单片机在设备自动化改造中的应用

摘要：介绍了用单片机对对冲压机械进行自动改造的方法。
        冲压机械工作特点是，工作作用力大，循环时间短，操作为简单重复动作，长时间作业极易造成操作工人因操作疲劳而出现失误，造成事故，因此，冲压机械作业具有较大的危险性。通过对冲压机械进行自动化改造，可以有效减轻工人的作业强度，从而保证工人的操作安全，减少或防止事故的发生，实现冲压机械的本质安全化。
        1、 80C51单片机简介：
        1.1 80C51单片机的特点80C51单片机的特点如下：①体积小，质量轻，价格低，耗电少，电源单一；②抗干扰能力强，可靠性高；③面向控制，控制功能强，运行速度快；④受集成度限制，片内存储器容量较小；⑤系统组成灵活，可扩展性好；⑥开发应用方便，研制周期短。
        1.2 80C51单片机内部结构 80C51单片机是经典的单片机系列，具有典型的单片机结构体系，其基本结构。
        它由CPU系统、CPU外围单元、基本功能单元等组成，各组成部分通过内部单一总线相连。CPU系统是80C51单片机的核心部分，它包括CPU、时钟系统和总线控制逻辑。CPU外围单元是与CPU运行直接相关的单元电路，与CPU构成单片机是最小系统，它包括程序存储器ROM、数据存储器RAM、输入/输出（I/O）口、特殊功能寄存器SPR。基本功能单元是满足单片机测控功能要求的基本计算机外围电路，是用来完善和扩大计算机功能的一些基本电路，它包括定时/计数器、中断系统、串行通信接口等。
        80C51内部系统结构特点如下：
        1.2.1 8位CPU，片内振荡器；
        1.2.2 4K字节ROM，128字节RAM；
        1.2.3 21个特殊功能寄存器；
        1.2.4 32根I/O口线；
        1.2.5 可寻址各64K外部程序、数据存储器空间；
        1.2.6 2个16位定时/计数器；
        1.2.7 具有5个中断源，两个优先级；
        1.2.8 1个全双工串行口；
        1.2.9 有位寻址功能，适于布尔处理的位处理机。
2 、控制要求：
        根据生产工艺要求，控制系统设计成开环控制系统。其工作过程是：开机后，系统按照程序要求将板材移动运送到指定位置，冲头下冲，完成第一个孔的冲制，检测装置检测到冲头离开板材后，发出指令到进给系统，进给系统工作，将板材移送到下一冲压位置，进行下一次冲制。如此循环往复，直至最后一个孔冲压完成后，停止冲压，回复原点，更换板材后开始下一次工作循环。
        3 系统组成：
        3.1 控制系统由于系统对控制精度的要求不高，因此，控制系统设计开环控制系统，由冲床原有控制系统和以单片机为核心的新控制系统两部分组成。组合后的新控制系统核心是单片机。
        3.2 传感器因为本系统是开环系统，需要的传感器较少，只要能够检测到冲头的下限位置，保证进给系统在工作时冲头与板材处于分离状态就可以了。
        3.3 进给机构进给机构包括X、Y方向的进给，由驱动电机、传动丝杠及夹具等组成。驱动电机可以采用步进电机或伺服电机，步进电机可采用BF反应式步进电机，伺服电机可采用交流伺服电机。为减小摩擦阻力，传动丝杠采用双螺旋滚珠丝杠。夹具可针对具体的冲压件设计。进给机构在控制系统的控件下，按程序设定的进给量依次动作，完成X、Y两个方向的进给，从而保证冲孔位置的正确。
        3.4 软件系统系统的控制软件采用汇编语言编制，根据生产工艺要求该软件应具有以下功能：①在启动按钮闭合后可启动冲床工作。②能够检测冲头位置。③可自动进给并及时换向。④冲制完成后可自动停车。⑤具有故障检测和报警的功能。⑥在冲头不动作时可手动操作进给系统动作。⑦能够紧急停车。
        4 应用效果：
        改造完成后，斗身板冲制效率提高2~3倍，工人劳动强度大大降低，彻底改变了过去单纯依靠人工紧盯换向的工作方式，操作安全性大大提高。

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