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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。
! X5 C. k* B: O  关键词:单片机 自适应控制 送料装置
0 X( |7 s* a* d1 E: xAdaptive Control of Single Chip Microprocessor
& ~# E/ K, l: Vfor Feeding System of Punch Press  j8 Y6 H& |( B- s1 w) O1 v
Liu Qunshan Li Zhiyong Wang Yong
! X6 I6 s/ K! y# o4 R9 B" C  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.
) {& D- I8 r  y0 \; F/ A4 y  Key words:single chip microprocessor; adaptive control; feeding system' }: x! d5 O. ?. v
  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。
3 N% w, p/ x' s) e; j9 C8 e1 控制系统的组成# I" E: u# T6 Q' ^2 l- O; V- [7 r0 j
  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 r+ S% }* d6 `! W8 `' }0 z
0812301503432060.bmp
! N" }% J" Z6 m图1 控制系统电路原理; _  I4 a* W( ~, |( }" W
  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。
' t, A: _2 h' X! b; c0 Y( \: M: B2 控制系统工作原理0 M: M- o* t% R# _9 H
  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。. {2 q3 u. a$ d: H8 S4 k! L
0812301503546951.bmp
+ V1 K1 ?2 q! B2 c图2 单片机工作的程序框图0 e8 e9 Y1 Y4 D9 O: T6 s0 S3 m
  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。( y' W! C  I/ q6 W; R+ M' v" e0 I8 t, A
3 步进电机及其驱动(功放)
0 V5 u- f0 v+ C. v  u  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。7 s5 L# R* s9 [8 {  e
  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。: t5 `, |0 X8 U5 i3 `5 L
0812301504038575.bmp 3 k) h  h4 Q2 I9 t% l" t
图3 斩波恒流功率放大电路) m. w0 f! m# Q$ C( Y
4 辊式送料机构
; h, S3 [0 w# m( Y; T' F. Y( o  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。
# s  i8 O2 ]: x! ]% |2 E% [# _ 0812301504114525.bmp
& ]+ m- T. C+ o& g# F4 O3 M图4 辊式送料机构工作原理" g, K' \" J& o
  该单片机控制的冲床送料装置具有以下优点:2 ?- @- U" I; G8 X7 F9 E
  (1)结构紧凑,控制电路硬件少。# ~/ R1 {3 r1 c8 i- V* F
  (2)抗干扰能力强,能适应冲压车间的环境。& s( s7 ?. z0 k3 K5 U$ t
  (3)性价比高。
( A. a, W0 F+ D2 m. q  (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。5 {! a: T2 G; h: q
  (5)送料长度可宽范围调节。6 Q. J" D/ \1 P; @" P9 d. P1 M% H
  (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。3 U2 a" V% t8 D0 c% S6 G
【MechNet】8 u  Z! P3 R; w; w: t
文章关键词: 冲床
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