(jī)的內(nèi)部Fl a s h存儲(chǔ)器進(jìn)行編程， 編程線與P   l口線共用， 無(wú)需增加單片機(jī)的額外引腳， 本電路通過(guò)微型轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇單片機(jī)處于運(yùn)行模式還是編程模式， 系統(tǒng)處于編程模式時(shí)，無(wú)需取下控制器芯片， 采用上位機(jī)軟件， 通過(guò)下載電纜和接口， 對(duì)單片機(jī)內(nèi)部 F l a s h存儲(chǔ)器進(jìn)行編程和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試， 方便現(xiàn)場(chǎng)操作和維護(hù)。伺服電機(jī)工作 位置控制模式下 ， 通過(guò)單片機(jī)的和P 2   l 輸出端子對(duì)伺服放大器進(jìn)行指令脈沖和指令符號(hào)的輸入， 從而控制電機(jī)僅旋轉(zhuǎn)與輸入脈？ 中成比例的角度。P   2   2用朱輸入到伺服放大器的／CLR， 來(lái)完成對(duì)位置偏移的清零。X1 、接晶振用來(lái)產(chǎn)生輸入脈沖信號(hào)。

程序的設(shè)計(jì)伺服所需脈沖信號(hào)由單片機(jī)定時(shí)器 T  0中斷產(chǎn)生， T0。 r   作在方武2定時(shí)模武下， 品振頻率在 1 2 MH   Z時(shí)理論上定時(shí)長(zhǎng)度為（ 2 8 計(jì)數(shù)初值） ·1   S ， 但由丁中斷產(chǎn)生時(shí)某條指令可能正在運(yùn)行， 加上進(jìn)入中斷后會(huì)做一些其他工作， 故由定時(shí)長(zhǎng)度計(jì)算出來(lái)的輸出8 永f 中 頻率和實(shí)際的輸出有些差別。如計(jì)數(shù)初值為O FO H時(shí)， 1 6個(gè)指令周期后就可產(chǎn)生中斷， 在中斷程序中使P UL S （ 脈沖引腳反向， 這樣理論上大約 4 O個(gè)指令周期就可輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。 頻率為2 5 k Hz ， 當(dāng)計(jì)數(shù)初值增大時(shí)， 由于單片機(jī)處理需要一定時(shí)間， 導(dǎo)致有些中斷得不到響應(yīng)， 實(shí)際上輸出的脈沖信號(hào)頻率將不會(huì)增大， 實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)在1 2 MHz晶N, N～TNN的　　脈沖輸出大約在2 0 k Hz 左右， 而伺服電帆轉(zhuǎn)—圈需2 o 4 8 個(gè)脈沖信號(hào)， 故最高轉(zhuǎn)速約為6 O O r ／ mi n： 滿足電機(jī)工作所需轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)的程序流程圖如圖 5所示。
　　首先， 對(duì)指令脈沖、方向信號(hào)、輸入清楚信號(hào)及MAI N 函數(shù)入口和定時(shí)器中斷入弱進(jìn)行初始化。然后執(zhí)行MAI N函數(shù)， 輸入控制信號(hào)使電機(jī)正轉(zhuǎn) l 0 . 5圈， 之后停止等待O. 6 s， 然后檢測(cè)有無(wú)報(bào)警， 若沒有， 循環(huán)執(zhí)行MAI N函數(shù)； 若有， 則停止電機(jī)。關(guān)閉電源， 排除報(bào)警，重新上電， 運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)
      本文對(duì)磁瓦倒角機(jī)的系統(tǒng)原理進(jìn)行了分析， 選用了單片機(jī)S T C 8 0 5 l 構(gòu)成了何服電機(jī)舶運(yùn)動(dòng)控制器， 然后通過(guò)編程序達(dá)至   所要實(shí)現(xiàn)的功能。該控制系統(tǒng)， 在項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用已取得成功 。相信能對(duì)磁瓦倒角機(jī)的 自動(dòng)化生產(chǎn)將起到推動(dòng)作用。該控制系統(tǒng)也可推廣到其它類似產(chǎn)品的生產(chǎn)中。