隨著微型機控制技術的發(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構,，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)的結構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ST2,，ST3和ST4均斷開,，行程開關ST1和光電接近開關ST7也都是斷開的。剪切刀,、壓塊及選料機構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ST5閉合,。
(3)SSRe通電，啟動送料機構E,，帶動板料向右移動,。
(4)當板料碰到行程開關ST1時，停止送料,，同時SSRb送電啟動壓下機構,，壓下壓壓塊B，并使壓塊上限開關ST2復位閉合,。
(5)當壓塊到位,，壓緊板料時，壓塊下限開關ST3被閉合。
(6)SSRe通電,，這時啟動剪切刀機構,，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,，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，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,，即開關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。
2．1 開關量輸入接口電路
開關量輸入接口電路采用光電隔離器,，如圖3所示,。圖中，當控制開關ST1斷開時,，發(fā)光二極管沒有電流通過,，所以光敏三極管截止，輸出為高電平(“1”),；一旦ST1閉合,，發(fā)光二極管導通，導致光敏三極管導通,，輸出低電平(“0”),。
2．2 輸出控制電路
輸出控制電路采用固體繼電器SSR，其接口電路,，如圖4所示,。輸入為TTL電平，輸出為交流負載,。當P1．4端輸出高電平“1”時,，固體繼電器SSR導通，使交流電動機通電運行,；反之,，如果P1．4端輸出低電平(“0”)，則SSR截止,，交流電動機也隨之斷電停轉。其他兩路與此完全相同,。為了達到光電隔離的目的,，將4個直流固體繼電器QS1～QS4組成一個可逆直流電動機控制電路(即雙向伺服電機控制電路),，如圖4所示。
可逆直流電動機控制(即雙向電機控制)真值表見表1,。
值得說明的是：該系統(tǒng)不一定非得全部采用光電隔離技術或固體繼電器,，也可以設計一個簡單的電路。這里采用全浮空技術,，主要是為使讀者對全浮空單片機控制系統(tǒng)有個比較全面的了解,。
3 軟件設計
自動剪板機生產(chǎn)過程控制的軟件采用模塊化結構，順序控制系統(tǒng)的程序設計可根據(jù)流程圖進行,，也可以將各步動作編寫出程序表,，或者畫出邏輯功能圖?？刂瞥绦蚍謨刹糠?，一部分是主程序，用來對系統(tǒng)進行初始化,，即設置中斷控制字及計數(shù)常數(shù)等,；另一部分為中斷服務程序，對剪板機系統(tǒng)進行生產(chǎn)過程控制,。
因本系統(tǒng)是順序控制系統(tǒng),，屬于分時控制，實時性不高,，故采用程序查詢式控制方式,。在控制機電加減速運動控制子程序設計中，為保證控制機電在頻繁起停運行中不失步,、不過沖,，保證系統(tǒng)的精度和快速性，根據(jù)力學原理剛體轉動定理,，參照控制電機的特性,，并結合負載試驗情況。
3．1 主程序
主程序用來對系統(tǒng)進行初始化,，即設置中斷控制字及計數(shù)常數(shù)等,。當主程序執(zhí)行完以后，便進入等待狀態(tài),。當系統(tǒng)需要工作時,，只要操作人員按一下Start按鈕，即可轉到相應的中斷服務程序,。
主程序流程圖如圖6所示,。
主程序如下所示：
3．2 中斷服務程序
中斷服務程序用以對系統(tǒng)進行順序控制，中斷服務程序流程圖如圖7所示,。
中斷服務程序如下：
4 結 語
本系統(tǒng)是采用8031單片機設計的順序控制系統(tǒng),，硬件電路少,，接口簡單，軟件的開發(fā)及調試都比較方便,，在輸入,、輸出端采用光隔離等措施后，抗干擾效果很好,。在對多臺不同型號剪板機床進行自動化改造的實際應用后,，充分體現(xiàn)本系統(tǒng)具有集成度高，加工精度高,，經(jīng)濟性好,，操作方便，自動化水平較高等特點,，且設備的可靠性,、可維護及靈活性都很優(yōu)越，基本上能滿足機電設備廠日益增長的現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要,。