祁方曉，李國華，溫江華

長治清華機(jī)械廠，山西長治 046012

0 引言

俯仰油缸試驗(yàn)控制裝置是為了驗(yàn)證起豎油缸的工作性能而設(shè)計的，該裝置據(jù)棄了此類控制裝置通常采用的繼電器結(jié)構(gòu)，將微控制器運(yùn)用到控制設(shè)計中，通過在工作過程中的特定時刻設(shè)置中斷延時，自動實(shí)現(xiàn)了整個工作流程，提高了系統(tǒng)工作的智能化水平，大大提高了工作效率，使控制功能更加靈活可靠。

1 控制過程與技術(shù)優(yōu)勢

俯仰油缸試驗(yàn)控制裝置，由對稱式俯仰油缸和輔助俯仰油缸共同完成負(fù)載起豎與回平動作，期間俯仰抽缸制動控制關(guān)閉，當(dāng)負(fù)載起豎到目標(biāo)角度時，俯仰油缸制動開啟。試驗(yàn)過程中，按照工藝要求需持續(xù)進(jìn)行起豎與回平動作上千次，并且為考察油缸的制動性能，每一次的起豎與回平都需要停止油缸動作一段時間再繼續(xù)運(yùn)行，通常繼電器結(jié)構(gòu)的控制裝置由于功能相對簡單，在工作過程中存在很大不足，主要表現(xiàn)在當(dāng)油缸動作停止后必須用手動按鈕將油缸收回到行程開關(guān)位置，才能重新開始自動過程，對于頻繁的試驗(yàn)動作過程，此操作十分麻煩，影響了工作效率。此智能試驗(yàn)裝置由于采用了微控制器控制，很好的解決了此類問題，并且新增了暫停功能，在暫停結(jié)束后系統(tǒng)自動恢復(fù)到白動工作狀態(tài)繼續(xù)動作，在暫停狀態(tài)下可以方便的進(jìn)行手動控制，手動與自動控制可以自由切換。并且在手動模式下，通過對微控制器程序的設(shè)置 可以使負(fù)載在觸碰到行程開關(guān)后自動停止，起到保護(hù)作用。由于油缸伸收切換時間短，運(yùn)行過程中負(fù)載存在較大的抖動，嚴(yán)重影響了油缸運(yùn)行的穩(wěn)定性，在使用此實(shí)驗(yàn)裝置后，可以通過程序在油缸伸收切換的瞬問設(shè)定延時，提高了負(fù)載運(yùn)行時的穩(wěn)定性。此外此實(shí)驗(yàn)裝置增加了數(shù)碼顯示功能，可以實(shí)時記錄并顯示油缸動作次數(shù)，使對系統(tǒng)總體性能的觀察更為直觀準(zhǔn)確。

2 電路原理

該控制裝置電路的原理其核心為單片機(jī)AT89S51，通過對繼電器KM0、KM1、KM2、KM3的控制實(shí)現(xiàn)對外部電磁閥YV0、YV1、YV2、YV3的通斷電功能，在單片機(jī)與繼電器間增加了光電耦合器隔離，繼電器由普通晶體管9013 驅(qū)動，并通過發(fā)光二極管顯示當(dāng)前工作狀態(tài)。光電耦合器選用TOSHIBA 公司的TLP521-1，當(dāng)連接光耦的單片機(jī)輸出端口P1.0、P1.1、P1.6、P1.7為低電平時，光藕發(fā)射端導(dǎo)通，導(dǎo)通電流為：I=（5-1.1-2）/200=10mA。相應(yīng)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。此時晶體管9013 驅(qū)動繼電器線圈導(dǎo)通，相應(yīng)繼電器觸點(diǎn)閉合，使液壓電磁閥通電導(dǎo)通。選用的繼電器線圈額定工作電壓為5v，觸點(diǎn)最 大電流為5A。外部輸入信號分別由按鈕與行程開關(guān)提供，其中按鈕SB0，SB1，SB2，SB5為自鎖按鈕， 按鈕SB3、SB4 為非自鎖按鈕。其中AC/DC 開關(guān)一體化電源為電磁閥供電并為DC/DC 變換器提供輸入電壓，其輸入輸出電壓分別為 AC 220V 和DC 24V，輸出電流為6A。DC/DC 變換器輸入為DC24V，用來提供DC 5V 的輸出電壓為單片機(jī)、繼電器線圈、光耦等供電，其輸 出電流為1A。三個共陽極LED數(shù)碼顯示器用于顯示俯仰油缸動作次數(shù)，當(dāng)俯仰每次回平到位時，程序?qū)⒆詣痈掠透讋幼鞔螖?shù)，并將數(shù)據(jù)儲存并傳送給數(shù)碼管顯示。

3 程序設(shè)計

軟件設(shè)計主要有主程序、外部中斷子程序、定時器中斷子程序、 延時子程序和數(shù)碼顯示子程序等組成。延時子程序主要實(shí)現(xiàn)油缸收伸轉(zhuǎn)換等狀態(tài)變化時的瞬間延時，提高負(fù)載運(yùn)行的穩(wěn)定性，延時時間為2s。

定時器中斷子程序?qū)崿F(xiàn)俯仰油缸伸到位并且鎖緊油缸鎖緊后的10s 延時，選用定時/計數(shù)器T0，工作于方式1。 定時器的核心部件是加1 計數(shù)器，通過設(shè)置定時器工作方式寄存器TMOD 可以使定時器工作在定時方式或計數(shù)方式。當(dāng)設(shè)置為定時方式時，定時器對系統(tǒng)時鐘計數(shù)，定時器的計數(shù)脈沖來源于單片機(jī)內(nèi)部，是對內(nèi)部系統(tǒng)時鐘經(jīng)過12 分頻后的脈沖計數(shù)，既對機(jī)器周期T 計數(shù)，每過一個機(jī)器周期，計數(shù)器加1。通過計數(shù)值可以很方便地得到準(zhǔn)確的定時時間，定時器計數(shù)值乘以單片機(jī)的機(jī)器周期就是定時時間。

4 使用方法及工作過程

該裝置分為手動和自動兩種工作模式，可通過自動和手動按鈕選擇，系統(tǒng)上電后，按下SB0 按鈕轉(zhuǎn)入自動工作模式，此時除暫停外其他各按鈕均不能工作，系統(tǒng)將從油缸回收開始自動工作過程，在觸碰到收到位開關(guān)后，油缸重復(fù)執(zhí)行伸起和回收動作，在每次觸碰到伸到位開關(guān)后油缸伸停止，延時2s后鎖緊油缸自動鎖緊，10s后鎖緊油缸電磁閥斷電，俯仰油缸繼續(xù)回收過程。在油缸每次由收到伸的狀態(tài)切換時將延時2 秒。在自動過程中任意位置按下暫停按鈕SB2，則油缸動作暫停，抬起暫停按鈕，則油缸恢復(fù)原來狀態(tài)繼續(xù)動作。抬起按鈕SB0自動過程結(jié)束，油缸動作停止。按下SB1 按鈕.轉(zhuǎn)入手動工作模式，此時按下SB3 或 SB4 按鈕則油缸伸起或收回，松開則動作停止，在油缸伸起過程中如觸碰到伸到位開關(guān)ST2 則油缸動作自動停止。抬起按鈕SB1手動過程結(jié)束。按下按鈕SB5則油缸鎖緊。

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