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[资料] 冲床送料装置的单片机自适应控制

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发表于 2011-7-12 22:13:25 | 显示全部楼层 |阅读模式

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摘要 介绍了一种简单、廉价、功能强大的单片机控制系统,并用其实现了冲床送料装置的自适应控制,取得了良好的效果。
; h6 \: h$ T) m6 @. w/ P. `8 [  关键词:单片机 自适应控制 送料装置
* X" a0 R! V& i5 E8 s( s2 ?Adaptive Control of Single Chip Microprocessor
; D# ~8 D3 d5 @4 C) k5 P6 Qfor Feeding System of Punch Press
& q) M: C' T% d8 ^# K" mLiu Qunshan Li Zhiyong Wang Yong- Z+ m' |& z" J. ~- H
  Abstract This paper introduces a simple economical single chip microprocessor adaptive control system. The system is used to achieve adaptive control of the feeding system on a punch press. Satisfying the result obtained is desirable.
( a2 N. h3 D, z9 [# @, g8 C! |3 s  Key words:single chip microprocessor; adaptive control; feeding system+ i# n3 n& p7 r- ^4 }6 h
  某厂生产的医用铝瓶盖采用铝带料,在冲床上通过落料—拉深复合模,在一次行程中制成的。其自动送料装置都采用前双辊支撑、后双辊拉料方式。后辊的间歇旋转运动取自冲床曲轴的动作,靠连杆、棘轮-棘爪机构实现。然而,某些冲床受结构限制,外引这一机构较困难,故我们采用了单片机控制的步进电机带动的自适应送料装置。
0 [+ f' _8 U4 d1 控制系统的组成) W1 B4 q6 \  ]+ y- h% t9 \
  控制系统如图1所示,选用了当今最先进的51系列单片机AT89C2051,它管脚少(仅20个),外围电路简单,而功能很强,除带有双向串/并口、两个16位内部定时器外,还带有2K电可擦写的闪速EPROM(用于控制程序的驻存)、128字节的RAM(用于数据的存放)。外接晶振频率可高达24MHz,使单条指令的运行时间仅为0.5~1μs,可用于快速实时控制场合。外接电源为3~6V,适应性强。另外,价格低廉,非常适合制作小型控制系统。
6 r1 h5 h0 E" k2 s4 [4 F, W 0812301503432060.bmp
( w$ H3 ^& }- [图1 控制系统电路原理$ o0 a6 ]1 N' D' l( M1 g$ V  N
  本系统中的拨动开关用于设定送料的长度;S为冲头行程开关,用于冲头落下再抬起时给单片机发出开始送料信号;MC1413为驱动器,以提供给光电耦合器发光二极管足够的工作电流;G为光电耦合器,以隔离强电对单片机的干扰;M为步进电机。
! O; M, x! Q1 R8 Z1 Y3 U  i! C/ n2 控制系统工作原理. o0 b/ R+ E& r; \
  该系统上电后,首先置初始状态,并从拨动开关中读取送料长度的设定值,经计算转换为步进电机的转动步数后存入RAM中,使其作为步数存贮器。确认冲头落下并抬起后,单片机发出脉冲信号,经功率放大,驱动步进电机转动。该系统用软件构成环形分配器,并自动进行升降速处理。当步进电机转动步数等于步数存贮器内的数值时,步进电机停止转动,等待下次冲头的落下后又抬起信号。程序框图如图2所示。
3 A& o8 {. ?% L# z8 j+ }0 d5 N 0812301503546951.bmp
( ]- h- V  f% V! \( h图2 单片机工作的程序框图. T3 _* Y7 [) k6 B- _4 z
  送料长度的调整,要求在断电状态下进行,通过扳动拨动开关来完成。! l' \: j' d0 ^' f
3 步进电机及其驱动(功放)' n7 r0 `2 j/ ^! s9 L
  该装置选用了75BF003步进电机,3相、4A,步距角1.5°/3°,最大静转矩为0.882N*m,空载起动频率为1250Hz。
9 `$ w/ {+ o  @: l( t% Q4 B$ D% H  步进电机驱动采用斩波恒流功率放大电路。图3所示为其一相,其中W为步进电机绕组,VT为大功率MOS场效应晶体管,RS为检测电阻,CP为比较器(当RS上的电压超过由电位器RP设定的电压时,输出跳变为高电平),F1为与非门,F2为反向驱动器,R1、D为VT关断时W的能量泄放电路,R2、C为VT的保护电路。这种功放电路简单、效率高、输出转矩大、运行频率高。) {+ L/ o9 G/ u) d! h& n3 l: V
0812301504038575.bmp
+ c- K6 c1 s. {: l* }3 V图3 斩波恒流功率放大电路
+ i) f- o2 I2 P7 W& T4 辊式送料机构2 K& y$ h' w! I# a
  该机构工作原理如图4所示。后辊用45钢制造,外表面滚花,以增大摩擦力,确保送料精度。其中的下辊与步进电机的输出轴相连;上辊在弹簧作用力下压在废料及下辊上。前辊起张紧、定位作用,采用橡胶金属复合辊,并打光处理,以防损伤铝带料表面。这种机构简单、实用。; i4 E2 i/ k- m1 I9 `
0812301504114525.bmp + L* E0 q) M  \& ~5 }, o' x
图4 辊式送料机构工作原理
! A; q  p- u) h* N# d+ a  该单片机控制的冲床送料装置具有以下优点:
5 _! D8 @) C$ S) ^) S/ f- }! }  (1)结构紧凑,控制电路硬件少。
+ V& |  `# t' y  (2)抗干扰能力强,能适应冲压车间的环境。: a5 _+ k: ~0 U' k  P8 ^4 A
  (3)性价比高。5 a+ B7 J& C2 F" @' C3 Y  b, w2 ?
  (4)控制部分采用了升降速处理,可以有效防止步进电机失步。& H0 }! Z3 P2 T: Q: l) A) U& D7 V
  (5)送料长度可宽范围调节。( \$ Z6 V5 C# N2 F: Z
  (6)图1所示控制系统本身可作为可编程控制器,能用于其它工业控制系统中。& q# F; _$ y" P8 }
【MechNet】* A$ ^" V( G1 Z! a9 S  N
文章关键词: 冲床
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