基于单片机控制的制袋机智能控制系统设计

11基于单片机的制袋机智能控制系统设计1刘晓亮1,21．中国海洋大学信息科学与工程学院，山东青岛2661002．潍坊科技学院，山东寿光262700摘要：制袋机系统中使用智能控制，不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性和准确性，从而改善劳动条件、提高产品质量及合格率。本文主要对制袋机的智能控制系统的主控制模块进行了详细设计,主要包含系统硬件电路设计、系统软件设计两部分。关键词:控制电路信号处理模/数转换模糊控制[1]中图分类号：TP393.07文献标识码：B0引言制袋机系统中使用智能控制，不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性和准确性。在制袋封装过程中，由于加工物纵向移动的同时也会产生横向移动,从而造成封装误差,导致出现次品、废品,造成材料浪费和经济损失。当前国内的控制系统存在的问题主要是智能化程度低、灵活性差、纠偏精度控制低、纠偏速度慢、硬件配置低。所以，需要一套能满足生产要求的智能化控制系统。1硬件电路设计本系统结构框图如图1所示。其中硬件系统主要由控制电路、数据采集电路、差动放大电路、译码电路、报警电路组成。以下主要分析8051的接口扩展电路、控制电路、数据采集电路、和软件部分。1刘晓亮，1977年，男，汉族，山东省寿光市学院路166号，讲师，硕士，电子与通信工程，13220766681，[e-mail]22图1系统结构框图1.18051[2]的接口扩展电路通过让8051的P0口（P0.0~P0.7）和8255A[2]的数据总线口（D0~D7）相连，让8051的/P3.6和8255A的相连，让8051的/P3.6和8255A的相连实现8051接口的扩展，如图2所示。图28051的接口扩展电路1.2控制电路[3]本系统选用8255A的PA口控制变频电机转动方向，PC口用于变频调速。8255A去加工件控制电路驱动机构纠偏机构8051D0～D7加工件标志线聚焦镜物镜半透半反镜激光二极管光敏电阻译码电路8255A放大减法器A/D转换放大报警显示分频74LS373RDWRWRRD33设置8255A工作于方式0，PA、PB、PC口都工作于输出方式。变频电机的变频电压信号由数字变频器提供。由于变频器电机的正反转是靠其正向输入和反向输入决定的（如图3所示），所以需要两个双向光控可控硅提供交流电压。双向光控可控硅的1脚接高电平，2脚受单片机控制。当2脚输入为高电平时，双向光控可控硅截止，继电器释放，也就不向伺服电机提供变频电压；当2脚输入为低电平时，触发双向光控可控硅导通，继电器吸合，向伺服电机提供变频电压，电机转动实现纠偏。图3控制电路图1.3数据采集电路[4]设计数据采集系统的主要功能是将ADC采集的外部模拟信号经信号调理、采样、量化、编码、传输、放大等处理后由A/D转换系统转换为数字信号，再送至单片机处理。ADC0809需要外接时钟源、片选信号、数据采集启动信号、模拟信道选择信号和A/D转换后的数据输出信号。利用它的数据采集启动信号、模拟信道选择信号和A/D转换后的数据输出信号在时间上是分时的特点，可使这几个信号共享一条线，如图4所示。44图4数据采集电路2软件设计本系统软件主要由控制子程序、数据采集子程序、数据转化子程序、数据处理子程序、报警处理子程序、模糊控制子程序等多个模块组成。软件系统的主要作用:(1)模糊处理技术。采用模糊控制可以保证很高的纠偏精度和加工效率，同时也会节约能源，纠偏速度快慢由单片机控制，采用数字变频器调节，速度快，运转稳定，制袋规格精度高。(2)设置死区。该区标定了系统允许的误差，在此范围内系统不进行纠偏，不在死区范围内则予以纠偏，从而避免了变频电机的频繁启动，大幅减少噪声，同时又保证加工精度，大大提高生产效率。3总结本控制系统的差动放大电路对光电探头输出的两路电压U1和U2放大比较后形成电压U0，U0经ADC0809进行A/D转换后经单片机8255A读入并进行分析，从而判断出被加工件当前的位置状态，最后通过8255A的PA口控制控制同步电机正反向转动，由纠偏机构调节加工件的移动，从而达到纠偏控制的目的。除纠偏机构进行纠偏外，系统还设置了驱动机构驱动加工物前进或停止，以实现协调控制。55参考文献：[1]著作：佟绍成，王涛，王艳平，唐涧涛.模糊控制系统的设计及稳定性分析[M].上海:科学出版社，2002.12～23[2]著作：何利民.MCS～51系列单片机应用系统设计[M].北京航空航天大学出版社，1996.1～125[3]期刊：郝铭，刘景泰，卢桂章.基于RS485总线分布式智能控制系统的设计与实现[J].自动化与仪表，2005，(2):23-25[4]期刊：何培忠.单片机控制的高速数据采集系统[J].数据采集与处理，1999:501～504BagMachineMicrocomputerControlofIntelligentControlSystemLiuXiaoliang1．OceanUniversityofChinaCollegeofInformationScience&Engineering2．WeifangUniversityofScience&TechnologyAbstract：Bagmakingmachinesystemusedinintelligentcontrol,notonlycangreatlyimprovetheautomationlevelofcontrol,butalsoimprovethetimelinessandaccuracyofcontrol,therebyimprovingworkingconditions,improveproductqualityandthepassingrate.Thispaperbagmakingmachineontheintelligentcontrolsystem'smaincontrolmoduledesignedindetail,consistsmainlyofhardwarecircuitdesign,systemsoftwaredesignintwoparts.Keywords：OpticalprobeSignalProcessingA/DconversionFuzzycontrol