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      封切機自動定位系統的設計和實現

      2022-03-17 11:05:47

      封切機自動定位系統的設計和實現

      由于單片機具有靈活的控制功能和可靠的運行測試,因此廣泛應用于機電一體化領域。自動控制加工已成為現代工業zui常用的控制方法之一。

      本設計的主要目標是充分利用單片機的資源和功能,以簡單的方式完成封切機定位系統的復雜任務。系統工作時,通過光電信號傳感器檢測密封機的運動參數和單片機的軟硬件控制功能,自動定位密封機的運動狀態,控制步進電機的送料速度,配合主電機控制的密封運動狀態,實現包裝袋的準確密封;同時,實現包裝自動電子計數和顯示、袋長顯示和調整、點動和清除等操作功能。

      2封切機自動定位系統的工作原理

      密封機自動定位系統的應用對象是包裝袋,通過8751單片機的軟硬件功能和光電信號傳感器檢測到的信號,控制進料步進電機的速度,配合無級調速主電機的密封動作,實現包裝袋密封的自動化和精度,通過顯示器和報警系統為生產操作員提供準確的生產信息。

      封切機自動定位系統的工作原理,圖中虛線部分為8751單片機及其外部接口,輸入端有人工操作信息和現場信息輸入;輸出端有顯示系統和執行機構響應單片機運行結果;人工輸入包括:調整袋長、清零、復位、點動等操作;現場信息主要是光電眼信息;工作狀態顯示為顯示袋長值和加工袋數量;外部執行機構是起送袋作用的步進電機,其頻率由單片機控制。

      在包裝行業,用作包裝袋的復合薄袋可分為空白袋和印刷袋(色袋)兩種。光電信號檢測傳感器識別標志印在色袋上。封切機自動定位系統通過光電信號傳感器自動檢測主電機控制的自動封切機頻率,將脈沖數與另一個光電信號傳感器檢測到的脈沖數進行比較,調整送料步進電機頻率,改變送料速度,適應主電機的封切運動。

      根據密封袋的不同,自動定位系統可分為兩種定位方式:一種是空白袋定位系統,只要求密封運動速度和送袋速度,滿足長密封要求;另一種是印刷袋定位系統,印刷袋定位系統是定位跟蹤,每個密封位置必須落在指定的標志位置。

      當我們執行密封任務時,我們不可避免地會遇到一個問題;每個任務所需的袋長可能會改變,這將不可避免地影響系統中預設的袋長的初始值。由于光電眼與密封切口之間的距離S是固定值,袋長度的變化必然會影響送袋速度與密封速度之間的關系。因此,為了實現加工的自動定位,必須調整袋長與距離S之間的函數。但這只對密封印刷袋有效,而密封空白袋則毫無意義。

      3自動定位系統的硬件設計

      3.1步進電機的控制

      由于8751單片機的硬件接口限制和系統運行的精度,步進控制采用硬件分配而不是軟件分配,步進電機的運行、停止和運動速度由8751單片機P1.0端口輸出脈沖頻率控制。ABC三相繞組的高低電平寬度在改變P1.0端口輸出脈沖周期時會發生變化。這就導致通電和斷電的速率發生了變化,從而改變步進電機的速度。綜上所述,只要調整P1.0端口輸出的脈沖周期和脈沖數,就可以控制步進電機的運動狀態和速度。

      自動封切機的簡易結構

      3.2光電信號傳感器的應用

      光電信號傳感器是以光為媒介進行信號傳輸的器件。兩個光電信號傳感器(如圖1所示)安裝在自動封切機的自動定位系統中。其主要作用是:實時監控整個系統,當光電信號傳感器接收到信號時,將接收到的信號以電平的形式傳輸給CPU,并產生中斷要求:要求CPU完成當前指令的下一個機器周期跳轉到相應的中斷程序,執行中斷程序,完成整個系統的實時監控和相關數據的操作和傳輸。

      包裝機熱封裝置前安裝光電信號傳感器(又稱光電眼)。當密封機自動定位系統的運行模式由印刷袋控制時,打開光電眼檢測印刷袋上的顏色信號,并將檢測到的信號傳輸給CPU。CPU通過軟件功能將信號轉換為控制步進電機運行的脈沖信號之一。

      另一個光電眼傳感器安裝在密封到下落,當密封機自動定位系統啟動時,光電眼信號傳感器檢測到密封刀起落引起的高或低電平信號,并傳輸到CPU,CPU通過計數軟件和脈沖寬度測量軟件實現自動電子計數功能,調整步進電機進料速度。

      3.3顯示系統

      顯示系統在密封機自動定位系統中的作用有兩個方面:一是向生產操作員提供袋長信息:二是顯示密封袋數量,結合報警系統實現定量生產控制。

      密封切割機自動定位系統的顯示系統硬件結構不應用于解碼器,解碼器通過軟件實現;串行輸出共陰極動態顯示。

      3.4報警系統

      在自動封切機的自動定位系統中,報警系統的功能:一是當封切袋數累計到n-0+90(n為任意數)時,系統會自動報警;當封切袋數累計到n-0-0(n為任意整數)時,系統會自動取消報警。該功能的實現可有助生產操作員實現定量生產控制。第二,當光電信號傳感器檢測到的自動封切機動作過快時,系統會自動報警。其硬件結構由蜂鳴器、功率放大晶體管和8751單片機組成。

      3.5系統的可靠性設計

      為保證全自動封切機自動定位系統運行的可靠性,減少INT0和INT1口輸入的外部中斷信號對CPU運行的干擾,系統硬件設計采用光電隔離電路。當光電眼將電平脈沖信號輸送到CPU的INT0和INT1中斷口時,通過光電耦合器輸入輸出隔離電路和相施密特觸發器40160輸入到8751單片機的相應端口,使8751單片機內部數據總線的運行不受噪聲電平的影響。

      4自動定位系統的軟件設計

      4.1系統的定義

      在此系統為連續工作的自動定位系統。所以送料和封切運動是連續進行。因此,系統必須快速反映每個中斷請求。多個中斷嵌套構成了整個系統的主體。

      封切機

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