论文 小型注塑机微机控制系统的研制.doc

小型注塑机微机控制系统的研制 (1.宁波高等专科学校;2.浙江万里学院) 胡家芬1 汪永斌2 施已平2Hu,Jiafen Wang,Yongbin Shi,Yiping摘要：针对小型注塑机整机产量大 ，目前基本上以常规继电器控制系统为主，接线复杂，控制精度不高，效率低，继电器触点易氧化，性能不稳定，寿命短等问题，研制了注塑机单片机处理控制系统，本文介绍了该系统的原理、结构和软件设计。这种注塑机可靠性高，性能稳定，提高了生产效率，控制精度和自动化水平，降低了成本，减轻劳动强度。关键词：注塑机、单片处理机、控制、硬件、软件： ， ， ， ： ， ， ， ， 引言随着科技的进步，近几年大中型注塑机普遍地应用了电脑控制。由于电脑价格占小型注塑机整机的价格比例大，所以小型注塑机还是以常规继电器控制系统为主，针对小型注塑机生产批量大，接线复杂，控制精度不高、效率低，性能不稳定等问题，根据用户要求，我们研制的注塑机单片机控制系统能满足以下要求：、注塑机采用单片机控制方式，实现整个工作过程的控制，要求实时性强。、要求有手动、半自动、全自动、调模四种方式。输出有个电磁阀，个行程开关输入，定时器的参数由拨码设定。、面板上有拨码、个数码管，其中三个数码管用于显示定时器时间，位用于显示加工工件数。、要求在面板上用发光管指示正在执行的动作，以便操作者操纵。压力大小由拨码来设定。、为了能够满足不同客户的要求，要多留一些输入、输出接口。 注塑机控制原理简要工作过程 工作原理：注塑机的工作过程其实是一个过程控制，它有四种操作方式，即手动、半自动、全自动和调模操作。当要执行某一动作时，必须要输出压力、电磁阀通电才能工作，否则不能正常工作。当行程开关碰到后，结束该动作，将压力清零，电磁阀卸载，执行新的动作或停止工作。 系统工作过程： 系统的硬件设计系统的硬件主要包括单片处理机、主控电路、输入和输出模块、电源监控和看门狗、行程开关输入电路、显示和驱动模块、按键与拨码盘等等。系统硬件结构框图如图所示。 主控电路主控电路采用系列的作为主控芯片，一片地址锁存用的，地址译码用的，组成一个最小应用系统。口作为口线来用，将其用作给设定压力的拨码盘提供电压信号。地址信息和数据的通道口由口提供，由于口是分时输出低位地址信息和数据的通道口，锁存器把地址信息分离出来。主机电路采用了全译码方式，用作为地址译码器。当主控芯片进行读、写操作时译码器将存在地址锁存器中的地址进行分配，选通对输入、输出的接口电路进行读、写操作。电源监控与看门狗电路采用了芯片，它把三种常用的功能：看门狗定时器、电源监控和组合在单个封装之内。利用低检测的电路，当电源下降到最小时，便变为高电平，系统自动复位，复位一直确保到返回且稳定为止。还可以实时检测程序执行情况，可有效地防止死机。 行程开关输入电路输入模块有个输入点，为了提高系统的抗干扰能力，采用光电隔离技术，因此每个输入点可与任何行程开关和接近开关相接。当外部行程开关或接近开关闭合时，光耦导通，使光敏三极管也导通，同时发光二极管亮，接在的输入端的电平被拉低，由软件将该信号读入，执行某一动作。 输出模块输出电路由输出锁存器、光电隔离光电路、功率放大电路组成。该电路由个输出点构成，每个输入点经过三极管的驱动，最大电流为，可直接驱动电磁阀。本系统只用了个输出点，其它个根据不同用户的要求用来扩展的。采用光电隔离使系统的工作电源和电磁阀的工作电源分开，减少对系统电源的干扰。单片机的复位信号经与非门接的引脚，在系统上电时，使锁存机输出全部清零，电磁阀卸载，以免发生事故；由于输出电流大，三极管采用达林顿管 ，外加散热片；二极管是为了保护三极管的，防止电磁阀产生感应电压，击穿三极管；发光二极管是在线路板上用来指示输出信号的，是在操作面板上指示正在执行的某一动作，使操作者能及时知道工作状态，如：开模动作，输出电磁阀，在面板上对应开模发光二极管亮，提供了友好的人机对话介面。 显示模块该系统显示位数多，故采用动态显示。显示器采用共阴显示，段码和位口均从口输出，输出的段码经锁存，驱动，接到发光管的阳极。输出的位口经锁存，驱动，接到发光管的阴极。驱动器为达林顿电路，具有较大的驱动电流。 按键与拨码盘本系统用的是非编码键盘，矩阵式接口设计。图为键盘、拨码与单片机的接口电路。键盘的输入是直接从口输入的，外接上拉电阻，构成了一个?觹的矩阵式键盘接口设计。拨盘接口是矩阵式的，也是从口输入，由于系统中所设定的时间位数多，因此需要将多片拨码盘拼在一起，形成拨码盘组，实现多位十进制数的输入。但是为了防止拨码盘之间的相互影响，用了二级管将它们隔离。通用性考虑该注塑机单片机控制系统适合于代替各种小型的常规继电器控制系统的注塑机，系统提供了良好的人机对话界面，便于操作者操作。在整个系统中，各个时间均由拨码盘来设定，设定的参数从秒，设定范围大，而且时间在面板显示出来，还用指示灯指示当前所用的是某一工作状态的时间，便于操作观察。在面板上还提供了某一时刻某一动作的指示灯。如：开模状态，则对应这一状态的指示灯指示，方便了操作者操作。压力的大小由面板上另一组拨码设定。在整个系统中，采用了“冗余”的结构，便于系统的扩展，可以满足不同客户的要求。多位产品的显示，便于操作者知道产品的个数，若要重新计数，可以将原来的产品个数清零。为了保护注塑机的性能，可以使各个油路系统在注塑一定的产品个数后，或者直接按下润油按键，进行润油。为了及时发现故障，排除故障，提供了警铃、警灯。该系统性能稳定，可靠性强，控制精度高，成本低，适合于各种小型的注塑机。 软件设计软件设计不但要满足各种功能，而且要保证精度、速度。力求简洁、可靠。注塑机电脑控制的系统软件设计采用了模块化结构，此方法就是把一个完整的程序分成若干个功能相对独立的较小的程序模块，各个程序模块分别进行设计、编制程序和调试，最后将调试好的程序模块连结起来。该系统软件分为主程序和定时器中断服务程序两大部分。每一部分由许多功能模块组成。 主程序流程图主程序包括初始化模块、拨码盘输入模块、显示模块和各功能处理模块。注塑机在上电复位后，程序从开始执行，首先进入系统初始化模块，即设置推栈指针，置定时器工作方式，初始化单元，接着置工作状态、拨码盘输入、显示，查询手动、调模、自动状态并进行各功能处理模块的循环圈中。图为主程序的流程图： 拨码盘输入在拨码盘输入中，每个时间由片拨码盘来设定，分别代表秒、秒、秒。而在拨码盘的组合中，每两片共用口，在读拨码的时候，有高低位之分，存数据时，要有个存储器。拨码盘的端是由不同的位口来确定的，位口为低电平有效，因此读进来的数据为反码，必须将其取反得到原码，才是拨码盘真正设定的十进制数。同时为了不使显示器受到干扰，应将显示器关闭。输入口又与键盘共用，应该把键盘屏蔽，否则会受到键盘的影响。 显示子程序显示子程序由两部分构成，分为显示预处理和显示更新。在预处理中就是把显示缓冲区中的数据转换成八段码，然后存放到八段码显示缓冲区中。在显示中，总共有个数码管，个发光管，显示方式采用的是动态扫描方式，显示一位保持的时间。采用每个发光管构成一个数码管的显示方法，用位指令对每个发光管的显示与熄灭进行操作。在显示之前，要把标志位清除，然后再关显示。由于显示器个多数，在显示完八位后，置显示标志位，将这八位的位口全部置为高电平，关掉显示器，然后改变位口，显示其它数码管，当全部显示完，子程序返回。 定时器中断服务子程序定时器中断服务子程序包括产品清零、润油、延时处理、键盘扫描等功能组成，单片机内部定时器每隔产生中断一次，进行各部分的功能处理。在延时处理程序中，就是按拨码盘设定的时间进行计时，定时器中断一次，计时单元加一次，然后判断是否与拨码设定的值相等，若不相等下一次中断继续加，直到相等为止，然后将计时单元清零，为下一次计时作准备。因为时间还要显示，所以要将计时单元里数据放到显示缓冲区中去，为显示作好准备。 键盘输入在该系统中，键盘采用了定时扫描方式，利用单片机的内部定时器产生定时中断，对键盘进行扫描，并在有键按下时识加出该键，并将该键代表的标志位置，然后中断返回，在主程序中查询该键的标志位是否为，然后进行功能处理。在响应中断后，对键盘进行扫描，判断有无键按下，若无键，将消抖标志位置，置，为按键的标志位，为下次按键识别作好准备，直接中断返回；若有键按下，判断消抖位是否为，若为，将其置，并中断返回。因为中断返回后需经的延时才可能再次中断，相当于实现了的延时效果，因而程序中不再需要延时处理。若为，说明完成了去抖处理，这时可以判断识别按键。 控制子程序在控制子程序中采用了查询方式，在手动状态下，查询某一动作按键的标志位是否置，若为，则执行这一动作，直到这一动作结束的行程开关闭合，该动作执行结束。 结束语本文较详细地介绍了注塑机单片微机控制系统原理，结构和软件设计。通过在下调试系统程序，并对系统的各部分硬件电路结合软件在克注塑机上调试，试验证明注塑机的单片机控制系统响应快、动作准确，过程平稳。手动、半自动、全自动和调模工作方式任选。实现单片机整个生产过程实时控制，性能可靠稳定，提高了产品质量、生产效率和自动化水平、降低了成本，减轻劳动强度，得到了比较满意的结果。参考文献徐惠民等单